CH645614A5 - PROCEDURE TO ELIMINATE THE EXPLOSIVITY OF BLEEDING GASES FROM PLANTS FOR THE PRODUCTION OF UREA. - Google Patents

PROCEDURE TO ELIMINATE THE EXPLOSIVITY OF BLEEDING GASES FROM PLANTS FOR THE PRODUCTION OF UREA. Download PDF

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CH645614A5
CH645614A5 CH618280A CH618280A CH645614A5 CH 645614 A5 CH645614 A5 CH 645614A5 CH 618280 A CH618280 A CH 618280A CH 618280 A CH618280 A CH 618280A CH 645614 A5 CH645614 A5 CH 645614A5
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Description

La presente invenzione riguarda un procedimento per eliminare l'esplosività dei gas di spurgo da impianti per la produzione di urea. Come è noto l'urea viene prodotta a partire da ammoniaca ed anidride carbonica per sintesi diretta in un reattore operante ad alta pressione (da 51 a 459 X 105 Pa) e ad alta temperatura (da 170 a 220°C). The present invention relates to a process for eliminating the explosiveness of the purge gases from urea production plants. As is known, urea is produced from ammonia and carbon dioxide by direct synthesis in a reactor operating at high pressure (from 51 to 459 X 105 Pa) and at high temperature (from 170 to 220 ° C).

Il prodotto di reazione costituito da urea, carbammato d'ammonio ed acqua esce dal reattore insieme con l'ammoniaca utilizzata in eccesso per la sintesi e viene inviato ad un decompositore che opera a sostanzialmente la stessa pressione della sintesi ed in tale decompositore ad alta pressione il carbammato che si trova nella soluzione di urea viene decomposto in ammoniaca ed anidride carbonica. The reaction product consisting of urea, ammonium carbamate and water leaves the reactor together with the ammonia used in excess for the synthesis and is sent to a decomposer that operates at substantially the same pressure as the synthesis and in such a high pressure decomposer the carbamate found in the urea solution is decomposed into ammonia and carbon dioxide.

L'ammoniaca e l'anidride carbonica di decomposizione vengono inviate ad un condensatore ad alta pressione che opera a sostanzialmente la stessa pressione della sintesi e colà vengono condensate in maniera da formare nuovamente carbammato d'ammonio che è riciclato al reattore di sintesi dell'urea. The ammonia and decomposition carbon dioxide are sent to a high pressure condenser which operates at substantially the same pressure as the synthesis and is condensed to form again ammonium carbamate which is recycled to the urea synthesis reactor .

La soluzione di urea priva della maggior parte del carbammato viene scaricata dal decompositore ad alta pressione ed alimentata ad un decompositore a media pressione dove una ulteriore parte del carbammato viene decomposto in ammoniaca ed anidride carbonica che vengono condensate in un condensatore ad una pressione sostanzialmente uguale a quella del decompositore a media pressione (per media pressione intendiamo una pressione da 25,5 a 10,2 X 105 Pa, preferibilmente di circa 18,4 X 105 Pa) dove viene condensata la maggior parte dei prodotti condensabili. The urea solution devoid of most of the carbamate is discharged from the high pressure decomposer and fed to a medium pressure decomposer where a further part of the carbamate is decomposed into ammonia and carbon dioxide which are condensed in a condenser at a pressure substantially equal to that of the medium pressure decomposer (for medium pressure we mean a pressure from 25.5 to 10.2 X 105 Pa, preferably about 18.4 X 105 Pa) where most of the condensable products are condensed.

Dal condensatore a media pressione la corrente di condensati ed incondensati definiti nel seguito di questa descrizione viene inviata ad una colonna di rettifica della cui testa si ottiene ammoniaca pura ed incondensabili e dal cui fondo viene scaricata una corrente di carbonato d'ammonio che è riciclata al condensatore del carbammato ad alta pressione; l'ammoniaca recuperata dalla rettifica viene ugualmente riciclata alla sintesi. From the medium pressure condenser the current of condensates and uncondensed defined in the following of this description is sent to a grinding column whose head is obtained pure and non-condensable ammonia and from whose bottom a current of ammonium carbonate is discharged which is recycled to the high pressure carbamate condenser; the ammonia recovered from the grinding is also recycled to synthesis.

