4.2 Опис технологічної схеми

Технологічна схема одержання карбаміду складається з наступних стадій процесу:

Основні стадії процесу:

• компресія діоксиду вуглецю.

• компресія аміаку.

• синтез карбаміду.

• рециркуляція.

• випарювання розчину карбаміду й введення кфс у плав.

• гранулювання карбаміду й очищення повітря після гранбашти.

• десорбція й гідроліз.

• абсорбція.

• очистка абгазів

• пункт прийому готової продукції із класифікацією, станцією відвантаження й системою пиловловлення.

Допоміжні стадії:

• Виробництво пари й конденсату.

• Виробництво повітря для КВПіА.

• Прийом і зберігання КФС.

• Водооборотний цикл (ВОЦ-23).

• Маслопункт.

• Підземний резервуар.

• Пункт підготовки мінераловозів.

В даному звіті розглядається тільки стадія синтезу карбаміду.

4.2.1 Синтез

Синтез карбаміду проводиться в контурі ВТ при тиску не більше 15,5 МПа (PRICAH 2101) і температурі 167-185 ˚С. Схема представлена на рисунку 4.1.

Контур ВД включає в себе:

- конденсатор ВД поз. Е-202;

- колону синтезу поз. R-201;

- скрубер ВД поз. Е-203;

- стрипер поз. Е-201.

Внутрішня поверхня обладнання контуру ВТ, контактує з реакційним середовищем, футерована високолегованої сталлю. Стан футеровки контролюється потенціометричним і аналітичним методами.

Процес виробництва карбаміду у вузлі синтезу починається з отримання карбамат амонію в конденсаторі ВТ поз. Е-202. Конденсатор ВТ поз. Е-202 являє собою вертикальний циліндричний кожухотрубний теплообмінник, в трубках якого утворюється карбамат амонію.

Рідкий аміак в конденсатор ВТ подається насосами ВТ поз. Р-102 А, В (С) з температурою не більше 27 ˚С, об'ємною витратою не менше 25 м³/год через інжектор ВТ поз.I-201 у верхню приймальну камеру конденсатора ВТ, розташовану над трубної дошкою теплообмінника.

Введення аміаку в приймальну камеру виконано з опусканням до трубної дошки. Ввідний патрубок має у кінцевій частині пристрій для рівномірного розподілу аміаку по трубній дошці.

Діоксид вуглецю подається в приймальну камеру конденсатора ВТ із трубної частини стрипера поз. Е-201. У приймальній камері конденсатора ВТ аміак і діоксид вуглецю рівномірно розподіляються по трубках конденсатора ВТ.

У трубному просторі конденсатора аміак і діоксид вуглецю конденсуються, утворюючи карбамат, який стікає по трубках зверху вниз і надходить у нижню камеру, розташовану під трубної дошкою.

З нижньої камери карбамат з температурою 160-175 ˚С відводиться в нижню частину колони синтезу поз. R-201. Тепло утворення карбамат амонію утилізується за рахунок отримання пари низького тиску (НТ) тиском 0,4-0,5 МПа в міжтрубному просторі конденсатора НТ, який у подальшому використовується на технологічні потреби.

Температура реакції, а отже і ступінь конденсації аміаку і діоксиду вуглецю, регулюється зміною тиску пари НТ в сепараторах поз. V-201 А, В (регулятором PIRC 2106) і підтримується таким чином, щоб частина аміаку і діоксиду вуглецю не конденсувалися в конденсаторі.

Несконденсовані аміак і діоксид вуглецю з нижньої камери конденсатора ВТ через патрубок, конструктивно розташований над рівнем карбамата, подаються в нижню частину колони синтезу поз. R-201.

Колона синтезу являє собою вертикальний циліндричний апарат місткістю 125 м³. По висоті колони синтезу змонтовано десять тарілок, що забезпечують спрямованість переміщення реакційної суміші знизу вгору.

У колоні синтезу за час перебування одна година, при мольному співвідношенні в рідкій фазі аміак і діоксид вуглецю = 2,8-3,5: 1, при температурі в нижній частині колони синтезу 167-173 ˚С і температурі у верхній частині 180-185 ˚С протікає реакція дегідратації карбамат амонію з отриманням карбаміду.

Ендотермічність реакції отримання карбаміду підтримується за рахунок протікання реакції утворення карбамат амонію з аміаку і діоксиду вуглецю, що надходять в колону синтезу з конденсатора ВТ поз. Е-202 (несконденсована частина).

Ступінь перетворення (конверсії) діоксиду вуглецю в карбамід становить 57-63%.

