BR112013024448B1 - processo e instalação para produção de amônia-uréia - Google Patents

Abstract

PROCESSO E INSTALAÇÃO PARA PRODUÇÃO DE AMÔNIA-URÉIA A presente invenção está correlacionada a um processo para produção de amônia-uréia, em que a amônia líquida produzida numa seção de amônia é alimentada a uma seção de uréia diretamente na pressão da síntese de amônia, e em que a amônia líquida é purificada sob alta pressão através das etapas de: resfriamento da amônia líquida (20) com a obtenção de uma corrente de amônia liquida resfriada (21); separação de uma fração gasosa (22) compreendendo hidrogênio e nitrogênio a partir da dita amônia líquida resfriada; obtenção de amônia líquida purificada (23) sob alta pressão; e reaquecimento da dita amônia líquida purificada (23) após a separação da dita fração gasosa, obtendo-se uma amônia purificada reaquecida (24) tendo uma temperatura adequada para alimentação ao processo de síntese de uréia.

Description

Campo da Invenção

A presente invenção está correlacionada à 5 produção de amônia-uréia. A produção de amônia-uréia é entendida como um processo em que a amônia (NH3) é sintetizada através da reação de uma adequada fonte de hidrocarboneto e uma adequada fonte de nitrogênio, e em que a dita amônia é depois reagida com dióxido de carbono (CO2) 10 para produzir uréia.

Estado da Técnica

De acordo com a técnica conhecida, a amônia é sintetizada mediante reação de um gás de sintese de 15 reposição sob alta pressão. O dito gás de reposição é normalmente produzido mediante reforma de uma adequada fonte de hidrocarboneto, por exemplo, gás natural ou gás de sintese (SNG) e uma adequada fonte de nitrogênio, por exemplo, ar ou ar enriquecido. O processo de reforma pode 20 compreender, por exemplo, um processo de reforma primária e um processo de reforma secundária. Um gás de sintese bruto produzido na etapa de reforma é depois tratado em um determinado número de etapas convencionais, incluindo, por exemplo, transferência de monóxido de carbono (CO) , metanação e remoção de CO2 antes da sintese de amônia.

Atualmente, a sintese de amônia é realizada em um chamado circuito de sintese de amônia, sob alta pressão, normalmente, na faixa de 80-200 bar, e nos casos mais comuns, de cerca de 150 bar.

Uma vez que a amônia é um dos reagentes para a sintese da uréia, é conhecido se dispor de uma seção de sintese de uréia a jusante da seção de sintese de amônia. Um exemplo de uma simultânea produção de amônia e uréia é divulgado em maiores detalhes no documento de patente EP 1 041 038.

Uma seção de síntese de uréia, convencionalmente, compreende um circuito de síntese de uréia de alta pressão 5 .e uma seção de recuperação. O dito circuito de síntese de uréia compreende um espaço reacional (reator), uma seção de extração e uma seção de condensação.

Em maiores detalhes, os processos conhecidos para síntese de uréia incluem o processo de auto-extração ou 10 extração térmica, eventualmente, com o uso de amónia como agente de extração, e o processo de extração de CO2 usando dióxido de carbono como agente de extração.

Uma divulgação do processo de auto-separação pode ser encontrada no documento de patente GB 1.542.371 e na 15 Publicação Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3a. Edição, Volume 23, páginas 548-562.

O processo de extração de CO2 caracteriza a extração de carbamato não-convertido por contato em contracorrente com dióxido de carbono recém-produzido na 20 pressão de síntese. Em um típico processo de extração de CO2, a condensação no carbamato de alta pressão não é efetuada completamente; os gases restantes são condensados no reator e proporcionam o suprimento de calor para o reator, notadamente, o calor exigido para a desidratação do 25 carbamato e aquecimento da mistura à temperatura de equilíbrio (ver a publicação Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,5a. Edição, Volume A27, páginas 344346). Entretanto, é também conhecido efetuar uma condensação total na seção de condensação sob alta pressão 30 de uma instalação de extração de CO2. Isso significa que a mistura gasosa alimentada à dita seção de condensação é condensada na maior proporção possível, levando-se em consideração as específicas condições (composição, temperatura, pressão, etc.) na seção de condensação, fato contrário aos processos de condensação parcial, onde uma parte da mistura gasosa é deliberadamente não-condensada para prover o suprimento de calor do reator, conforme descrito acima.

