CS213330B2

CS213330B2 - Method of separating the ammonia and carbon dioxide from the mixture containing the ammonia and carbon dioxide

Info

Publication number: CS213330B2
Application number: CS777200A
Authority: CS
Inventors: Andreas J Biermans; Kees Jonckers
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1982-04-09
Also published as: YU262377A; HU199779B; PL111842B1; GR79887B; IN147228B; PL201882A1; RO76387A; AT372059B; TR19754A; ES463762A1; MX5059E; HU179579B; SE425158B; MX7509E; FI71501B; FI773282A7; FI71501C; PT67208A; AU3007077A; EG12859A

Description

Vynález se týká způsobu oddělování čpavku a kysličníku uhličitého ze směsi obsahující čpavek a kysličník uhličitý. Směsí obsahující čpavek a kysličník uhličitý se rozumí binární směs čpavku a kysličníku uhličitého, plynná směs čpavku, kysličníku uhličitého a vodní páry nebo vodný roztok čpavek a kysličníku uhličitého, obsahující popřípadě v roztoku karbamát amonný a/nebo uhličitan amonný.The invention relates to a process for separating ammonia and carbon dioxide from a mixture comprising ammonia and carbon dioxide. A mixture comprising ammonia and carbon dioxide is understood to mean a binary mixture of ammonia and carbon dioxide, a gaseous mixture of ammonia, carbon dioxide and water vapor or an aqueous solution of ammonia and carbon dioxide, optionally containing in solution ammonium carbamate and / or ammonium carbonate.

Při některých chemických postupech se získávají plynné směsi čpavku a kysličníku uhličitého jako vedlejší produkty. Například při synthéze melaminu z močoviny se získá plynná směs, která kromě melaminu obsahuje čpavek a kysličník uhličitý v hmotnostním poměru alespoň 1,7 tun na 1 tunu melaminu. Aby bylo po oddělení melaminu možno znovu použít čpavku a kysličníku uhličitého, například pro synthézu močoviny, je ve většině případů nutné zvýšit tlak plynů. Stlačení směsi vyžaduje zvláštních opatření, aby se zabránilo kondenzaci čpavku a kysličníku uhličitého a usazování vytvořeného karbamátu, takže se plynná směs obyčejně absorbuje ve vodě nebo ve vodném roztoku, čímž vzniká roztok karbamátu amonného, který se může použít pro synthézu močoviny, když se popřípadě dříve podrobí desorpci a opakované absorpci za vysokého tlaku, takže se koncentrace roztoku zvýší.In some chemical processes, gaseous mixtures of ammonia and carbon dioxide are obtained as by-products. For example, in the synthesis of melamine from urea, a gas mixture is obtained which, in addition to melamine, contains ammonia and carbon dioxide in a weight ratio of at least 1.7 tonnes per tonne of melamine. In order to be able to reuse ammonia and carbon dioxide after separation of melamine, for example for the synthesis of urea, it is in most cases necessary to increase the gas pressure. Compressing the mixture requires special precautions to avoid the condensation of ammonia and carbon dioxide and the formation of the carbamate formed, so that the gaseous mixture is normally absorbed in water or in an aqueous solution, resulting in an ammonium carbamate solution which can be used for urea synthesis if undergo desorption and re-absorption under high pressure, so that the concentration of the solution is increased.

Nevýhodou tohoto postupu je, že voda, recyklovaná spolu se čpavkem a kysličníkem uhličitým, má nepříznivý vliv na výrobu močoviny z čpavku a kysličníku uhličitého.The disadvantage of this process is that water recycled together with ammonia and carbon dioxide has an adverse effect on the production of urea from ammonia and carbon dioxide.

Neučiní-li se zvláštní opatření, není možn odděleně odstranit veškerý čpavek a kysličník uhličitý ze směsi, a to proto, že binární soustava čpavek/kysličník uhličitý a ternární soustavy s vodou tvoří azeotropní směsi.Unless special precautions are taken, it is not possible to separate all ammonia and carbon dioxide from the mixture separately because the binary ammonia / carbon dioxide system and the ternary water system form azeotropic mixtures.

Byly navrženy různé postupy, aby nebylo při výrobě močoviny nutno recyklovat nepřiměřené množství vody společně s recyklovaným čpavkem, kteréžto způsoby všechny spočívají v rozdělení směsí čpavek/ /kysličník uhličitý na složky. Tyto způsoby zahrnují selektivní absorpci jedné nebo druhé složky ve vodném roztoku. Při jednom z těchto postupů se čpavek absorbuje ve vodném roztoku amonné soli silné kyseliny (například dusičnanu amonného) za vyššího tlaku. Při jiném známém postupu se selektivně absorbuje kysličník uhličitý promýváním plynné směsi vodným roztokem alkanolaminu, například monoethanolaminu. (Jednou z nevýhod těchto postupů je okolnost, že absorbovaná složka se mu sí následně odstranit z absorpčního činidla a musí se přečistit.Various processes have been proposed to avoid the need to recycle excessive amounts of water together with recycled ammonia in the production of urea, all of which consist in separating the ammonia / / carbon dioxide mixtures into components. These methods include the selective absorption of one or the other component in an aqueous solution. In one of these methods, ammonia is absorbed in an aqueous solution of a strong ammonium salt of a strong acid (e.g., ammonium nitrate) at a higher pressure. In another known process, carbon dioxide is selectively absorbed by washing the gas mixture with an aqueous solution of an alkanolamine, such as monoethanolamine. (One disadvantage of these processes is that the absorbed component can subsequently be removed from the absorbent and must be purified.

Dále bylo navrženo oddělovat čpavek a kysličník uhličitý ze směsí čpavku, kysličníku uhličitého a vody oddestilováním většiny čpavku v prvním stupni s následným oddestilováním kysličníku uhličitého ve druhém stupni za vyššího tlaku soustavy čpavek/kysličník uhličltý/voda.Further, it has been proposed to separate ammonia and carbon dioxide from mixtures of ammonia, carbon dioxide and water by distilling most of the ammonia in the first stage, followed by distilling off the carbon dioxide in the second stage at a higher pressure of the ammonia / carbon dioxide / water system.

Tyto postupy jsou popsány v patentovém spisu USA č. 3 112 177 a v britském patentovém spisu č. 1 129 939.These procedures are described in U.S. Patent No. 3,112,177 and British Patent No. 1,129,939.

