BRPI0403973B1 - Método para condensação de carbamato e unidade para realização de tal método - Google Patents

Método para condensação de carbamato e unidade para realização de tal método Download PDF

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Description

"MÉTODO PARA CONDENSAÇÃO DE CARBAMATO E UNIDADE PARA REALIZAÇÃO DE TAL MÉTODO".
Campo de Aplicação A presente invenção se refere a um método para condensação de carbamato em uma unidade do assim chamado tipo "submerso", cujo método é utilizado em uma instalação para produção de síntese de uréia, a partir de dióxido de carbono gasoso e amônia líquida. A presente invenção também se refere a uma unidade de condensação de carbamato para realização do método acima.
Estado da Técnica A fim de produzir uréia, os reagentes, isto é, dióxido de carbono e amônia, são alimentados parcialmente condensados na forma de carbamato em um reator de síntese, em que a condensação do carbamato, um produto intermediário da síntese, é realizada em uma proporção quase que completa. Apenas uma porção do carbamato é depois convertida em uréia no próprio reator, devido ao balanço químico que caracteriza essa conversão. A porção restante do carbamato não-convertido, junto com a amônia não-reagida, é então expulsa do reator e pelo menos parcialmente recuperada, mediante extração, por exemplo, com C02, na forma de amônia gasosa e dióxido de carbono, através de processos conhecidos per si.
Esses compostos gasosos devem depois ser parcialmente condensados, obtendo-se assim sua conversão em carbamato líquido, o qual é depois reciclado para o reator de síntese.
Conforme é conhecido, em uma instalação para produção de uréia, é necessário converter por meio de condensação em carbamato, parte dos reagentes e dos produtos intermediários que, não-convertidos em uréia no reator de síntese, são recuperados a jusante do mesmo na forma de amônia gasosa e dióxido de carbono. A fim de satisfazer o requisito acima mencionado, foi proposto no documento de patente EP-A-1 036 787, uma unidade de condensação do assim chamado tipo submerso, compreendendo um casco cilíndrico, dentro do qual é suportado um feixe de tubos, em que os tubos são retos e se encontram em relacionamento de troca de calor com um adequado meio refrigerante.
No feixe de tubos, com os tubos cheios de líquido (submersos), ocorre a condensação de amônia e dióxido de carbono, junto com sua reação para formar carbamato.
Embora vantajoso no que concerne a alguns aspectos do mesmo, a unidade de condensação mostra um acentuado inconveniente, o qual será descrito a seguir.
De fato, foi descoberto que, ao contrário da operação de projeto esperada, apenas uma menor parte dos tubos do feixe de tubos, idealizado para condensação, é de fato usada para conversão em carbamato dos compostos gasosos que circulam de uma extremidade inferior para uma extremidade superior dos mesmos. A maior parte restante de tais tubos do feixe de tubos, se encontra na circulação contrária apenas pela fase líquida e na parte usada para a reciclagem de uma porção dos compostos gasosos condensados, a partir da extremidade superior para a extremidade inferior do feixe de tubos. Em outras palavras, foi descoberto que os compostos gasosos circulam dentro do feixe de tubos em todos os percursos preferenciais de reagentes de concentração heterogênea, definidos dentro de um número bastante limitado de tubos.
Uma :·. vez dado um feixe de tubos de tamanho predeterminado, o rendimento é estritamente correlacionado apenas à parte do mesmo idealizado para a condensação (isto é, circulado pelos compostos gasosos), em que a presença de uma relevante porção de tubos idealizada para condensação circulada apenas pela fase líquida, reduz drasticamente o rendimento da condensação do condensador. Além disso, a circulação natural da fase líquida dentro do condensador é dessa forma negativamente afetada, diminuindo assim a eficiência do dispositivo.
Resumo da Invenção 0 problema técnico que fundamenta a presente invenção é de proporcionar um método para condensação de carbamato em uma unidade do tipo chamado submerso, em que a eficiência e o rendimento da condensação são acentuadamente aumentados com relação ao ensinamento do estado da técnica.
