Будников С.Ю. Дзержинский Дзержинск

УПРАВЛЕНИЕ ЗАМКНУТОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
ПРОИЗВОДСТВА КАРБАМИДА ПО СХЕМЕ СТРИППИНГ-ПРОЦЕССА
Будников С.Ю.
Дзержинский политехнический институт
Дзержинск, Россия
MANAGEMENT OF THE CLOSED TECHNOLOGICAL SYSTEM OF
MANUFACTURE OF THE CARBAMIDE UNDER THE STRIPPINGPROCESS SCHEME
Budnikov S.Y.
Dzerzhinsk polytechnical institute
Dzerzhinsk, Russia
Почему карбамид?
Карбамид является самым распространенным химикатом в мире, около
140 миллионов тонн в год.
Мировой спрос на карбамид растёт на 3,7% – что даже выше, чем рост
населения.
Количество доступных пахотных земель не увеличивается с 1960 г. – при
этом, средняя урожайность резко возрастает.
В действительности, около 90% карбамида во всём мире используется в
качестве удобрения.
Более 40% выращиваемых в мире культур удобряются карбамидом.
Более того, за последние годы резко возросло применение карбамида в
непищевых производствах, что также стимулирует спрос. Эти сферы
применения включают: производство биотоплива, восстановление NOx,
производство меламин-карбамидо-формальдегидов карбамидо-формальдегидов
и меламина.
В данной работе рассматривается производство карбамида на основе стрипингпроцесса фирмы «Стамикарбон». Схема «Стамикарбон» основана на принципе
разложения карбамата, непрореагировавшего в карбамид, при давлении синтеза
путем подогрева и подачи в раствор, входящий в стриппер, диоксида углерода –
так называемый стриппинг процесс.
В данной работе рассматривается процесс производства карбамида последней
модификации.
Процесс производства карбамида состоит из следующих аппаратов:
1. Реактор (происходит дальнейшее образование карбамата аммония и
его превращение в карбамид)
2. Стриппер (происходит разложение карбамата аммония)
3. Дистилляция (разложение оставшегося карбамата и отгон аммиака и
диоксида углерода из раствора)
4. Конденсатор низкого давления (растворение газового дистиллята II
ступени в растворе УАС 1)
5. Скруббер высокого давления (происходит очистка от аммиака и
диоксида углерода газового потока)
6. Абсорбер низкого давления (газовая фаза проходит кислую промывку
и окончательно очищается от аммиака)
7. Конденсатор высокого давления (частичное превращение аммиака и
диоксида углерода в карбамат)
После дистилляции раствор карбамида поступает на выпарку, а упаренный
раствор на грануляцию. Готовый продукт в виде гранул 1-4 мм поступает на
склад.
В данной работе будут использоваться алгоритмы оптимизации производства
карбамида по математическим моделям.
Основу математической модели агрегата получения карбамида как сложной
химико-технологической системы (ХТС) составляют балансовые уравнения
агрегата в целом и математические описания технологических процессов,
протекающих в отдельных узлах систем. Указанный математический аппарат
позволяет рассчитывать состав всех материальных потоков агрегата получения
карбамида.
К числу показателей, существенно влияющих на работу всех узлов
технологической схемы, прежде всего относится степень превращения CO2.
При постоянной нагрузке колонны синтеза по CO2 и фиксированных значениях
температуры и давления величина хв зависит от L (NH3:CO2) и W (H2O:CO2).
Возможность расчетного определения состава и количества рециркулируемого
раствора позволяет решать задачу стабилизации значений L и W. Величина L
стабилизируется изменением подачи жидкого аммиака в конденсатор высокого
давления через эжектор. Для стабилизации W изменяем подачу РУАС 1 в
конденсатор низкого давления. Известно, что при L<4,5 максимальное значение
хв
соответствует
минимальным
удельным
энергетическим
затратам
в
производстве.
Расчет материального баланса агрегата позволяет непрерывно получать
удобную для оперативного использования информацию о составе потоков
между аппаратами. Управление параметрами рецикла приводит к снижение
масштаба рецикла и повышает хв. Это с одной стороны, обуславливает, как
было отмечено выше, снижение энергозатрат на выделение и рекуперацию
непрореагировавших веществ, а с другой стороны, дает возможность увеличить
объем производства за счет повышения ритмичности работы, лучшего
использования и более полной загрузки оборудования.
Таким образом на основе анализа технологического процесса в работе
реализуется замкнутая система автоматизации производства карбамида.