Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы снизить рецикл воды в колонну синтеза и эффективно использовать теплоту конденсации газов дистилляции, предусматривают разделение компонентов плава синтеза карбамида при повышенных давлениях и температурах [8]. В частности, с этой целью в технологическую схему вводят ступень дистилляции при 5—13 МПа. Для выделения избыточного NH3 (с небольшой примесью CO2) плав синтеза подают в сепаратор при давлении, промежуточном между значениями давлений синтеза и дистилляции. Если же при этом поддерживать давление, при котором CO2 практически не испаряется, отпадает необходимость очистки возвратного аммиака. Чтобы свести до минимума возможность протекания процессов гидролиза карбамида и образования биурета при высокотемпературной дистилляции, сконструированы скоростные пленочные подогреватели [7, 9].
Наряду с указанными выше преимуществами дистилляции при повышенном давлении, выделение NH3 и CO2 из плава под давлением синтеза существенно упрощает рецикл непрореагировавших веществ. В то же время, чем выше давление в зоне дистилляции, тем выше должна быть температура процесса. Для предотвращения сопутствующих высокотемпературной дистилляции побочных процессов гидролиза карбамида и образования биурета предусматривают поддержание в зоне синтеза мольного соотношения NH3 : CO2 = 5—12 и сжатие плава перед дистилляцией до давления, превышающего давление синтеза [9, 10].
Одно из наиболее эффективных направлений интенсификации дистилляции и сокращения времени пребывания смеси в зоне с высокой температурой состоит в продувке плава (под давлением синтеза или ниже) различными стриппинг-агентами: аммиаком, диоксидом углерода, потоком газов дистилляции, азотом либо другими инертными (по отношению к процессу синтеза карбамида) газами, а также смесью NH3 и CO2 с дымовыми либо инертными газами. Имеются схемы с двумя зонами отдувки: в первой зоне NH3, во второй — CO2; либо в первой зоне — NH3 или CO2 и во второй — инертным газом. Согласно способу [7], плав после сепарации фаз на каждой из ступеней дистилляции дополнительно продувают потоком CO2. По методу [11], предварительно сжатую смесь газов дистилляции низкого давления вместе со свежей CO2 используют в качестве стриппинг-агента на стадии дистилляции при повышенном давлении. Существует вариант тонкой очистки от примеси NH3 водного раствора карбамида перед выпаркой (или кристаллизацией), заключающийся в продувке раствора под давлением 0,05—0,15 МПа потоком CO2 с последующим возвратом части этого потока (после освобождения от примеси NH3) вновь в зону продувки [5, 7, 11].
Оборудование узла стриппннг-дистилляции, как правило, вызывает весьма значительные трудности при изготовлении и эксплуатации. Для упрощения аппаратурного оформления предлагают совмещать реактор и дистиллятор в одном корпусе, проводить стриипинг-дистилляцию в адиабатических условиях, предварительно нагревая плав после колонны синтеза до 205—220 0C1 либо поддерживая в колонне синтеза tc > 205 °С. Аналогичную цель преследуют, размещая теплообменник дистилляции внутри реактора. При этом использование тепла
образования карбамата аммония исключает необходимость введения в теплообменник пара высокого давления; кроме того, поскольку наружное и внутреннее давление в трубчатке примерно одинаковы, упрощается изготовление теплообменника [5, 11, 12].
Для повышения коррозионной стойкости оборудования рекомендуют вводить кислород в зоны стриппинг-дистилляции или конденсации газов дистилляции, а также применять новые конструкционные материалы для изготовления дистил-ляционной аппаратуры — безникелевую ферритную хро.момолибденовую сталь и сталь с высоким содержанием хрома — двухфазный аустенитноферритный сплав [13].
Одним из достоинств производства карбамида со стриппинг-дистилляцией плава синтеза при повышенном давлении, как уже отмечалось, является относительно небольшой рецикл H2O в реактор. Аналогичный результат достигается, если в схему с жидкостным рециклом ввести узел стриппинг-дистилляции рецир-кулируемого РУАС при давлении синтеза [14], подавая выделенную смесь газообразных NH3 и CO2 в реактор до конденсации либо после нее.
Нетрадиционные методы разделения плава синтеза
К таким методам относится связывание карбамида в кристаллический аддукт с помощью соединений типа парафинов, олефинов и других ком-плексообразующих агентов. После разложения аддукта исходное соединение возвращают в зону разделения плава. Рекомендуют также экстрагировать из плава синтеза непрореагировавшие вещества органическими растворителями (спиртами, кетонами, эфирами и др.) Для регенерации NH3 и CO2 из смеси с органическими растворителями предусматривают отдувку инертным газом или контактирование с водным абсорбентом [15].
Запатентован способ [16], по которому плав после реактора охлаждают и выкристаллизовывают карбамат аммония. Кристаллы последнего осаждают в отстойнике, а из раствора выделяют карбамид.
Интересен способ, согласно которому температуру и количество NH3 в реакторе регулируют так, чтобы обеспечить расслаивание плава синтеза на два жидких раствора: верхний — обогащенный карбамидом и нижний — обогащенный карбаматом аммония, Из первого раствора выделяют карбамид, а второй раствор рециркулируют в зону синтеза. Один из вариантов рассматриваемого способа включает дополнительную обработку плава синтеза (перед расслоением) жидким аммиаком [17].