Um processo de sintese de uréia por extração de CO2 e convencional condensação parcial é divulgado, por exemplo, no documento de patente WO 00/00466. Um processo de condensação total e um método para transformar uma instalação de condensação parcial em uma instalação de 10 condensação total são divulgados no documento de patente WO 01/96287.

Conforme indicado acima, a sintese de amónia libera uma corrente de amónia liquida sob considerável pressão, normalmente, cerca de 150 bar, e a uma temperatura 15 próxima de 0°C, por exemplo, na faixa de -10 a 10°C (263 a 283°K) . A dita corrente de amónia liquida contém alguns gases dissolvidos, normalmente, incluindo H2, N2, CH4 e Ar, que são substancialmente inertes para a reação da sintese de uréia e serão referidos como gases inertes-uréia. O 20 acúmulo de gases inertes-uréia no espaço reacional da uréia deverá ser evitado. Os gases inertes-uréia são, de fato, responsáveis pela baixa eficiência da conversão, uma vez que reduzem a pressão parcial dos reagentes e tomam algum do espaço reacional disponível. 0 acúmulo de hidrogênio 25 livre no purificador de um circuito de uréia pode também formar uma mistura explosiva com oxigênio, este, sendo normalmente introduzido no circuito de uréia como um agente de passivação.

A fim de evitar os problemas acima, a técnica do 30 estado da técnica proporciona expansão para uma baixa pressão da corrente de amónia, a fim de remover os gases inertes-uréia, antes da alimentação para a seção de uréia. A amónia liquida é primeiramente expandida para uma baixa pressão, normalmente, inferior a 10 bar, e a separação dos gases inertes-uréia ocorre em um separador de baixa pressão. A assim obtida amônia liquida purificada é então pressurizada de volta para a pressão exigida, para 5 alimentação ao circuito de sintese de uréia. Essas etapas de expansão e subsequente pressurização são consideradas como essenciais no estado da técnica, a fim de reduzir o máximo possivel a quantidade dos ditos gases inertes-uréia que chegam ao reator de sintese de uréia. Entretanto, 10 poderá ser entendido que a pressão energética do efluente do circuito de sintese de amônia é perdida. A pressurização da amônia liquida consome energia e exige bombas grandes e de alto custo, isto é, um considerável custo de capital. Quando uma instalação de amônia-uréia é implementada, por 15 exemplo, aumentando a velocidade de produção da seção de amônia, as bombas de alimentação de amônia podem se tornar incapazes de liberar a taxa de amônia aumentada para a seção de uréia a jusante, desse modo, proporcionando um gargalo na instalação.

Resumo da Invenção

O objetivo da invenção é proporcionar um método mais eficiente e menos dispendioso para alimentação da corrente de amônia proveniente da seção de amônia, para a seção de uréia.

Esse objetivo é alcançado mediante um processo para produção de amônia-uréia de acordo com a descrição da reivindicação independente 1, onde amônia liquida contendo quantidades minimas de hidrogênio, nitrogênio, metano e, eventualmente, gases inertes para a sintese de uréia 30 (referidos a seguir como gases inertes-uréia), é produzida em um processo de sintese de amônia operado a uma determinada pressão de sintese de amônia, e pelo menos uma porção da dita amônia liquida é usada para proporcionar a entrada de amônia em um processo de sintese de uréia, dito processo para produção de amônia-uréia sendo caracterizado pelo fato de que a amónia liquida liberada pelo dito processo de sintese de amónia é tratada diretamente sob a dita pressão de sintese de amónia mediante etapas de 5 purificação do processo para remoção dos gases inertes- uréia, de modo que a entrada de amónia seja disponibilizada para o dito processo de sintese de uréia numa pressão próxima da dita pressão de sintese de amónia, ditas etapas de purificação do processo incluindo pelo menos as etapas 10 de: a) resfriamento da amónia liquida com obtenção de uma corrente de amónia liquida resfriada; b) separação de uma fração gasosa compreendendo hidrogênio e nitrogênio a partir da dita amónia liquida resfriada, com 15 obtenção de amónia liquida purificada sob alta pressão; e c) reaquecimento da dita amónia liquida purificada após a separação da dita fração gasosa, obtendo-se uma amónia purificada reaquecida, tendo uma temperatura adequada para alimentação ao processo de sintese de uréia.