I reagenti che vengono inviati al reattore contengono una certa quantità di gas disciolti; questi gas provengono dall'impianto di produzione dell'ammoniaca e dall'impianto di produzione della C02 e sono costituiti essenzialmente da H2, N2, CO, CH4, Ar, He. The reactants that are sent to the reactor contain a certain amount of dissolved gas; these gases come from the ammonia production plant and from the C02 production plant and essentially consist of H2, N2, CO, CH4, Ar, He.

Nell'impianto urea, nel reattore o nel decompositore vengono inoltre inviate determinate quantità di aria o di ossigeno allo scopo di passivare il decompositore, condensatore e reattore contro l'azione corrosiva del carbammato d'ammonio. Furthermore, certain quantities of air or oxygen are sent to the urea plant, reactor or decomposer in order to passivate the decomposer, condenser and reactor against the corrosive action of ammonium carbamate.

Tutti i gas incondensabili menzionati, sia quelli originariamente contenuti nelle correnti fresche di,C02 ed ammoniaca sia quelli introdotti per la passivazione delle apparecchiature soggette a corrosione, vengono scaricati dall'impianto di sintesi dell'urea e, dopo essere stati privati dell'ammoniaca, di saturazione che li accompagna, costituiscono una miscela esplosiva a causa della presenza dell'ossigeno utilizzato per la passivazione. All the non-condensable gases mentioned, both those originally contained in the fresh streams of, CO2 and ammonia and those introduced for the passivation of the equipment subject to corrosion, are discharged from the urea synthesis plant and, after being deprived of the ammonia, of saturation that accompanies them, they constitute an explosive mixture due to the presence of the oxygen used for passivation.

Essi vengono generalmente scaricati in parte dal condensatore del carbammato ad alta pressione e di lì vengono preferibilmente inviati alla colonna di rettifica a media pressione per il recupero dell'ammoniaca dove si mescolano con la corrente proveniente dal condensatore del carbammato a media pressione. They are generally discharged in part from the high pressure carbamate condenser and from there they are preferably sent to the medium pressure grinding column for the recovery of ammonia where they mix with the current coming from the medium pressure carbamate condenser.

Nella colonna di recupero dell'ammoniaca sopra menzionata l'ammoniaca viene recuperata di testa insieme al gas in questione e dopo condensazione dell'ammoniaca detti gas vengono scaricati privi di ammoniaca e costituiscono la corrente esplosiva sopra menzionata. In the above mentioned ammonia recovery column the ammonia is recovered together with the gas in question and after condensation of the ammonia said gases are discharged without ammonia and constitute the above mentioned explosive stream.

È ovvio che la corrente di gas incondensabili esplosiva può essere prelevata anche da altri punti dell'impianto senza che venga ad essere modificato il problema. It is obvious that the explosive non-condensable gas stream can also be taken from other points of the plant without the problem being modified.

Il rimedio comunemente utilizzato fino ad ora per evitare l'esplosione della miscela è quello di mescolare la corrente esplosiva di gas con una quantità tale di gas non combustibili da portare la composizione della miscela gassosa al di fuori dei limiti di esplosività. The remedy commonly used so far to avoid the explosion of the mixture is to mix the explosive stream of gas with such a quantity of non-combustible gases to bring the composition of the gas mixture out of the explosive limits.

Si è ora trovato che è possibile eliminare l'esplosività della miscela dei gas di spurgo da impianti per la produzione dell'urea senza tuttavia diluirla con gas incombustibili c quindi senza svalutarne le caratteristiche combustibili e questo è possibile sfruttando delle correnti dell'impianto di sintesi dell'ammoniaca che sono sempre disponibili in impianti per la sintesi dell'urea. It has now been found that it is possible to eliminate the explosiveness of the purge gas mixture from urea production plants without however diluting it with incombustible gases and therefore without devaluing their combustible characteristics and this is possible by exploiting the currents of the synthesis plant ammonia which are always available in urea synthesis plants.

