BG60675B1 - Метод за производство на карбамид с висок енергиен коефициент на полезно действие - Google Patents

Метод за производство на карбамид с висок енергиен коефициент на полезно действие Download PDF

Info

Publication number
BG60675B1
BG60675B1 BG96104A BG9610492A BG60675B1 BG 60675 B1 BG60675 B1 BG 60675B1 BG 96104 A BG96104 A BG 96104A BG 9610492 A BG9610492 A BG 9610492A BG 60675 B1 BG60675 B1 BG 60675B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
urea
pressure
condensation
decomposition
mpa
Prior art date
Application number
BG96104A
Other languages
English (en)
Other versions
BG96104A (bg
Inventor
Franco Granelli
Giuseppe Carloni
Original Assignee
Snamprogetti S.P.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snamprogetti S.P.A. filed Critical Snamprogetti S.P.A.
Publication of BG96104A publication Critical patent/BG96104A/bg
Publication of BG60675B1 publication Critical patent/BG60675B1/bg

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

По метода се произвежда карбамид от изходни продукти амоняк и въглероден двуокис. Карбамидният разтвор, получен в реакционната зона, се обработва последователно в първи апарат за термично разлагане при налягане, равно на реакционното, за да се разложи част от остатъчния амониев карбамат на съставките му. В адиабатен десорбер свободният амоняк се десорбира с со2 при налягане, което е с 1-7 мра по-малко от налягането на синтез. Газообразните продукти, получени на тези етапи, при налягане, по-малко от налягането на синтез, се смесват с рециркулиращите разтвори от следващите етапи и се кондензират с помощта на топлопреноса към следващите етапи, а след това се рециркулират като течност към реакционната зона.

