Аннотация 2
Введение 4
1 Аналитическая часть 5
1.1 Характеристика действующих и новейших технологий производства карбамида 5
1.2 Интенсификация работы узла синтеза 9
1.3 Анализ возможности совершенствования технологии узла дистилляции 13
2 Обзор технологии синтеза карбамида 17
2.1 Отделение компримирования газообразной двуокиси углерода 17
2.2 Отделение подачи жидкого аммиака в реактор 18
2.3 Отделение синтеза карбамида и дистилляции высокого давления 19
3 Разработка конструкции узла синтеза карбамида 21
3.1 Обоснование выбора конструкции внутренних устройств реактора карбамида 21
3.2 Описание технического решения оптимизации конструкции реактора 31
4 Оптимизация работы узла дистилляции на основе модернизации дистилляционной колонны 36
4.1 Результаты обследования работы дистилляторов в промышленных цехах карбамида 35
4.2 Моделирование неравномерности распределения орошающей жидкости по трубам пленочного дистиллятора 36
4.3 Математическая модель движения жидкости на распределительной решетке дистиллятора 38
4.4 Разработка пленочного дистиллятора с усовершенствованным распределителем плава карбамида 41
4.5 Расчет теплообменника дистилляционной колонны 44
Заключение 51
Список используемой литературы и используемых источников 52
«Производство карбамида, получившего всеобщее признание в качестве наиболее эффективной формы азотных удобрений, по сравнению с производствами других продуктов азотной промышленности развивалось наиболее интенсивно. В связи с этим на первый план выходят вопросы себестоимости карбамида, экономии сырья и энергоресурсов. Актуальность этих вопросов обусловлена и тем, что при современных крупнотоннажных объемах выпуска карбамида даже незначительные усовершенствования дают существенный экономический эффект.
В настоящее время возможности снижения расхода сырья на передовых предприятиях практически исчерпаны, поэтому наиболее перспективны изыскания средств снижения энергетических затрат в действующих производствах карбамида. Одним из путей решения поставленной задачи является усовершенствование стадий синтеза и дистилляции высокого давления, направленное на увеличение выхода продукта, снижение доли энергозатрат» [22].
Цель данной работы: повышение производительности и снижение удельных энергозатрат действующего производств карбамида.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
• анализ работы технологии синтеза карбамида, взаимосвязи отдельных ее стадий
• исследование процесса синтеза карбамида
• исследование процесса дистилляции для системы с полным жидкостным рециклом;
• разработка рекомендаций по интенсификации работы узлов дистилляции и синтеза.
В работе проанализированы распространённые крупнотоннажные промышленные технологии синтеза карбамида. Выявлены их особенности - высокие удельные энергозатраты, металооемкость, низкая конверсия по реагентам. Вместе с тем эти технологии имеют большой потенциал для интенсификации.
В работе рассмотрены основные технологические стадии синтеза карбамида оказывающие значительное влияние на производительность всего производства в целом. Проанализирована работа реакторного блока агрегата синтеза карбамида и связанной с ним технологически дистилляционной колонной. Описаны закономерности, влияющие на их работу и предложены способы повышения производительности. Проанализирована работа дистилляционной колонны, выявлена зависимость между уровнем жидкости на распределительном устройстве и степенью отгона непрореагировавшего сырья, а также предложена и обоснована расчетами новая конструкция дистилляционной колонны.
Выявлено что на работу реактора синтеза решающее влияние оказывает гидродинамический режим движения реакционной массы в нем. Наиболее оптимальным является режим близкий к идеальному вытеснению. Предложенная конструкция реактора синтеза позволяет повысить конверсию по углекислому газу на 3%. С соответствующим ростом производительности по карбамиду.
При увеличении конверсии растет нагрузка на стадию дистилляции. Так как существует рецикл непрореагировавшего сырья. В работе были рассмотрены особенности ее работы и предложена новая конструкция дистилляционной колонны, способствующая снижению неравномерности распределения жидкой фазы по трубам. Внедрение предлагаемой конструкции позволит снизить энергетические затраты на процесс на стадиях дистилляции и выпарки на 0,04-0,05 Гкал/т.