V uvedeném patentovém spisu USA se popisuje postup, při němž se v prvním stupni, který se provádí za tlaku v rozmezí 0,1 až 0,5 MPa, odděluje kysličník uhličitý ze směsi čpavku, kysličníku uhličitého a vody, která má poměrně nízký obsah čpavku, tj. . nižší než azeotropní směs čpavek/ /kysličník - uhličitý. Z kapalných zbytků se proháněním plynu, například methanu, při celkovém tlaku 0,1 MPa vyžene čpavek a část kysličníku uhličitého a sníží se tlak v soustavě; získá se tak směs metanu, čpavku a kysličníku uhličitého o celkovém tlaku 0,1 - MPa. K odstranění stop kysličníku uhličitého, obsažených v plynné směsi, se část směsi kondenzuje, což způsobí, že se _ kysličník uhličitý absorbuje zkapalněným čpavkem.U.S. Pat. No. 5,112,849 discloses a process wherein, in a first step, at a pressure of about 1 to 5 bar, carbon dioxide is separated from a mixture of ammonia, carbon dioxide and water having a relatively low ammonia content , ie. lower than the azeotropic mixture of ammonia / / carbon dioxide. Ammonia and part of the carbon dioxide are blown out of the liquid residues by blowing gas, such as methane, at a total pressure of 0.1 MPa and reducing the system pressure; a mixture of methane, ammonia and carbon dioxide with a total pressure of 0.1 MPa is obtained. To remove the traces of carbon dioxide contained in the gaseous mixture, a portion of the mixture is condensed, causing the carbon dioxide to be absorbed by the liquefied ammonia.

Podobný způsob je popsán v britském patentovém spisu č. 1 129 934. Podle tohoto patentu se ' plynná směs sestávající ze čpavku a kysličníku uhličitého, s vyšším obsahem čpavku, než je v azeotropní směsi, absorbuje ve vodě nebo ve vodném roztoku. Při atmosférickém tlaku se ze vzniklého vodného roztoku oddestiluje čpavek. Zbylý roztok _ se pak podrobí - frakční destilaci při - tlaku v ' rozmezí 0,5 až 2,0 MPa a kysličník uhličitý se odstraní zahříváním.A similar process is described in British Patent No. 1,129,934. According to this patent, a gaseous mixture consisting of ammonia and carbon dioxide, with a higher ammonia content than in the azeotropic mixture, is absorbed in water or an aqueous solution. At atmospheric pressure, ammonia is distilled off from the resulting aqueous solution. The residual solution is then subjected to fractional distillation at a pressure in the range of 0.5 to 2.0 MPa and the carbon dioxide is removed by heating.

Podstata těchto dvou způsobů spočívá v tom, že . změnou tlaku v soustavě čpavek, kysličník uhličitý a voda je možno čpavek oddělit -při nižším tlaku a kysličník uhličitý -- při vyšším tlaku. ' Poměr tlaku v soustavě, tj. součtu parciálních tlaků čpavku, kysličníku uhličitého a vody ve stupni, v němž se . · · odstraňuje čpavek, k tlaku ve stupni, v němž se odstraňuje kysličník uhličitý, musí u ·. obou · těchto způsobů být v - rozmezí 1 : 5 až 1 : 20, má-li oddělování probíhat hladce.The essence of these two ways is that. By changing the pressure in the ammonia, carbon dioxide and water system, the ammonia can be separated at a lower pressure and the carbon dioxide at a higher pressure. The system pressure ratio, i.e., the sum of the partial pressures of ammonia, carbon dioxide, and water at the stage in which the system is pressurized. Removes ammonia, to the pressure in the carbon dioxide removal stage must:. both of these methods may be in the range 1: 5 to 1:20 if the separation is to proceed smoothly.

Nevýhodou těchto způsobů je, že přichází-li ke zpracování určená směs s tlakem vyšším než 0,1 MPa, musí se nejdříve expandovat na tlak 0,1 MPa. Nadto se pak uvolňuje plynný čpavek, mající maximální tlak 0,1 MPa, - a popřípadě je rovněž přítomno velké -množství jiného plynu. Jestliže se tento čpavek má dále zpracovat, například k- výrobě močoviny, musí se jeho tlak zvýšit. K tomu je zapotřebí vynaložit značnou energii a kromě toho se koncentrace kysličníku uhličitého v čpavku musí udržovat nízká, aby se zabránilo tvorbě tuhého karbamátu - amonného- v kompresoru a vysokotlakém potrubí. Jinou možností je, plynný čpavek zkapalnit hlubokým ochlazením s následným zvýšením tlaku čpavku na požadovanou hodnotu, což rovněž vyžaduje vynaložení energie.The disadvantage of these processes is that if the intended mixture is to be treated with a pressure higher than 0.1 MPa, it must first expand to a pressure of 0.1 MPa. In addition, ammonia gas having a maximum pressure of 1 bar is then released, and optionally a large amount of other gas is also present. If this ammonia is to be further processed, for example to produce urea, its pressure must be increased. This requires considerable energy and, moreover, the concentration of carbon dioxide in the ammonia must be kept low in order to prevent the formation of solid ammonium carbamate in the compressor and the high pressure piping. Alternatively, the ammonia gas can be liquefied by deep cooling, with the consequent increase in ammonia pressure to the desired value, which also requires energy.

Vynález skýtá jednoduchý a oproti dosavadním způsobům méně nákladný způsob oddělování prakticky čistého čpavku a prakticky čistého kysličníku uhličitého ze směsí čpavku, kysličníku uhličitého a popřípadě vody v oddělených dělicích stupních.The invention provides a simple and inexpensive method for separating virtually pure ammonia and virtually pure carbon dioxide from mixtures of ammonia, carbon dioxide and optionally water in separate separation stages.

Překvapivě bylo zjištěno, že je- možno odděleně získávat čpavek a kysličník uhličitý z těchto směsí bez výše uvedených problémů, jestliže se směs, uváděná do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého, zředí vodou v hmotnostním - množství, rovnajícím se 0,2 až 6tinásobku hmotnostního množství nástřiku do této zóny.Surprisingly, it has been found that ammonia and carbon dioxide can be separately recovered from these mixtures without the above-mentioned problems if the mixture introduced into the carbon dioxide separation zone is diluted with water in an amount equal to 0.2 to 6 times the amount by weight. injection into this zone.