As etapas acima de resfriamento e reaquecimento da amónia liquida são realizadas substancialmente na mesma pressão de liberação do processo de sintese de amónia, sem a despressurização e nova pressurização conforme indicado pelo estado da técnica. A pressão da amónia liquida que é 25 disponibilizada para a seção de uréia é então próxima da pressão de sintese de amónia, isto é, a mesma pressão menos as quedas de pressão causadas pelo resfriamento e reaquecimento intermediários e outras etapas de purificação de processo, caso existam.

Uma substancial remoção de hidrogênio e/ou metano é conseguida mediante resfriamento da amónia liquida a uma adequada temperatura, uma vez que a solubilidade do hidrogênio na amónia liquida depende da temperatura e diminui com a temperatura. Pode ser ainda entendido que a invenção proporciona que a solubilidade de gases inertes- uréia, especialmente, H2 e CH4, é abaixada mediante ação da temperatura, ao invés da pressão. Desse modo, uma remoção preliminar dos gases inertes-uréia, especialmente, do 5 hidrogênio, pode ser obtida com custos bastante inferiores, se comparado com a técnica convencional que envolve expansão e subsequente pressurização da amónia, e a necessidade de bombas correlatas.

Preferivelmente, a amónia liquida é resfriada a 10 uma temperatura entre -35°C e —15°C (cerca de 238 a 258°K) , a fim de separar uma substancial quantidade do hidrogênio e metano dissolvidos.

Mais preferivelmente, a etapa de resfriamento da amónia liquida é realizada após um processo de separação de 15 liquido-gás do efluente do reator de sintese de amónia, separando um gás de reciclo que é posteriormente usado na sintese de amónia, a fim de economizar energia e obter uma melhor separação do hidrogênio e do metano.

A temperatura de reaquecimento da amónia 20 purificada, de acordo com modalidades preferidas, se dispõe na faixa de 10 a 120°C.

A pressão da amónia purificada e reaquecida pode ser posteriormente elevada, sempre que apropriado, para compensar as perdas de pressão, ou quando a pressão do 25 processo de sintese de uréia for maior que a do processo de sintese de amónia. Entretanto, em qualquer caso, a pressão energética da amónia liquida é economizada. Isso representa uma considerável vantagem quando comparado ao estado da técnica, onde a pressão energética da amónia liquida é 30 perdida e a pressão deve ser novamente implementada com dispendioso bombeamento. Assim, por exemplo, o Requerente estima que o bombeamento de amónia pode absorver cerca de 6 kWh por tonelada de uréia, o que significa de 25% a 30% de eletricidade consumida.

A amônia liquida que é alimentada ao processo de sintese de uréia pode ser a produção completa de amônia do processo de sintese de amônia, ou apenas uma parte do mesmo. Nas modalidades da invenção, quando somente uma parte da amônia sintetizada é usada para produzir uréia, uma produção combinada de amônia e uréia pode ser obtida.

A amônia liquida reaquecida pode, opcionalmente, ser submetida a um processo de desidrogenação, antes de entrar na seção de uréia, a fim de obter ainda uma menor taxa de hidrogênio no espaço reacional de uréia. O dito processo de desidrogenação pode ser realizado com um adequado catalisador, como, por exemplo, os catalisadores conhecidos como catalisadores "De-Oxo".

Uma adicional opcional medida para impedir o acúmulo de hidrogênio no espaço reacional é a desidrogenação de uma corrente de gás de escape do processo de sintese de uréia. Assim, por exemplo, é conhecido do estado da técnica, coletar os gases de escape da seção de condensação e do espaço reacional, e lavar os ditos gases de escape com uma solução de reciclo de carbamato proveniente, por exemplo, do meio ou da decomposição de carbamato sob baixa pressão. A dita etapa de lavagem produz um fluxo de liquido contendo carbamato, que é reciclado para o espaço reacional, eventualmente, através da seção de condensação. Uma característica da invenção é a desidrogenação dos ditos gases de escape antes da convencional etapa de lavagem.

A desidrogenação da alimentação de CO2 do processo de sintese de uréia é também possivel, embora, opcional. A alimentação de CO2 pode ser desidrogenada mediante contato da alimentação de CO2 com uma corrente contendo oxigênio, preferivelmente, ar, e com um adequado catalisador, de modo a oxidar o hidrogênio contido na alimentação de dióxido de carbono, o qual é removido na forma de água. As opções de desidrogenação da alimentação de amónia, da alimentação de CO2 e da corrente de gases de 5 escape mencionadas acima podem ser implementadas individualmente ou em combinação.