De acordo com a presente invenção, esse problema é solucionado por meio de um método de condensação de carbamato, a partir de uma fase gasosa de dióxido de carbono/amônia, em uma fase líquida, em uma unidade de condensação do tipo chamado submerso, compreendendo um feixe de tubos trocador de calor, tendo um predeterminado número de tubos idealizados para condensação do carbamato, caracterizado pela etapa de: - alimentar, de forma simultânea e independente, a dita fase gasosa e a dita fase líquida dentro de cada um dos ditos tubos idealizados para condensação.
Graças à presente invenção, é possível efetivamente se utilizar todos os tubos do feixe de tubos idealizado para condensação, para converter em carbamato os compostos gasosos. De fato, a etapa de alimentar separada e independentemente a fase gasosa e a fase líquida, respectivamente, a cada tubo individual idealizado para condensação, permite, vantajosamente, distribuir de modo uniforme e homogêneo, os compostos gasosos dentro de todos tais tubos.
Nesse contexto, deve ser também observado que de acordo com o presente método, a reação de condensação é realizada dentro de cada tubo individual, idealizado para condensação em condições de operação substancialmente idênticas, de modo a obter vantagem do coeficiente de troca de calor e do rendimento de condensação.
Como os tubos do feixe de tubos idealizados para condensação são, de fato, usados para realizar a condensação, o método da presente invenção permite, vantajosamente se obter eficiência e rendimento de condensação da unidade de condensação, que substancialmente corresponde ao modelo da figura 1.
Adicionais características e vantagens da presente invenção se tornarão mais claramente evidentes a partir da seguinte descrição não-limitativa de uma modalidade da mesma, feita com referência aos desenhos anexos.
Breve Descrição dos Desenhos Nos desenhos: a figura 1 mostra uma vista esquemática em seção longitudinal de uma unidade de condensação para realização do método de acordo com a presente invenção; a figura 2 mostra uma vista esquemática em seção longitudinal de um detalhe da unidade de condensação de acordo com a figura 1; a figura 3 mostra uma vista esquemática em seção longitudinal de uma adicional modalidade da unidade de condensação para realização do método de acordo com a presente invenção; a figura 4 mostra uma vista esquemática em seção longitudinal de um detalhe da unidade de condensação de acordo com a figura 3.
Descrição Detalhada dos Desenhos Com referencia às figuras 1 e 2, a referência numérica (1) é inteiramente indicada para uma unidade de condensação para realização do método de acordo com a presente invenção, compreendendo um casco cilíndrico (2) , fechado nas extremidades opostas por meio de uma base superior (3) e uma base inferior (4), respectivamente.
No casco (2), é suportado um feixe de tubos (5), tendo um predeterminado tamanho, isto é, tendo um predeterminado número de tubos retos (6) de predeterminado comprimento e diâmetro, os ditos tubos retos (6) sendo suportados por meio de placas tubulares opostas, superiores e inferiores (7), (8), respectivamente. As ditas placas (7) e (8) separam o casco (2), que define uma porção intermediária (9) da unidade de condensação, das bases (3) e (4), as quais definem uma porção superior (10) e uma porção inferior (11) da unidade de condensação (1), respectivamente.
As ditas porções (10) e (11) se encontram reciprocamente em comunicação fluida, através da pluralidade de tubos retos (6) do feixe de tubos (5) . Os tubos (6) são agrupados em tubos (6'), idealizados para condensação de carbamato na sua parte interna e em tubos (6''), idealizados para reciclagem de uma porção dos compostos gasosos condensados, provenientes da porção superior (10) para a porção inferior (11) da unidade de condensação (1).
Deve ser observado que o dito feixe de tubos (5) se encontra em relacionamento de troca de calor com um meio refrigerante, por exemplo, água, circulando externamente aos tubos (6) (ao lado do casco), sendo, alimentada dentro da unidade de condensação e saindo da mesma através de adequadas aberturas e meios de conexão que não são mostrados, pelo fato de serem convencionais em si. A porção superior (10) da unidade de condensação é dotada de uma primeira abertura de descarga de gás (12), formada na base superior (3) e com segundas aberturas (13) , formadas na parte lateral da própria porção.