Podstata způsobu oddělení čpavku a kysličníku uhličitého ze směsi obsahující čpavek a kysličník uhličitý, které se provádí - v zóně pro oddělování čpavku působením tepla a v zóně pro oddělování kysličníku uhličitého rovněž působením tepla, v případě, že jde o směs bohatou čpavkem, vede se tato směs do zóny pro oddělování čpavku, z níž se horem odvádí vypuzený plynný čpavek a spodem -se odvádí konstantně vroucí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého, který se přivádí jako nástřik do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého, z níž se horem získává kysličník uhličitý a spodem se odvádí konstantně vroucí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého, a v případě, že jde o směs bohatou kysličníkem uhličitým, se tato směs vede do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého, z níž se horem odvádí vypuzený kysličník uhličitý a - spodem - se - odvádí konstantně vroucí roztok čpavku- a kysličníku uhličitého, kterýžto - vodný - roztok'- - - - se vede do desorpční zóny, - v níž se z- - něho odstraní prakticky veškerý - čpavek a kysličník - uhličitý v podobě plynné směsi - - s vodní párou, kterážto plynná směs se - pak vede do uvedené zóny pro oddělování -čpavku, z níž se horem odvádí vypuzený plynný čpavek a spodem se odvádí konstantně vroucí vodný - roztok čpavku a kysličníku uhličitého, podle vynálezu - spočívá v tom, že se oddělování kysličníku uhličitého provádí v přítomnosti vody nebo vodného roztoku uvedených složek, přidané resp. přidaného v hmotnostním množství rovnajícím se 0,2 až 6tinásobku hmotnostního množství nástřiku do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého.The principle of the method of separating ammonia and carbon dioxide from a mixture containing ammonia and carbon dioxide, which is carried out - in the ammonia-separating zone by heat and in the carbon dioxide-separating zone also by heat, if the mixture is ammonia-rich, the mixture into the ammonia separation zone from which the expelled gaseous ammonia is discharged from the bottom and a constant boiling aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is discharged from below, as feed into the carbon dioxide separation zone from which carbon dioxide is extracted from the top and a continuously boiling aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is removed, and in the case of a carbon dioxide rich mixture, this mixture is passed to a carbon dioxide separation zone from which the expelled carbon dioxide is discharged from the top and - downwards - continuously discharged in A scrubbing solution of ammonia and carbon dioxide is passed into the desorption zone - in which virtually all - ammonia and carbon dioxide - in the form of a gas mixture - is removed from the desorption zone - with water vapor The gaseous mixture is then fed to said ammonia separation zone, from which the expelled ammonia gas is discharged from above and the constantly boiling aqueous ammonia-carbon dioxide solution according to the invention is withdrawn from below, by separating the carbon dioxide is carried out in the presence of water or an aqueous solution of the said components, added or dissolved. added in a weight amount equal to 0.2 to 6 times the weight amount of feed into the carbon dioxide separation zone.

Obzvláště výhodné je přidávat vodu do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého v hmotnostním množství, odpovídajícím - 0,5 až 2,5násobku hmotnostního množství nástřiku do této zóny, čímž se dosáhne oddělení s optimálním účinkem. Pod tímto rozmezím - je oddělení neobyčejně obtížné a - při zvyšujícím se množství požadovaného recyklu, a při nižším množství, než odpovídáIt is particularly advantageous to add water to the carbon dioxide separation zone in an amount by weight corresponding to 0.5 to 2.5 times the amount of feed to the zone, thereby achieving an optimum separation effect. Below this range - separation is extremely difficult, and - with the amount of recycle required increasing and below the corresponding

0,2násobku, je oddělení velmi malé. Nad hodnotou 2,5násobku se teplota, při níž se kysličník uhličitý oddělí, zvyšuje, čímž též vzrůstá nebezpečí koroze; při použití množství vody, jež je vyšší než 6tinásobek hmotnostního množství nástřiku, se množství energie, potřebné k odstranění přidané vody, stává nepřijatelně vysoké.0.2 times, the separation is very small. Above 2.5 times the temperature at which carbon dioxide is separated increases, which also increases the risk of corrosion; when using an amount of water that is greater than 6 times the weight of the feed, the amount of energy required to remove the added water becomes unacceptably high.

Je třeba zdůraznit, že množství vody, přidané podle vynálezu do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého, představuje další vodu k případně v nástřiku do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého obsažené vodě, kterýžto nástřik sestává ze čpavku, kysličníku uhličitého a vody.It will be appreciated that the amount of water added according to the invention to the carbon dioxide separation zone constitutes additional water to optionally contain the water contained in the carbon dioxide separation zone, which feed consists of ammonia, carbon dioxide and water.

Výhody způsobu podle vynálezu oproti dosavadním způsobům byly již zmíněny při popisu ' dosavadního stavu techniky ve srovnání se známými způsoby. Nejdůležitější výhodou způsobu podle vynálezu, je, že při stejném stupni čistoty jednotlivých získaných složek vyžaduje způsob podle vynálezu méně energie než dosavadní známé způsoby.The advantages of the method according to the invention over the prior art methods have already been mentioned in the description of the prior art in comparison with the known methods. The most important advantage of the process according to the invention is that at the same degree of purity of the individual components obtained, the process according to the invention requires less energy than the known processes.

Způsobem podle vynálezu je možno zpracovat výchozí směsi, které jsou bohaté čpavkem nebo kysličníkem uhličitým. Výrazem „směs bohatá čpavkem” se rozumí, že ve výchozí směsi je poměr čpavek/kysličník uhličitý takový, že se účinkem tepla přednostně uvolňuje čpavek, a výrazem „směs bohatá kysličníkem uhličitým” se označuje taková směs, u níž je poměr čpavek/kysličník uhličitý takový, že se účinkem tepla přednostně uvolňuje kysličník uhličitý.The process according to the invention makes it possible to treat starting mixtures which are rich in ammonia or carbon dioxide. By "ammonia rich mixture" is meant that in the initial mixture the ammonia / carbon dioxide ratio is such that the heat is preferentially released to ammonia, and "carbon dioxide rich mixture" refers to a mixture where the ammonia / carbon dioxide ratio is such that carbon dioxide is preferably released by the effect of heat.

Jedno provedení vynálezu se týká způsobu, při němž se zpracuje výchozí směs bohatá čpavkem:One embodiment of the invention relates to a process in which the ammonia-rich starting mixture is processed:

a) Tato směs se vede do zóny pro oddělování čpavku, z níž· se horem odvádí vypuzený plynný čpavek a spodem se odvádí konstantně v-roucí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého;a) This mixture is passed to an ammonia separation zone from which the expelled gaseous ammonia is discharged from above and a constantly boiling aqueous ammonia-carbon dioxide solution is discharged from below;

bJ · tento vodný roztok se přivádí jako nástřik do zóny pro · oddělování kysličníku uhličitého v přítomnosti vody podle vynálezu, z kteréžto zóny se horem odvádí kysličník uhličitý a spodem se získává konstantně vroucí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého.This aqueous solution is fed as a feed to the carbon dioxide separation zone in the presence of water according to the invention, from which the carbon dioxide is withdrawn from above and a constantly boiling aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is obtained from below.

