Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Раствор из дистиллятора I ступени подают в промежуточный холодильник б, работающий при 2—3 МПа, откуда он поступает в сепаратор-скруббер 7, где отделяют инертные газы, отмывая конденсатом из них аммиак. Раствор из скруббера 7 направляют в дистиллятор II ступени 8, где при 0,6—1,0 МПа (абс.) в токе свежего CO2, подаваемого компрессором 9, из него отделяют основную часть содержавшихся неконвертнрованных реагентов. Завершают выделение NH3 п CO2 в испарителе 10 при 0,2 МПа (абс.) и 390—395 К- Полученный раствор карбамида концентрацией 76,5% поступает на переработку обычными методами (выпаривание и грануляция, либо кристаллизация, плавление и грануляция).
Газы из испарителя 10 абсорбируют водой в конденсаторе-абсорбере // п полученный раствор насосом 12 подают в дистиллятор первой ступени. Газы из дистиллятора 8 проходят сепаратор 13 и поступают в компрессор 5, а затем в дистиллятор /. Газы из дистиллятора /, пройдя сепаратор 14, сжимаются компрессором 4 до давления синтеза карбамида.
Описанная схема предусматривает использование центробежных компрессоров с паротурбинным или электрическим приводом. Энергия, затраченная на сжатие газов, обеспечивает их высокий температурный потенциал, который используется при отгонке неконвертированных реагентов в дистилляторах. Смешение свежего CO2 с отогнанными газами повышает эффективность центробежного сжатия благодаря увеличению общего объема газа и его средней молекулярной массы. Кроме того, повышенное содержание CO2 в этих смесях понижает температуру образования конденсированной фазы и уменьшает опасность ее возникновения в процессе компримирования. Ожидаемые затраты энергетических средств на 1 т получаемого карбамида составляют (при паротурбинном приводе компрессоров):
Электроэнергия, МДж ........... 8,9
Пар (Р„зб= 4,2 МПа), т.......... 1,347
Охлаждающая вода (M = 11 К), м3..... 80
Суммарные энергозатраты оцениваются авторами метода [90] в 1,453 ф. ст. на 1 т карбамида, тогда как по их оценке аналогичный показатель для стриппинг-процессов «Стамикарбон» и «Снам Проджетти» составляет соответственно 1,508 и 1,578 ф. ст. Казалось бы, при большом масштабе производства даже столь незначительные различия могут существенно отразиться на экономике производства, и предпочтителен наименее энергоемкий метод «Хемико». Однако упомянутые стриппинг-процессы широко используются в промышленности карбамида, а «термопроцесс» до сих пор не реализован. Основное препятствие к его промышленному использованию — невозможность создания и испытания модели центробежного компрессора. Минимально допустимый поток на нагнетании центробежного компрессора соответствует мощности производства карбамида по описанной выше схеме 640 т/сутки. Поэтому реализация такого процесса возможна лишь в крупном промышленном масштабе, что, в свою очередь, связано с огромным производственным риском. Указанные выше различия в энергозатратах слишком незначительны, чтобы служить оправданием такого риска.
Тем не менее, с технологической и экономической точки зрения «термопроцесс» весьма привлекателен. Не исключено, что этот процесс все же будет реализован, если потребности какой-либо другой отрасли промышленности приведут к созданию центробежных компрессоров, которые по параметрам работы и стойкости примененных материалов окажутся пригодными для сжатия смесей NH3 и CO2.
Следует упомянуть также другие модификации «термопроцесса» [91 ]. В одной из них дополнительное снижение энергозатрат достигается за счет использования энергии расширения реакционной смеси в турбинах, приводящих в действие центробежные компрессоры. Другой вариант предусматривает сжатие газов, выделенных при 1—5 МПа, вместе с частью свежего CO2 до 14—17 МПа. Сжатую смесь газов подвергают конденсации-абсорбции, утилизируя выделяющуюся теплоту на высоком температурном уровне.
Процессы с раздельным компримированием компонентов газов дистилляции
Появление этих процессов было в свое время обусловлено трудностями освоения систем горячего компримирования газовых смесей (они уже были перечислены) и рецикла водного РУАС (вследствие склонности к кристаллизации и высокой коррозионной активности), а также стремлением исключить введение в реактор избыточной воды, снижающей степень превращения реагентов. Казалось чрезвычайно заманчивым и перспективным полностью разделить смесь NH3 и CO2 методами селективной сорбции и возвратить их в цикл путем компримирования.
Практика эксплуатации таких процессов [92] показала, что по своим технико-экономическим показателям они безусловно уступают процессам с жидкостным рециклом. Это обусловлено следующими причинами. Селективное разделение газов оказалось возможным лишь при относительно низком давлении (< 2 МПа). При раздельной рециркуляции этих газов затрачивается большое количество энергии на сжатие, а выделяющаяся теплота снимается на низком температурном уровне, не позволяющем ее использовать. Увеличивается количество стадий нагревания и охлаждения и, соответственно, расход энергетических средств. Неизбежны потери сорбентов, часто дорогостоящих. Значительно больше, чем в схемах с жидкостным рециклом, число аппаратов и машин. Последнее обстоятельство заслуживает более подробного рассмотрения.
