Karbamid ishlab chiqarish uchun asosiy apparat
Karbamidni sintez qilish uchun ustun yuqori bosimli korpusdan iborat bo'lib, qopqog'i va pastki qismi 5 bo'lgan. Korpusning ichki qismida ikkita vertikal tsilindr mavjud, ichki 3 va tashqi 2. Ikkita gorizontal qo'shimchalar pastki qismiga o'rnatiladi ustun, ularning har biri ichki tsilindrning devoriga qirralar bo'ylab payvandlangan disk 6 va halqadan iborat 3. Ichki va tashqi vertikal tsilindrlar suyuq ammiak oqimini yo'naltirish uchun mo'ljallangan.
Suyuq ammiak kolonnaning pastki qismiga yonbosh armatura orqali kirib, tashqi vertikal silindr 2 va ustun tanasi 1 orasidagi halqasimon bo'shliqni yuqoriga ko'taradi va keyin tashqi vertikal silindr 2 va ichki silindr 3 va uning tishli uchi orqali sharsimon pastki 4 va pastki gorizontal qo'shimchaning 6 disk tekisligi bilan cheklangan reaksiya zonasi kiradi.
Suyuq ammiakning bunday o'tishi bilan yuqori bosimli korpus agressiv reaktsiya muhiti bilan aloqa qilmaydi va yuqori haroratga (185-200 °) ta'sir qilmaydi. Ustun devorlarining qizib ketishining oldini olish uchun suyuq ammiakning bir qismi ba'zida bosim idishini yuqori qismidagi yon tutashuv orqali kiritiladi. Uglerod dioksidi reaksiya zonasiga kolonnaning pastki qismidagi bo'g'im orqali kiradi va u erda suyuq ammiak bilan aralashadi.
Gorizontal yassi qo'shimchalarda reaktsiyaning birinchi bosqichidagi mahsulotlar (ammoniy karbonat) avval markazdan 6 diskning atrofiga, so'ngra atrofdan markazga (7 halqa teshigiga) va hk.
Sekin karbamidga aylanadigan karbonatning bu harakati bilan reaksiya massasida yaxshi issiqlik almashinuvi va reaktivlarning uzoq vaqt aloqa qilish muddati ta'minlanadi, shu tufayli reaksiya etarli darajada to'liqlik bilan davom etadi.
Sekin karbamidga aylanadigan karbonatning bu harakati bilan reaksiya massasida yaxshi issiqlik almashinuvi va reaktivlarning uzoq vaqt aloqa qilish muddati ta'minlanadi, shu tufayli reaksiya etarli darajada to'liqlik bilan davom etadi.
Karbamid eritmasi ustun boshida joylashgan nozul orqali chiqariladi.
Reaktsiya massasi bilan aloqa qiladigan ustunning barcha qismlari maxsus, xrom-nikel-molibden po'latidan (16-18% Cr, 13-15% N1, 3- 3.5% Mo) tayyorlanadi.
Distillash kolonnasi nafaqat karbamid eritmasini distillash uchun, balki ikkinchi bosqichli distillash koloni sifatida ikki bosqichli distillash uchun ham ishlatiladi.
Ustunga kirishdan oldin eritma 200 atmdan 1,2 atmgacha bo'lgan bosimdan tortib olinadi. ¬ 3 o'rash bilan jihozlangan ustunning 2 yuqori qismida 70 - 75 ° haroratda ortiqcha ammiakning qisman ajralishi, ammoniy karbonatning parchalanishi va parchalanish mahsulotlarining distillash jarayoni sodir bo'ladi. 5-quvur orqali eritma spiral isitgichga oqadi. Isitgich silindrsimon idishga 9 joylashtirilgan ikkita spiral 10 shaklida qilingan.
Karbamid eritmasi naychalar orqali o'tadi, bug 'halqasimon bo'shliqqa kiradi, bu eritma 110 ° gacha qizdiriladi.