Uma característica preferida da invenção é a de evitar a desidrogenação da alimentação de C02, graças à separação de hidrogênio da alimentação de amónia e, 10 possivelmente, dos gases de escape. Esta é uma significativa vantagem com relação ao estado da técnica, pelo fato de que a desidrogenação da alimentação de CO2 é realizada através da introdução de ar, por exemplo, entre dois dos estágios do compressor de CO2. O ar fornece 15 oxigênio que reage com o hidrogênio para formar água; entretanto, o ar introduz também uma grande quantidade de nitrogênio (N2) , que é um gás inerte para a reação de sintese de uréia (gás inerte-uréia) e que irá reduzir a eficiência do reator. A remoção do hidrogênio da alimentação de amónia, de acordo com a invenção, ao contrário, não afeta o reator de uréia; a remoção do hidrogênio do gás de escape faz uso do oxigênio disponível, que, em qualquer caso, é introduzido como agente de passivação para o dispositivo extrator. Em outras palavras, 25 a invenção reduziu a quantidade de ar introduzida no circuito de uréia, com beneficio para a eficiência de conversão, especialmente, no reator.

Em maiores detalhes, uma modalidade preferida da invenção proporciona um procedimento de desidrogenação do 30 gás de escape antes da lavagem em um purificador, que, notadamente, é localizado a jusante do dispositivo extrator. Uma vez que a necessidade do oxigênio de passivação é principalmente concentrada no dispositivo extrator, isso significa que a etapa de lavagem apresenta um excesso de oxigênio, se comparado com a quantidade de oxigênio que pode ser realmente necessária para proteger o dispositivo purificador. Conseqüentemente, a etapa de desidrogenação antes da etapa de lavagem consome algum 5 desse oxigênio em excesso que é disponibilizado pela necessidade de proteger o dispositivo extrator.

A invenção é aplicável à produção de amônia-uréia em qualquer processo de sintese de uréia, incluindo um processo sem extração, processo de reciclo total, extração 10 de amônia, auto-extração e extração de CO2. Uma modalidade especifica proporciona que a uréia é produzida por um processo de extração de C02, com condensação total, compreendendo um circuito de sintese de uréia de alta pressão, com pelo menos um reator, uma seção de extração de 15 CO2 e uma seção de condensação total. Nesse caso, a alimentação de amônia da seção de uréia é preferivelmente dirigida total ou parcialmente para a dita seção de condensação total; preferivelmente, uma principal parte da alimentação de amônia é dirigida para a seção de 20 condensação total, e a parte restante da entrada de amônia é dirigida para o reator.

Adicionais aspectos da invenção incluem uma instalação de amônia-uréia, adaptada para a realização do processo mencionado acima e restauração de uma instalação 25 de amônia-uréia existente, de acordo com o descrito nas reivindicações anexas.

Adicionais características e vantagens da invenção se tornarão mais evidentes a partir da seguinte descrição de um exemplo indicativo e não-limitativo das 30 modalidades da mesma, feita com referência aos desenhos anexos.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 representa um esquema de uma instalação de amônia-uréia, de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 2 representa um esquema de uma 5 instalação de amônia-uréia, de acordo com outra modalidade da invenção.

A figura 3 representa um esquema do circuito de sintese de uréia, da seção de uréia de uma instalação de amônia-uréia, de acordo com uma modalidade preferida.

A figura 4 representa um esquema simplificado de uma instalação de amônia-uréia descrita no estado da técnica.

A figura 5 é um exemplo da instalação mostrada na figura 4, restaurada de acordo com uma das modalidades da 15 invenção.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida da Invenção

Com referência à figura 1, uma instalação de amônia-uréia compreende uma seção de amónia (10) e uma 20 seção de uréia (16) . A seção de amónia (10) compreende um estágio de inicio (11) para a produção de um adequado gás de reposição de amónia, um circuito de sintese de amónia (12), um trocador de calor ou resfriador de amónia (13) para resfriamento da amónia liquida liberada pelo dito 25 circuito de sintese de amónia (12), um separador de gás- liquido (14) e um adicional trocador de calor (15) para reaquecimento da amónia liquida separada pelo separador de gás-liquido (14).