Na dita porção (10) e na proximidade das ditas segundas aberturas (13), são proporcionados dispositivos de transbordamento (14), os quais são esquematicamente ilustrados por uma chicana. A porção inferior (11) é dotada de uma primeira abertura (15), na qual passa um primeiro duto (16) fixado à mesma, para alimentação dos gases a serem condensados e uma segunda abertura (19) para alimentação da fase liquida, conforme se tornará claro na descrição seguinte. O dito primeiro duto (16) apresenta uma extremidade livre (17), localizada^ dentro de uma câmara de distribuição de gás (18), suportado de um modo convencional dentro da dita porção inferior (11) da unidade de condensação. A câmara de distribuição (18) compreende uma parede perfurada (18a), fornecida de modo próximo à placa de tubo inferior (8).
De acordo com a presente invenção, e como melhor mostrado no detalhe Ά da figura 2, a unidade de condensação (1) compreende uma pluralidade de dutos de conexão (21) que se estendem a partir da câmara de distribuição de gás (18), para a parte interna dos tubos (6') idealizados para condensação, de modo a obter uma comunicação gasosa direta entre a dita câmara e os ditos tubos. Por razões de simplicidade de apresentação, na figura 1, os dutos (21) são apenas aleatória e esquematicamente mostrados e não refletem o número real e a posição de tais dutos, representados no detalhe da figura 2.
Em particular, os dutos de conexão (21) passam por e são fixados às aberturas (20) da parede perfurada (18a) e apresentam uma extremidade superior livre (21a), terminando dentro e na proximidade de uma extremidade inferior (6a) dos tubos (6') idealizados para condensação.
Preferencialmente, a extremidade superior (21a) dos dutos de conexão (21) apresenta um diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro da extremidade inferior (6a) dos tubos (6'), idealizados para condensação, de modo que é definido um espaço anular (22) entre os dutos (21) e os tubos (6'), para a admissão aos mesmos da fase liquida.
Com referência à unidade de condensação das figuras 1 e 2, é agora descrito um exemplo de implementação do método de condensação de carbamato de acordo com a presente invenção. Nessas figuras, (Fg) e (Fl) indicam normalmente os fluxos da fase gasosa e fase líquida dentro da unidade de condensação (1), respectivamente, enquanto (Fg+Fl) indica uma circulação de fase gasosa/líquida misturada, dentro dos tubos (6'), idealizados para condensação. Além disso, (Fc) ainda esquematicamente indica o fluxo de um meio refrigerante alimentado à unidade de condensação (1) e retirado da mesma.
Com referência à figura 1, o volume da unidade de condensação (1), esquematicamente ilustrado quando em operação regular, é inteiramente tomado pela fase líquida, que é uma solução aquosa que compreende carbamato, amônia e opcionalmente uréia e pela fase gasosa, que são os compostos gasosos compreendendo amônia, dióxido de carbono e geralmente água na forma de vapor.
Os ditos compostos gasosos numa fase vapor são provenientes de uma unidade de extração {não mostrado), a jusante de um reator de síntese (não mostrado), para a decomposição de carbamato e extração de amônia e dióxido de carbono da solução de uréia proveniente do reator de síntese. Esses compostos são alimentados dentro da unidade de condensação através do dito acima primeiro duto de alimentação (16) e coletados na câmara de distribuição de gás (18), dentro da porção inferior (11).
Ao mesmo tempo, um fluxo compreendendo carbamato em solução aquosa, proveniente de uma seção de recuperação de uréia (não mostrado) e opcionalmente uma solução compreendendo uréia e substâncias não-reagidas provenientes do reator de síntese (não mostrado) e da alimentação de amônia líquida, sao alimentados na porção inferior (11) da unidade de condensação (1) através da segunda abertura (19) .
