To’la suyuqlik retsiklida karbamid sintezi

To’la suyuqlik retsiklida karbamid sintezi
Suyuqlanmani ikki bosqichli distillyatsiyasi va suyuqlik retsiklli karbamid sintezi texnologik sxemasining variantlaridan birini qo’rib chiqamiz (5 — rasm).
Mexanik qo’shimchalar, vodorod sulьfid, oltingugurtli organik birikmalardan tozalangan va quritilgan gaz xolatidagi karbonat angidrid SO2 turt bosqichli kompressor (1) yordamida ~20 MPa bosimda va 95-100°S da aralashtirgich 6 ga yuboriladi (agar zarurat bo’lsa, bosqichlardan birida SO3 vodorod qo’shimchasidan tozalanadi). Aralashtirgichga 20 MPa bosim ostida plunjerli nasos 3 yordamida suyuq ammiak (90°S), plunjerli nasos 7 yordamida ammoniy karbonat tuzlarining eritmasi (95°S) yuboriladi. Bu komponentlarni aralashtirish natijasida 175°S xaroratda ammoniy karbamat hosil bo’la boshlaydi. So’ngra reaktsiya aralashma (molyar nisbati — NH3:CO2:H2O = (3,8-4,5):1:(0,5-0,8) sintez qolonnasi 5 ga yuboriladi. Sintez qolonnasida 185°S xarorat va 20 MPa bosimda ammoniy karbamat hosil bo’lishi va karbamidgacha parchalanishi amalga oshiriladi.
5- rasm. Suyuqlik retsiklida karbamid ishlab chiqarish texnologik sxemasi.
1 – CO2 uchun to’rt bosqichli kompressor; 2 — suyuq ammiak tankeri; 3 — ammiak uchun plunjerli nasos; 4 — 1-bosqich kondensatori; 5 — sintez kolonnasi; 6 – aralashatirgich; 7 – plunjerli nasos; 8— yuvuvchi kolonna; 9 — reftifikatsiya kollonnasi ( 1 –bosqichi) 10 - isitgich; 11 — (1-bosqich); separatori; 12 - Rektifikatsiya kolonnasi (2 - bosqich); 13-2-bosqich isitgichi; 14-2- bosqich separator;
15 - vakuum-bug’latgich; 16 — karbamid eritmasi uchun idish; 17 — moy ajratgich; 18 — markazdan qochma nasos; 19 — kondensator; 20 — vakuum-nasos; 21 — 2bosqich kondensatori; 22 — rezervuar; 23 - markazdan qochma nasos; 24 — absorber; 25 — ammoniy karbonat tuzlari eritmasi uchun yig’gich; 26 - desorber; 27 — sovutgich; 28 — issiqlik amalashtirgich; 29 — markazdan qochma nasoslar.
Karbamid sintezi kolonnasi (6 — rasm) sferik taglikka ega bo’lgan tsilindrik jixoz (apparat) dan iborat bo’lib, u uglerodli legirlangan po’latdan tayyorlanadi.
Suyuqlanma to’qnashadigan ichki qismi xromnikelьmolibdenli po’lat X17N16M3T yoki titan qoplama bilan ximoyalangan bo’ladi. Ko’p qatlamli yuqori bosim (25-30 MPa) ga chidamli korpus qismi uglerodli po’latdan tayyorlanadi. Korroziyaga bardoshli titandan tayyorlangan ichki ximoya qismi sintez xaroratini 200°S gacha yetkazish imkoniyatini yaratadi. Ichki qatlam xolatini nazorat qilish uchun qolonna korpusida teshikchalar bo’lib, u umumiy qollektorga bog’lanadi. Reaktsiyaga kirishuvchi massa qolonnaga ostidagi shtutserdan kiradi va yuqoridagi yassi qopqoqdagi shtutser tomon asta siljib boradi. Suyuqlanmani to’laroq aralashtirish uchun qolonnaning quyiroq qismida panjarali to’sqichlar o’rnatilgan. Quvvati (maxsuldorligi) 1250 t/sutka (450 .ming t/yil) bo’lgan agregatning o’lchamlari: diametri 2-2,5 m, balandligi 30-35 m (xajmi 160 m3 gacha) bo’ladi.
Reagentlar
6 — rasm. Karbamid sintez qolonnasi.
1- korpus; 2 — ximoya qatlami; 3 — ximoya qatlamining nazorat kollektori; 4 — panjara; 5 — qopqoq; 6 — termopara uchun shtutser.