Description

ОБЛАСТ НА ПРИЛОЖЕНИЕ
Изобретението се отнася до производство на карбамид и по-специално до метод за синтез на карбамид с висок енергиен коефициент на полезно действие от изходни продукти амоняк и въглероден двуокис.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ
НА ТЕХНИКАТА
Известните методи за производство на карбамид са основани на синтеза на амониев карбамат при високи температури (например 175-250°С) и налягане (например 12-25 МРа) от амоняк и въглероден двуокис съгласно екзотермичната реакция:
2NH3 + СО2 <........> NH2COONH4 който след това е дехидратиран до карбамид в същата реакционна зона и при същите условия в съответствие с ендотермичната реакция:
NHCOONH <........> NH CONH, + Н,О
4 2 2 2 която протича непосредствено след образуването на амониев карбамат.
Докато при определените условия първата реакция е много бърза и е силно изместена надясно, то реакцията на дехидратация на карбамата е по-бавна и само отчасти е изместена надясно. Степента на превръщане на карбамата в карбамид зависи от установените работни условия, от времето за престой в реактора и от излишъка на амоняк над стехиометричното съотношение между амоняка и въглеродния двуокис.
За да се получи висока степен на превръщане в карбамид и постигне ограничаване в образуването на вредни странични продукти, такива като карбамилкарбамид и неговите хомолози, моларното отношение NH3 / СО2, поддържано в реакционната зона при промишлените процеси, се изменя между 2,5 и 5.
Изтичащият поток, идващ от зоната на синтез, представлява по същество разтвор на карбамид, вода, непревърнат амониев карбамат и свободен амоняк.
Свободният амоняк и амониевият карбамат, които се съдържат в изтичащия поток, трябва да бъдат разделени и рециркулирани към секцията за синтез за цялостно превръщане в карбамид, така че по същество само продукта карбамид и стехиометричната му вода са изпускани от инсталацията в съответствие с общото уравнение:
2NH3 + СО2<-.......> NH2CONH2+ Н2О съгласно което всеки мол от произведения карбамид е съпроводен от един мол вода, получена от дехидратацията на карбамата. При някои добри промишлени методи, като тези, посочени в /1, 2/, е осъществявано първоначално рекупериране на непревърнатия карбамат в първи апарат за разлагане, работещ при същото налягане, както реакторът за синтез, за термично разлагане на част от непревърнатия амониев карбамат в карбамид и за изпускане на част от разтворения свободен амоняк чрез нагряване на разтвора чрез топлопренасяне с нагряващ флуид, обикновена пара с умерено налягане, за предпочитане във вертикални топлообменници, в които карбамидният разтвор тече като тънък филм за улесняване на масопреноса между фазите.
По избор разлагането на амониевия карбамат може да бъде улеснено с помощта на газообразен поток на амоняк, подаван в долната част на първия апарат за разлагане. В друг случай, като реактив за самопроизволна десорбция може да бъде използван амоняк, съдържащ се в излишък в изтичащия поток.
При тези методи, включващи първи етап на разлагане при същото налягане, както при реакцията на синтез, парата, създадена в следствие разпадането на карбамата, обикновено е рециклирана към зоната на синтез. Това рециклиране може да бъде извършвано както пряко в газообразната фаза за поддържане на топлината в реактора, така и чрез частично рекупериране на част от кондензационната топлина на газовата фаза, получена в апарата за разлагане, за създаване на газовата фаза, получена в апарата за разлагане, за създаване на водна пара за използване в други участъци на инсталацията и подаване на рециркулационния поток като смесена фаза към реактора.
На този първи етап на разлагане се получава карбамиден разтвор, съдържащ нама лено количество карбамат и излишък на свободен амоняк.
Предложено е, например /3/, първият етап на разлагане на карбамата да бъде последван от етап на отстраняване на излишъка от амоняк, провеждан при същото налягане, каквото съществува в зоната на синтез, и включващ десорбция в противоток на потока от въглероден двуокис в слоест топлообменник, но при едновременно подаване на топлина към междутръбното пространство чрез кондензиране на водна пара, ограничено в горната част на тръбния сноп. Следователно долната част на тръбния сноп работи при адиабатни условия. От описанието на този патент обаче става ясно, че тази адиабатна част съгласно метода за отстраняване на остатъчния амоняк води до високо съдържание на остатъчен карбамат в карбамидния разтвор, поради което много се натоварват следващите участъци на инсталацията, в които след това трябва да се рекуперира карбамата в неблагоприятни от енергийна гледна точка условия, като по този начин значително се повишава разходът на енергия.
В /4/ се предлага десорбция по адиабатен начин на карбамидния разтвор, напускащ реакционната зона, с част от подавания въглероден двуокис при налягане, равно на реакционното, без обаче тя да бъде предшествана от първи етап на термично разлагане. Тази обработка е ограничена само до неголяма част от изтичащия поток (30 - 50 %), докато по-голямата част (50 - 70 %) се подава за традиционно десорбиране с въглероден двуокис с помощта на подавана отвън топлина.
