Энерготехнологическая схема производства разбавленной азотной кислоты при «дробном» давлении. (комбинированная установка, работающая при 0,4 и 1,0 мПа)
Сжатый центробежным компрессором (5) до давления 0,45 МПа, поступивший из заборной трубы (1) и очищенный на фильтре (2), воздух поступает в смеситель контактного аппарата (7). Жидкий аммиак насосом (3) прокачивается через испаритель аммиака (4) и попадает в перегреватель газообразного аммиака (6) где нагревается за счёт тепла воздушного потока, нагретого при сжатии компрессором (5), после чего подается в смеситель контактного аппарата(7), где смешивается с воздухом. Нагретый в результате экзотермической реакции окисления аммиака горячий нитрозный газ при 850-880оС отдает тепло на получение водяного пара в котле-утилизаторе (8). Нитрозные газы далее проходят подогреватель питательной воды (9) и воздушный холодильник (10), где охлаждаются от 180 – 60 0С, после чего поступают в газовый промыватель (11), в верхнюю часть которого подается конденсат азотной кислоты. Из нижней части промыватель азотная кислота направляется в адсорбер (13). Охлажденный нитрозный газ поступает в нитрозный компрессор (12), где сжимается до давления 1,1 – 1,2Мпа. Далее нитрозный газ охлаждается в подогревателе питательной воды и в воздушном холодильнике до 60 – 70 0С, а затем поступает в абсорбционную колонну (13), который охлаждается оборотной отходящей водой. Полученная 60% азотная кислота поступает в продувочную колонну (14) и отводится с установки. Продувочные газы из аппарата (14) возвращаются в цикл, смешиваясь с нитрозными газами перед промывателем. Выхлопные газы из абсорбционной колонны поступают в подогреватель (15), где они подогреваются смесью выхлопных газов, покидающих установку, и дымовых газов, проходят смеситель (16), куда подается дозированное количество природного газа, и поступает в аппарат каталитической очистки (17), заполненный палладиевым катализатором. В аппарате проходит процесс «дификсации» оксидов азота, содержание которых на выходе составляет до 0,004% об.
Очищенный таким образом газ при 750-770оС подается на рекуперативную газовую турбину (19), энергия, которая используется для привода нитрозного и воздушного компрессора. Далее очищенный газ подается в топку (18), где сжигается природный газ для получения тепла, необходимый для проведения реакции каталитической очистки, проходит подогреватель выхлопных газов (15) и выбрасывается в атмосферу.
Вопрос №21
Производство карбамида. Выбор условий проведения процесса. Технологические схемы производства карбамида. Блок-схема утилизации газов дистилляции.
Карбамид получают синтетически из аммиака и диоксида углерода. В качестве источника диоксида углерода обычно применяют экспанзерный газ, получаемый при очистки азотоводородной смеси от СО2 и содержащий до 95% СО2. Процесс производства мочевины состоит из следующих стадий:
Синтез карбамида из аммиака и СО2
Дистилляция продуктов синтеза и удаление газов дистилляции (аммиака и СО2)
Переработка растворов карбамида, полученных при дистилляции, в готовый продукт.
Синтез протекает в 2 стадии. В первой происходит образование карбаминовокислого аммония (карбамата) по реакции:
2NH3 + CO2 = NH2C00NH4 + Q.
Во второй стадии происходит отщепление воды карбамата с образованием карбамида в жидкой фазе расплава по уравнению:
NH2COONH4 = (NH2)2CO + H2O – Q.
Суммарная реакция эндотермична.
Степень превращения по реакции №2 не превышает 53%. На равновесие и скорость синтеза карбамида влияют давление, температура и состав реакционной смеси. Равновесный выход карбамида растет с увеличением давления.
Скорость процесса и практический выход карбамида так же резко увеличивается с повышением давления.
Скорость процесса резко возрастает с повышением температуры, в результате чего растет фактический выход карбамида.
Выход продукта можно так же увеличить применением избытка аммиака, в исходной смеси по отношению к стехиометрическому соотношению. В промышленности синтез карбамида проводится без применения катализаторов при давлениях 18-20 МПа в интервале температур 180-200оС.