Vantajosamente, de acordo com o presente método, a fase liquida e a fase gasosa são alimentadas simultaneamente e de forma independente, dentro de cada um dos ditos tubos (6' ) idealizados para condensação, de modo que o gás e o líquido são inicialmente contatados e misturados, para reação, e condensação dos reagentes gasosos em carbamato, apenas nos ditos tais tubos (6')· Em outras palavras, não ocorre mistura dessas duas fases na porção inferior (11), entre a câmara de distribuição de gás (18) e a placa tubular inferior (8).
Para tal objetivo, a dita fase gasosa é feita circular da câmara de distribuição (18) para a parte interna dos tubos (6'}, idealizados para condensação, na proximidade de sua extremidade inferior (6a), através dos dutos de conexão (21); enquanto isso, a fase líquida circula a partir da segunda abertura (19), em volta da câmara de distribuição de gás (18) e entra nos tubos (6') através dos espaços anulares (22), definidos entre os dutos (21) e os tubos (6' ) .
Dentro do dito tubo (6'), as duas fases são misturadas e, inicialmente, se condensam amônia, dióxido de carbono e água, em seguida, a amônia reage com dióxido de carbono, formando, assim, carbamato.
Esse carbamato é adicionado ao carbamato já presente na solução aquosa dentro da unidade de condensação (lj , obtendo, desse modo, na saida dos tubos (6'), uma solução de carbamato que possivelmente compreende também uréia. A solução de carbamato circula na porção superior (10), em que uma primeira parte da mesma é reciclada para a porção inferior (11) através dos dutos (6'') e uma segunda parte da mesma sai da unidade (1) Através das aberturas (13) , com um fluxo regulado pelos dispositivos de transbordamento (14). A porção da solução que deixa a unidade (1) através das aberturas (13) é depois enviada ao reator de síntese para conversão em uréia, do carbamato e amônia ali contidos.
Deve ser observado que os dutos (6'') proporcionam a circulação da fase líquida dentro da unidade de condensação (1), em particular, a partir da porção superior (10) da unidade de condensação (1), para sua porção inferior (11) .
Graças às características da presente invenção, é possível distribuir de forma homogênea e uniforme os compostos gasosos dentro de todos os tubos (6') do feixe de tubos (5) idealizado para condensação, evitando a formação de percursos preferenciais indesejados da fase gasosa, explorando, dessa forma, o feixe de tubos (5), conforme seu projeto de operação.
Diante disso, o rendimento da condensação e a eficiência da unidade de condensação (1) são substancialmente aperfeiçoados com relação ao estado da técnica. De fato, é agora possível realizar a reação de condensação de carbamato dentro de cada um dos tubos (.6' ) idealizados para condensação, em condições de operação substancialmente idênticas. Isso também afeta positivamente a circulação natural da fase líquida dentro da unidade de condensação (1), o que garante que os tubos (6' ) , idealizados para condensação, se encontram sempre cheios da solução e contêm uma quantidade constante da mesma, permitindo uma ótima velocidade de cruzamento dentro dos tubos (6'), que deve ser mantida pela fase liquida, aproveitando toda a vantagem do trocador de calor entre a dita fase líquida e o meio refrigerante que circula externamente aos tubos, proporcionando, portanto, uma efetiva condensação dos compostos gasosos.
No caso de alguma substância gasosa ainda permanecer na porção superior (10), a mesma será retirada por maio de ventilação da unidade de condensação (1), através da abertura (12) fornecida na base superior (3). O reator de síntese, a unidade de extração e a unidade de condensação (1) fazem todos parte do assim chamado circuito de síntese de alta pressão de instalação para produção industrial de uréia. Tais equipamentos ou dispositivos operam, de fato, substancialmente na mesma condição de pressão e são conectados entre si, a fim de tornar possível a separação e reciclagem para o reator de síntese, de pelo menos uma porção das substâncias não-reagidas contidas na solução de uréia proveniente do mesmo. 0 método de condensação de carbamato acima descrito e a unidade de condensação (1) para realização de tal método, são submetidos a alterações e mudanças.