Kolonnada hosil bo’lgan 30-31% li karbamid, 21-22% li ammoniy karbamat, 3334% li ortiqcha ammiak va 16-17% suvdan iborat sintez suyuqlanmasi ikki bosqichli distillyatsiyaga yuboriladi. Xar bir distillyatsiya agregatining bosqichi uchta jixozdan iborat: rektifikatsiya kolonnalari, isitgichlar va separatorlar (5 — rasm). Kolonnadan chiqayotgan karbamid suyuqlanmasining bosimi 20 MPa dan 1,8-2,0 MPa gacha pasayadi va distillyatsiya agregati 1-bosqich rektifikatsiya qolonnasining yuqorisiga tushadi.
Bu yerda 120-125° S xaroratda undan ammiak gaz fazaga o’tadi. So’ngra issiqlik almashtirgich 10 da ammoniy karbamat suyuqlanmasi parchalanishi uchun 158-162°S gacha qizdiriladi. Hosil bo’lgan bug’-gaz aralashmasi separator 11 da ajratiladi. Gaz faza reftifikatsiya qolonnasi 9 ostiga qaytariladi. Suyuq faza esa bosimi 0,25-0,4 MPa gacha pasaytirilib, distillyatsiyaning 2-bosqichiga yuboriladi.
Reftifikatsiya qolonnasi 9 dan chiqadigan gaz faza (75-76% NH3, 21-22% CO2 va 3% atrofida H2O) yuvuvchi qolonna 8 ostiga yuboriladi. Bu yerda bug’ yordamida isitiluvchi isitgich yordamida 92-96°S xarorat ushlab turiladi. Bu yerga distillyatsiyaning 2-bosqichidan ammoniy karbonat tuzlarining eritmasi yuboriladi. Yuvuvchi qolonnada CO2 ning asosiy miqdori yuviladi va 38-45% . NH3, 30-37% CO2, 22-27% H2O tarkibli kondensat hosil bo’ladi. Bu eritma nasos 7 yordamida siqiladi va 20 MPa bosimda aralashtirgich 6 ga yuboriladi.
Gaz xolatidagi ammiak 45-50°S xaroratda qolonna 8 ning to’ldirgichli yuqori qismida SO2 dan tamomila ajratiladi. U kontsentrlangan ammiak (93-96% bilan yuvib turiladi va kondensator 4 ga yuboriladi. U yerda siqiladi va tanker 2 orqali tsiklga qaytariladi.
Kondensatsiyalanmagan gazlar (asosan N2, H2, O2) absorbtsiya sistemasida ammiak gazi qoldig’idan tozalanib, atmosfera bosimigacha pasaytiriladi va atmosferaga chiqarib yuboriladi.
Distillyatsiyaning 2-bosqichiga tushgan eritma 55-61% karbamid, 4-5 % ammoniy karbamat, 6-7% ortikcha ammiak va 28-35% suvdan iborat bo’ladi. Bu bosqichda ham distillyatsiya jarayoni xuddi 1-bosqichdagi kabi amalga oshiriladi, ya’ni eritma dastavval rektifikatsiya qolonnasi 12 dan o’tadi. Bunda eritma ammiakning bug’lanishi va ammoniy karbamatning parchalanishi tufayli 110° S ga qadar soviydi. So’ngra u isitgich 13 da 140-142°S gacha isiydi va separator 14 ga tushadi. Separatorda gaz va suyuq fazalar ajratiladi.
Distillyatsiyaning 2-bosqichida ammoniy karbamat parchalanishi hamda ammiak va karbonat angidrid xaydalishi tugallanadi. Bunda qolgan 70-72% karbamid separator 14 dan drosellanadi (bosimi tushiriladi) va vakuum -bug’latgich 15 ga tushadi. Bu yerda 40 mPa bosimda va bug’latish natijasida xarorat 90°S gacha pasayib, suyuqlanma kontsentratsiyasi 74-76% ga yetadi. So’ngra hosil qilingan eritma yig’gich
16 va moy ajratgich 17 orqali o’tib, tayyor mahsulot olish bo’linmasiga yuboriladi. Rektifikatsiya qolonnasi 12 dan chiqayotgan 55-56% NH3, 24-25% CO2 va 2021% H2O tarkibli gaz faza kondensator 21 ga yuboriladi. Kondensatorda (40°S) hosil bo’lgan ammoniy karbonat tuzlarining kuchsiz eritmasi (33-50% NH3, 10-16% CO2 va 35-55% H2O) rezervuar 22 orqali nasos 23 yordamida yuvuvchi qolonna 8 ga yuboriladi. Kondensator 21 dan chiqadigan gaz faza va boshqa (tarkibida NH3 va CO2 bo’lgan) gazlar absorber 24 ga yuboriladi. Absorberdan esa inert xolatidagi gazlar atmosferaga chiqib ketadi. Absorber 24 da hosil bo’lgan ammoniy karbonat tuzlarining eritmasi issiqlik almashtirgich 28 da 90-95°S gacha isitiladi va desorber 26 ga yuboriladi. Bu yerda 0,3-0,4 MPa bosim va 135-145°S xaroratda qizdirilgan bug’ yordamida bu birikmani NH3 CO2 va H2O ga to’la ajratiladi. Gaz xolatidagi NH4 va CO2 suv bug’lari bilan birgalikda kondensatorning 2-bosqichi 21 ga yuboriladi. Qolgan suv esa oqavaga ketadi.
