Исследование проекта по расширению и модернизации системы испарения установки по производству мочевины мощностью 1620 т/д в компании Лутяньхуа. Ли Юн. Диссертация на соискание степени магистра, Сычуаньский университет, 2003 г.

В Китае насчитывается уже несколько сотен установок для производства мочевины. Среди них около 30 крупных установок с производственной мощностью 500 кт/год и более. Общий объем производства мочевины составляет 60% от общего объема производства азотных удобрений. С вступлением Китая в ВТО и постоянным ростом цен на такие сырьевые материалы, как природный газ, конкуренция в отрасли производства мочевины будет усиливаться. Перед нами стоит задача устранения ограничений в работе установок для производства мочевины, расширения их производственных мощностей и тем самым снижения расхода сырья на единицу продукции. В данной статье рассматривается задача модернизации установок с производственной мощностью 500 кт/год, с особым вниманием к процессу испарения. Путем детального анализа термочувствительных свойств раствора мочевины в процессе испарения были выяснены механизмы, скорость и условия происхождения побочных реакций, таких как образование дигидроурида, гидролиз мочевины и ее разложение. Было установлено, что количество побочных продуктов увеличивается с повышением температуры испарения и времени пребывания раствора в установке. Учитывая эти термочувствительные свойства, а также характеристики различных типов нагревателей для испарения, был выбран нагреватель типа «восходящая пленка» с высоким коэффициентом теплопередачи и коротким временем пребывания раствора. Анализ диаграммы равновесия системы Ur-HO показал, что невозможно концентрировать раствор мочевины до состояния расплавленной мочевины без прохождения через зону кристаллизации насыщенного раствора. Это также не соответствует требованиям к условиям операционной температуры для снижения влияния побочных реакций. Поэтому была выбрана двухэтапная процедура вакуумной испарации. На основе диаграммы равновесия системы Ur-HO были определены параметры двухэтапной процедуры вакуумной испарации: для первого этапа — температура 130°C, давление 32 кПа (абсолютное), доля мочевины в растворе 95% (по массе); для второго этапа — температура 140°C, давление 3,4 кПа (абсолютное), доля мочевины в растворе 99,7% (по массе). Путем детального анализа процесса теплопередачи в нагревателе типа «восходящая пленка» были разработаны модели для расчета тепловой нагрузки на паровую и жидкостную фазы, коэффициента теплопередачи в жидкостной пленке и методов расчета для нагревателя. После сравнения расчетных значений по первоначальному проекту (1620 т/день) с фактической производственной мощностью установки была проверена надежность математических моделей. Эти модели были использованы для расчетов при проектировании установки с производственной мощностью 2000 т/день.