Assim, uma modalidade alternativa da invenção, por exemplo, é mostrada com referências às figuras 3 e 4.
Nessas figuras, os detalhes da unidade de condensação (1) que são estruturalmente e funcionalmente equivalentes àqueles ilustrados nas figuras 1-2, serão indicados com as mesmas referências numéricas e não serão aqui mais descritos.
De acordo com essa modalidade, a unidade de condensação de carbamato (1), compreende uma adicional câmara distribuidora de gás, geralmente indicada pela referência (23), suportada de modo convencional dentro da dita porção inferior (11) acima da câmara de distribuição de gás (18)e de formato substancialmente idêntico. A câmara adicional (23) é vantajosamente dividida em uma pluralidade de setores contíguos (24) (seis no exemplo da figura 3) , porém ligeiramente separados entre si, de modo a definir canais intermediários (25) para passagem da fase líquida entre os setores (24).
Os setores (24) são fechados superiormente por meio de uma parede perfurada (24a), fornecida bastante próxima da placa tubular inferior (8).
De acordo com a presente modalidade da invenção e conforme melhor mostrado no detalhe B da figura 4, os dutos de conexão (21) agora se estendem dos setores (24) da adicional câmara de distribuição de gás (23) para as partes internas dos tubos (6')c idealizados para condensação, de modo a obter uma comunicação direta de gás entre a dita câmara adicional e os ditos tubos. Por razões de simplicidade de apresentação, na figura 3, os dutos (21) não foram mostrados.
Em particular, os dutos de conexão (21) passam por e são fixados às aberturas (26) do setor de parede perfurada (24a) e apresentam a extremidade superior livre (21a) terminando dentro e na proximidade da extremidade inferior (6a) dos tubos (6'), idealizados para condensação.
Com referência à modalidade das figuras 3 e 4, a implementação do método de condensação de carbamato de acordo com a presente invenção, substancialmente corresponde ao descrito com relação às figuras 1 e 2, exceto em que: os compostos gasosos deixam a câmara de distribuição de gás (18) através das aberturas (20), sendo temporariamente misturados com a fase líquida acima de tal câmara (18) e são coletados novamente nos setores (24) da adicional câmara de distribuição de gás (23). A partir daí, os compostos gasosos são, vantajosamente, direta e independentemente alimentados dentro de cada um dos ditos tubos (6'), idealizados para condensação, através dos dutos de conexão (21), onde se misturam para reação e condensação em carbamato, com a fase líquida que entra simultaneamente nos tais tubos (6'), através dos espaços anulares (22), em relacionamento de troca de calor com o meio refrigerante que circula externamente ao feixe de tubos (5).
Também nesse caso, não ocorre mistura das duas fases logo abaixo da placa tubular inferior (8), de modo a evitar a formação de percursos preferenciais de gás, isto é, a distribuição não uniforme da fase gasosa. A presença de canais intermediários (25) entre setores adjacentes (24) para a passagem entre os mesmos da fase liquida, vantajosamente permite uma ótima distribuição da fase liquida acima de tais setores (24), antes de entrar nos tubos (6'), idealizados para condensação. A distância entre os setores adjacentes (24), isto é, a largura dos canais (25) , é escolhida de modo a impedir os compostos gasosos de circular nos canais (25). Para tal objetivo, a unidade de condensação de carbamato (1) preferencialmente compreende meios de deflexão de gás (27) associados aos canais (25).
No exemplo das figuras 3-4, os meios de deflexão de gás (27) são vantajosamente obtidos mediante fornecimento de paredes laterais (24b) dos setores (24), com diferentes extensões e formatos, de modo que, uma vez que os setores são dispostos uns ao lado dos outros, uma das duas paredes laterais opostas (24b) dos setores adjacentes (24) é maior que a outra e sua extremidade livre (24c) é curvada e estendida sobre a parede lateral mais curta.
