Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Полученный раствор NH3 ректифицируют, после чего получают жидкий NH3 (99,9%) и слабый раствор NH3 (5—10% (масс.) ]. Как уже ранее отмечалось, в объединенной схеме раствор NH3 используют для абсорбции CO2 из конвертированного газа.
Процесс водной абсорбции NH3 был испытан на опытно-промышленной установке 121 ]. Экспериментальный пленочный абсорбер состоял из двух поставленных друг на друга одинаковых элементов длиной 5 м каждый с 19 трубами внутренним диаметром 20 мм (рис. Х.7). Аммиак и газ-носитель перед смешиванием подогревали до 150—180 0C1 затем охлаждали до 40 0C и однородный по составу газовый поток направляли в абсорбер. Дозировочным насосом подавали абсорбент (воду или слабый раствор NH3) на верх абсорбера. Скорости потоков измеряли мембранными из-
Инертный газ
мерителями или ротаметрами. На входе, выходе и в середине абсорбера отбирали пробы и проводили полный химический анализ газов и жидкостей. Было проведено более 30 циклов под давлением 12,5 МПа с использованием азота и стехиометрической смеси синтеза (N2 + 3H2). Экспериментально полученные кривые абсорбции (по двум полным испытаниям) приведены на рис. Х.8.
В результате проведенных испытаний пленочного абсорбера установлено [21 ]:
1) абсорбция NH3 водой (или слабым раствором NH3) до очень низких остаточных содержаний в теплообменниках с падающей пленкой практически осуществима и экономически целесообразна;
2) затопление происходит, лишь если в газовой фазе Re я» 300 ООО;
3) достигается высокий к. п. д. массообмена;
4) концентрация NH3 в слабом растворе не должна превышать 5—10% (масс);
5) увеличив рабочее давление до 15 МПа, легко получить концентрированный раствор NH3 [75—80% (масс.) ].
Полученные экспериментальные данные позволили уточнить математическую модель пленочного абсорбера, ранее составленную теоретически. Такая модель позволяет надежнее и быстрее конструировать пленочный абсорбер [21 ].
Инертный газ
Жиднии NH3
Вода-
Аммиачная вода
Рис. Х.7. Схема узла абсорбции NH3
ИТ, ИД, ИР, ИУ — измерители температуры, давления, расхода, уровня; Р—регулятор.
303
Концентрация аммиака в инертном газе,%(об.)
_1_і_і >«_TYi,,,, ГЧ_1_
10 20 JO 40 50 70 80
На той же опытно-промышленной установке были проведены опыты [20 ] по изучению процесса получения раствора карбамата аммония в массообмен-ном аппарате с падающей пленкой путем абсорбции CO2 из газовой
Концентрация раствора аммиащ%(шсс) смеси с использованием
высококонцентрирован -
двух верхних отделений типа падающей пленки. В каждом пленочном отделении высотой 5 метров — 7 труб внутренним диа- " метром 20 мм. Барботажная зона работает в адиабатических условиях, пленочные отделения охлаждаются за счет интенсивной циркуляции охлаждающей воды через межтрубное пространство. Испытания проводились под давлением 15 МПа при содержании CO2 в синтез-газе в пределах 18—25% (об.).
Для обеспечения однородного состава газовой смеси и воспроизведения промышленных параметров смесь CO2 и синтез-газа подогревали до 150—160 °С. Расходы газа и аммиачного раствора, наряду с температурой, регистрировали в нижней, средней и верхней частях абсорбера. В каждом опыте определяли химическим анализом: содержание CO2 в газе на входе, концентрацию карбамата аммония в растворе в промежуточной и в выходной секциях, содержание NH3 в аммиачной воде, содержание NH3 и CO2 в потоке отходящего газа.
Основные результаты экспериментов следующие. Работа узла абсорбции вполне надежна и остаточное содержание CO2 незначительно. Забивок на выходе из абсорбера не наблюдалось. Получается очень концентрированный карбаматный раствор, в котором массовое соотношение CO2 : H2O = 3. При увеличении избытка NH3 в карбаматном растворе это соотношение увеличивалось до 5,5—6. Часть NH3 из раствора испаряется и переходит в газовую фазу. Содержание NH3 в отходящем газовом потоке составляет 10—30% (об.). Количество испаренного NH3 зависит как от избытка NH3, так и от P и t в абсорбере. Давление в промышленных условиях составляет 18—20 МПа; при этом'в очищенном от CO2 газе будет содержаться 14—15% (об.) NH3.
Аммиачный раствор вводили двумя потоками: в нижнюю и верхнюю части абсорбера. При подаче одного потока только в верхнюю часть результаты испытаний оказались неудовлетворительными. Наиболее благоприятные результаты были получены
Рис. Х.8. Экспериментальные кривые по резуль татам двух полных испытаний.
ного раствора NH;
Абсорбер CO2 состоял из нижнего бар-ботажного отделения и
4.
Таблица Х.З. Затраты энергоресурсов и сырья в процессах производства аммиака и карбамида (в расчете иа 1 т гранулирован ного карбамида) [22]
Раздельные установки мощностью
Объединенная установка мощностью 1700 т/сутки CO(NH2J2
Статьи затрат
1000 т/сутки NH3 и 1700 т/сутки CO(NH2)2
Природный газ, включая затраты для
технологических целей, X Ю6 кДж
24,87
20,89
Стоимость, долл. катализаторов химикатов
0,35 0,05
0,35
Расход, м3
деминерализованная вода. . . охлаждающая вода......