При този метод само по-малката част е подавана на последващ етап на разлагане на карбамата при умерено налягане, като кондензационната й топлина е рекуперирана на обичайно температурно ниво само на тази помалка част, докато по-голямата част е подавана направо на етапа на термично разлагане при ниско налягане, където топлината от кондензацията на тази по-голяма част е рекуперирана при температура, която е твърде ниска за подходящото използване в инсталацията, и трябва да бъде отстранявана с охлаждащата вода, като по този начин се натоварва енергийно целия процес. Също така този метод е труден за осъществяване от гледна точка на необходимостта от строго спазване разделя нето на успоредните потоци, които протичат по тези различни траектории.
Проблемът, който решава настоящото изобретение е създаване на метод за синтез на карбамид, с който се избягват недостатъците на цитираните методи чрез включване на цикъл с висок енергиен коефициент на полезно действие.
Съгласно настоящото изобретение карбамидният разтвор, напускащ първия апарат за разлагане, който работи при същото налягане, както налягането при синтез, се обработва в зона на адиабатна десорбция с въглероден двуокис при налягане с 1 - 7 МРа пониско от налягането при синтез, за получаване в горната му част на смесена пара, състояща се по същество от амоняк, въглероден двуокис и вода.
Съгласно изобретението този газов поток се смесва с течния рециркулационен поток от етапа на рекупериране на карбамата при умерено налягане и след това се кондензира чрез топлопренасяне към карбамидния разтвор, претърпяващ рекупериране на карбамата при умерено налягане /1-4 МРа/.
Съгласно изобретението паровата смес, получена на този етап на рекупериране при умерено налягане, се смесва с рециркулационния разтвор при ниско налягане /около 0,35 МРа/ и след това се кондензира при температура, при която топлината й може да бъде ефективно използвана по време на крайните етапи на вакуумна концентрация на карбамидния разтвор. От тази гледна точка получаваната смес има отношение NH3/CO2 около “азеотропната” точка, т.е. точката, при която съставите на течната и парната фаза съвпадат, за да се осигури кондензация при възможно найниската температура, което при метода съгласно изобретението позволява ефективно рекупериране на скритата топлина даже при газова фаза, получена на етапа с умерено налягане.
Този начин на работа води до много резултатно рекупериране на топлината от кондензацията на карбамата, като значително се подобрява енергийният коефициент на полезно действие на процеса. Методът за кондензиране на разлагания продукт при умерено налягане с моларно отношение NH3/CO2 около “азеотропната” точка дава възможност добавяната разреждаща вода вследствие тази кон дензация да бъде намалена до минимум, като по този начин се свежда до минимум рециркулирането на водата към зоната на синтез и следователно значително се подобрява превръщането на амониевия карбамат в карбамид, което иначе е възпрепятствано от наличието на вода.
Методът съгласно изобретението включва последователно следните етапи на обработка:
- в реакционната зона с високо налягане се работи с моларно отношение NH3/CO2 между 2,5 и 5, за предпочитане между 3,5 и 4,5, при температура 175 - 220°С, за предпочитане 185 - 200°С и при съответно налягане 13-23 МРа, за производство на карбамиден разтвор, съдържащ непревърнат амониев карбамат и свободен амоняк. Реакционните параметри са подбрани така, че да се получат условия на значително равновесие между течност и пара в реактора, а реакционната смес е практически в условията на кипене, като се взема предвид наличието на некондензиращи вещества;
- разтворът, получен от реакционната зона, е подаван в първия апарат за разлагане, който работи при 200 - 210°С и в който една първа част на амониевия карбамат се разлага при внасяне на топлина, а част от амоняка, разтворен в изтичащия от реактора поток, се отстранява, като се работи по същество при същото налягане, каквото е в реакционната зона и се рециркулират като газ към реакционната зона газообразните продукти на този първи апарат за разлагане;
- карбамидният разтвор, получен в първия апарат за разлагане и имащ отношение на NH3/CO2, непревърнати в карбамид, между и 12 и за предпочитане между 8 и 10, е подаван в адиабатен десорбер, в който свободният разтворен амоняк е десорбиран от разтвора чрез контакт в противоток с по-голямата част, повече от 70 % и за предпочитане повече от 90 %, от или с цялото количество въглероден двуокис, подаван в инсталацията, работеща при налягане, което е с 1 - 7 МРа по-ниско, и за предпочитане 2-5 МРа, от налягането в реакционната зона;
- карбамидният разтвор, получен от диабатния десорбер, има моларно отношение на NH3/CO2, непревърнати в карбамид, между 2,0 и 4,0, а за предпочитане между 2,5 и 3,5. Той е подаван към втора зона за термично разлагане при умерено налягане между 1 и 4 МРа, където топлината, необходима за разлагането, е осигурявана от кондензирането на паровата смес, получена на предшестващия етап на адиабатно десорбиране, след като разтворът е бил смесен с рециркулационния карбаматен разтвор от етапа на разлагане при умерено налягане;
- течно-паровата смес от частичната кондензация на парата, произведена в адиабатния десорбер, използвана за термично осигуряване на втория апарат за разлагане, се подава към втора зона за окончателна кондензация, в която се произвежда водна пара, която се използва в други участъци на инсталацията и след това се рециклира в течната фаза към реактора за синтез;
т.паровата смес, получена от втория апарат за разлагане, работещ при умерено налягане, се кондензира при моларно отношение амоняк/въглероден двуокис в кондензата между 2 и 4, за предпочитане между 2,5 и 3,5, през поне един етап на кондензиране, като се работи при същото налягане, както във втория апарат за разлагане. Топлината от кондензацията се използва за концентриране на карбамидния разтвор в съседната зона за концентриране. Полученият кондензат е този, който се рециркулира към първата зона за кондензиране и се смесва с парата от десорбирането с СО2 преди тяхното кондензиране за топлинно осигуряване /поддържане/ на втория апарат за разлагане;
