4.2 Дистилляция 2 ступени
Процесс дистилляции во 2 ступени проводят при избыточном давлении всего 0,5-1,4 атмосфер, благодаря чему удается полнее отогнать аммиак из раствора мочевины. Температуру раствора в нижней части колонны дистилляции поддерживают в пределах 120°С путем нагревания раствора в подогревателе глухим паром (избыточное давление 3,5 атмосфер). Кроме того, под нижнюю тарелку колонны вводят острый пар, что улучшает процесс отгонки аммиака NH3 и диоксида углерода CO2 из раствора. Концентрация раствора мочевины, выходящего из колонны дистилляции 2 ступени, в зависимости от количества подаваемого острого пара изменяется в пределах 60-80%. Содержание аммиака в этом же растворе должно составлять около 3 г/л. При более полной отгонке аммиак NH3 возрастает содержание биурета в мочевине. Температура раствора в сборнике мочевины, установленном за колонной дистилляции, должна быть не более чем на 5-10°С выше температуры кристаллизации (при низкой температуре не образуется биурет и мочевина быстрее отстаивается от масла).
Газы дистилляции, выходящие из колонны, направляются на разделение с возвратом их в цикл или на переработку в аммиачную селитру (аммиачную воду).
5. Жидкостный рецикл
Со времени создания первых промышленных установок основным направлением в развитии технологии производства карбамида было совершенствование системы рециркуляции аммиака NH3 и диоксида углерода СО2, поскольку обычно степень превращения диоксида углерода СО2 не превышает 70%, а степень превращения аммиака NH3 не достигает даже 50%. Уже в пятидесятых годах, с момента превращения мирового производства карбамида в многотоннажную отрасль азотной промышленности, все чаще стали применять схемы с полным рециклом непревращенных NH3 и СО2. В отличие от схемы с газовым рециклом при жидкостном рецикле аммиак, двуокись углерода и раствор аммонийных солей вначале поступают в смеситель, где одновременно с их смешением протекает процесс образования карбамата аммония. Мольное соотношение аммиака NH3, дикосида углерода CO2 и воды H2O в исходной смеси на входе в аппарат необходимо поддерживать постоянным и равным 4,5:1:0,5. Температура аммиака, подаваемого в смеситель, должна быть в пределах 90°С, концентрация двуокиси углерода не ниже 97% (содержание в ней сероводорода H2S не выше 3-5 мг/мі). Процесс в смесителе проводится под давлением 190-200 атмосфер и при температуре 175°С.
Плав из смесителя входит в нижнюю часть колонны, в которой при температуре 185°С и давлении 200 атмосфер происходит дегидратация карбамата аммония с образованием мочевины. За 30-40 минут, в течение которых плав находится в колонне, степень превращения CO2 в мочевину составляет около 62%. Примерный состав плава, образующегося в колонне: 28% CO(NH2)2, 42% NH3, 13% CO2, 16% H2O 0,5-1% инертных газов (двуокись углерода находится в соединении с аммиаком в виде карбамата аммония). Из колонны синтеза плав, дросселируясь до давления 18-20 атмосфер, направляется в ректификационную колонну 1 ступени.
- Введение
- 1. Свойства мочевины
- 1.1 Значение мочевины
- 1.2 Требования к продукту
- 1.3 Сырье для получения мочевины
- 2. Физико-химические основы синтеза мочевины
- 3. Основные аппараты по схеме с частичным рециклом
- 4. Дистилляция плава мочевины
- 4.1 Дистилляция 1 ступени
- 4.2 Дистилляция 2 ступени
- 5.1 Дистилляция 1 ступени
- 5.2 Дистилляция 2 ступени
- 6. Схема производства мочевины с жидкостным рециклом
- 7. Расчет материального и теплового баланса
- 7.1 Расчет материального баланса колонны синтеза
- 8. Техника безопасности и охрана труда