Preferencialmente, a unidade de condensação de carbamato (1) compreende ainda uma pluralidade de chicanas defletoras (28), dispostas na porção inferior (11), entre os setores (24) e a placa tubular inferior (8), abaixo dos ditos tubos (6''), idealizados para reciclagem da fase liquida. Ao proceder assim, é possível um melhor controle da direção do fluxo da fase líquida que provém descendentemente dos tubos (6'') e da fase líquida que provém ascendentemente através dos canais (25), para aproveitamento da vantagem da circulação natural da fase líquida dentro da unidade de condensação (1).
De acordo com outra modalidade da presente invenção, os setores (24) se encontram preferencialmente em comunicação gasosa entre si, por meio de conectores tubulares (não mostrado), os quais vantajosamente permitem uma aperfeiçoada e mais homogênea distribuição dos compostos gasosos dentro da adicional câmara de distribuição de gás (23) . Além disso, a presença de tais conectores tubulares também permite reforçar a estrutura da câmara (23) .
Com relação aos setores (24), deve ser observado que também a câmara de distribuição de gás (18) pode ser estruturada como a câmara adicional de distribuição de gás (23), isto é, dividida em uma pluralidade de setores contíguos. Nesse caso, são fornecidos meios (não mostrados por serem meios convencionais) entre o duto (16) e os diferentes setores, para alimentar de modo uniforme os últimos compostos gasosos.
As modalidades das figuras 1-4 são particularmente vantajosas para a reparação das unidades de condensação previamente existentes do tipo submerso ou mesmo do tipo de filme.
Nas últimas unidades, a fase líquida é feita circular por gravidade dentro de tubos ou de um feixe de tubos, como um filme de líquido, no mesmo sentido dos compostos gasosos a serem condensados.
Em geral, nas unidades de condensação previamente existentes, não é possível nem economicamente conveniente realizar modificações estruturais nas mesmas, em particular no casco.
Vantajosamente, graças à presente invenção, a unidade de condensação de carbamato pré-existente é dotada em sua porção inferior de câmara (s) de distribuição de gás e de dutos de conexão para alimentação, simultaneamente e independentemente, da fase gasosa e fase líquida dentro de cada tubo do feixe de tubos trocador de calor, idealizado para condensação, sem necessidade de intervir na estrutura existente do casco e das bases. Ao proceder assim, a eficiência e rendimento de condensação da unidade de condensação são acentuadamente aumentados.
Vantajosamente, o método de condensação de carbamato da presente invenção .pode também ser aplicado a unidades de condensação submersas do tipo divulgado no documento de patente WO 02/34382, em que o predeterminado número de tubos idealizado para condensação de carbamato corresponde ao número total de tubos do feixe de tubos e a reciclagem da fase líquida é obtida através de um duto estruturalmente independente.
Nesse contexto, deve ser observado que o número e a disposição dos tubos idealizados para condensação e dos tubos idealizados para reciclagem de uma porção dos compostos condensados dados nas figuras 1-4, são simplesmente fornecidos por meio de exemplo não-limitativo e explanatório, podendo ser modificado, dependendo das condições de operação requeridas ou estrutura da unidade. A invenção assim concebida é suscetível para adicionais modalidades e modificações, todas as quais dentro das condições de capacitação de um especialista na técnica e, como tais, se enquadrando dentro do escopo de proteção da invenção em si, conforme definido nas seguintes reivindicações.