O inicio (11) da seção de amónia (10) é 30 alimentado com gás natural dessulfurizado, ou gás natural de sintese, ou outra fonte de hidrocarboneto, um fluxo de vapor para o procedimento de reforma por vapor, e um fluxo de ar ou ar enriquecido. A reforma da fonte de hidrocarboneto produz um gás de sintese bruto, que é depois tratado para se obter um gás de recomposição (19) . Essas etapas são conhecidas no segmento da técnica, ver, por exemplo, o documento de patente EP 2 065 337, e não serão aqui mais descritas. O gás de recomposição (19) é reagido 5 no circuito (12) produzindo uma corrente de amónia liquida de alta pressão (20), contendo quantidades minimas de H2, N2, CH4, Ar. Uma vez que os ditos componentes minimos são substancialmente inertes para a reação de sintese entre amónia e dióxido de carbono para a produção de uréia, os mesmos são referidos como gases inertes-uréia. A amónia liquida (20) apresenta, normalmente, uma temperatura entre — 10°C e 10°C, e uma pressão em torno de 150 bar.

No exemplo da figura 1, toda a corrente de amónia (20) é usada para produzir uréia na seção de uréia (16), 15 embora outras modalidades da invenção proporcionem que uma parte da dita corrente (20) seja tomada para produzir amónia como produto final, e a parte restante seja usada para produzir uréia. Nesse exemplo, a corrente de amónia (20) é resfriada através do resfriador de amónia (13) para uma temperatura, preferivelmente, na faixa de —35°C a -15°C, mais preferivelmente, na faixa de -33°C a -20°C, a fim de abaixar a solubilidade do hidrogênio e metano. Devido à solubilidade mais baixa, uma corrente gasosa (22) compreendendo hidrogênio e metano é facilmente separada no separador de gás-liquido (14); a amónia liquida purificada (23), agora com um teor reduzido de gases inertes-uréia e especialmente de hidrogênio e metano, é reaquecida no trocador de calor (15) para uma adequada temperatura para alimentação à seção de uréia (16), preferivelmente, a uma temperatura na faixa de 10 a 120°C.

Deve ser observado que o resfriador (13), o separador (14) e o reaquecedor (15) operam substancialmente na mesma pressão de liberação do circuito de sintese (12) .

Em outras palavras, a amónia liquida (20) é enviada diretamente na pressão de liberação através das etapas de resfriamento, separação e reaquecimento, de modo que a pressão da amónia liquida purificada (24) é a pressão de 5 liberação do circuito (12), menos as perdas de pressão através dos itens (13), (14) e (15) . Consequentemente, a amónia líquida purificada (24) retém uma substancial quantidade da pressão energética do efluente líquido (20) do circuito de síntese (12), sendo disponibilizada para a 10 seção de uréia (16) sob uma alta pressão, que é próxima da pressão de síntese de amónia e, normalmente, será também próxima da pressão da síntese de uréia. Conseqüentemente, a amónia líquida purificada (24) pode ser alimentada à seção de uréia (16) sem uma prolongada pressurização. Uma bomba 15 de circulação de amónia pode ser provida, quando necessário. Eventualmente, a corrente de amónia (24) pode ser ainda pressurizada, quando necessário, para alimentação à seção de uréia (16).

A fonte de CO2 da mesma seção de uréia (16) é 20 representada pelo fluxo (25) . Opcionalmente, alguma quantidade da alimentação de CO2 (25) pode ser recuperada como subproduto da seção de amónia, especificamente, pela remoção de CO2 do gás de síntese bruto no estágio de início (11) .

A figura 2 representa um esquema de outra modalidade, onde a amónia líquida purificada (24) é submetida a um processo de desidrogenação, antes de ser alimentada à seção de uréia (16). O dito processo de desidrogenação é realizado em uma unidade de desidrogenação 30 (30), que também opera na alta pressão da síntese de amónia. A desidrogenação da amónia líquida separa uma corrente rica em H2 (31), que pode ser recuperada para posterior uso. A amónia líquida desidrogenada e ainda posteriormente purificada (27) é dirigida para a seção de uréia (16).

A seção de uréia (16) pode operar de acordo com quaisquer das técnicas conhecidas para produção de uréia, 5 incluindo: um processo de extração de amônia, um processo de auto-extração, um processo de extração de CO2, e um processo sem extração, incluindo um processo de reciclo total.

