ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Синтез карбамида и дистилляция плава из "Технология минеральных удобрений" Раньше карбамид получали по открытой или разомкнутой схеме с одноступенчатой дистилляцией плава, т. е. с использованием всего избыточного аммиака в производстве других азотных удобрений (аммиачной селитры или сульфата аммония). По этой схеме получали только кристаллический продукт, который обладал слеживаемостью. [c.72] Более современные установки работают по схемам с двухступенчатой дистилляцией плава полузамкнутые схемы или с частичным рециклом). По этим схемам значительная часть избыточного аммиака возвращается в процесс. Применяются также схемы с полной рециркуляцией (возвратом в процесс) всего количества избыточного аммиака и двуокиси углерода. По новым вариантам процесса получают гранулированный карбамид с улучшенными физическими свойствами. [c.72] Схема синтеза карбамида с двухступенчатой дистилляцией плава приведена на рис. 23. [c.72] Реакционная смесь (плав) выходит из колонны через штуцер в ее верхней крышке 8, при этом давление плава снижается при помощи дроссельного вентиля. Плав содержит до 35% карбамида, 18—19% неразложившегося карбамата аммония, 34—35% свободного аммиака и около 10—11% воды. [c.74] Схемой автоматического регулирования соотношения количеств аммиака и двуокиси углерода предусматривается воздействие выходного сигнала регулятора (на линии двуокиси углерода) на исполнительный механизм регулирующего клапана (на линии жидкого аммиака). Сигнал регулятора давления воздействует на регулирующий клапан установленный на линии выхода плава из колонны синтеза. Кроме того, автоматически контролируется температура в трех точках по высоте колонны синтеза. [c.74] При дросселировании плава (см. выше) из реакционной массы выделяется часть непрореагировавшего аммиака, который после дополнительной очистки может быть возвращен в колонну синтеза карбамида. По теоретическим данным, при мольном соотношении исходных реагентов ЫНз С02 = 4 1 в результате снижения давления плава до 10—25 ат (981 10 —2450- 10 н/м ), и его температуры до 85—120 °С из реакционной смеси отгоняется 53—68% непрореагировавшего аммиака в виде газа, содер-л ащего 97—99% ЫНз, 0,15—0,2%) СОг, и 1—3% НгО. С повышением температуры плава (которая при одинаковом давлении дросселирования зависит от температуры в колонне синтеза) степень отгонки аммиака может быть увеличена, но при этом ухудшается состав отгоняемого газа, т. е. возрастает содержание в нем СОг и водяных паров. Карбамат аммония и другие соли аммония, содержащиеся в плаве, разлагаются при повышенных температурах и атмосферном давлении. [c.75] По схеме с одноступенчатой дистилляцией плав дросселируют сразу от 200 до 1,2 ат (от 19620-10 до 118-10 м/ж ), отгоняют свободный аммиак и разлагают аммонийные соли в одной дистилляционной колонне при 70°С. В этом случае количество отходящего избыточного аммиака на 1 г карбамида составляет 1,1—1,4 т. Из этого количества ЫНз можно получить 5,2—6,6 т аммиачной селитры. Таким образом, карбамид становится как бы побочным продуктом производства нитрата аммония. Новых заводов по этой схеме сейчас не строят. [c.75] По схеме с частичным рециклом избыточного аммиака осуществляется двухступенчатая дистилляция плава. Первую ступень дистилляции проводят после дросселирования плава до 25 ат (2450-10 н/м ). В дистилляционной колонне первой ступени поддерживается температура около 120°С путем нагревания плава глухим паром. Аммиак, выделившийся в первой ступени дистилляции (67—68%, содержавшегося в плаве непрореагировавшего ЫНз), возвращается в цикл синтеза карбамида, остальной аммиак дополнительно выделяется во второй ступени дистилляции и направляется на производство других азотных удобрений. Количество отходящего аммиака на 1 т карбамида по этой схеме составляет 0,6—0,7 т (в пересчете на аммиачную селитру 2,9—3,3 т). [c.75] В колонне 9 конденсируются пары воды и небольшое количество аммиака, одновременно образуются соли аммония, растворяющиеся в аммиачной воде. Жидкость возвращается на дистилляцию, газовая фаза (в основном аммиак с небольшими примесями СОг, азота и паров воды) поступает в поверхностный конденсатор 11, охлаждаемый водой, где часть аммиака сжижается при температуре 35—40°С. Этот конденсат частично используется для орошения колонны фракционирования 9, куда он подается плунжерным насосом 16. Остальное количество жидкого аммиака поступает в сборник 3, откуда возвращается в колонну синтеза 7. Таким образом производится рециркуляция части избыточного аммиака. [c.76] Выходящий из конденсатора И газ (около 40% КНз, остальное инертные газы) поступает во второй конденсатор 12, где охлаждается до минус 10 °С жидким аммиаком. Конденсирующийся