Podle jiného provedení vynálezu se použije směsi bohaté kysličníkem uhličitým, který seAccording to another embodiment of the invention, a mixture rich in carbon dioxide is used, which is used

a) vede do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého v přítomnosti vody podle vynálezu, z kteréžto zóny se horem odvádí vypuzený kysličník uhličitý a spodem se odvádí konstantně vroucí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého,a) leads to a zone for separating carbon dioxide in the presence of water according to the invention, from which zone the expelled carbon dioxide is discharged from above and a constantly boiling aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is discharged from below;

b) tento roztok se vede do desorpční zóny, v níž se z něho odstraní prakticky veškerý čpavek a kysličník uhličitý v podobě plyne směsi s vodní párou, cj tato plynná směs se pak vede do uvedené zóny pro oddělování čpavku, z níž se horem odvádí vypuzený plynný čpavek a spodem se odvádí konstantně vroucí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého.b) the solution is fed to a desorption zone in which virtually all ammonia and carbon dioxide gas is removed from the mixture with water vapor, and the gas mixture is then passed to said ammonia separation zone from which the ejected exhaust gas is discharged ammonia gas and a constantly boiling aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is removed from the bottom.

Podle vynálezu se voda vhodně přidává do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého v jednom nebo několika místech a/nebo se může přidávat alespoň zčásti do nástřiku do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého před vstupem do této zóny. Přidaná voda může být v podobě zředěného roztoku čpavku a kysličníku uhličitého, obsahujícího vodu v hmotnostním množství alespoň 90 %.According to the invention, water is suitably added to the carbon dioxide separation zone at one or more locations and / or may be added at least partially to the feed into the carbon dioxide separation zone prior to entering the zone. The added water may be in the form of a dilute solution of ammonia and carbon dioxide containing at least 90% by weight of water.

Toto procento závisí na tlaku v soustavě. Při nízkých tlacích se vyžaduje vyšší procento vody. V zóně pro oddělování čpavku se v dolní části kolony udržuje teplota s výhodou v rozmezí 60° až 170· °C a v horní části kolony v rozmezí —35° až +66 stupňů Celsia. V zóně pro oddělování kysličníku uhličitého se v dolní části kolony udržuje teplota v rozmezí 75° až 200 “C a v horní části kolony v rozmezí 0° až 100 °C; teplota v horní části kolony je v těchto zónách nižší než teplota v dolní části kolony.This percentage depends on the system pressure. At low pressures, a higher percentage of water is required. In the ammonia separation zone, the temperature is preferably maintained between 60 ° C and 170 ° C and the upper part of the column between -35 ° C and +66 ° C. In the carbon dioxide separation zone, a temperature of between 75 ° C and 200 ° C is maintained at the bottom of the column and between 0 ° C and 100 ° C at the top of the column; the temperature at the top of the column in these zones is lower than the temperature at the bottom of the column.

Optimální hodnota teploty v dolní části kolony v zóně pro oddělování čpavku závisí na složení nástřiku a na · tlaku. Jestliže se však použije · teploty nižší než 60 °C, buď vzniknou tuhé reakční produkty čpavku, kysličníku uhličitého a popřípadě vody, nebo bude nástřik do zóny pro oddělování kysličníku uhličitého mít takové složení, že se · nedosáhne optimálního oddělení kysličníku uhličitého.The optimum temperature at the bottom of the column in the ammonia separation zone depends on the feed composition and the pressure. However, when temperatures below 60 ° C are used, either solid reaction products of ammonia, carbon dioxide and possibly water are formed, or the feed into the carbon dioxide separation zone is of such a composition that optimal separation of carbon dioxide is not achieved.

Ve většině případů není teplota v dolní části kolony v zóně pro oddělování čpavku vyšší než 170 · °C, aby teplota v · zóně · pro oddělování kysličníku uhličitého [která je vždy poněkud vyšší] byla nižší,· než teplota, při níž · by mohlo -dojít k nadměrné korozi. Ze stejného důvodu je výhodné, když teplota v dolní části kolony v zóně pro oddělování- kysličníku uhličitého není vyšší než 200 °C.In most cases, the temperature at the bottom of the column in the ammonia separation zone is not higher than 170 ° C so that the temperature in the carbon dioxide separation zone [which is always somewhat higher] is lower than the temperature at which -to get excessive corrosion. For the same reason, it is preferred that the temperature at the bottom of the column in the carbon dioxide separation zone is not higher than 200 ° C.

Teplota v horní části kolony v zóně pro oddělování čpavku je určena především použitým tlakem. Teplota v horní části kolony v zóně pro oddělování kysličníku uhličitého určuje výslednou čistotu získaného kysličníku uhličitého.The temperature at the top of the column in the ammonia separation zone is determined primarily by the pressure applied. The temperature at the top of the column in the carbon dioxide separation zone determines the resulting purity of the obtained carbon dioxide.

Zpravidla se získá kysličník uhličitý s obsahem čpavku nanejvýš 100 ppm, je-li v horní části kolony teplota do 100 °C.Generally, carbon dioxide with an ammonia content of not more than 100 ppm is obtained when the temperature at the top of the column is up to 100 ° C.

Teploty v horních částech obou zón jsou určeny množstvím případného čpavuk v refluxu a množstvím a teplotou použité ředicí a prací vody.The temperatures in the upper portions of both zones are determined by the amount of ammonia, if any, at reflux and by the amount and temperature of the dilution and wash water used.

Je výhodné, když tlak v zóně pro oddělování kysličníku uhličitého nepřestoupí dvojnásobek tlaku v zóně pro oddělování čpavku, přičemž však je nevýhodnější, když tlaky v obou oddělovacích zónách jsou prakticky stejné.It is preferred that the pressure in the carbon dioxide separation zone does not exceed twice the pressure in the ammonia separation zone, but it is disadvantageous that the pressures in both separation zones are practically the same.

Je možno pracovat s poměrem tlaků vyšším než dvojnásobek, což však bude mít za následek, že tlak, při němž se uvolňuje čpa vek, bude nižší, takže bude zapotřebí vyšších investičních nákladů pro zkapalnění čpavku, a rovněž spotřeba energie bude příliš vysoká. Z těchto důvodu se nedoporučuje používat vyšších tlaků, než jsou výše uvedená maxima.It is possible to operate at a pressure ratio of more than double, but this will result in the pressure at which ammonia is released is lower, thus requiring higher investment costs for the liquefaction of ammonia, and energy consumption too high. For this reason, it is not recommended to use higher pressures than the above-mentioned maximums.