A seção de uréia (16), normalmente, irá 10 compreender um circuito de sintese de alta pressão e uma seção de recuperação, incluindo uma seção de tratamento de média pressão e/ou de baixa pressão. A figura 3 divulga uma modalidade particularmente preferida de um circuito de alta pressão (HP) na seção de uréia (16). Com referência agora à 15 figura 3, o circuito de alta pressão (HP) (100) compreende um reator (101), um dispositivo extrator (102), um condensador de carbamato (103) e um purificador (104). O condensador (103) é preferivelmente adaptado para condensação total e, nesse caso, é referido como condensador total. Preferivelmente, o dispositivo extrator (102) é um trocador de calor vertical, do tipo casco e tubo, aquecido a vapor; o condensador total (103), preferivelmente, é um condensador tubular do tipo de queda de filme, conforme divulgado, por exemplo, no documento de 25 patente WO 01/96287.

As entradas do circuito (100) são a fonte de amônia (24) ou a posterior corrente de amônia desidrogenada (27) (ver a figura 2), e a alimentação de CO2 (25) . A entrada de amônia é preferivelmente dividida em duas 30 porções, uma dirigida para o reator e a outra dirigida para o condensador. 0 exemplo mostra a entrada de amônia (24) dividida nas porções (24a) e (24b). Preferivelmente, a porção (24b), dirigida para o condensador, é maior, por exemplo, cerca de 2/3 (dois terços) do total.

A mistura (110) produzida no reator (101) e contendo uréia, carbamato e amónia não-convertida é extraída com a alimentação de CO2 (25), obtendo-se uma solução de uréia concentrada (111) e vapores (112) compreendendo amónia e dióxido de carbono. Os ditos vapores (112) são preferivelmente divididos em uma primeira corrente (113) dirigida para o condensador total (103), e uma segunda corrente (114) dirigida para o reator (101). Os ditos vapores (112) são preferivelmente divididos em uma 10 primeira corrente (113), dirigida para o condensador total (103), e uma segunda corrente (114), dirigida para o reator (101).

O condensado (119) é alimentado ao reator juntamente com a porção (24a) da alimentação de amónia, 15 através de um ejetor (120). Os gases de escape suspensos (114) provenientes do condensador (103) são enviados para o purificador (104), após a mistura com os gases de escape (116) provenientes do reator. Os gases de escape (117) são purificados com uma solução de carbamato (130) retornada da 20 seção de recuperação (não mostrado), isto é, obtida da decomposição do carbamato contido na solução concentrada (111). Uma fração não-condensável (115) é escapada a partir do topo do purificador (104); a fração liquida restante contendo carbamato (118) é retornada para o condensador 25 total (103) juntamente com a parte restante (24b) da alimentação de amónia, através de um segundo ejetor (121).

Uma vantajosa característica do leiaute mostrado nà figura 3 é que o purificador (104) se constitui ainda em uma barreira contra o acúmulo de gases inertes-uréia no 30 espaço reacional, notadamente, o reator (101) nesse exemplo. De fato, a maior parte dos gases inertes-uréia dissolvidos na porção (24b) da alimentação de amónia (24) é escapada com a corrente (115), antes de alcançar o reator (101). Pode ser entendido que o leiaute mostrado na figura 3 é tolerante a um teor relativamente alto de gases inertes-uréia na alimentação de amônia (24), especialmente, nas modalidades preferidas, onde a porção (24b) é a porção principal da alimentação de amônia (24). Opcionais características da invenção incluem a posterior remoção de hidrogênio, a fim de evitar qualquer risco de misturas explosivas, especialmente no purificador (104). De acordo com uma modalidade da invenção, os vapores (117) são submetidos a um processo de desidrogenação antes da entrada no dito purificador (104), isto é, uma adequada unidade de desidrogenação é instalada a montante do purificador (104). Outra opcional característica é a desidrogenação do fluxo da fonte de CO2 (25).

A desidrogenação de quaisquer dos gases de escape (117) da alimentação de C02 (25) é preferivelmente realizada mediante uso de catalisadores de De-Oxo, disponibilizados pela BASF, que são especificamente designados para a remoção de O2 e/ou H2 das correntes gasosas. Os subprodutos gerados são H2O e CO2.

