Введение к работе
Актуальность проблемы. Анализ мирового рынка карбамида показывает, что в настоящее время потребность в нем не только не снижается, но постоянно растет.
По оценке IFA ( Международная ассоциация промышленности удобрений) в 1999 г. мировые мощности по проюводству карбамида составляли примерно 59 млн.т. Поэтому цены на карбамид на мировом рынке держатся на достаточно высоком уровне -до 150 долларов США за тонну.
В РФ эксплуатируются различные схемы производства карбамида, но наиболее экономически целесообразной является система с полным жидкостным рециклом.
В настоящее время российская промышленность выпускает 5-6 млн.т карбамида в год. Причем основная часть производится на агрегатах большой единичной мощности. Работу таких агрегатов, учитывая возрастающие цены на энергоносители, необходимо подвергать тщательному анализу, определяя уровень технологии и эффективности работы всей системы и основных стадий технологического процесса.
Переход к рыночным отношениям ставит перед производителем проблему разработки мероприятий по повышению эффективности работы как отдельных узлов технологической схемы, так и всей системы в целом. Такая технология должна содержать более интенсивное и эффективное оборудование, обладать повышенными коэффициентами использования сырья и высокими эколого-экономическими показателями. В этой связи вопросы интенсификации производства, использования скрытых резервов приобретают особую актуальность, поэтому ставится задача по созданию производства с более высоким уровнем эколого-экономического совершенства.
Целью работы является исследование, разработка и интенсификация действующих производств карбамида в соответствии с новыми решениями по следующим основным стадиям производства, в котором возможны выбросы и увеличение энергозатрат:
узел синтеза, определяющий степень конверсии, объем рециклов и энергозатраты на последующих узлах;
узел дистилляции, определяющий эффективность работы узла синтеза и нагрузку на узел абсорбции - десорбции;
- узел абсорбции, связанный с выбросом аммиака в атмосферу.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
анализ работы промышленной колонны синтеза карбамида в действующем производстве;
исследование процесса синтеза карбамида с внутренними устройствами;
исследование процесса дистилляции для системы с полным жидкостным рециклом;
исследование процесса абсорбции смеси аммиака и диоксида углерода;
разработка рекомендаций по интенсификации работы узлов синте-
за, дистилляции и абсорбции аммиака и диоксида углерода.
Научная новизна.
Установлено существенное влияние диффузионных факторов на синтез карбамида в промышленных реакторах. Выявлено влияние размеров зоны перемешивания реагентов в процессе их перемещения по высоте реактора на интенсивность его работы и выход продукта.
Установлено влияние уровня жидкости на трубной решетке на равномерность распределения плава карбамида внутри реакционных труб дистиллятора и оптимальные параметры процесса, предложены усовершенствованный способ и устройство для осуществления орошения трубчатки дистиллятора.
Выявлено, что снижение содержания воды в углеаммонийных солях, подаваемых в узел синтеза карбамида, достигается за счет повышения эффективности процесса в узле абсорбции - рециркуляции путем создания дополнительных зон контакта в абсорбционной колонне.
Практическая значимость.
Разработаны технические решения по интенсификации технологического процесса синтеза карбамида, дистилляции плава 1-ой ступени и узла абсорбции аммиака и диоксида углерода. Установлены условия ведения технологического процесса по лимитирующим узлам схемы. Новизна и полезность технических решений подтверждена патентом РФ и тремя авторскими свидетельствами.
Разработанные решения по интенсификации технологического процесса рекомендуются для использования как при технической модернизации существующих производств карбамида, так и при проектировании новых производств. Эффективность предлагаемых технических решений подтверждена актами внедрения на Северодонецком ПО «Азот», ОАО «Не-винномысский внештрейдинвест» и СП «Укрвнештрейдинвест».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XIII Всесоюзной научной конференции технологии неорганических веществ и минеральных удобрений (г.Горький, 1985 г.); Всесоюзном совещании «Тепломассообменное оборудование - 88» (г.Москва, 1988 г.); Всесоюзной конференции «Химреактор-10» (г.Куйбышев - г.Тольятти, 1989 г.); Ш-ем Всесоюзном совещании по проблеме «Абсорбция газов» (г.Таллин, 1987 г.); Всесоюзной конференции «Современные проблемы химической технологии» (г.Красноярск, 1986 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, получен 1 патент на изобретение, одно свидетельство на полезную модель и 3 авторских свидетельства на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованных литературных источников, включающего 93 наименования. Работа изложена на 150 страницах и содержит 53 рисунка, 31 таблицу и 5 приложений.
