4 Опис технологічного процесу й схеми

4.1 Опис технологічного процесу

Технологічний процес одержання карбаміду складається з наступних основних стадій:

- синтезу;

- рециклу;

- випарювання, гранулювання;

- абсорбції, десорбції, гідролізу.

4.1.1 Синтез

Карбамід отримується синтетичним шляхом - з рідкого аміаку й діоксиду вуглецю.

У вузлі синтезу протікають процеси утворення карбамату амонію, карбаміду, розкладання карбамату амонію, відгону надлишкового аміаку, а також утворення вуглеамонійних солей (ВАС).

Процес утворення карбамату амонію відбувається в результаті взаємодії діоксиду вуглецю й аміаку за реакцією

CO₂ + 2NH₃  NH₂ – СО – ОNН₄ + Q (4.1)

Реакція протікає при тиску в системі синтезу 13,4-14,7 МПа й температурі 170-175^○С

Тепло, що виділяється при реакції утворення карбамату амонію, використається для одержання пари Р=0,4-0,5 МПа.

Процес утворення карбаміду з карбамату амонію протікає в колоні синтезу при температурі 175-185^○С і тиску 13,4-14,7 МПа, мольному співвідношенні системи аміак - діоксид вуглецю - вода відповідно 2,85:1:0,7, при цьому протягом години протікає реакція дегідратації карбамату амонію.

NН₂ – СО – ОNН₄  СО(NH₂)₂ + Н₂О – Q (4.2)

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 діоксид вуглецю, непрореагований при утворенні основної частини карбамату амонію. Ступінь конверсії (перетворення карбамату амонію в карбамід) для даних умов становить 57-63 %.

Процес розкладання карбамату амонію й відгонка надлишкового аміаку здійснюється при тиску синтезу й температурі 170-175^○С, створюваної за рахунок тепла конденсації пари (Р=1,6-2,06 МПа ), яка подається в міжтрубний простір стриперу

NН₂ – СО – ОNН₄  СО₂ + 2NH₃ – Q (4.3)

Розкладання карбамату амонію за стрипінг-процесом протікає в умовах постійного контактування свіжого діоксиду вуглецю з карбамато-карбамідним розчином. Контактування діоксиду вуглецю з карбамато-карбамідним розчином відбувається на внутрішній поверхні трубок, при цьому карбамат-карбамідний розчин у вигляді плівки стікає по трубах зверху вниз, а протитоком рухається свіжий діоксид вуглецю.

Газоподібні аміак, діоксид вуглецю й пари води, які виділилися при розкладанні карбамату амонію, захоплюються свіжим потоком діоксиду вуглецю, що надходить у стрипер.

Реакційна суміш із масовою часткою карбаміду не менш 54 % після стриперу направляється у вузол рециклу для остаточного розкладання карбамату амонію й відгонки надлишкового аміаку.

З непрореагованих у колоні синтезу газоподібного аміаку, діоксиду вуглецю й парів води при тиску синтезу й температурі 150-170^○С у скрубері ВД поз. Е-203 утворюються вуглеамонійні солі (ВАС), при цьому протікають реакції:

NH₃ + Н₂О  NН₄ОH + Q (4.4)

2NН₄ОH + СО₂  (NН₄)₂СО₃ + Н₂О + Q (4.5)

NН₄ОH + CO₂  NН₄HСО₃ + Q (4.6)

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