Способ обработки воды в производстве мочевины Советский патент 1980 года по МПК C02F1/04 C02F1/04 C02F101/16 C02F103/34 

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ В ПРОИЗВСДСТВЕ Изобретение относится к способам обработки воды, в частности в производстве мочевины, и может быть использова в химической промышленности. Известен способ обработки воды в производстве получения мрчевины, согласно которому охлаждение чистой оборотной воды ( применяемой для снятия низкотемпературного тепла ступенчатого сжатия COg в компрессорах перед реактором синтеза, конденсации-абсорбции газов дистилляции и т.д.) осуществляют в обшезаводском оборотном цикле с помощью охладителя (например, башенной градирни) П . В этбм способе низкотемпературное тепло производственного процесса не тол ко не используется, более того, для снятия этого тепла затрачиваются энергетические средства (охлаждающая вода). Известен способ, согласно которому для обезвреживания сточных вод осущест вляют высокотемпературную обработку (при 18О-200 и давлении 16-18 кгс/с МОЧЕВИНЫ СТОЧНОЙ жидкости, выделяющиеся при гидролизе мочевины МНз и СО десор- биругот из раствора и рециркулируют на синтез мочевины 2 , Такой способ обработки сточных вод требует больших капитальных и энергетических затрат,связан с необходимостью разрущения части синтезированного целевого продукта. Наиболее близким по технической сущности является способ обработки водыв производстве мочевины, включающий охлаждение чистой оборотной воды и загрязненной сточной водь: в двух раздельных водооборотных циклах с использованием инжекционной градирни .в цикле охлаждения и испарения сточной воды з . Согласно этому способу часть низко- retv-tnepaTypHoro тепла снимается загрязненной сточной водой, циркулирующей в специальном водооборотном цикле (спеццикле) через градирню, в которой наряду с охлаждением циркулирующего водяного потока происходит испарение сточных

вод. Чтобы исключить накопление в потоке сточных вод примесей мочевины и аммиака, часть этого потока непрерывно подают в зону абсорбции газов дистилляции низкого давления. Преимуществами способа являются частичное использование низкотемпературного тепла, соответствующее снижение потребления охлаждающей воды из общезаводского оборотного цикла и ликвидация (хотя бы частичная) сточных вод.

Как показал опыт, известная технология нуждается в совершенствовании. Для поддержания нормального технологическо-го режима работы агрегата гфоизводства мочевины необходимо испарить в градирне строго определенное количество сточных вод и одновременно обеспечить заданный температурный режим в теплообменниках, которые входят в состав спеццикла.

Указанные характеристики зависят от множества факторов, например от нагрузк реактора синтеза мочевины по сырью, состояния теплообменной аппаратуры, метеорологических условий, колебаний показателей технологического режима в большинстве аппаратов всего агрегата производства мочевины. Изменения перечисленных факторов обусловливают диспропорцию между количеством образующихся в производственном цикле сточных вод и количеством испаренной в инжекционной градирне воды. Если первая величина больше второй, необходимы дополнительные средства переработки сточных вод. Если вторая величина бопьще первой, необходима подпитка спеццикла дополнительным количеством воды.

Режим работы с подпиткой спеццикла дополнительной водой нецелесообразен, так как в этом случаенаряду с увеличе нием во до потреб лен и я возрастают затраты электроэнергии на циркуляцию воды в спеццикле и тепловой энергии на испарение воды.

В периоды, когда количество испаренной в инжекционной градирне воды меньш образующегося в производственном цикле количества сточных вод, учитывая недопустимость сброса избытка сточных вод в канализацию, приходится снижать нагрузк цеха и соответственно вьфаботку продукции.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса путем снижения расхода чистой воды .

Поставленная цель достигается тем, что 10-1ОО% воздуха, инжектируемого

В градирню для испарения сточной воды, подвергают теплообмену через стенку с чистой оборотной водой.

Объем циркулирующей в спеццикле загрязненной сточной воды определяется тем, что в градирне испаряется 1-4% от количества циркулирующего потока. С учетом этого спеццикл покрывает примерно на 1/3-1/2 потребность агрегата производства мочевины в охлаждающей оборотной воде. Поэтому кроме воды спеццикла приходится применять охлаждающую воду из общезаводского оборотного цикла. Количество испаренной сточной воды при

прочих равных условиях зависит от теплового баланса инжекционной градирни и прежде всего от температуры контактирующих в кнжекционной градирне потоков воды и . Температура воды

градирней определяется заданным режимом в теплообменниках спеццикла и без нарушения этого режима не может быть существенно изменена. Предусмотренный изобретением подогрев 10-1ОО% воздуха,

5 инжектируемого в градирню цикла загрязненной сточной воды, путем теплообмена через стенку с чистой оборотной водой, позволяет независимо от показателей работы агрегата производства мочевины и

0 метеорологических условий обеспечить необходимую тепловую нагрузку инжекционной градирни и испарить все коли-чество образующихся в производственномпроцессе сточных вод при одновре5. менном соблюдении заданного режима в теплообменниках спеццикла.