Způsob podle vynálezu může být úspěšně prováděn při tlaku stejném v obou oddělovacích zónách. Může však být výhodné, použít tlaků, které se liší o poměrně malou hodnotu, například s ohledem na tepelnou ekonomii při získávání čpavku a kysličníku uhličitého a s ohledem na nutné rozměry ploch pro přestup tepla.The process according to the invention can be successfully carried out at the same pressure in both separation zones. However, it may be advantageous to use pressures which differ by a relatively small value, for example with respect to the thermal economy in obtaining ammonia and carbon dioxide and with respect to the necessary dimensions of the heat transfer surfaces.

Obecně platí, že absolutní hodnota tlaku, při němž se provádí oddělování, je určena tlakem, při němž se získaný čpavek má používat. Obyčejně se používají tlaky v rozmezí 0,1 až 5 MPa. Výhodně se v zóně pro oddělování čpavku používá tlak v rozmezí 0,5 až 2,5 MPa, zejména v rozmezí 1,5 až do 2,2 MPa. Je obzvláště výhodné používat tlaků, při nichž získaný plynný čpavek může být zkapalněn, pomocí chladicí vody, takže se čpavek může dopravovat pomocí čerpadla a odpadá nákladné stlačování.In general, the absolute pressure at which the separation is carried out is determined by the pressure at which the ammonia obtained is to be used. Typically, pressures in the range of 0.1 to 5 MPa are used. Preferably, a pressure in the range of 0.5 to 2.5 MPa is used in the ammonia separation zone, in particular in the range of 1.5 to 2.2 MPa. It is particularly advantageous to use pressures at which the ammonia gas obtained can be liquefied by means of cooling water, so that the ammonia can be conveyed by means of a pump and expensive compression is avoided.

Je třeba poznamenat, že u způsobu popsaného v britském patentovém spisu č. 1 129 939 se kysličník uhličitý promývá ve věžové pračce vodou k odstranění posledních stop čpavku, aby se zabránilo vyhrnování tuhých látek, které by měly nepříznivý vliv na postup. Tím vzniká roztok čpavku ve- vodě, který se vede do destilační kolony k vypuzení kysličníku uhličitého. Při tomto postupu se používá velmi malého množství vody, které nepostačuje k tomu, aby se dosáhlo technického účinku podle tohoto vynálezu.It should be noted that in the process described in British Patent Specification No. 1 129 939, carbon dioxide is washed in a scrubber with water to remove the last traces of ammonia in order to prevent solids that would adversely affect the process. This produces a solution of ammonia in water, which is fed to a distillation column to expel the carbon dioxide. In this process, a very small amount of water is used which is not sufficient to achieve the technical effect of the present invention.

Vynález je v dalším podrobně popsán a blíže objasněn s přihlédnutím k přiloženým výkresům.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

Obr. 1 schematicky znázorňuje způsob podle vynálezu, při němž se v zónách pro oddělování čpavku a kysličníku uhličitého pracuje s - prakticky stejným tlakem, vhodným k oddělení čpavku a kysličníku uhličitého ze směsí bohatých čpavkem.Giant. 1 schematically illustrates a process according to the invention in which the ammonia and carbon dioxide separation zones are operated at virtually the same pressure suitable for separating ammonia and carbon dioxide from ammonia-rich mixtures.

Obr. 2 znázorňuje schematicky způsob podle obr. 1, avšak zóny pro oddělování čpavku a kysličníku uhličitého pracují při rozdílných tlacích.Giant. 2 schematically illustrates the method of FIG. 1, but the ammonia and carbon dioxide separation zones operate at different pressures.

Obr. 3 znázorňuje schematicky způsob podle vynálezu, jímž se mohou oddělovat jednotlivé složky ze směsí čpavku, kysličníku uhličitého a popřípadě vody, které jsou bohaté kysličníkem uhličitým.Giant. 3 shows schematically the process according to the invention by which the individual components can be separated from mixtures of ammonia, carbon dioxide and optionally water which are rich in carbon dioxide.

Obr. 4 znázorňuje schematicky způsob podle vynálezu, vhodný k oddělování čpavku a kysličníku uhličitého ze zředěných roztoků.Giant. 4 shows schematically a process according to the invention, suitable for separating ammonia and carbon dioxide from dilute solutions.

Podle obr. 1 se směs čpavku, kysličníku uhličitého a vody, bohatá čpavkem, přivádí bud v podobě vodného roztoku, nebo plynné směsi potrubím 1 a čerpadlem 2 do zóny pro oddělování čpavku, vytvořené jako čpavková rektifikační kolona 3.According to Fig. 1, the mixture of ammonia, carbon dioxide and water, rich in ammonia, is supplied either as an aqueous solution or a gaseous mixture via line 1 and pump 2 to the ammonia separation zone formed as an ammonia rectification column 3.

Z hlavy kolony 3 se vypuzený plynný čpavek odvádí potrubím 4 a kondenzuje se chlazením v kondenzátoru 5. Nezkondenzovaná směs čpavku s jinými plyny se odvádí horem z kondenzátoru 5. Jinými plyny jsou vzduch, kyslík nebo pocházejí z činidla uvolňujícího kyslík, přidaného do zařízení jako pasivační činidlo k zabránění korozi materiálu, z něhož je zařízení vyrobeno. Část pasivačního plynu se přivádí přes kompresor 6 potrubím 7, 8 do čpavkové rektifikační kolony 3, část potrubí 9 do desorpční kolony 10.From the top of the column 3, the expelled ammonia gas is discharged via line 4 and condensed by cooling in condenser 5. An uncondensed mixture of ammonia with other gases is discharged from the top of condenser 5. Other gases are air, oxygen or come from an oxygen releasing agent added an agent to prevent corrosion of the material from which the device is made. A part of the passivation gas is fed via a compressor 6 through a line 7, 8 to an ammonia rectification column 3, a part of a line 9 to a desorption column 10.

Z horní frakce opouštějící kondenzátor 5 potrubím 36 se odděluje čpavek promýváním v pračce 11 vodou, přiváděnou potrubím 34, čímž vznikne roztok čpavku, který se čerpá čerpadlem 12 do oběhového chladiče 13.Ammonia is separated from the upper fraction leaving the condenser 5 via line 36 by washing in the scrubber 11 with water supplied through line 34 to form an ammonia solution which is pumped by pump 12 to the recirculating cooler 13.