Nella sintesi dell'ammoniaca sono in particolare disponibili le seguenti correnti: In particular, the following streams are available in the ammonia synthesis:

1) Corrente di gas naturale, essenzialmente costituita da metano; detta corrente è inviata allo steam reforming per la produzione del gas di sintesi dell'ammoniaca; 1) Natural gas stream, essentially consisting of methane; this stream is sent to steam reforming for the production of ammonia synthesis gas;

2) Corrente di gas provenienti da steam reforming essenzialmente costituita da H2, N2, CO e C02; 2) Current of gas coming from steam reforming essentially consisting of H2, N2, CO and C02;

3) Corrente di gas proveniente da steam reforming privato della C02. 3) Current of gas from private C02 steam reforming.

4. La corrente di azoto ed idrogeno satura di ammoniaca ed eventualmente acqua contenente Ar, He e CH4 spurgata dell'impianto di produzione dell'ammoniaca allo scopo di evitare l'arricchimento di argon, elio e metano nella corrente rinviata alla sintesi dell'ammoniaca. 4. The saturated nitrogen and hydrogen stream of ammonia and possibly water containing Ar, He and CH4 purged of the ammonia production plant in order to avoid the enrichment of argon, helium and methane in the stream sent back to the ammonia synthesis .

La composizione tipica delle correnti sopra dette è la seguente: The typical composition of the currents mentioned above is as follows:

Ha dallo 0,1 al 77% in volume N2 dallo 0,1 al 29% in volume It has from 0.1 to 77% by volume N2 from 0.1 to 29% by volume

Gas inerti (C0+C02+Ar+He) dallo 0,1 al 50% in volume CH4 resto al 100% in volume. Inert gases (C0 + C02 + Ar + He) from 0.1 to 50% by volume CH4 rest at 100% by volume.

Nelle correnti 2, 3 e 4 il rapporto molare tra H2 ed N2 è inoltre compreso tra 2,5 e 3,3. In currents 2, 3 and 4 the molar ratio between H2 and N2 is also between 2.5 and 3.3.

Oggetto della presente invenzione è un procedimento per eliminare l'esplosività dei gas di spurgo da impianti per la produzione di urea consistente nel mescolare detti gas di spurgo con una o più delle correnti disponibili in impianti per la produzione dell'ammoniaca aventi come composizione H2 dallo 0,1 al 77% in volume, N2 dallo 0,1 al 29% in volume, CO e/o COz e/o Ar e/o He dallo 0,1 al 50% The object of the present invention is a process for eliminating the explosiveness of the purge gases from urea production plants consisting of mixing said purge gases with one or more of the streams available in ammonia production plants having as composition H2 from the 0.1 to 77% by volume, N2 from 0.1 to 29% by volume, CO and / or COz and / or Ar and / or He from 0.1 to 50%

5 5

io I

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

645614 645614

in volume e metano fino al completamento del 100%. È sorprendente il fatto che, operando in accordo con l'invenzione, l'esplosività è eliminata non soltanto per il cambiamento della composizione della miscela ma anche, e questo era inaspettato, per un restringimento della zona di espio sività. by volume and methane up to 100% completion. It is surprising that, by operating in accordance with the invention, explosiveness is eliminated not only due to the change in the composition of the mixture but also, and this was unexpected, due to a narrowing of the expio sivity zone.

È stato così possibile, operando in accordo con la presente invenzione, non soltanto trasformare in non esplosiva la corrente di gas incondensabile dall'impianto urea, ma anche permetterne lo sfruttamento come gas combustibile in impianto. It was thus possible, operating in accordance with the present invention, not only to transform the non-explosive gas stream from the urea plant into non-explosive, but also to allow its exploitation as combustible gas in the plant.