В наиболее благоприятных условиях для исключения дебаланса в процессе испарения сточных вод необходимо подвергать .теплообмену с чистой оборотной водой порядка 10% воздуха, поступающего в инжекционную градирню. При неблагогфиятных условиях может оказаться необходимым подвергать такому теплообмену весь поток воздуха. В каждом конкретном случае это кр тичество должно быть вполне определенным. Соотношение между потоками воздуха, инжектируемого в градирню после теплообмена и непосредственно из атмосферы, следует изменять в зависимости от уровня в бассейне градкрни для испарения сточной воды таким образом,чтобы этот уровень всегда бьш постоянным. Следовательно, количество инжектируемого в градирню воздуха, который подвергают теплообмену через стенку с чистой оборотной водой, строго регламентировано. Способ осуществляется следующим образом. Загрязненную сточную воду подают во всасывающую линию насоса, который прокачивает водяной поток через блок теплообменников. Нагретую сточную воду далее разбрызгивают форсунками инжекыионной градирни. Инжектируемый из коллектора воздух проходит через градирню и вместе с парами воды выбрасывается в атмосфер (Предусмотрено два варианта подачи возду ха в коллектор: из узла охлаждения чисто оборотйой воды либо, одновременно, с эти из атмосферы. Поток чистой оборотной воды поступает в блок теплообменников, где нагревается и выводится для охлаждения в воздушный холодильник, откуда поступает в коллектор общезаводских охладителей оборотной ВОДЫ. Холодильник одновременно выполняет функции калорифера для рюдогрева атмосферного воздуха, нагнетае мого вентилятором; воздух подают в ин- жекционную градирню; избыток в случае необходимости выбрасывают в атмосферу. Для оперативного поддержания необходимого соотношения между потоками воздуха, инжектируемого в градирню посл теплообмена и непосредственно из атмосферы, может быть применена простая схема, состоящая из датчика уровня воды в бассейне инжекиионной градирни, регулятора, регулирующего клапана на линии подачи подогретого воздуха к форсункам, регулирующего клапана на линии всасывания атмосферного воздуха. При падении уровня в бассейне инжекционной градирни ниже регламентированного значения (это означает, что количество испаренной сточ ной воды превышает норму), регулятор посредством воздействия на оба клапана уменьшает расход подогретого воздуха через клапан на линии подачи подогретого воздуха и соответственно увеличивает расход холодного воздуха через клапан на линии всасывания атмосферного воздуха. Интенсивность испарения водк в градирне снижается и уровень в бассейне повьЕиается до нормы. Поток чистой оборогной воды из. внешнего водооборотного цикла в случае необ- (содимости может быть изменен. Пример 1. 3,5 м /час загрязненной сточной воды поступает во всасььваюшую линию насоса, который подвергает циркуляции 100 м /час этой воды через блок теплообменников, где вода нагревается до +64 С. Указанный поток Неточных вод разбрызгивается форсунками инжекционной градирни. Атмосферный воздух с температурой -ЮС подается вентилятором через калорифер, где 1450ОО м /час воздуха нагреваются до температуры +29 С и направляются через регулирующий клапан к форсункам. Количество воздуха, выбрасываемого в атмосферу после калорифера, и количество воздуха, подсасываемого из атмосферы через клапан равно нулю. Инжектируемый из коллектора воздух проходит через градирню и вместе с парами воды выбрасывается в атмосферу. Охлажденная до +40 С вода попадает в бассейн, а оттуда поступает в линию всасывания насоса (вода поступает на охлаждение высокотемпературных технологических аппаратов). Нагрев воздуха обеспечивается подачей в воздушный холодильник с оребренными трубами (калорифер) 300 оборотной воды с температурой 36 С на входе в аппарат и температурой 30 С на выходе из аппарата. Пример 2. При температуре атмосферного воздуха +19 С и указанных в примере 1 параметрах работы схемы по предлагаемому способу клапан пропускает 99700 м /час воздуха из атмосферы, который, пройдя через калорифер, нагревается до 33,5°С. 45300 воздуха с температурой +19 С подают в градирню из атмосферы через регулирующий клапан. Нагрев воздуха обеспечивают подачей ЗОО м /час чистой оборотной воды с температурой +36°С. На выходе из воздушногсг холодильника температура воды снижается до +34,5°С. Пример 3. При температлзе атмосферного воздуха +28,5 С и указанных в примере 1 параметрах работы рхемы по предлагаемому способу клапан пропускает 145ОО м /час воздуха из атмосферы, который, пройдя через калорифер, нагревается до 33,5°С. 13О50О воздуха с температурой +28,5 С подают в градирню из атмосферы через регулирующий клапан. Нагрев воздуха обеспечивают подачей чистой оборотной воды с температурой 36,3 С. ria выходе из воздушного холодильника температура воды составляет 34,5 С. Использование изложенного способа дозволяет превратить производство мочевины в бессточное производство, ликвидировать в цехе всю систему промышленной

канализации, вьщелить в товарном виде мочейину, содержащуюся в сточных вoдaxJ сократить потребление чистой оборотной воды из общезаводской системы.

Формула изобретения

Способ обработки воды в производстве мочевины, включающий охлаждение чистой оборотной водь, и загрязненной сточной воды в двух раздельных водооборотных циклах с применением инжекционной градирни в цикле охлаждения и испарения сточной воды, о т л и ч а ю U1 и и с я тем, что, с целью повьшения эффективности процесса за счет снижения расхода

чистой водь: при одновременном соблюдении заданного режима в теплообменниках цикла сточной воды, 10-10О% воздуха, инжектируемого в градирню для исггарения сточной воды, подвергают теплообмену через стенку с чистой воборотной водой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кучерявый В. И. и Лебедев В. В, Синтез и npHN«HeHHe карбамида. Л.,

Химия, 197О.

2.Авторское свидетельство СССР № 186891, кл. С О2 С 5/00, 1965.

3.Изменения и дополнения № 3 к технологическому регламенту № 5/30 производства карбамида Черкасского ПО Азот, 1976 (прототип).