/—qopqoq 2 —kolonna 3—nasadka; 4— termojuft uchun nozul; 5 - eritmani kolonnaning yuqori qismidan oldingi isitgichga tortib olish uchun quvur; 6 - isitgichdan kolonnaning pastki qismiga eritma etkazib berish uchun quvur; 7 - ustunning pastki (disk-qabariq) qismi; 8 - plastinka; 9 - isitgich; Yo'q - isitgich spirali; // - namuna olish uchun ulanish
Old isitgichdan eritma 6-trubka orqali kolonnaning quyi parmalash qismiga yo'naltiriladi, u erda karbonat va boshqa ammoniy tuzlari to'liq parchalanadi va ammiak va parchalanish mahsulotlarining oxirgi distillash jarayoni amalga oshiriladi. Issiq bug '(2-3 ota) pastki plastinka ostida beriladi.
Karbamid eritmasi bilan aloqada bo'lgan ustunning barcha qismlari, shu jumladan o'rash (halqalari 50 x 50 mm) zanglamaydigan po'latdan, qolgan qismlari uglerod po'latidan qilingan.
1 - oksidlovchi tanasi; 2 - javonlar; 3 - konusning pastki qismi.
Oksidlovchi vosita. Oksidlovchida karbamid eritmasidagi korroziya mahsulotlarining oksidlanishi (nordon shakldan oksidli shaklga o'tish) atmosferadagi kislorod bilan sodir bo'ladi. Oksidlanish jarayonida bu aralashmalar cho'kadi, keyinchalik filtr pressida eritmadan ajratiladi.
Oksidlovchi - konusning pastki qismi bo'lgan, xrom-nikel po'latdan yasalgan vertikal silindrsimon apparat. Silindr ichida to'rtta javon bor, ular bo'ylab issiq karbamid eritmasi yuqoridan pastga qarab oqadi; havo eritma tomon harakat qiladi.
Apparatdagi bosim atmosfera ta'siriga ega. Oksidlovchiga kirishda karbamid eritmasining harorati 110 °; havo oksidlovchiga 80-100 ° haroratda kiradi.
Evaporatator. Karbamid eritmalarining bug'lanishi uchun ichki isitish kamerasi va markaziy sirkulyatsiya trubkasi (eritmaning tabiiy aylanishi uchun) bo'lgan an'anaviy vertikal tipdagi evaporatorlar qo'llaniladi. Isitish kamerasining yuqorisida sharbat bug 'bilan biriktirilgan karbamid eritmasining zarralarini ajratish uchun ajratuvchi moslama bilan jihozlangan apparatning bug'lanadigan qismi joylashtirilgan.
Vintli kristalizator. Karbamidning kristallanishi dizayni bo'yicha nitrophoska ishlab chiqarishda ishlatiladigan vintli mikserga o'xshash partiyali apparatda amalga oshiriladi. Shnur korpusining ichki qismida pichoqlar bilan qarama-qarshi yo'nalishda aylanadigan ikkita val mavjud. Vida aralashtirgichidan farqli o'laroq, kristallizator ko'ylagi bilan jihozlangan bo'lib, ichiga eritmani 80 dan 35-40 ° gacha sovutish uchun suv beriladi. Eritmani qo'shimcha sovutish apparati orqali ventilyator yordamida so'rilgan havo orqali amalga oshiriladi.
Karbamid eritmasi bilan aloqa qiladigan apparatning barcha qismlari xrom-nikel po'latidan, qolgan qismlari uglerod po'latidan qilingan.
