Тема дипломной работы: Производство карбамида ПАО "КуйбышевАзот"

Объектом исследования является процесс производства карбамида.

Цель проекта: провести расчёт производительности карбамида, в частности,
стадий дистилляции плава производительность, которого составляет 1390 т/сут.

В процессе работы производится расчет материального и теплового баланса,
расчет и подбор основного оборудования - стриппер-дистиллятора, проведен
аналитический контроль производства, произведен учет техники безопасности на
производстве.

С каждым годом производство и
использование карбамида растет. Эффективное использование приводит к улучшениям
и изменениям, как в техническом, так и в экономическом плане. В настоящие время
собран такой научно-технические потенциал, что в ближайшие годы будут
модернизации промышленных установок по производству карбамида.

Задачи работы:

·        
Ознакомится с основными производителями и
область применения карбамида.

·        
Провести термодинамический и кинетический
анализ.

·        
Рассмотреть технологическую схему одной из
стадий производства карбамида.

·        
Рассчитать материальный и тепловой баланс.

·        
Рассчитать основное оборудование.

·        
Провести расчет установки дистилляции
плава в процессе производства карбамида.

·        
Провести аналитический контроль и ознакомиться
с техникой безопасности.

Термодинамический анализ

Проведем термодинамический анализ двухстадийной реакции образования карбамида по реакции Базарова.
I стадия:
Образование карбамата аммония в колоне синтеза происходит по уравнению:
2NH3 + СО2 = NН4СО2NН2 + 38000 кал/моль (12)
Реакция экзотермическая, следовательно нужен отвод тепла. Тепло, которое выделяется, частично используется во II стадии.
В соответствие с принципом Ле-Шателье, понижение температуры смещает
равновесие в сторону образования карбамата аммония.

1.5 Кинетический анализ

Проведем кинетический анализ двухстадийной реакции образования карбамида по реакции Базарова. Рассмотрим различные факторы влияния на процесс.

Влияние температуры

Образование карбамата аммония при атмосферном давлении и обычной
температуре протекает довольно медленно. Чтобы ускорить данный процесс нужно не только повысить температуру, но и повысить давление, так как данное соединение нестойкое и может легко разложиться на аммиак и углекислый газ. При температуре равной примерно 60°C давление паров NH3 и CO2 равно атмосферному давлению. При 175°C давление составляет уже 17,5 МПа. Именно поэтому реакцию образования карбамата аммония следует проводить при повышенной температуре и давлении. При данных условиях скорость образования практически мгновенна.
Побочные реакции и их продукты в колоне синтеза

1. Реакция образования карбомата аммония:

2NН3 + СО2 + Н2О = (NН4)2СО3 (14)

Карбонат аммония – это аммониевая соль угольной кислоты, бесцветный, похож на белые кристаллы, которые хорошо растворимые в воде.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
2.1 Описание схемы II-х ступенчатой дистилляции плава

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
3.1 Расчет материального баланса I ступени дистилляции

Входные данные:
Давление в стриппер (Р) = 2,0 МПа (20 кгс/см²)
Степень отгонки избыточного NH3 = 90%
Степень разложения карбамата аммония, ε = 90%
Содержание водяного пара, выходящего из стриппера = 2,5%
Производительность установки синтеза, Gуст (в расчете на 100%-ный карбамид) = 450000 т/г
Мольное соотношение компонентов, подаваемых в колонну синтеза
NH3 : CO2 : H2O = 3,1 : 1 : 0,5

РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Входные данные:
Расход раствора карбамида, G_вх = 190188,36 кг/ч;
Температура раствора на входе, tвх = 155°C;
Температура раствора на выходе, tвых = 170°C;
Давление раствора на входе, Pвх = 2 МПа;

Расчет безопасных расстояний при воздействии ударной волны

Для различных горючих веществ существует формула для расчета безопасного расстояния для рассматриваемых объектов [28]:

R_без=(0,0017 ⋅ γ ⋅ (δ - 1) ⋅ ω^2)/(δ ⋅ (1 + ω/344) ⋅〖 P〗_кр )⋅((H_c ⋅ V)/С_ст )^0,33, (6.19)
где P_кр - критическое значение избыточного давления для рассматриваемого объекта;
γ - показатель адиабаты газа;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Карбамид занимает второе место по масштабу производства после аммиачное селитры среду азотистых удобрений. С каждым годом производство и использование карбамида растет. Эффективное использование приводит к улучшениям и изменениям, как в техническом, так и в экономическом плане. В настоящие время собран такой научно-технические потенциал, что в ближайшие годы будут модернизации промышленных установок по производству карбамида.