Claims (14)

1. Método para condensação de carbamato de uma fase gasosa de dióxido de carbono/amônia em uma fase líquida, em uma unidade de condensação do assim chamado tipo submerso, compreendendo um feixe de tubos trocador de calor tendo um predeterminado número de tubos, idealizados para condensação de carbamato, caracterizado pela etapa de: - alimentar, de forma simultânea é' independente, a dita fase gasosa e a dita fase líquida dentro de cada um dos ditos tubos idealizados para condensação.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas de: - alimentar a dita fase gasosa a uma câmara de distribuição de gás, disposta dentro da dita unidade de condensação, abaixo do dito feixe de tubos; - coletar a dita fase gasosa na dita câmara de distribuição de gás· e alimentar a dita fase gasosa dentro dos ditos tubos idealizados para condensação de carbamato através de uma pluralidade de dutos de conexão, os quais se estendem da dita câmara de distribuição de gás para os ditos tubos idealizados para condensação de carbamato.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas de: - alimentar a dita fase gasosa a uma câmara de distribuição de gás, disposta dentro da dita unidade de condensação, abaixo do dito feixe de tubos; - coletar a dita fase gasosa na dita câmara de distribuição de gás e alimentar a dita fase gasosa a uma câmara adicional de distribuição de gás acima da câmara anterior; - coletar a dita fase gasosa na dita câmara adicional de distribuição de gás e alimentar a dita fase gasosa dentro dos ditos tubos idealizados para condensação de carbamato através de uma pluralidade de dutos de conexão, os quais se estendem da dita câmara adicional de distribuição de gás para os ditos tubos idealizados para condensação de carbamato.
4. Método de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado por compreender a etapa de: - alimentar a dita fase líquida dentro dos ditos tubos idealizados para condensação de carbamato através de espaços anulares definidos entre os ditos tubos idealizados para condensação de carbamato e os ditos dutos de conexão.
5. Unidade de condensação de carbamato (1) do tipo submerso, para condensação de carbamato de uma fase gasosa de dióxido de carbono/amônia em uma fase liquida, compreendendo: um feixe de tubos trocador de calor (5) tendo um predeterminado número de tubos (6') idealizados para condensação de carbamato na parte interna dos mesmos; - uma câmara de distribuição de gás (18) para coletar a dita fase gasosa alimentada à dita unidade de condensação (D , caracterizada por compreender ainda: - uma pluralidade de dutos de conexão (21) que se estendem da dita câmara de distribuição de gás (18) para a parte interna dos ditos tubos (6') idealizados para condensação, de modo a obter uma comunicação gasosa direta entre a dita câmara (18) e os ditos tubos (6').
6. Unidade de condensação de carbamato (1) do tipo submerso, para condensação de carbamato de uma fase gasosa de dióxido de carbono/amônia em uma fase líquida, compreendendo: um feixe de tubos trocador de calor (5) tendo um predeterminado número de tubos (6') idealizados para condensação de carbamato na parte interna dos mesmos; - uma câmara de distribuição de gás (18) para coletar a dita fase gasosa alimentada à dita unidade de condensação (D, caracterizada por compreender ainda: - uma câmara adicional de distribuição de gás (23) disposta entre a- dita câmara de distribuição de gás (18) e o dito feixe de tubos (5), para coletar a dita fase gasosa proveniente da dita câmara de distribuição de gás (18); - uma pluralidade de dutos de conexão (21) que se estendem da dita câmara adicional de distribuição de gás (23) para a parte interna dos ditos tubos (6') idealizados para condensação, de modo a obter uma comunicação gasosa direta entre a dita câmara adicional (23) e os ditos tubos (6')·
7. Unidade de condensação (1) de acordo com as reivindicações 5-6, caracterizado em que os ditos dutos de conexão (21) apresentam uma extremidade superior livre (21a) terminando dentro e na proximidade de uma extremidade inferior (6a) dos ditos tubos (6') idealizados para condensação.
8. Unidade de condensação (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizada em que a dita extremidade superior (21a) dos dutos de conexão (21) apresenta um diâmetro menor que o diâmetro da dita extremidade inferior (6a) dos tubos (6') idealizados para condensação, de modo que é definido um espaço anular (22) entre os ditos dutos (21) e os ditos tubos (6') para admissão ao mesmo da fase gasosa.
9. Unidade de condensação (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada em que a dita câmara adicional de distribuição de gás (23) é dividida em uma pluralidade de setores (24), contíguos e separados entre si, de modo a definir canais intermediários (25) para a passagem da dita fase líquida entre os ditos setores (24).