Část tohoto roztoku se znovu použije v pračce 11, do níž se přivádí potrubím - 14, a část se vrací potrubím 15 do čpavkové rektifikační kolony 3, popřípadě po snížení tlaku.A portion of this solution is reused in the scrubber 11 to which it is fed via line 14, and part is returned via line 15 to the ammonia rectification column 3, optionally after depressurization.

Ostatní plyny oddělené v pračce 11 se odvádějí potrubím 16 . a popřípadě zcela nebo částečně - vypouštějí potrubím 19 do atmosféry a/nebo se odvádějí potrubím 17 do rektifikační kolony 18 pro oddělování kysličníku uhličitého.The other gases separated in the scrubber 11 are removed via line 16. and optionally, wholly or partially - discharged via line 19 into the atmosphere and / or discharged via line 17 to a rectification column 18 for separating carbon dioxide.

Část čpavku, zkapalněného v kondenzátoru 5, se vrací potrubím 20 do čpavkové rektifikační kolony 3 jako reflux. Zbylý zkapalněný čpavek se vypouští potrubím 37. Teplo, potřebné pro rektifikaci, se dodává do dolní části kolony parním hadem 35.A portion of the ammonia liquefied in the condenser 5 is returned via line 20 to the ammonia rectification column 3 as reflux. The remaining liquified ammonia is discharged through line 37. The heat required for rectification is supplied to the bottom of the column by a steam coil 35.

Z dolní části čpavkové rektifikační - kolony 3 se odvádí roztok čpavku a kysličníku uhličitého ve vodě potrubím 21 do rektifikační· kolony 18 - pro oddělování kysličníku uhličitého. Rektifikační kolona 18 pracuje při prakticky stejném tlaku jako čpavkpvá rektifikační kolona 3. Zbytky z desorpční kolony 10 jsou odváděny přes čerpadlo 22 potrubím 23 do rektifikační kolony 18 - jako ředidlo. Ke zlepšení rozvodu tepla -vydává tento kapalný proud část svého tepla nejprve v dolní části rektifikační kolony 18 a v chladiči 26; zbytek tepla, potřebného k rektifikaci v koloně 18, se dodává pomocí topných hadů 24, obsahujících například páru.From the bottom of the ammonia rectification column 3, a solution of ammonia and carbon dioxide in water is discharged via line 21 to the rectification column 18 for separating carbon dioxide. The rectification column 18 operates at practically the same pressure as the ammonia rectification column 3. Residues from the desorption column 10 are discharged through the pump 22 via line 23 to the rectification column 18 - as a diluent. To improve heat distribution, this liquid stream releases some of its heat first in the lower portion of the rectification column 18 and in the cooler 26; the remainder of the heat required for rectification in column 18 is supplied by heating coils 24 containing, for example, steam.

Část kapalného proudu z potrubí 23 se vede potrubím 25 chlazeným vodou do chladiče 27 a vypouští se potrubím 28. Do rektifikační kolony 18 se potrubím 29 přivádí prací voda, aby se odstranilo co možná nejvíce čpavku z kysličníku uhličitého.A portion of the liquid stream from line 23 is passed through water-cooled line 25 to condenser 27 and discharged through line 28. Rectification column 18 is fed with wash water through line 29 to remove as much ammonia from the carbon dioxide as possible.

Frakcí, odcházející potrubím 30 horem z rektifikační kolony 18, je plyn, sestávající z kysličníku uhličitého a popřípadě jiných plynů, jak bylo výše uvedeno; neobsahuje prakticky žádný čpavek.The fraction leaving the line 30 through the rectification column 18 is a gas consisting of carbon dioxide and optionally other gases as mentioned above; contains virtually no ammonia.

Proud, odcházející spodem z rektifikační kolony 18, je zředěným roztokem - čpavku a kysličníku uhličitého ve vodé; odvádí se potrubím 31 do desorpční kolony 10, v . níž se téměř všechen čpavek a kysličník uhličitý vypudí zahříváním, například párou dodávanou topnými hady 32.The stream leaving the bottom of the rectification column 18 is a dilute solution of ammonia and carbon dioxide in water; it is discharged via line 31 to desorption column 10, v. wherein almost all of the ammonia and carbon dioxide is expelled by heating, for example by steam supplied by the heating coils 32.

Kapalina, zbavená téměř veškerého čpavku a kysličníku uhličitého, se odvádí potrubím 23 do· rektifikační kolony 18, . a plynná směs čpavku, kysličníku uhličitého a vody, vzniklá v desorpční koloně 10, odchází potrubím 33 do čpavkové rektifikační kolony 3.The liquid, depleted of almost all ammonia and carbon dioxide, is discharged via line 23 to the rectification column 18. and the gaseous mixture of ammonia, carbon dioxide and water formed in the desorption column 10 passes through line 33 to the ammonia rectification column 3.

Obr. 2, kde jsou zařízení, shodná se zařízeními na obr. 1, označena stejnými vztahovými značkami, znázorňuje rektifikační kolonu 18 pro oddělování kysličníku uhličitého, která pracuje při tlaku vyšším, než je tlak ve čpavkové rektifikační koloně 3. V potrubí 17, popřípadě v potrubí 21 je umístěn kompresor A a čerpadlo B pro zvýšení tlaku plynu a kapalných proudů. Do potrubí 31 je vestavěn redukční ventil C, v němž se snižuje tlak kapalného proudu, odváděného spodem z rektifikační kolony 18. Desorpční kolona 10 pracuje při tlaku, který je prakticky stejný jako tlak ve čpavkové rektifikační koloně 3. Další vhodnou možností je, provádět desorpci při stejném tlaku jako v rektifikační koloně 18 pro oddělování kysličníku uhličitého.Giant. 2, where the same devices as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, show a rectification column 18 for separating carbon dioxide which operates at a pressure higher than the pressure in the ammonia rectification column 3. 21, a compressor A and a pump B are positioned to increase the pressure of the gas and liquid streams. The line 31 is fitted with a pressure reducing valve C in which the pressure of the liquid stream drawn from the bottom of the rectification column 18 is reduced. The desorption column 10 operates at a pressure practically equal to the pressure in the ammonia rectification column 3. Another desirable option is to perform desorption at the same pressure as in the rectification column 18 for separating carbon dioxide.

Obr. 3, kde jsou zařízení, shodná se zařízeními na obr. 1, označena stejnými vztahovými značkami, znázorňuje obměnu, při níž se do rektifikační kolony 18 vede potrubím 41 a čerpadlem 42 směs čpavku, kysličníku uhličitého a vody, bohatá kysličníkem uhličitým.Giant. 3, where the same devices as those in FIG. 1 are designated with the same reference numerals, show a variation in which a mixture of ammonia, carbon dioxide and water rich in carbon dioxide is fed to the rectification column 18 through line 41 and pump 42.

