47

4 Описание технологического процесса и схемы

1. Описание технологического процесса

Технологический процесс получения карбамида состоит из следующих основных стадий:

– синтез;

 рецикл;

 выпаривание и гранулирование;

 десорбция и гидролиз;

 абсорбция.

1. Синтез

Карбамид получается синтетическим путем  из жидкого аммиака и диоксида углерода.

В узле синтеза протекают процессы образования карбамата аммония, карбамида, разложение карбамата аммония, отгонки избыточного аммиака, а также образования углеаммонийных солей (УАС).

Процесс образования карбамата аммония происходит в результате взаимодействия диоксида углерода и аммиака по реакции:

CO₂ + 2NH₃ = NH₂СООNН₄ + Q

Реакция протекает при давлении в системе синтеза 13,4  14,7 МПа и температуре 170  175 ^оС. Тепло, выделяющееся при реакции образования карбамата аммония используется для получения пара Р=0,4 МПа.

Процесс образования карбамида из карбамата аммония протекает в колонне синтеза поз.R-201 при температуре 180  185 ^оС и давлении 13,4  14,7 МПа, мольном соотношении системы аммиакдиоксид углеродавода соответственно 2,8-3,5 : 1,0 : 0,7 при этом в течении часа протекает реакция дегидратации карбамата аммония:

NН₂СО0NН₄ = СО(NH₂)₂ + Н₂О  Q

Реакция эндотермическая, необходимое тепло для протекания реакции создается за счет процесса образования карбамата аммония в колонне синтеза, при этом в реакцию с избыточным аммиаком вступает диоксид углерода, непрореагировавший при образовании основной части карбамата аммония. Степень конверсии (превращения карбамата аммония в карбамид) для данных условий составляет 55 – 57 %.

Разложение непревращенного карбамата аммония в карбамид происходит в стриппере (стриппинг-процесс).

Процесс разложения и отгонка избыточного аммиака осущест-вляется при давлении синтеза и температуре 170  175 ^оС, создаваемой за счет тепла конденсации пара высокого давления 1,7  2,0 МПа, подаваемого в межтрубное пространство стриппера:

NН₂ СООNН₄ = СО₂ + 2NH₃  Q

Разложение карбамата аммония по стриппинг-процессу протекает в условиях постоянного контактирования свежего диоксида углерода с карбамато-карбамидным раствором. Контактирование диоксида углерода с карбамато-карбамидным раствором происходит на внутренней поверхности трубок, при этом карбамато-карбамидный раствор в виде пленки стекает по трубкам сверху вниз, а противотоком движется свежий диоксид углерода.

Выделившиеся при разложении карбамата аммония газообразные аммиак, диоксид углерода, пары воды и инерты увлекаются свежим потоком диоксида углерода, поступающего в стриппер поз.Е-201, и направляются в конденсатор ВД поз.Е-202.

Реакционная смесь с массовой долей карбамида 55  57 % после стриппера направляется в узел рецикла для окончательного разложения карбамата аммония и отгонки избыточного аммиака.

Из непрореагировавших в колонне синтеза газообразного аммиака, диоксида углерода и паров воды при давлении синтеза и температуре 158  165 ^оС образуются углеаммонийные соли (УАС), при этом протекают реакции:

NH₃ + Н₂О = NН₄ОH + Q

2NН₄ОH + СО₂ = (NН₄ )₂СО₃ + Н₂О + Q

NН₄ОH + CO₂ = NН₄H СО₃ + Q

Реакции экзотермические, тепло образования УАС постоянно отводится конденсатом в циркулирующем контуре теплообменника поз. Е-401А.