Outro aspecto da invenção está correlacionado à restauração de uma instalação conhecida de amônia-uréia. Um exemplo desse procedimento é apresentado nas figuras 4 e 5.

A figura 4 mostra um esquema de uma instalação convencional de amônia-uréia, onde a seção de amônia inclui um estágio de inicio (211) e um circuito de sintese de alta pressão (HP) (212). A amônia liquida (220) é expandida através do expansor (230) e a separação dos gases inertes- uréia ocorre em um separador de baixa pressão (231). A amônia purificada é depois novamente pressurizada em um estágio de bombeamento (232), formando uma alimentação de amônia de alta pressão da seção de uréia (216).

De acordo com uma das modalidades da invenção, essa instalação pode ser restaurada como mostrado na figura 5, adicionando-se um resfriador de amônia de alta pressão (213), um separador (214) e um reaquecedor (215), desse modo, obtendo-se uma corrente de amónia purificada de alta pressão (224), sem a necessidade das bombas (232). A invenção é de utilidade especialmente quando a capacidade 5 da seção de sintese de amónia é intensificada (isto é, o fluxo (220) é maior após o procedimento de restauração), pelo fato de a taxa de liberação das bombas (232) se constituir, normalmente, em um gargalo de toda a instalação e a substituição das bombas por bombas maiores ou 10 instalação de bombas adicionais ser bastante dispendiosa.

Deve ser ainda observado que os equipamentos de baixa pressão, incluindo a válvula (230), separador (231) e as bombas (232) (linha pontilhada na figura 5) podem ser descontinuados ou podem ainda operar em paralelo, em 15 relação à recém-instalada seção de separação de alta pressão dos itens (213), (214) e (215).

Claims (13)

1. Processo para produção de amônia-ureia, onde amônia líquida (20) contendo quantidades mínimas de hidrogênio, nitrogênio, metano e, eventualmente, outros gases inertes-ureia, é produzida em um processo de síntese de amônia operado a uma determinada pressão de síntese de amônia, e pelo menos uma parte da dita amônia líquida é usada para proporcionar a entrada de amônia (24) de um processo de síntese de ureia (16), o dito processo para produção de amônia-ureia sendo caracterizado pelo fato de que a amônia líquida liberada pelo dito processo de síntese de amônia é tratada diretamente sob a dita pressão de síntese de amônia com etapas do processo de purificação adaptadas para remover gases inertes-ureia, de modo que a entrada de amônia (24) seja disponibilizada para o dito processo de síntese de ureia a uma pressão próxima da dita pressão de síntese de amônia, isto é, na pressão de síntese de amônia menos as quedas de pressão causadas pelo resfriamento e reaquecimento intermediário e outras etapas do processo de purificação, se houver, as ditas etapas do processo de purificação incluindo pelo menos as etapas de: a) resfriar a amônia líquida (20), obtendo uma corrente de amônia líquida resfriada (21); b) separar uma fração gasosa (22) compreendendo hidrogênio e nitrogênio a partir da dita amônia líquida resfriada, obtendo amônia líquida purificada (23) sob alta pressão; e c) reaquecer a dita amônia líquida purificada (23) após a separação da dita fração gasosa, obtendo uma amônia purificada reaquecida (24) tendo uma temperatura adequada para alimentação ao processo de síntese de ureia.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a amônia líquida é resfriada a uma temperatura entre —35°C e —15°C.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que a temperatura de reaquecimento da amônia purificada fica na faixa de 10 a 120°C.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita amônia líquida purificada reaquecida (24) é submetida a um processo de desidrogenação antes de entrar no processo de síntese de ureia, obtendo uma alimentação de amônia adicionalmente purificada (27) com baixo teor de H2 para o dito processo de ureia.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender uma etapa de lavagem onde os gases de escape (114) produzidos em uma etapa de condensação do processo de ureia, e/ou os gases de escape (116) produzidos durante a conversão a ureia são lavados com uma solução de reciclo de carbamato, obtendo um fluxo de líquido contendo carbamato (118), o qual é reciclado para um reator de ureia, e onde os ditos gases de escape (114, 116) são submetidos a desidrogenação, antes da dita lavagem.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender ainda a etapa de desidrogenação da alimentação de dióxido de carbono (25) do dito processo de ureia.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dito processo de ureia (16) é um processo de remoção/extração de CO2 com condensação total, compreendendo um circuito de síntese de ureia sob alta pressão (100), com pelo menos um reator (101), uma seção de remoção de CO2 (102), e uma seção de condensação total (103), em que a entrada de amônia (24, 27) do processo de ureia é direcionada total ou parcialmente para a dita seção de condensação total.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parte principal da dita entrada de amônia (24, 27) é direcionada para a seção de condensação total, e a parte restante da entrada de amônia é direcionada para o reator.