10. Unidade de condensação (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender ainda meios de deflexão de gás (27) associados aos ditos canais intermediários (25) .
11. Unidade de condensação de carbamato (1) de acordo com a reivindicação 10, caracterizada em que os ditos meios de deflexão de gás (27) são obtidos ao se dotar os ditos setores (24) de paredes laterais (24b) de diferente extensão e formato, de modo que uma vez os ditos setores (24) sejam dispostos uns ao lado dos outros dentro da dita unidade (1), uma das duas paredes laterais opostas (24b) de setores adjacentes (24) é maior que a outra e apresenta uma extremidade livre (24c) curvada e estendida sobre a parede lateral oposta mais curta (24b).
12. Unidade de condensação (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por compreender ainda pelo menos uma chicana de deflexão (28) disposta entre a dita câmara de distribuição de gás (18) e o dito feixe de tubos (5), abaixo de pelo menos um tubo (6fí) do feixe de tubos (5), idealizado para reciclagem da dita fase líquida.
13. Unidade de condensação (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por compreender ainda pelo menos uma chicana de deflexão (28) disposta entre a dita câmara adicional de distribuição de gás (23) e o dito feixe de tubos (5), abaixo de pelo menos um tubo (6'') do feixe de tubos (5), idealizado para reciclagem da dita fase liquida.
14. Unidade de condensação (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada em que os ditos setores (24) se encontram em comunicação gasosa entre si por meio de conectores tubulares.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100340320C (zh) * 2005-08-03 2007-10-03 四川泸天化股份有限公司 低阻力降直立列管式吸收预冷凝器处理混合气的方法
EP1923383A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-21 Urea Casale S.A. Method for the modernization of a urea production plant
EP2128129A1 (en) * 2008-05-20 2009-12-02 Urea Casale S.A. Method for the modernization of a urea production plant
FR2933877B1 (fr) * 2008-07-15 2011-04-15 Inst Francais Du Petrole Reacteur de traitement ou d'hydrotraitement avec un lit granulaire ainsi qu'une phase essentiellement liquide et une phase essentiellement gazeuse traversant le lit
KR101266675B1 (ko) * 2009-12-31 2013-05-28 엘지전자 주식회사 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
EP2359921A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-24 Urea Casale SA Falling-film stripper and stripping medium distributor for carbamate decomposition
US20180306500A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Larry Baxter Method for Preventing Fouling of Cryogenic Injection Systems
IT201700121364A1 (it) * 2017-10-25 2019-04-25 Saipem Spa Apparato e metodo per il trattamento di vapori di processo provenienti da una sezione di concentrazione sottovuoto di un impianto urea
HRP20220027T1 (hr) * 2017-10-27 2022-04-01 Stamicarbon B.V. Visokotlačni karbamatni kondenzator
EP3733279A1 (en) 2019-05-03 2020-11-04 Yara International ASA High pressure strippers for use in urea plants

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2385200A (en) * 1942-06-25 1945-09-18 Hooker Electrochemical Co Methods and apparatus for reacting gases with liquids
US3268435A (en) * 1963-09-30 1966-08-23 Sellin Jan Process and apparatus for admission to tubes in tube heaters
US4792436A (en) * 1987-05-08 1988-12-20 Kinetics Technology International Hydrocarbon converter furnace
EP1036787B1 (en) * 1999-03-16 2003-06-04 Urea Casale S.A. Method for modernizing a urea production plant
EP1195194B1 (en) * 2000-10-09 2006-02-01 Urea Casale S.A. Improved apparatus for carbamate decomposition and ammonia and carbon dioxide stripping from urea solutions
EP1201298A1 (en) 2000-10-24 2002-05-02 Urea Casale S.A. Carbamate condensation unit
EP1449827A1 (en) * 2003-02-21 2004-08-25 Urea Casale S.A. Process and plant for the production of urea
WO2005103960A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-03 The Boeing Company Apparatus and method for redirecting unresolvable addresses using a local care-of ip address

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