Forniremo ora un esempio avente Io scopo di meglio illustrare l'invenzione che tuttavia non deve essere intesa da esso limitata. We will now provide an example for the purpose of better illustrating the invention which, however, should not be understood as limited by it.

Esempio Example

Faremo riferimento allo schema dell'allegata fig. 1. In un impianto per la produzione di 1500 t/d di urea, i gas disciolti nei reagenti sono 410 Nm3/h con la seguente composizione: We will refer to the attached diagram fig. 1. In a plant for the production of 1500 t / d of urea, the gases dissolved in the reagents are 410 Nm3 / h with the following composition:

h2 h2

n2 o2 co n2 o2 co

CHa CHa

51,47% voi. 40,73% voi. 7,56% voi. 0,12% voi. 0,12% voi. 51.47% vol. 40.73% vol. 7.56% vol. 0.12% vol. 0.12% vol.

Al decompositore ad alta pressione vengono inviati 333 Nm3/h di aria di passivazione. 333 Nm3 / h of passivated air is sent to the high pressure decomposer.

Tutti questi gas si liberano dalla soluzione di reazione e vengono allontanati dall'impianto dalla testa della colonna di rettifica dell'ammoniaca operante a circa 18,4 X 105 Pa. I-gas di testa di questa colonna (12), dopo una prima condensazione della maggior parte dell'ammoniaca nello scambiatore 8, vengono separati da questa ammoniaca nel separatore 1, l'ammoniaca così separata è prelèvata attraverso la linea 9 ed utilizzata in altre sezioni dell'impianto. I gas saturi di ammoniaca alla temperatura del separatore 1 (35°C) hanno la seguente composizione: All these gases are released from the reaction solution and are removed from the system by the head of the ammonia rectification column operating at approximately 18.4 X 105 Pa. The head gas of this column (12), after a first condensation of most of the ammonia in the exchanger 8, are separated from this ammonia in the separator 1, the ammonia thus separated is drawn through the line 9 and used in other sections of the system. Ammonia saturated gases at the temperature of separator 1 (35 ° C) have the following composition:

dall'ammoniaca si ottiene una miscela gassosa con la seguente composizione: from ammonia a gaseous mixture is obtained with the following composition:

'- 5 '- 5

Gas infiammabili 28,54% voi. (di cui H2 Flammable gases 28.54% vol. (of which H2

CHa CHa

CO CO

28,40% 0,07% 0,07) 28.40% 0.07% 0.07)

N2 + Ar O, N2 + Ar O,

57,87 13,59 57.87 13.59

io Come si può vedere dal diagramma di fig. 2 (sul quale sono indicati i limiti di esplosività del gas) il punto rappresentativo del gas (punto D) è all'interno dell'area di esplosività. A = 100 %02; B = 100% inerti; C = 100% gas infiammabili. Operando secondo la presente invenzione, in-15 vece, i gas della linea 2 vengono miscelati in 11 con i gas di spurgo del ciclo di sintesi dell'ammoniaca (ammoniaca prodotta 865 t/d) che arrivano attraverso la linea 3 le caratteristiche di questi gas sono le seguenti: io As can be seen from the diagram in fig. 2 (on which the gas explosive limits are indicated) the representative gas point (point D) is within the explosive area. A = 100% 02; B = 100% inert; C = 100% flammable gas. Operating according to the present invention, in-15 instead, the gases of line 2 are mixed in 11 with the purge gases of the ammonia synthesis cycle (ammonia produced 865 t / d) which arrive through line 3 the characteristics of these gases are as follows:

20 Portata: 7633 Nm3/h Composizione: 20 Flow: 7633 Nm3 / h Composition:

25 25

h2 h2

54,86% 54.86%

ch4 ch4

10,92 10,92

Ha Has

21,94 21.94

nh3 nh3

12,28 12,28

100,00% voi. 100.00% vol.