9. Instalação de amônia-ureia, adaptada para realizar um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, a instalação compreendendo pelo menos uma seção de amônia e uma seção de ureia, a seção de amônia incluindo um circuito de síntese de amônia (12) que libera uma amônia líquida sob alta pressão (20) contendo quantidades mínimas de hidrogênio, nitrogênio, metano e, eventualmente, outros gases inertes-ureia, a dita amônia líquida ou, respectivamente, uma porção desta, proporcionando a fonte de amônia da dita seção de ureia, a dita instalação sendo caracterizada pelo fato de que a seção de amônia compreende uma seção de purificação de alta pressão, operando substancialmente na pressão de liberação do circuito de síntese de amônia, e adaptada para remover os gases inertes-ureia da amônia líquida, a dita seção de purificação de alta pressão incluindo, pelo menos: a) um resfriador de amônia (13) que recebe a dita amônia líquida; b) um separador de líquido-gás que recebe a amônia líquida resfriada proveniente do dito resfriador de amônia, e separa uma corrente gasosa (22) compreendendo hidrogênio e nitrogênio da dita amônia líquida resfriada; e c) um reaquecedor de amônia, onde a amônia líquida purificada (23) proveniente do dito separador de líquido-gás é reaquecida para uma temperatura adequada para alimentação ao processo de síntese de ureia.

10. Instalação de amônia-ureia, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender: - um dispositivo de desidrogenação (30), que recebe a dita amônia líquida purificada reaquecida (24) antes da alimentação à seção de ureia, o dito dispositivo proporcionando uma alimentação de amônia adicionalmente purificada (27) com baixo teor de H2 para a dita seção de ureia da instalação de amônia-ureia; e/ou - um dispositivo de desidrogenação para remoção de hidrogênio da alimentação de CO2 (25) da dita seção de ureia.

11. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 e 10, caracterizada por compreender um circuito de síntese de ureia (100), incluindo um purificador (104), onde os gases de escape (114) produzidos em uma etapa de condensação do processo de ureia e/ou gases de escape (116) produzidos durante a conversão em ureia são lavados com uma solução de reciclo de carbamato, a instalação compreendendo um dispositivo de desidrogenação localizado a montante do dito purificador (104), para remover hidrogênio dos gases de escape (117) direcionados para o dito purificador.

12. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada pelo fato de que a seção de ureia compreende um circuito de síntese de ureia de alta pressão (100), com pelo menos um reator (101), uma seção de remoção de CO2 (102) e uma seção de condensação total (103), a amônia purificada produzida na seção de amônia sendo direcionada total ou parcialmente para a dita seção de condensação total.

13. Método para restaurar uma instalação de produção de amônia-ureia, a instalação compreendendo uma seção de amônia e uma seção de ureia, em que a seção de amônia produz uma corrente de amônia de alta pressão (220) contendo gases inertes-ureia, e uma seção de purificação operando a uma pressão mais baixa na corrente de amônia expandida, e pelo menos um estágio de bombeamento (232) para pressurizar a amônia após a purificação, o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: - adicionar uma seção de purificação de alta pressão, que opera substancialmente na pressão de liberação do circuito de síntese de amônia e adaptada para remover os gases inertes-ureia da amônia líquida, a dita seção de purificação de alta pressão incluindo pelo menos um resfriador de amônia (13), disposto para receber a dita amônia líquida, um separador de líquido-gás disposto para receber a amônia líquida resfriada do dito resfriador de amônia e adaptado para separar uma corrente gasosa (22) compreendendo hidrogênio e nitrogênio da dita amônia líquida resfriada, e um reaquecedor de amônia disposto para reaquecer a dita amônia líquida purificada (23) para uma temperatura adequada para alimentação ao processo de síntese de ureia; - direcionar pelo menos uma porção da corrente de amônia de alta pressão produzida na seção de amônia para a dita recém-instalada seção de purificação de alta pressão.

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