Podle tohoto provedení způsobu podle vynálezu je možno oddělovat prakticky čistý kysličník uhličitý a prakticky čistý čpavek ze směsi bohaté kysličníkem uhličitým. Až na rozdíl v místě přivádění výchozího proudu je ostatní zpracování při obměně, znázorněné na obr. 3, shodné s obměnou znázorněnou na obr. 1.According to this embodiment of the process according to the invention, virtually pure carbon dioxide and virtually pure ammonia can be separated from the carbon dioxide rich mixture. Apart from the difference in the point of introduction of the initial stream, the other treatments of the variation shown in FIG. 3 are identical to the variation shown in FIG. 1.

Podle obr. 4, kde jsou zařízení, shodná se zařízeními na obr. 1, označena stejnými vztahovými značkami, ' se zředěný vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého přivádí potrubím S1 přes čerpadlo 52 do desorpční kolony 10. Až na rozdíl v přivádění výchozího proudu je provedení z obr. 4 identické s provedením z obr. 1.Referring to Fig. 4, where the devices identical to those in Fig. 1 are designated with the same reference numerals, the dilute aqueous ammonia and carbon dioxide solution is fed via line S1 through the pump 52 to the desorption column 10. Except for the feed stream feed, the embodiment of FIG. 4 is identical to that of FIG. 1.

V následujících příkladech provedení způsobu podle vynálezu se procentovými údaji rozumějí hmotnostní procenta, pokud není jinak uvedeno.In the following examples, percentages are by weight unless otherwise indicated.

Příklad 1Example 1

V zařízení, znázorněném na obr. 1, se ze směsi kysličníku uhličitého, čpavku a vody, odděluje prakticky čistý čpavek a. prakticky čistý kysličník uhličitý. Při tlaku 1,81 MPa a teplotě 73 °C se do dolní části čpavkové rektifikační kolony 3 přivádí vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého . o složení 33,4 % čpavku, 18,2 '% kysličníku uhličitého a 48,4 % vody v množství 51 972 kg/h. Kompresorem 6 se dodává 635 kg/h vzduchu, z nichž 248 kg/h se přivádí do čpavkové rektifikační kolony 3 a 387 kg/h do desorpční kolony 10.In the apparatus shown in FIG. 1, virtually pure ammonia and virtually pure carbon dioxide are separated from the mixture of carbon dioxide, ammonia and water. An aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is fed to the bottom of the ammonia rectification column 3 at a pressure of 20 psig (73 mbar). with a composition of 33.4% ammonia, 18.2% carbon dioxide and 48.4% water at 51,972 kg / h. Compressor 6 supplies 635 kg / h of air, of which 248 kg / h is fed to the ammonia rectification column 3 and 387 kg / h to the desorption column 10.

Plynná směs o teplotě 162 °C, sestávající z 50,4 . % čpavku, 17,7 % kysličníku uhličitého, 30,9 ·% vody a až 1 % jiných plynů, která přichází z desorpční kolony 10, se v množství 39 304 kg/h rovněž přivádí do čpavkové rektifikační kolony 3. Z této kolony se horem odvádí plynná směs, sestávající z 99,4 % čpavku a 0,6 % ostatních plynů, v množství 65 217 kg/h. Pomocí chladicí vody se část této plynné směsi zkapalní v kondenzátoru 5. Do kolony 3 se jako reflux přivádí zkapalněná směs v množství 44 630 kg/h. Z kondenzátoru 5 odchází v množství 3 474 kg/h plynná směs, sestávající z 88,9 proč, čpavku a 11,1 % jiných plynů. Tato směs se promyje v pračce 11 vodou v množství 4 496 kg/h. Teplo z pračky 11 se odstraňuje v oběhovém chladiči 13. Roztok v množství 7 335 kg/h, který sestává z 38,7 ·% čpavku a 61,3 · °/o vody, se vrací do čpavkové rektifikační kolony 3. Teplota v horní části této kolony je 46 °C. Potrubím 16 a 17 se do rektifikační kolony 18 pro oddělování kysličníku uhličitého přivádí jiné plyny v množství 635 kg/h.A gas mixture having a temperature of 162 ° C consisting of 50.4. % of ammonia, 17.7% of carbon dioxide, 30.9% of water and up to 1% of other gases coming from desorption column 10 are also fed to the ammonia rectification column 3 at 39304 kg / h. gaseous mixture, consisting of 99.4% ammonia and 0.6% other gases, is discharged at a rate of 65,217 kg / h. A portion of this gas mixture is liquefied in condenser 5 by means of cooling water. The liquefied mixture is fed to column 3 at reflux at a rate of 44,630 kg / h. A gas mixture consisting of 88.9 why, ammonia and 11.1% of other gases is discharged from the condenser 5 at an amount of 3,474 kg / h. This mixture was washed in the scrubber 11 with water at a rate of 4,496 kg / h. The heat from the scrubber 11 is removed in a circulating cooler 13. A solution of 7,335 kg / h, consisting of 38.7% ammonia and 61.3% water, is returned to the ammonia rectification column 3. The temperature in the upper part of this column is 46 ° C. Other gases at a rate of 635 kg / h are fed through lines 16 and 17 to the rectification column 18 for separating carbon dioxide.

Z dolní části čpavkové rektifikační kolony 3 se odvádí v množství 78 027 kg/h kapalina o teplotě 131 °C, sestávající z 25,4 proč, čpavku, 21,0 % kysličníku uhličitého a 53,6 ·% vody, která se potrubím 21 vede do rektifikační kolony 18.At the bottom of the ammonia rectification column 3, a liquid of 131 ° C, consisting of 25.4 why, ammonia, 21.0% carbon dioxide and 53.6% water, is passed at 78.027 kg / h. leads to the rectification column 18.

Do této kolony 18, pracující rovněž za tlaku 1,818 MPa, se potrubím 25 přivádí ředidlo v množství 73 299 kg/h, jímž je voda se stopami čpavku a kysličníku uhličitého. Toto ředidlo má na výstupu s desorpční kolony 10 teplotu 206 °C. Část tepla této kapaliny se z ní uvolní v dolní části rektifikační kolony 18 a zbylé teplo se odevzdá v chladiči 26.To this column 18, also operating at a pressure of 1.818 MPa, a diluent of 73,299 kg / h, which is water with traces of ammonia and carbon dioxide, is fed through line 25. This diluent has a temperature of 206 ° C at the outlet of the desorption column 10. Some of the heat of this liquid is released from it at the bottom of the rectification column 18 and the remaining heat is transferred to the cooler 26.