Il gas miscelato che attraverso la tubazione 4 è inviato all'assorbitore 6 ha la seguente composizione: The mixed gas which is sent to the absorber 6 through the pipe 4 has the following composition:

30 30

35 35

4398,0 4398.0

ch4 ch4

833,5 833.5

co co

0,5 0.5

n2+a n2 + a

2105,0 2105.0

o2 o2

101,0 101.0

nh3 nh3

3914,0 3914.0

11352,0 Nm3/h h2 11352.0 Nm3 / h h2

211,0 Nm3/h 211.0 Nm3 / h

ch4 ch4

0,5 » 0.5 "

h, h,

59,14% voi. 59.14% vol.

co co

0,5 » 0.5 "

ch4 ch4

11,21 » 11.21 »

N2+Ar N2 + Ar

430,0 » 430.0 »

45 N2 + A 45 N2 + A

28,30 » 28.30 »

o2 o2

101,0 » 101.0 »

o„ or"

1,35 » 1.35 "

nh3 nh3

2977,0 » 2977.0 »

e devono essere inviati attraverso la linea 2 all'assorbitore 6 dove l'ammoniaca viene recuperata assorbendola con acqua che arriva attraverso la linea 7. Depurando questo gas and must be sent through line 2 to absorber 6 where ammonia is recovered by absorbing it with water that arrives through line 7. By purifying this gas

40 Dopo l'eliminazione dell'ammoniaca il gas avrà la seguente composizione: 40 After the elimination of ammonia the gas will have the following composition:

Tot. gas infiamm. 70,35% voi. Total flammable gas 70.35% vol.

Sul diagramma di fig. 3 sono indicati i limiti di esplosività di questo gas ed il suo punto rappresentativo (Punto 50 D) è largamente al di fuori di tali limiti. A, B e C hanno gli stessi significati che nella fig. 2. On the diagram in fig. 3 indicate the explosive limits of this gas and its representative point (Point 50 D) is largely outside these limits. A, B and C have the same meanings as in fig. 2.

v v

1 foglio disegni 1 sheet of drawings

Claims (2)

645614 2 RIVENDICAZIONI645614 2 CLAIMS 1. Procedimento per eliminare l'esplosività dei gas di spurgo da impianti per la produzione di urea caratterizzato dal fatto che detti gas di spurgo vengono mescolati con una o più delle correnti disponibili in impianti per la produzione dell'ammoniaca aventi come costituenti H2 dallo 0,1 al 77% in volume, N2 dallo 0,1 al 29% in volume, CO e/o C02 e/o Ar e/o He dallo 0,1 al 50% in volume e metano fino al completamento del 100%. 1. Procedure for eliminating the explosiveness of the purge gases from plants for the production of urea characterized in that said purge gases are mixed with one or more of the streams available in plants for the production of ammonia having as constituents H2 from 0 , 1 to 77% by volume, N2 from 0.1 to 29% by volume, CO and / or C02 and / or Ar and / or He from 0.1 to 50% by volume and methane until completion of 100%. 2. Procedimento come da rivendicazione 1, dove la corrente disponibile in impianti per la sintesi dell'ammoniaca 2. Procedure according to claim 1, where the current available in plants for the synthesis of ammonia è scelta tra: is chosen from: a) corrente di gas naturale, essenzialmente costituita da metano; a) natural gas stream, essentially consisting of methane; b) corrente proveniente da steam reforming del metano, essenzialmente costituita da H2, N2, CO, C02; b) stream from methane steam reforming, essentially consisting of H2, N2, CO, C02; c) corrente di gas proveniente da steam reforming privato della COa; c) gas flow from private COA steam reforming; d) corrente di azoto ed idrogeno satura di ammoniaca ed eventualmente acqua contenente Ar, He e CH4 spurgata dall'impianto di produzione dell'ammoniaca. d) saturated nitrogen and hydrogen stream of ammonia and possibly water containing Ar, He and CH4 purged from the ammonia production plant.
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