Keltirilgan sxemaning salbiy tomoni shundaki, unda ammoniy karbamatning karbamidga konversiya darajasi unchalik yuqori emas (62-65%), regeneratsiya sistemasi esa murakkab, sintez issiqligidan samarali foydalanish qiyinrokdir. SHuning uchun xozirgi paytda keng mikyosdagi takomillashgan jarayonlar qullanila boshlandi. Ularni stripping jarayonlar (inglizcha – xaydash) deb ataladi. Bu usul jarayonda ta’sirlashmagan NH3 va CO2 larning ko’p qismini sintez bosimida xaydash va kondensatsiyalashga asoslangan bo’lib, ishlab chiqarish sxemasini qisqartirish, sintez qismga qaytayotgan suvni kamaytirish va kondensatsiya issiqligidan samarali foydalanish imkoniyatini yaratadi. Bu jarayonlarda suyuqlanma distillyatsiyasi qarama-qarshi oqimdagi karbonat angidrid va ammiak bilan amalga oshiriladi. Bu esa suyuqlanma distillyatsiyasini pastroq xaroratda olib borishga va karbamidning gidrolizlanishiga barham berilishiga olib keladi.
Stripping-jarayonlar variantlaridan biri Gollandiya firmasining «Stamikarbon» usuli bo’lib, unda karbamid sintezi 13 MPa bosim va 180-190°S xaroratda reaktor — avtoklav 6 da (7— rasm) amalga oshirilib, avtoklav 8-10 ta elakli to’siqlarga ega bo’ladi. Unga suyuq xolatdagi ammiak va yuqori bosimli ammoniy karbamatning suvammiakli eritmasi kondensatorlar 5 va 7 dan yuboriladi 170°S. Ta’sirlashuvchi aralashma avtoklavdan o’tish vaqtida (45-60 min) muvozanatga 90-95% erishiladi.
7— rasm. Stripping-jarayonda karbamid sintezi va suyuqlanma distillyatsiyasining proportsianal sxemasi:
1,11,14 — separatorlar; 2 — kompressor; 3 — issiqlik almashtirgich — distillyator; 4 — nasoslar; 5,7 — yuqori bosimli kondensatorlar; 6 — reaktor; 8 — drosselь klapani; 9 — rektifikatsiya kolonnasi; 10 — isitgich; 12 — yuqori bosimli kondensator; 13,17 — idishlar; 15 — desorber; 16 — issiqlik almashtirgich; 18 — skrubber.
Reaktordan chiqayotgan suyuqlanma (13 MPa da bug’ bilan qizdirilgan (2,5 MPa da) CO2 (unga korroziyaga karshi xavo qo’shiladi) bilan issiqlik almashtirgich — distillyator 3 da distillanadi. Distillyatordan chiqayotgan gazlar kondensator 7 ga yuboriladi. Bu yerda sintez bosimida ammoniy karbonat tuzlari eritmasining asosiy miqdori va past bosimli (0,35 MPa) bug’ hosil bo’ladi. Ammoniy karbonat tuzlarining eritmasi sintez qolonnasiga qaytariladi.
Kondensator 7 ga past bosimli kondensator 12 dan nasos yordamida bir qism ammoniy karbamat eritmasi yuboriladi. Sintezning avtotermikligini ta’minlash uchun suv berish yo’li bilan kondensatsiya darajasi 80% atrofida ushlab turiladi. Suyuqlanma issiqlik almashtirgich — distillyator 3 dan 0,3-0,4 MPa gacha dryusellanib (pasaytirilib) distillyatsiyaning 2-bosqichiga yuboriladi. Bu bosqich ham xuddi 1bosqichdagi kabi ishlaydi.
|