- карбамидният разтвор, произведен във втория апарат за разлагане, се подава в поне една следваща зона за термично разлагане на амониевия карбамат преди да бъде насочен към участъка за концентриране за получаване на концентриран карбамиден разтвор, който да бъде подложен на окончателна обработка за втвърдяване чрез разпръскване или гранулиране.
Описаният метод предлага да се включи един следващ етап на адиабатно десорбиране с СО2 при налягане, което е по-ниско отколкото налягането при синтезиране /с 17 МРа по-ниско/ към традиционната схема на метода за производство на карбамид /5/, който се характеризира с включване към етапа на синтезиране на етап на десорбиране при същото налягане, както при реакцията на синтез, и на два последващи етапа на разлагане и рекупериране на остатъчния карбамат при умерено налягане /1-3 МРа/ и при нис ко налягане /0,3 - 0,5 МРа/.
Този допълнителен етап променя много етапите на метода и неговата икономичност.
В сравнение със схемата на метода, описана в /5/, могат да бъдат отбелязани следните значителни разлики.
Съгласно изобретението се използва цялото количество или по-голямата част от въглеродния двуокис /поне 70 % от подаваното количество и за предпочитане 90 % или повече/ за адиабатното десорбиране на остатъчния карбамат през допълнителния етап /колона С1 в настоящата заявка/ при все още високо налягане, което спомага за рекупериране на неговата кондензационна топлина при подходяща температура и при ниска енергия за рециклиране. Този етап позволява да се отстрани значителна част от реагентите, непревърнати в карбамид, от реакционния продукт, който е още при високо налягане, като значително се облекчава работата на рекуперационните и рециркулационните участъци с такива компоненти през следващите етапи с ниско налягане.
Газовият поток, създаден през този нов етап, се използва подобно на продуктите от етапа на самодесорбиране, протичащ при същото налягане, както при реакцията на синтез съгласно предшестващата заявка.
Съгласно предшестващата заявка малка част от СО2, не повече от 20 %, се използва в недиабатно десорбиране, но се употребява също топлината, идваща от топлообменника НЕ2 /колона С1 на цитираната заявка/ при налягане 1-3 МРа. В предшестващата заявка газообразният продукт от етапа на десорбиране, протичащ при същото налягане както реакцията на синтез, се подава към системата за кондензиране и рекупериране на топлината на топлообменниците НЕ2 - НЕЗ, с цел да се произведе нескъпа парова смес при ниско налягане. Съгласно настоящата заявка такава топлина се използва пряко за осигуряване реакцията на синтез, именно при най-високата температура, а след това газовата смес може да бъде подавана заедно с по-голямата част от карбамата, който е бил образуван предварително в следващ участък на схемата.
В настоящата заявка е избягната зоната Z1 за рекупериране и отделно рециклиране на амоняка, която е налице при предшестващата заявка.
Характеристиките и предимствата на метода съгласно изобретението ще станат по-ясни от описанието на едно негово конструктивно решение, дадено по-долу и илюстрирано с помощта на пример със схематичната технологична диаграма на фигурата.
Пример. Инсталацията, показана на технологичната схема на фиг, 1, е за дневно производство на карбамид от 360 t, съответстващо на производителност 15 000 kg/h.
Инсталацията се захранва чрез тръба 1 с 11 000 kg/h СО2 и 100 kg/h инертни материали и въздух като пасиватор. Тази изходна смес се нагнетява с налягане 1 МРа от компресор К1 и се подава през тръба 5 към колона С1 за адиабатно десорбиране. Тръбата 6, чрез която се подава СО2 в реактора, се поддържа затворена.
Към инсталацията се подават 8500 kg/h NH3 през тръба 2 при температура 30°С и се нагнетяват с налягане 19 МРа с помпа Р1. 850 kg/h амоняк се подават от нагнетателната страна на помпата към зона за кондензиране при умерено налягане през тръбата 3, докато оставащите 7650 kg/h са подавани направо към реактора R1 за синтез през тръба 4, след като е била предварително подгрята в преднагревателя НЕ6 до 140°С.
Рециркулационният карбаматен поток, състоящ се от 13759 kg/h NH3, 14422 kg/h СО2 и 4561 kg/h вода, се подава през тръба 7 към реактора R1.
Обемът на реактора R1 е такъв, че да осигури на реакционната смес време на престой 35 min. Амониевият карбамат е дехидратиран до карбамид в реактора, като карбамидният разтвор се състои от 16865 kg/h NH3, 4787 kg/h СО2, 9594 kg/h вода и 15 600 kg/h карбамид, който е извличан от горната му част при налягане 18,5 МРа и температура 190°С и се подава към апарат за разлагане с падащ слой НЕ1,
В апарата за разлагане НЕ1 карбамидният разтвор се нагрява до температура 209°С чрез използване на кондензационната топлина 6450 kg/h на наситената водна пара при 2,2 МРа, подавана към междутръбното пространство на топлообменника НЕ1 през тръба 101. Кондензатът е извличан през линия 102.
От горната част на първия апарат за разлагане НЕ1 се получава газов поток, състоящ се от 4396 kg/h амоняк, 1815 kg/h въглероден двуокис и 368 kg/h вода, и е рециклиран през тръба 9 към реактора R1. От долната част на НЕ1 се получава карбамиден разтвор с 209°С и 18,5 МРа, състоящ се от 12809 kg/h амоняк, 3412 kg/h въглероден двуокис, 9046 kg/h вода и 15 000 kg/h карбамид, с моларно отношение