здесь аммиак присоединяется к жидкой фазе, отбираемой из первого конденсатора 11, газы удаляются в атмосферу. [c.76] После дистилляции первой ступени в колонне 8 увеличивается содержание воды и снижается количество свободного аммиака в жидкой фазе (плаве). Примерный состав плава 46—47% карбамида, 24—25% карбамата аммония, 15—16% ЫНз и 13— 14% воды. Эту жидкость направляют в колонну 10 дистилляции второй ступени, предварительно снижая давление плава от 25 до 1,2 ат (до 118-10 н/м ). В колонне 10 поддерживается температура в пределах 100—120 °С, для чего теплообменник 15 этой колонны обогревается глухим паром кроме того, в колонну вводят острый пар под давлением 3,5 ат (340- 10 н/м ). Карбамат и углекислые соли аммония в указанных условиях разлагаются на аммиак и двуокись углерода, выделяющиеся в газообразном состоянии вместе с парами воды. Газ содержит 56—57% ЫНз, 32—33% СОг и 10—11% НгО. Он может быть использован, например, для производства аммиачной селитры. Разработаны также методы выделения из этого газа ЫНз и СОа (стр. 79) с возвратом их е цикл синтеза карбамида. [c.76] Весьма экономичной считается схема производства карбамида с полным жидкостным рециклом аммиака и двуокиси углерода. [c.76] Из колонны синтеза выходит плав, содержащий 24—25% карбамида, 20—22% карбамата аммония, 34—36% избыточного аммиака и 12—20% воды. Плав дросселируется от 200 до 21— 23 ат (19620- 10 —2260- 10 н/м ) и поступает в сепаратор 5, где разделяется на газовую и жидкую фазы. Газ, содержащий часть выделившегося из плава избыточного аммиака, направляется в абсорбер 6 первой ступени дистилляции. [c.78] Жидкий плав из сепаратора поступает в подогреватель 11, где поддерживается температура около 125 °С. Здесь из жидкости почти полностью выделяется газообразный аммиак и на 28—30% разлагается карбамат аммония. Разделение газовой и жидкой фаз происходит в сепараторе 10, откуда жидкий плав поступает на вторую дистилляцию, а газы (75—78% ЫНз, 15— 17% СОг и 5—6% НгО) —в абсорбционную колонну 6. Нижняя часть этой колонны орошается раствором аммонийных солей, поглощающим из тазов двуокись углерода. Во избежание кристаллизации солей в абсорбере 6 поддерживают температуру примерно 60 °С, верхняя часть абсорбера орошается жидким аммиаком для окончательного улавливания СОг. [c.78] Вытекающий из абсорбера раствор аммонийных солей нагревается до 100°С в подогревателе 12 и поступает в смеситель 3, а затем в колонну синтеза. Газообразный аммиак, выходящий из верхней части абсорбера 6, сжижается в конденсаторе 7 и направляется в буферный бак 9. Плав на выходе из сепаратора 10 имеет примерно следующий состав 40—41% карбамида, 24— 25% карбамата аммония, 30—31% воды и до 3% аммиака. [c.78] Газы из сепаратора 16, содержащие 35—36% ЫНз, 37—38% СОг и 25—26% НгО, поступают в орошаемый и охлаждаемый водой абсорбер 18 второй ступени, где при 50 55 °С образуется раствор аммонийных солей. Часть этого раствора охлаждается до 45 °С в холодильнике 22 и возвращается на орошение абсорбера 18, а остальной раствор орошает абсорбер 6 первой ступени. [c.78] Разработаны также способы разделения СОг и ЫНз газов дистилляции второй ступени путем их избирательной абсорбции водными растворами этаноламинов. Процесс может быть осуществлен с частичным или полным возвратом в цикл газов дистилляции (газовый рецикл). [c.79] Водный раствор моноэтаноламина поглощает не только двуокись углерода, но и аммиак. Однако с повышением температуры давление паров аммиака над раствором увеличивается в большей степени, чем давление двуокиси углерода. На этом и основан данный способ разделения смесей ЫНз и СО2. Установлено, что для полноты абсорбции двуокиси углерода при 30— 80°С наиболее целесообразно применять 30%-ный водноаммиачный раствор моноэтаноламина. [c.79] Газы дистилляции поглощаются в абсорбере водным раствором моноэтаноламина, предварительно насыщенным аммиаком при температуре около 70°С. Двуокись углерода растворяется при этом практически полностью, а непоглощенный газообразный аммиак выходит из абсорбера и после конденсации возвращается в колонну синтеза карбамида. Водноаммиачный раствор моноэтаноламина, насыщенный СО2, поступает в первый десорбер, где при 80 °С из раствора выдувается азотом аммиак. Освобожденный от ЫНз раствор проходит второй десорбер, в котором при 140 °С выделяется газообразная СО2 ее тоже можно возвращать в цикл синтеза. Раствор из второго десорбера используют для поглощения аммиака, выделившегося в первом десор-бере. Процесс поглощения ЫНз проводится во втором абсорбере, полученный здесь водноаммиачный раствор моноэтаноламина снова возвращается в первый абсорбер на поглощение СО2. Таким образом замыкается цикл переработки газов дистилляции. [c.79] Вернуться к основной статье