Описание схемы с полным жидкостным рециклом.
Сырьем служит жидкий аммиак и СО2 из аммиачного производства.Сырье должно содержать min инертных (снижают степень превращения )и горючих примесей(с кислородом, который вводится в СО2 для предотвращения коррозии,могут образовывать врывоопасные смеси).CО2 (18-20МПа и Т=85-90 0С) , аммиак(18-20 МПа Т=85-90 0С NH3:CО2:Н2О ) поступают в смеситель ,сюда же подается РУАС. NH3:CО2:Н2О=4,5:1:1. В смесителе происходит реакция :2 NH3+CО2=NH4COONH2+Q. Температура возрастает до 170-1800С.Реакцион.cмесь поступает в колонну синтеза,полый цилиндр.аппарат высокого давления (D=2,5м Н=35м V=160м3),кот.изготовлен из обычной стали,изнутри футеруется хромникельмолибденовой сталью,для интенсивности перемешивания в коллоне имеются ситчатые тарелки.В колонне идет реакция NH4COONH2=(NH2)CO+H2O–Q ,время пребывания 45-60мин,выход карбамида 60-65%.В колонне образуется плав карбамида(30-31%карбамида,21-22%карбамат,33-35% NH3,16-17%воды).Этот плав дросселируется до 2МПа и подается на 1ст. дистилляции в ректификац.колонну, где при 1600С происходит почти полная отгонка изб.аммиака и разложение карбамата на 80-90%.Газы дистилляции (70-75% NH3,21-22%CO2,3% H2O) далее подаются в промывную колонну.В среднюю часть колонны подается РУАС 2ст. дистилляции,образуется конц.РУАС(25% H2O,ост. NH3иCО2),кот.сжимается до давления синтеза и возвращается в цикл синтеза.Аммиак после промывной колонны проходит конденсатор,конденсируется и также в цикл синтеза.Раствор карбамида после 1ст.(60-65% карбамида,4-5%карбамата,6-7% NH3,30% H2O) дросселируется до 0,3-0,4МПа и на 2 ст. дистилляции(процессы теже,что и на 1ст. Т=140-145 0С.Газовая фаза после 2ст.(55%NH3,25%CO2,21% H2O) конденсируется с образованием слабого РУАС,кот.поступает в среднюю часть промывной колонны.Несконденсированные NH3иCО2 подаются на абсорбцию,образующ.карбамат далее подвергают регенерации в десорбере с целью возврта NH3иCО2 в цикл синтеза.Инерты выбрасываются в атмосферу. Раствор карбамида(72%)дросселируется до 1атм, проходит вакуум-испаритель и с концентрацией 76% подается на стадию выпарки и грануляции.На стадии выпарки стремятся снизить температуру , чтобы избежать образование биурета.Выпарку проводят в вакуум выпарных аппаратах в 2 ступени(1ст 125-1300С ,30-35кПа,98% и 2ст 135-1400С,3-4 кПа,99,7%)Далее плав подвергается грануляции в грануляционной башне .Применяют статические виброгрануляторы. За время полета гранулы охлаждаются до 60-80 0С,попадают на кипящий слой, где охлаждаются до 400С. Товарная фракция 1-4мм подвергается кондиционированию.
Схема имеет ряд недостатков:1)необходимость сжатия РУАС до давления синтеза 2)сложность схемы рециркуляции 3)не используется теплота конденсации газов дистилляции 4)с РУАС вводится много воды
Все эти недостатки устраняются в схемах со стриппинг-процессом. Суть в том ,что разложение карбамата аммония в плаве крабамида и отгонка NH3иCО2 проводят в токе CО2 при давлении синтеза в спец.аппарате-стриппере. Высокое давление на 1ст.дистилляции позволяет проводить конденсацию газов дистилляции при высоких температурах. Тепло конденсации можно использовать для получения пара 0,3-0,4МПа. Такое оформление процесса уменьшит количество воды на улавливание газов дистиляции, повысит степень превращения, cнизит избыток аммиака на стадии синтеза и давление.
Описание схемы по стриппинг-процессу
Жидкий аммиак сжимается насосом высокого даления до 13-14МПа и подается в колонну синтеза. Cюда же подается расплав карбамата, из конденсатора высокого давления с давлением синтеза и температурой 1750С. В колонне синтеза пртекают реакции образования карбамата и дегидротация карбамата с образованием карбамида при NH3:CО2:Н2О=2,8:1:0,3 ,Т=180-1900С,P=13-14МПа. Выход карбамида 72%. Этот плав поступает в стриппер(трубчатый теплообменник), стекает пленкой по трубкам, навстречу подается CО2 , сжатый до 13-14МПа. При этом происходит отгонка из плава изб. NH3 и разложение карбамата на 80%. Газы из верхней части стриппера поступают в конденсатор высокого давления, где происходит реакция образования карбамата: 2NH3+CО2=NH4COONH2+Q. Из конденсатора высокого давления расплав карбамата подается в колонну синтеза. После стриппера плав карбамида дросселируется и подается на 2ст. дистилляции в колонну ректификации ,где происходит окончательное разложение крабамата, аналогично процессам по обычной схеме . Газы дистилляции (NH3 и CО2) из верхней части колонны ректификации далее конденсируются в конденсаторе низкого давления и виде РУАС возвращаются в узел синтеза. Плав карбамида проходит вакуум –испаритель и далее на выпарку и грануляцию как по обычной схеме.