9.7 на NH3 към СО2, непревърнати в карбамид.
Този поток се разширява през вентила XI до налягане 1 МРа, при пад на налягането 2,5 МРа, и се подава през тръбата 10 към горната част на десорбционната колона С1. В тази колона, която е уплътнена, значителна част от свободния амоняк, присъстващ в карбамидния разтвор, се десорбира вследствие десорбционния ефект на СО2, който се изкачва през колоната в противоток, след като е бил подаден през тръбата 5.
От горната част на С1 се получава парна смес, съставена от 7565 kg/h NH3, 8624 kg/ h CO2, 886 kg/h вода и 100 kg/h инертни вещества при температура 203°С, и се подава през тръбата 11 към зоната за кондензация. От долната част на С1 се получава карбамиден разтвор с температура 165°С, състоящ се от 5244 kg/h NH3, 5788 kg/h СО2, 8160 kg/h вода и 15 000 kg/h карбамид, разширява се до
1.8 МРа през вентила Х2 и се подава през тръбата 12 към сепаратора V2, който е снабден с димоходна плоча.
След като бъде отстранена веднага образувалата се пара, карбамидният разтвор циркулира с помощта на тръбата 13 през междутръбното пространство на топлообменника НЕ2, който получава през тръбата 11 парата, произведена в колоната С1, и през тръбата 14 рециркулационния карбаматен разтвор от кондензационната зона с умерено налягане, с температура 97°С и състоящ се от 6419 kg/h NH3, 6175 kg/h СО2 и 3763 kg/h вода.
Получената в резултат течно-парова смес има температура 172°С и влиза в топлообменника НЕ2 през линията 15, напуска го през тръбата 16 с температура 165°С и с течно моларно отношение 84 %, след пренасяне на част от нейната кондензационна топлина към карбамидния разтвор, заемащ междутръбното пространство на топлообменника.
Окончателната кондензация на този поток се постига в топлообменника НЕЗ, в който течно-паровата смес от тръбата 16 и парата, извлечена от горната част на реактора R1 с температура 190°С се състои от 100 kg/h NH3, kg/h СО2 и 15 kg/h вода, които са кондензирани при температура 155°С и получената кондензационна топлина е използвана за производство на 4950 kg/h наситена водна пара с 4 bar /0,4 МРа/ и 151°С.
Кондензираната смес, напускаща топлообменника НЕЗ, се подава през линията 18 към сепаратора VI, където отделената течна фаза включва 13759 kg/h NH3, 14422 kg/h СО2 и 4561 kg/h вода, и е рециклирана към реактора през тръбата 19, помпата Р2 и тръбата 7. Газовата фаза се състои от 325 kg/h NH3, 387 kg/h СО2, 103 kg/h вода и 100 kg/h инертни вещества и е подавана към рекуперационния участък с умерено налягане през линията 20 и контролния вентил Х4.
От долната част на сепаратора V2 се получава карбамиден разтвор с температура 160°С, състоящ се от 1180 kg/h NH3, 481 kg/h СО2, 15 000 kg/h карбамид и 5985 kg/h вода, и се подава през тръба 21 към съседния участък за термично разлагане, след разширяване до налягане 0,35 МРа през вентила ХЗ.
Парата, получена от горната част на сепаратора V2, се състои от 4064 kg/h NH3, 5037 kg/h СО2 и 2175 kg/h вода c температура 140°C и се подава през тръбата 22 до топлообменника НЕ5. Преди влизане в споменатия топлообменник този поток се смесва с рециркулационния разтвор на амониев карбамат, подаван през тръбата 23 и състоящ се от 1180 kg/h NH3, 481 kg/h СО2 и 1385 kg/h вода, и заедно с 850 kg/h NH3 се подава през тръба 3. В тази връзка неочаквано е установено, че тази добавка на амоняк, която изглежда би оказала вредно въздействие върху подходящото ниво на температурата за рекупериране на топлината в НЕ5, всъщност води до едно цялостно подобряване на рециклирането и до по-лесно отстраняване на продуктите, които трябва да бъдат рециклирани преди този участък чрез изпускане на некондензиращите вещества, които трябва да бъдат отстранявани от цикъла.
Парата частично е кондензирана в топлообменника НЕ5 и кондензационната й топлина е използвана за вакуумната концентрация на карбамидния разтвор от етапа на разлагане при ниско налягане. Течно-паровата смес, напускаща този топлообменник с температура 110°С, се подава през тръба 24 към топлообменника НЕ7 заедно със сместа от пара и некондензиращи вещества от VI. Вероятно цялата кондензация на парата протича в топлообменника НЕ7 с изключение на инертните вещества. Кондензационният продукт с температура 97°С се подава през тръбата 25 към промивната колона С2, където инертните вещества /100 kg/h/ се отделят и промиват преди да бъдат изпуснати в атмосферата през вентила Х5 и тръбата 27. Промиването се осъществява със 100 kg/h вода, подавана през тръбата 26.
Разтворът на амониев карбамат, получен от долната част на колоната с температура 97°С, се състои от 6419 kg/h NH3, 6175 kg/h СО2 и 3763 kg/h вода, и е рециклиран през тръбата 27 и помпата РЗ до участъка за кондензиране при високо налягане в НЕ2. Карбамидният разтвор, напускащ сепаратора V2, се подава към топлообменника с падащ слой, в който при налягане 3,5 bar /0,35 МРа/ се разлага следваща част от амониевия карбамат за получаване от долната страна на карбамиден разтвор с температура 138°С, съставен от 375 kg/h NH3, 125 kg/h СО2, 15 000 kg/h карбамид и 5333 kg/h вода. Топлината за разлагането се осигурява от кондензирането на 1200 kg/h водна пара при 3,5 bar, подавана към междутръбното пространство на топлообменника. Карбамидният разтвор се подава по тръбата 29 и през контролния вентил Х6 към участъка за двустепенна концентрация.