Karbamid eritmasining ikki bosqichli distillash
Karbamid eritmasining ikki bosqichli distillashining bir bosqichli distillashdan afzalligi shundaki, ammiakning ko'p qismi ajralib chiqadi. Eritmadan sof shaklda va shuning uchun uni tsiklga qaytarish mumkin. Bu ammiakli selitrada qayta ishlangan ammiak miqdorini kamaytiradi. Karbamid eritmasining ikki bosqichli distillash
Karbamid eritmasining ikki bosqichli distillashining bir bosqichli distillashdan afzalligi shundaki, ammiakning ko'p qismi ajralib chiqadi. Eritmadan sof shaklda va shuning uchun uni tsiklga qaytarish mumkin. Bu ammiakli selitrada qayta ishlangan ammiak miqdorini kamaytiradi.
Distillash bosqichi I apparati:
gaz ajratuvchi; 2-ajratuvchi; 3-isitgich; 4-isitgichli sariq; Eritgichni isitgichga to'kib yuborish uchun S-trubkasi; Eritmani seperatorga etkazib berish uchun 6-quvur; Ajratuvchiga ammiak chiqishi uchun 7 ta quvur.
Eritmani ikki bosqichli distillash quyidagi tarzda amalga oshiriladi. Sintez kolonnasidan chiqib ketadigan karbamid eritmasi ertalab soat 200 dan ertalab soat 15 gacha gaz bosilib, ko'rsatilgan birinchi distillash bosqichiga yuboriladi.
Ustun 15 atm bosim ostida erigan zanglamaydigan xrom-nikel po'lat karbamid po'latidan yasalgan ajratuvchi gaz], ajratuvchi 2 va isitgich 3 dan iborat bo'lib, gaz ajratgichga kiradi, bu erda jarayonga kiritilgan ammiakning ortiqcha miqdori 25-28% ni tashkil qiladi. ozod qilindi. Bunday holda, eritma taxminan 65 ° gacha sovutiladi. Bundan tashqari, eritma 5-trubadan isitgichga oqib tushadi. 3-g'altaklar bo'ylab pastdan tepaga o'tib, eritma 100-105 ° gacha qiziydi. Bug '(2-2,5 ata) isitgichning halqali maydoniga kiritiladi. Isitilgan eritma 6-trubka orqali ajratuvchi 2 ga yuboriladi, u erda siz 45-52% ortiqcha ammiakni chiqarasiz.
Chiqarilgan ammiak ajratgichdan suv kondensatoriga chiqariladi (rasmda ko'rsatilmagan), u erdan 15 atm bosim ostida suyuq ammiak yig'uvchiga yuboriladi va yana karbamid sinteziga qaytariladi.
Distillashning birinchi bosqichi ustunida karbamid eritmasidan taxminan 70-80% ortiqcha ammiak ajralib chiqadi. Qurilmadan chiqqandan so'ng, eritma 15 dan 1, 2 a gacha bo'lgan bosimdan tortib olinadi va keyinchalik distillashning ikkinchi bosqichiga o'tadi, bu bir bosqichli distillashda ishlatiladigan kolonnada amalga oshiriladi. ammoniy bikarbonat ammiak va karbonat angidridgacha .
Distillashning ikkinchi bosqichidagi gazli mahsulotlar ammiakli selitrada qayta ishlashga yuboriladi, karbamid eritmasi yuqorida tavsiflangan sxema bo'yicha qo'shimcha ravishda kristalli mahsulotga qayta ishlanadi.
