Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
71. Антонов E. H., Крюков H. П. и др. — Хим. пром., 1975, № 7, с. 531. 72, Горловский Д. М.: Кучерявый В. И. и др. Совершенствование технологии карбамида на основе инжекционной техники. Обзорн. ипф. НИИТЭХИМ. M., 1979; Горловский Д. M., Басаргин Б. Н. и др. — Хим. пром., 1979, № 2, с. 93; Басаргин Б. H., Горловский Д. M. и др. — Водоснабжение н сан. техника, 1979, № 6, с. 22. 73. А. с. 739002 (СССР). 74. Мацо Н. С. — Cliem. Ргос, 1977, v. 40, № 2, р. 95,
Глава VII
Методы снижения энергетических затрат
Как показывает анализ структуры себестоимости !карбамида, среди эксплуатационных затрат наиболее значительны затраты сырья и энергетических средств. Возможности снижения расхода сырья на передовых предприятиях практически исчерпаны: по этой статье калькуляции уже вплотную приблизились к стехиометрической норме 11]. Поэтому наиболее перспективно изыскание средств снижения энергетических затрат. Например, в действующих цехах, использующих схему с жидкостным рециклом, на долю энергоресурсов, если вычесть стоимость сырья и материалов, приходится до 70% затрат, в которых около 80% составляют расходы на пар [2]. Естественно, что с момента появления замкнутых (по материальным потокам) технологических схем одной из основных тенденций развития технологии производства карбамида было и остается стремление к замыканию энергетических потоков внутри производственного цикла, снижению на этой основе общего расхода энергии и, как следствие, удешевлению получаемого продукта. В результате создан ряд энерготехнологических схем производства карбамида. Прежде всего к ним относятся стриппинг-процессы «Стамикарбон» и «Снам Проджетти», термопроцесс «Хемико», схемы глубокого кооперирования производств карбамида и аммиака. К перечисленным методам также примыкают высокоэффективные усовершенствованные модификации схемы с жидкостным рециклом: «Монтэдисон», «Текнип-Маврович», «Мицуи Тоацу» (схема D).
1. Потенциальные возможности снижения энергозатрат
Авторы [3] проанализировали принципиальные возможности повышения энергетического к. п. д. каждой из основных стадий процесса производства карбамида и оценили расчетным путем, как эти возможности реализуются в современных энерготехнологических схемах, а также в перспективных схемах, которые еще не доведены до промышленного использования. При этом они исходили из того, что в соответствии с уравнениями реакций 1
2NH3 ra3 +CO2133^ NH2COONH1 тв—157,6 кДж (VII.1)
NH2COONH4 тв H2NCONH2 ,в + Н20жидк + 26,5 кДж (VI 1.2)
1 Здесь и далее знаки тепловых эффектов даны в термодинамической системе.
А и абсорбция
1^l Lju. ^
г-
5'
и грануляция F
С'О,
On
I Q^(NK3) U--о U.--?.^--1^CO3
-*--Давление
Рис. VI 1.1. Распределение температур и давлении по стадиям процесса получения гранулированного карбамида:
сплошная линия относится к параметрам стадий получения и переработки плава синтеза карбамида, пунктир — к параметрам стадий приготовления рециркулируемого РУАС, сжатия и нагрева реагентов перед подачей в зону синтеза. Буквами обозначены стадии технологического процесса: А — синтез, B1C1D — ступени Дистилляции; E1 — кристаллизация; E2 — выпарка; F — грануляция; S', С, D' — абсорбция-конденсация газов дистилляции соответствующих ступеней.
в идеализированном процессе без учета реакционных и фазовых равновесий при стандартных условиях (0,1 МПа, 25 0C) выделяется 131,1 кДж/моль тепла. Эта величина составит 91,1 кДж/моль в случае использования NH3 не в газообразном, а в жидком виде, а если еще учесть расход энергии на обезвоживание карбамида и выделение его из раствора в кристаллическом виде, останется лишь 47,9 кДж/моль. Принимая во внимание, что с целью гранулирования кристаллический карбамид предварительно расплавляют, итоговое количество выделяемого тепла составит 24 кДж/моль. Таким образом, рассмотренный идеализированный процесс в целом экзотермический.
Можно представить другой идеализированный процесс, на стадии синтеза которого поддерживают температуру 200 °С и давление 25 МПа, причем дистилляцию и абсорбцию-конденсацию неконвертированных NH3 и CO2 осуществляют полностью при давлении синтеза и теплота конденсации целиком покрывает потребности дистилляции. С учетом затрат энергии на сжатие исходных реагентов до давления синтеза в таком идеализированном процессе суммарная потребность в тепле составляет 5,4 кДж/моль, т. е. не намного отличается от нуля.
На стадии синтеза реального процесса затраты энергии на привод компрессоров диоксида углерода, аммиачных и карбаматных насосов составляют Q1 > 0, а тепловой эффект химиче-244
Таблица Vl1.1. Энергетические характеристики процесса при различных параметрах синтеза
'с- °С
L
Рс| МПа
кДж/молі,
Qf. кДж/ моль
Qd + Qf.
кдж/моль
170
2,8
9,6
12,1
147,0
16,0
163,0
4,0 2,8
123,1
20,4
143,5
180
13,4
141,8
17,4
159,2
4,0
15,2
118,9
21,9 18,8
140,8
190
2,8
18,3
135,1
153,9
4,0
18,9
114,9
23,5
138,4
200
2,8
25,2