Работното налягане в първия концентратор с падащ филм НЕ5 е 0,35 bar по абсолютна стойност /35 МРа по абсолютна стойност/ като в качеството на топлоизточник се използва топлината от кондензацията на газообразната фаза, създадена в апарата за разлагане при умерено налягане, за получаване на 94 %-ен /по тегло/ концентриран карбамиден разтвор. Този концентрат се подава по тръба 30 към последния етап за концентриране, включващ топлообменник НЕ8, захранван с пара под ниско налягане с 1450 kg/h и сепаратор V3, от който се получава карбамиден разтвор с производителност 15 000 kg/h карбамид и 30 kg/h вода.
Парите, получени по време на етапите на кондензиране НЕ5 и НЕ8 / V3, се подават по тръби 32 и 33 към зона Z1 за кондензиране и обработване на изтичащия поток, към която се подава водна пара под ниско налягане с 2300 kg/h за вакуумно извличане на пари и за десорбиране на амоняка и въглеродния двуокис, съдържащи се в технологичния кондензат.
От участъка Z1 поотделно се получават следните потоци:
- газообразен поток, съдържащ 375 kg/ h амоняк, 125 kg/h въглероден двуокис и 733 kg/h вода, който поток е рециклиран през тръба 34 към участъка за кондензация под ниско налягане.
- течен поток, състоящ се от 6870 kg/h вода, пречистена при 139°С, който поток се източва от инсталацията през тръба 35 след рекупериране на неговата топлина чрез предварително нагряване в топлообменника НЕ6 на изходната амонячна смес за реактора.
Рециркулационната пара от зона Z1, рециклирана през тръба 34, се смесва с горния поток пара от топлообменника НЕ4, протичащ по тръба 36, и след това се подава в кондензатора НЕ9 за получаване на разтвор от амониев карбонат при температура 45°С, който се рециклира към участъка НЕ5 за кондензация при умерено налягане през тръба 37 и помпа Р4. Всички налични инертни вещества са изпускани през контролния клапан Х7 и тръбата 38.
Разходът на водна пара под ниско налягане в инсталацията се покрива от водната пара, произвеждана в кондензатора НЕЗ.
От този пример е ясно, че методът на изобретението е с нисък разход на енергия, като има следните отделни потребления на консумативи за тон произведен карбамид, включително консумативите, необходими за обработването на изтичащия поток:
- водна пара с
умерено налягане 430 kg;
- електроенергия с изключение сгъстяването на СО2 20 kWh;
- охлаждаща вода /температурна разлика 10°С/ 60 m3.
Що се отнася до споменатото в /5/ решение от същия заявител, намаляването на употребата на водна пара от 470 kg на 430 kg за тон карбамид е значително.
Трябва да бъде отбелязано, че една предполагаема инсталация, имаща производителност 100 % карбамид на реактора /без никакво рециклиране/ би давала разтвор, в който има 1000 kg карбамид заедно с 300 kg стехи ометрична вода и за който ще е необходимо да бъдат концентрирани до 99,8 % 350 kg водна пара.
При метода съгласно настоящото изобретение подобряването на рекуперирането на топлината се постига чрез подобряване на кондензирането на паровата смес, която се произвежда на етапа на разлагане при умерено налягане.
Такова подобрение се дължи на състава на газовата смес, който допуска кондензацията при стойност на температурата, даваща възможност за ефективно повторно използване на топлината в същата инсталация.
Такава парова смес /NH3 + СО2 + Н2О/ има отношение NH3/CO2 около “азеотропната” точка, т.е. кондензирането й протича при най-високата възможна температура, която е съвместима с работното налягане и минимално количество разреждаща вода.
Това незначително количество вода предоставя второ предимство от енергийна гледна точка, тъй като колкото по-малко е количеството на водата, рециклирана в реактора, толкова по-висока е степента на превръщане в карбамид и следователно толкова по-малки са количеството на реагентите, непревърнати в карбамид, и количеството топлина, необходима за рециклирането им.
С цел да се рекуперира топлината при максимална температурна стойност по време на кондензацията на паровата смее, най-добрият състав на една такава смес, произхождаща от етапа на разлагане при умерено налягане, е получаван чрез поставяне, преди този етап на адиабатен десорбер, който работи при налягане по-ниско с 1 - 7 МРа /за предпочитане между 2 и 5 МРа/ спрямо налягането при синтез.
Голяма доза свеж СО2 се подава в споменатия десорбер, като се намалява количеството на амоняка в карбамидния разтвор, така че на последващия етап на разлагане при умерено налягане получената парова смес има отношение NH3/CO2, което е доста по-подходящо отколкото отношението съгласно посочената заявка, а споменатата смес се кондензира при по-висока температура с минимално количество разреждаща вода.
Друго предимство е опростяването на инсталацията. Паровата смес от етапа на разлагане при умерено налягане, имаща спомена тото отношение NH3/CO2, подходящо за кондензирането й, е изцяло кондензирана, една част в рекуператора-кондензатор НЕ5 и една част в кондензатора НЕ7. След това споменатата смес се промива с цел да бъде изпускана в атмосферата, като в инертните вещества / Н2, CO, СН4, О2, N2 / практически не присъства NH3. От друга страна не е необходимо да се отделя NH3 от разтворите, получени при споменатите кондензации и след това не е необходимо неговото отделно рециклиране при умерено налягане, както това е при цитираните споменати решения.
Същият способ, а именно регулирането на отношението NH3/CO2 по време на кондензиране, се осъществява чрез подаване през тръбата 3 на малко количество свеж амоняк направо в кондензатора/рециркулатор НЕ5 с цел да се увеличи рекуперирането на топлината и по-специално термичното ниво на кондензацията. Всяко рекупериране на топлина в инсталацията съответства на по-малко количество топлина, изгубена в охлаждащата вода, а оттам и на подобряване на метода от енергийна гледна точка.

