2.Короткий опис стадій технологічної схеми

Синтез

Процес утворення карбамату амонію відбувається в результаті взаємодії СО₂ і NH₃ по реакції:

СО₂ + 2NH₃ = NH₂-CO-O-NH₄ + 159 кдж/моль

Реакція протікає в конденсаторі високого тиску (В.Т.) Е-202. Тепло, що виділяється при реакції утворення карбамату амонію, використовується для одержання пари тиском від 0,32 до 0,46 МПа.

Процес утворення карбаміду з карбамату амонію протікає в колоні синтезу при температурі у верхній частині колони від 180 до 185 °С и тиску від 13,4 до 14,4 МПа, мольному співвідношенні в рідкій фазі NH₃ : СО₂ від 2,8 до 2,9:1 і

часу протікання реакції 60 хвилин. При цих умовах протікає реакція дегідратації карбамату амонію.

NH₂-CO-O-NH₄ = CO(NH₂)₂ + Н₂О - 28 кдж/моль

Реакція ендотермічна, необхідне тепло для протікання реакції створюється за рахунок процесу утворення карбамату амонію в колоні синтезу, при цьому в реакцію з надлишковим аміаком вступає двоокис вуглецю непрореагованного в конденсаторі В.Т. Е-202. Ступінь конверсії СО₂ у карбамід для даних, умов процесу складає від 54 до 57%.

Розкладання карбамату і відгін надлишкового аміаку відбувається в трубному просторі стрипера Е-201 (стрипінг-процес у струмі СО₂) при тиску синтезу в умовах постійного контактування карбамідо-карбаматного розчину з двоокисом вуглецю. При цьому карбамідо-карбаматний розчин у виді плівки стікає по трубках стрипера вниз, назустріч протитокам подається двоокис вуглецю:

NH₂-CO-O-NH₄ = CО₂ + NH₃ – Q

Температура карбамідо-карбаматного розчину внаслідок ендотермічності процесу і відносно низкою температури СО₂ знижується від (180 - 183) °С до (165 - 175) °С.

Необхідне тепло для протікання реакції розкладання створюється за рахунок конденсації насиченої водяної пари В.Т. від 1,6 до 2,1 МПа в міжтрубному просторі стрипера.

При розкладанні карбамату амонію газоподібні аміак, двоокис вуглецю, пари води і інерти, що виділилися, витягаються потоком СО₂ і направляються в конденсатор В.Т. Е-202.

Реакційна суміш з масовою часткою карбаміду 59,4 % після стриперу направляється у вузол рециклу для остаточного розкладання карбамату амонію і відгону надлишкового аміаку.

З непрореагувавших у колоні синтезу газоподібних аміаку, двоокису вуглецю і пару води при тиску синтезу і температури в скрубері В.Т. Е-203 від 160 до 165 °С утворяться вуглеамонійні солі (ВАС), при цьому протікають реакції:

NH₃ + Н₂О = NH₄ОH + Q

2NH₄ОH + СО₂ = (NH₄)₂СО₃ + Н₂О + Q

Реакції екзотермічні, тепло утворення ВАС постійно відбирається циркулюючим конденсатом у холодильнику Е-904.

Рецикл

У рециклі відбувається процес остаточного розкладання карбамату амонію, що утримується в розчині, що надходить зі стриперу. Розкладання карбамату амонію здійснюється в ректифікаційній колоні під тиском від 0,20 до 0,35 МПа і температурі розчину карбаміду після підігрівника Е302 від 130 до 140 °С по реакції

NH₂-CO-O-NH₄ = СО₂ + 2NH₃ - Q

Реакція ендотермічна, необхідне тепло для протікання процесу розкладання карбамату створюється за рахунок конденсації водяної пари тиском від 0,25 до 0,46 МПа в міжтрубному просторі підігрівника Е-302. Після остаточного розкладання карбамату амонію, масова частка карбаміду в розчині підвищується до 67,3 %.

Утворення ВАС проходить з виділенням при розкладанні карбамату амонію в ректифікаційній колоні газоподібних аміаку, двоокису вуглецю і пар води в конденсаторі низького тиску (Н.Т.) Е-303. Процес утворення ВАС протікає при тиску від 0,20 до 0,35 МПа і температурі від 60 до 90 °С.

Реакції екзотермічні, тепло утворення ВАС постійно відбирається циркулюючим конденсатом у холодильнику Е-902.

Випарювання

Розчин карбаміду після стадії рециклу піддається випарюванню. Процес випарювання (видалення реакційної води) протікає у відділенні випарки. Відділення випарки складається з двох ступенів.

У першій ступіні випарки розчин карбаміду випарюється до масової частки не менш 95% при температурі від 125 до 130 °С и абсолютному тиску від 25 до 35 кПа.

В другій ступіні випарки розчин карбаміду випарюється від 95,0 до 99,8 % при температурі від 135 до 140 °С и абсолютному тиску не більш 6,0 кПа.

Температура процесу розпарювання підтримується за рахунок подачі пари в міжтрубний простір випарників. Отриманий після випарювання розчину плав направляється на грануляцію для одержання гранульованого карбаміду.

На всіх стадіях переробки водних розчинів карбаміду під дією високих температур, відбувається часткове термічний розлад карбаміду й утворення біурету.

Абсорбція

У вузлі абсорбції протікає процес абсорбції газоподібних аміаку, двоокису вуглецю і водяного пару, що надходять зі скрубера В.Т. Е-203.

Зрошення абсорбера здійснюється конденсатом сокової пари. При тиску в системі від 0,55 до 0,65 МПа і температурі від 60 до 90 °С відбувається утворення ВАС.

Реакції екзотермічні, тепло утворення ВАС постійно приділяється циркулюючим конденсатом у холодильнику Е-706.

Десорбція і гідроліз

Отриманий при випарюванні розчину карбаміду, конденсат сокової пари (КСП) піддається в системі десорбції і гідролізу очищенню від аміаку, двоокису вуглецю і карбаміду.

Очищення КСП від аміаку і двоокису вуглецю відбувається спочатку в десорбері 1 ступеню С702. Температура створюється за рахунок надходження паро-газової суміші (NH₃ і СО₂, пари Н₂О) з десорбера II ступеню С-704. Після десорберу С-702 КСП направляється в гідролізер, де протікає реакція гідролізу карбаміду.

У гідролізері спочатку відбувається реакція ізомеризації карбаміду в ціанат амонію, що надалі піддається гідролізові.

Паро-газова фаза з гідролізеру, що складається з аміаку, двоокису вуглецю і пар Н₂О направляється в десорбер I ступеню С-702.

Далі КСП направляється в десорбер II ступеню С-704, де відбувається остаточне очищення КСП від NH₃ і СО₂.

Відігнані аміак, двоокис вуглецю і пари води із системи десорбції направляються у вузол конденсації – у конденсатор Е-720.

Розчин, що утворився в процесі конденсації ВАС, подається у вузол рециклу і далі, карбаматними насосами В.Т. Р-301 А, В, С направляється в скрубер В.Т. Е-203.

Стічна вода з масовою концентрацією аміаку не більш 75 мг/дм³ і карбаміду 300 мг/дм³ з вузла десорбції і гідролізу подається на БХО для подальшого очищення. При концентрації аміаку не більш 40 мг/дм³ і карбаміду не більш 5 мг/дм³ стічні води допускається направляти на підживлення водооборотного циклу.