Газова фаза з температурою не більше 185 ˚С з верхньої частини колони синтезу відводиться в буферну частина скрубера ВТ поз. Е-203. Буферна частина скрубера ВТ відокремлена від сепараційної частини запобіжної мембраною, яка запобігає руйнування апарату у разі вибуху газової суміші під мембраною.

Газова фаза з сепараційної частини відводиться в нижню теплообмінну частина скрубера ВТ, де змішується з розчином ВАС, що надходять з вузла рецикла від карбаматних насосів ВТ поз. Р-301 А, В (С), і далі через розподілюючий пристрій направляється в трубний простір скрубера ВТ.

У трубному просторі скрубера ВТ відбувається конденсація аміаку і діоксиду вуглецю з утворенням розчину ВАС. Частина розчину ВАС, що виходить з теплообмінної зони скрубера ВТ, надходить в переливну воронку і по центральній переливний трубі постійно циркулює назад в нижню частину скрубера, забезпечуючи при цьому ефективність масообміну і повноту конденсації аміаку і діоксиду вуглецю.

Основна частина розчину ВАС по лінії переливу з температурою 150-170 ˚С разом з незначною частиною карбамату, що надходить з нижньої частини колони синтезу через інжектор ВТ поз. I-201, подається в приймальну камеру конденсатора ВТ поз. Е-202. Зниження температури розчину ВАС на виході зі скрубера ВТ до 150 ˚С сигналізується в ЦПУ.

Тепло конденсації аміаку і діоксиду вуглецю відводиться охолоджуючим конденсатом, що подається до міжтрубного простору скрубера ВТ. Охолоджуючий конденсат циркулює від насоса поз. Р-906 А (В) через холодильник поз. Е-904. Нормальну роботу скрубера забезпечує циркуляція 100-240 м³/год (FI 2003) конденсату з температурою на вході не нижче 95˚С (ТR 2317) і температурним перепадом на вході і виході не нижче 8˚С.

Можливі втрати конденсату і падіння тиску в системі охолодження скрубера ВТ нижче 0,8-1,0 МПа компенсується насосом поз. Р-901 А (В) через клапан регулятора PIC 2103. Несконденсована газова фаза з сепараційної частини (з-під запобіжної мембрани) клапаном HIRС 2603 дроселюється до тиску 0,55-0,65 МПа і відводиться в адсорбер поз. З-701 для подальшого поглинання аміаку.

Реакційна суміш з температурою 180-185 ˚С з верхньої частини колони синтезу надходить в переливну воронку і по центральній трубі, розташованій всередині колони, ручним клапаном регулятора рівня HIRС 2601 відводиться в стрипер поз. Е-201 для розкладання не перетвореного в карбамід карбамат амонію.

Розкладання не перетвореного карбамату здійснюється у трубному просторі стрипера тиском синтезу. Стрипер являє собою вертикальний кожухотрубний теплообмінник плівкового типу. У верхній частині стрипера реакційна суміш, що надійшла з колони синтезу, рівномірно розподіляється по трубній дошці та через розподільчий пристрій з калібрувальними отворами у вигляді плівки стікає в нижню частину стрипера.

Назустріч, протитечією реакційної суміші, через розподільний патрубок, змонтований в нижній частині стрипера (під трубної дошкою), подається діоксид вуглецю з температурою не менше 80 ˚С (TR 2305) і об'ємною витратою не менше 15600 м³/ год.

У трубному просторі стрипера відбувається розкладання карбамату і віддувка свіжим діоксидом вуглецю продуктів розкладання (аміаку, діоксиду вуглецю, води та інертів), які відводяться з верхньої частини стрипера в конденсатор ВТ поз. Е-202 для конденсації і утворення карбамату.

Тепло, необхідне для проведення стрипінг-процесу, створюється за рахунок конденсації водяної пари з тиском 1,6 -2,06 МПа. Пар в міжтрубний простір стрипера поз. Е-201 надходить з сатуратора ВТ поз. V-905. Тиск пари в сатуратора підтримується клапаном регулятора PIRC 2109 таким чином, щоб на виході з стрипера масова частка аміаку була 6-8%.

Реакційна суміш з температурою не більше 175˚С і масовою часткою карбаміду не менше 54%, діоксиду вуглецю не більше 10%, аміаку 6-8%, решта вода з нижньої частини стрипера клапаном регулятора рівня LIRC 2503 відводиться в ректифікаційну колони поз. С-303 для остаточного розкладання карбамату амонію.