Claims (9)

  1. Патентни претенции
    1. Метод за производство на карбамид чрез синтез от амоняк и въглероден двуокис, при който реакторът R1 за синтезиране работи с моларно отношение NH3/СО2 между 2,5 и 5 и при температура 175 - 220°С, за предпочитане 185 - 200°С, и при съответстващо налягане от 13-23 МРа за производство на карбамиден разтвор, като след това карбамидният разтвор се подава в първи апарат за разлагане НЕ1 за разлагане с помощта на топлина, подавана отвън, на този карбамат, който не е претърпял дехидратация до карбамид, като споменатият първи апарат за разлагане работи по същество при същото налягане както реактора за синтез, а продуктите от разлагането са рециклирани към реактора за синтез в газова фаза; карбамидният разтвор, произведен от първия апарат за разлагане, работещ при 200 - 210°С, имащ отношение на непревърнатите в карбамид NH3/CO2 между 6 и 12, а за предпочитане между 8 и 10, е подаван към обработвателна секция за отстраняване от него на разтворения свободен амоняк, а след това към една или повече сек ции за термично разлагане и кондензация на остатъчния амониев карбамат, за предпочитане две секции, работещи при умерено /1-4 МРа/ и при ниско налягане /0,3 - 0,5 МРа/, характеризиращ се с това, че: карбамидният разтвор, напускащ първи апарат за разлагане, при налягане равно на налягането при синтез, се обработва в адиабатна десорбционна колона С1 в противоток с по-голяма част от подавания СО2, и по-специално повече от 70 % от подавания въглероден двуокис, като се работи при налягане, което е по-малко с 1 - 7 МРа от налягането при синтез; парната фаза, произведена в споменатия адиабатен десорбер, се смесва с рециркулационния карбаматен разтвор, произвеждан през първия от последователните етапи на кондензиране на карбамата, и след това се кондензира в поне две последователни зони за кондензация НЕ2 и НЕЗ, първата от които кондензира частично карбамата, а втората довършва кондензацията му, като и двете работят по същество при едно и също налягане за производството на кондензат, който е рециклиран като течна фаза към реактора за синтез; карбамидният разтвор, получаван вследствие адиабатното десорбиране с въглероден двуокис и имащ моларно отношение на непревърнатия в карбамид амоняк към въглеродния двуокис между 2,0 и 4,0, е подаван на втори етап за термично разлагане в сепаратор V2, работещ при 1-4 МРа, като топлината, необходима за това разлагане, се осигурява от частичната кондензация в споменатия топлообменник НЕ2.
  2. 2. Метод за производство на карбамид съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че парният поток, получен на втория етап на разлагане, е кондензиран след смесване с рециркулационния разтвор от кондензатора НЕ9, който кондензира рециркулационния разтвор от третия етап на разлагане на карбамата, при моларно отношение между 2,0 и 4,0 в поне един етап на кондензация, провеждан при същото налягане, както втория етап на разлагане, е с пренос на топлина към карбамидния разтвор, обработван в концентрационната секция НЕ5.
  3. 3. Метод за производство на карбамид съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че част от свежия амоняк, подаван в инсталацията, се насочва, за предпочитане от порядъка на около 10 % от подавания амоняк, към парно-течната смес, внасяна в междутръбното пространство на кондензатора НЕ5.
  4. 4. Метод за производство на карбамид съгласно едната или и двете претенции 2 и 3, характеризиращ се с това, че кондензацията на амониевия карбамат в НЕ5 се провежда при моларно отношение NH3/CO2 между 2,5 и 3,5, като топлината от кондензацията се използва за концентриране под вакуум при налягане между 30 и 100 КРа абсолютна стойност на карбамидния разтвор.
  5. 5. Метод за производство на карбамид съгласно една от претенции от 2 до 4, характеризиращ се с това, че кондензацията на амониевия карбамат в НЕ5 се провежда при моларно отношение NH3/CO2 около “азеотропната” точка на този състав.
  6. 6. Метод за производство на карбамид съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че колоната С1 и кондензационната зона НЕ2 работят при налягане, което е с 2 - 5 МРа по-ниско от налягането при синтез.
  7. 7. Метод за производство на карбамид съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че 90 - 100 % от СО2, подаван към инсталацията, са внасяни в зоната за адиабатно десорбиране.
  8. 8. Метод за производство на карбамид съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че парата, произведена в апарата за разлагане при умерено налягане, се кондензира в междутръбното пространство на топлообменника НЕ5 с падащ филм, в който карбамидният разтвор, подаван към горната част на тръбното пространство, е концентриран до 88 - 95 % тегл.
  9. 9. Метод за производство на карбамид съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че отстраняването на свободния амоняк в С1 чрез десорбиране с СО2 се провежда докато отношението на непревърнатите в карбамид NH3 и СО2 е за предпочитане между 2,5 и 3,5.
BG96104A 1991-03-22 1992-03-19 Метод за производство на карбамид с висок енергиен коефициент на полезно действие BG60675B1 (bg)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI910778A IT1245396B (it) 1991-03-22 1991-03-22 Procedimento per la produzione di urea ad elevata efficienza energetica