Karbamid sintezi jarayonini moddiy hisoblash
Hisoblash uchun quyidagi dastlabki ma'lumotlar qabul qilinadi:
Ustun bosimi, yuz. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 200
Harorat, ° S. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 185
Stexiometrik% ammiakning ortiqcha miqdori miqdor. .... 97.5
Karbonatning konversiya darajasi karbamidgacha ammoniy, (%). ... ...98
Karbamidning distillash yo'qolishi va bug'lanish,%. ... ... 15
240,000 tonna karbamid uchun tayyor mahsulot (quruq tuz) ko'rinishida hisob-kitob qilamiz.Mochevinani sintez qilish jarayonining asosiy reaktsiyalari:
СO2 + 2NH3 NH2COONH4 + 38 000 кал (1)
NH4COONH4 NH3)+ H2O - 6800 кал (2)
Ammiak va karbonat angidrid va 1 tonna karbamidning stokiometrik iste'moli
Ammiak. ... ... ... ... ... 2 * 17 * 240,000 / 60 = 136,000 kg
Karbonat angidrid. ... ... ... ... 44 * 240,000 / 60 = 176,000 kg
bu erda 17, 60 va 44 - ammiak, karbamid va karbonat angidridning molekulyar og'irliklari "250
Eritmaning distillash va bug'lash jarayonida karbamidning 15% yo'qotilishini hisobga olib, 1 tonna tayyor mahsulotni olish uchun kolonnada 1150 kg karbamid hosil bo'lishi kerak. Ushbu miqdordagi karbamidni shakllantirish uchun quyidagi miqdordagi reaktivlar kerak (kg bilan):
Ammiak 136000 * 1,15 = 156400 kg
Karbonat angidrid 176000 * 1,15 = 202400 kg
Olingan ammoniy karbonatning karbamidga aylanishi va ammiakning ma'lum bir miqdorini hisobga olgan holda biz reaktivlarning amaliy sarfini hisoblaymiz. Iste'mol qilinadigan (kg bilan):
Ammiak. ... ... ... 156400 * 1.15 * 97.5 * 2/60 = 584545 kg
Karbonat angidrid. ... ...... 176000 * 1.15 * 97.5 / 60 = 328900 kg
Ushbu tenglamalarda: 1,15 va 2 - bu mahsulot yo'qotilishi va ortiqcha ammiakni hisobga oladigan koeffitsientlar;
60 - ammoniy karbonatning karbamidga aylanish darajasi.
Kolonnada ammoniy karbonatning quyidagi miqdori hosil bo'ladi
328900 * 78/44 = 583050 kg
bu erda 78 va 44 - ammoniy karbonat va karbonat angidridning molekulyar og'irliklari.
Ammoniy karbonat hosil bo'lishi uchun quyidagi miqdorda ammiak iste'mol qilinadi:
583050 * 2 * 17/78 = 254150 kg
bu erda 17 - ammiakning molekulyar og'irligi
Karbamid karbonatdan hosil bo'ladi:
583050 * 60/78 * 60/100 = 269100 kg
Qayta ishlanmagan ammiak qoldiqlari:
584545-254150 = 330395 kg
Qayta ishlanmagan ammoniy karbonat miqdori:
583050 * (100-60) / 100 = 233220 kg
bu erda 60 - NH2COONH4 ning karbamidga aylanish darajasi.
Ammoniy karbonat (2) reaktsiyasi bilan karbamidga aylantirilganda suv chiqadi:
583050 * 18/78 * 60/100 = 80730 kg
Chiqarilgan suv ortiqcha ammiak bilan ta'sir o'tkazib, NH4OH hosil qiladi, uning miqdori: bu erda 35 va 18 NH4OH va suvning molekulyar og'irliklari.671 kg NH4OH hosil bo'lishi uchun ammiak iste'mol qilinadi:
80730 * 35/18 = 35319,375 kg
Haddan tashqari ammiak gaz fazasida qoladi:
35319.375 * 17/35 = 17155.125 kg
Karbamid sintezi ustunining termal dizayni
(24000 tonna tayyor mahsulot uchun)
Hisoblash uchun quyidagi dastlabki ma'lumotlar qabul qilinadi:
Ustunga kiradigan reaktivlarning harorati, S
suyuq ammiak. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 80
karbonat angidrid. ... ... ... ... ... ... ... ... 35
Ustun harorati, 'S ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 185
Ammiakning kritik harorati, S ....... 132.9
Karbamid hosil bo'lishining 1850 yildagi reaktsiyasi va ortiqcha
ammiak 100%, kkal / mol. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4400
Suyuq ammiakning entalpiyasi, kkal / kg 132.9 'da. ... ... 224.5:
80 ° da. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 95.4 *
|