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG96104A BG96104A (bg) 1993-12-24
BG60675B1 true BG60675B1 (bg) 1995-12-29

Family

ID=11359193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG96104A BG60675B1 (bg) 1991-03-22 1992-03-19 Метод за производство на карбамид с висок енергиен коефициент на полезно действие

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5359140A (bg)
EP (1) EP0504966B1 (bg)
CN (1) CN1035003C (bg)
AT (1) ATE115120T1 (bg)
BG (1) BG60675B1 (bg)
BR (1) BR9200986A (bg)
CA (1) CA2063638C (bg)
DE (1) DE69200785T2 (bg)
ES (1) ES2065124T3 (bg)
IT (1) IT1245396B (bg)
MX (1) MX9201249A (bg)
RU (1) RU2043336C1 (bg)
SA (1) SA92120474B1 (bg)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE134994T1 (de) * 1990-10-05 1996-03-15 Urea Casale Sa Verfahren zur herstellung von harnstoff mit unterschiedlichen leistungen sowie die implementierung in existierenden anlagen
CA2107253C (en) * 1992-12-15 1998-04-21 Anthony Castrogiovanni Cosmetic compositions with improved transfer resistance
DE69326881D1 (de) * 1993-01-07 1999-12-02 Urea Casale Sa Verbessertes Verfahren zur Produktion von Harnstoff unter Verwendung eines Schrittes zur Kohlendioxidentfernung
DE69708627T2 (de) * 1997-09-20 2002-08-08 Urea Casale S.A., Lugano Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Ammoniak und Harnstoff
RU2258063C2 (ru) * 2000-06-15 2005-08-10 Уреа Касале С.А. Способ получения мочевины (варианты), установка для получения мочевины и способ модернизации установки
ITMI20071029A1 (it) * 2007-05-22 2008-11-23 Snam Progetti Procedimento migliorato per la sintesi di urea
EP2153880A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-17 Urea Casale S.A. Process and plant for the production of a urea solution for use in SCR process for reduction of Nox
EP2199279A1 (en) 2008-12-17 2010-06-23 Urea Casale S.A. Improvement to the high-pressure loop in a process for synthesis of urea
EP2397463A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-21 Urea Casale SA Method for revamping a self-stripping urea plant
ITMI20120013A1 (it) * 2012-01-09 2013-07-10 Saipem Spa Procedimento per la sintesi di urea comprendente un flusso di passivazione a fondo stripper
CN104529828B (zh) * 2014-12-22 2016-09-07 嵊州领航信息科技有限公司 一种合成尿素的生产装置
CN104557616B (zh) * 2014-12-22 2016-06-22 嵊州领航信息科技有限公司 一种合成尿素溶液的方法
CN104529829B (zh) * 2014-12-22 2016-06-15 嵊州领航信息科技有限公司 一种尿素合成的方法
CN104557615B (zh) * 2014-12-22 2016-09-07 嵊州领航信息科技有限公司 一种合成尿素溶液的生产装置
WO2020130817A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 Stamicarbon B.V. Urea production process and plant with heat integration in low pressure recovery section

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL174548C (nl) * 1977-05-05 1988-05-16 Montedison Spa Werkwijze voor het bereiden van ureum door reaktie van ammoniak en kooldioxyde.
IT1141030B (it) * 1980-08-29 1986-10-01 Snam Progetti Procedimento per la produzione di urea
IT1212524B (it) * 1982-06-08 1989-11-30 Montedison Spa Procedimento perfezionato per il trasferimento, dalla fase liquida alla fase gassosa, dell'ammoniaca in eccesso contenuta in soluzioni acquose di urea.
NL8502228A (nl) * 1985-08-12 1987-03-02 Unie Van Kunstmestfab Bv Werkwijze voor de bereiding van ureum.
IT1232669B (it) * 1989-09-15 1992-03-02 Snam Progetti Procedimento per la produzione di urea con elevato rendimento energetico.

Also Published As

Publication number Publication date
ES2065124T3 (es) 1995-02-01
CN1065452A (zh) 1992-10-21
CA2063638C (en) 2005-11-08
CA2063638A1 (en) 1992-09-23
MX9201249A (es) 1992-09-01
DE69200785D1 (de) 1995-01-19
RU2043336C1 (ru) 1995-09-10
CN1035003C (zh) 1997-05-28
IT1245396B (it) 1994-09-20
ITMI910778A0 (it) 1991-03-22
US5359140A (en) 1994-10-25
EP0504966B1 (en) 1994-12-07
EP0504966A1 (en) 1992-09-23
BG96104A (bg) 1993-12-24
BR9200986A (pt) 1992-11-17
ATE115120T1 (de) 1994-12-15
SA92120474B1 (ar) 2004-05-11
ITMI910778A1 (it) 1992-09-22
DE69200785T2 (de) 1995-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0417830B1 (en) Urea production process with high energy efficiency
EP1203765B1 (en) Process for the synthesis of urea
BG60675B1 (bg) Метод за производство на карбамид с висок енергиен коефициент на полезно действие
KR100407370B1 (ko) 요소 진공증발기로부터의 증기내 응축성물의 회수방법 및 장치
US4539077A (en) Process for the preparation of urea
KR860000189B1 (ko) 요소, 암모니아, 이산화탄소를 함유한 묽은 수용액으로 부터 요소, 암모니아, 이산화탄소를 제거하는 방법
US4053507A (en) Method of recovering unreacted materials and heat in urea synthesis
RU2386621C2 (ru) Интегрированный способ получения мочевины/меламина и соответствующая установка
RU2196767C2 (ru) Способ совместного производства аммиака и мочевины, установка для осуществления способа, способ модернизации установок синтеза аммиака и синтеза мочевины
JPS6058228B2 (ja) 尿素の製造と水の純化とを実施する方法
SU651692A3 (ru) Способ получени мочевины из аммиака и двуокиси углерода
US5384404A (en) Process for manufacturing melamine from urea
CN113195449A (zh) 在低压回收段具有热整合的尿素生产方法和装置
RU2131868C1 (ru) Способ получения мочевины (варианты) и установка для его осуществления
EP2521710B1 (en) A urea stripping process for the production of urea
KR870001143B1 (ko) 요소의 제조방법
RU2127257C1 (ru) Способ получения мочевины и установка для производства мочевины
WO2006112751A1 (fr) Procede et dispositif de production de carbamide
US3436317A (en) Treatment of unreacted substances in urea synthesis
RU2811862C1 (ru) Способ и установка для получения карбамида
JPH0566380B2 (bg)
JPS585190B2 (ja) 尿素合成における未反応物の分離回収方法
RU2069657C1 (ru) Способ получения карбамида
CA3132259A1 (en) Process and apparatus for urea production
JPS58203956A (ja) 尿素合成法の改良