Tato kapalina se odvádí z desorpční kolony 10 v množství 108 909 kg/h, což znamená, že se odstraní 35 610 kg/h vody, popřípadě po chlazení v chladiči 27. Tato voda se může použít například k absorpci čpavku a kysličníku uhličitého.This liquid is discharged from the desorption column 10 at a rate of 108,909 kg / h, which means that 35,610 kg / h of water are removed, optionally after cooling in cooler 27. This water can be used, for example, to absorb ammonia and carbon dioxide.

Do horní části rektifikační kolony 18 se přivádí promývací voda v množství 5 959 kg/h, k vyprání posledních stop čpavku. Pomocí páry se teplota v dolní části rektifikační kolony 18 udržuje na 158 °C. Teplota v horní části této kolony je 35 ^CC. Z této kolony se v množství 10 094 kg/h odvádí plynná směs, obsahující 93,7 % · kysličníku uhličitého, 6,3 % jiných plynů a méně než 100 ppm čpavku.The top of the rectification column 18 is fed with 5,959 kg / h of wash water to wash the last traces of ammonia. The steam at the bottom of the rectification column 18 is maintained at 158 ° C. The temperature at the top of the column is 35 ^° C. A gaseous mixture containing 93.7% of carbon dioxide, 6.3% of other gases and less than 100 ppm of ammonia is withdrawn from the column at 10 094 kg / h.

Z dolní části kolony 18 se v množství 147 826 kg/h odvádí roztok o teplotě 158 stupňů Celsia, který obsahuje 81,9 % vody, 13,4 % čpavku a 4,7 · % kysličníku uhličitého, do desorpční kolony 10.A solution at a temperature of 158 degrees Celsius containing 81.9% of water, 13.4% of ammonia and 4.7% of carbon dioxide is withdrawn from the bottom of the column at 147,826 kg / h to the desorption column 10.

Tento roztok se v desorpční koloně 10 prakticky zbaví párou čpavku a kysličníku uhličitého, takže se v množství 108 909 kg/h odstraňuje voda obsahující pouze stopy čpavku a kysličníku uhličitého. Teplota v horní části desorpční kolony 10 je 161,8 °C.This solution is practically freed of ammonia and carbon dioxide steam in the desorption column 10, so that water containing only traces of ammonia and carbon dioxide is removed at a rate of 108,909 kg / h. The temperature at the top of the desorption column 10 is 161.8 ° C.

Příklad 2Example 2

V zařízení, znázorněném na obr. 2, se ' ze směsi čpavku, kysličníku uhličitého a vody oddělí prakticky čistý kysličník uhličitý a prakticky čistý čpavek.In the apparatus shown in FIG. 2, virtually pure carbon dioxide and virtually pure ammonia are separated from the mixture of ammonia, carbon dioxide and water.

Při tlaku 1,5 MPa a při teplotě 73 °C se do dolní části čpavkové rektifikační kolony 3 přivádí v množství 51 972 kg/h vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého o složení 33,4 '% čpavku, 18,2 % kysličníku uhličitého a 48,4 % vody. Kompresor 6 dodává vzduch v množství 635 kg/h, z nichž 248 kg/h se přivádí do ' čpavkové rektifikační kolony 3 a 387 kg/h do desorpční kolony 10. Do čpavkové rektifikační kolony 3 se dále přivádí z desorpční kolony 10 37 943 kg/h plynné směsi o teplotě 158 °C, která obsahuje 49,1 % čpavku, 15,5 '% kysličníku uhličitého, 34,4 % vody a 1,0 % jiných plynů. Z horní části této kolony se v množství 60 888 kg/h odvádí plynná směs, obsahující 99,0 % čpavku a 1,0 % jiných plynů. Hlubokým ochlazením se část této plynné směsi' zkapalní v kondenzátoru 5.At a pressure of 1.5 MPa and a temperature of 73 ° C, an aqueous solution of ammonia and carbon dioxide of 33.4% ammonia, 18.2% carbon dioxide is fed to the bottom of the ammonia rectification column 3 at a rate of 51,972 kg / h; 48.4% water. The compressor 6 delivers 635 kg / h of air, of which 248 kg / h is fed to the ammonia rectification column 3 and 387 kg / h to the desorption column 10. The ammonia rectification column 3 is further supplied from the desorption column 10 37 943 kg / h of a gaseous mixture having a temperature of 158 ° C containing 49.1% ammonia, 15.5% carbon dioxide, 34.4% water and 1.0% other gases. A gaseous mixture containing 99.0% ammonia and 1.0% other gases was withdrawn from the top of the column at 60,888 kg / h. By deep cooling, part of this gas mixture is liquefied in condenser 5.

Tato zkapalněná směs se v množství 40 056 kg/h přivádí do kolony 3 jako reflux. Z kondenzátoru 5 se , v množství 3 474 kg/h odvádí plynná směs, obsahující 81,7 % čpavku a 18,3 ' % jiných plynů. Tato směs se promyje v pračce 11 vodou v množství 5 003 kg/h. Teplo se z pračky 11 odvádí přes oběhový chladič 13. Do čpavkové rektifikační kolony 3 se v množství 7 842 kg/h vrací roztok obsahující 36,2 % čpavku a 63,8 % vody. Teplota v horní části této kolony je 39 °C.This liquefied mixture is fed to column 3 at a rate of 40 056 kg / h as reflux. A gas mixture containing 81.7% ammonia and 18.3% other gases is withdrawn from the condenser 5 at a rate of 3474 kg / h. This mixture was washed in the scrubber 11 with water at 5,003 kg / h. Heat is removed from the scrubber 11 via a circulating cooler 13. A solution containing 36.2% ammonia and 63.8% water is returned to the ammonia rectification column 3 at 7,842 kg / h. The temperature at the top of this column is 39 ° C.

Potrubím 16 a 17 se přes kompresor A přivádí do rektifikační kolony 18 proud inertního plynu v množství 635 kg/h. Rektifikační kolona 18 pracuje při tlaku 2,5 MPa.An inert gas stream of 635 kg / h is fed via lines 16 and 17 via compressor A to the rectification column 18. The rectification column 18 is operated at a pressure of 2.5 MPa.

Do rektifikační kolony 18 se potrubím 21 přes čerpadlo přivádí v množství 77 172 kg/h proud kapaliny o teplotě 128 °C a o složení 24,1 . % ' čpavku, 19,9 ' % kysličníku uhličitého a 56,0 °/o vody.A stream of liquid at a temperature of 128 ° C and a composition of 24.1 is fed to the rectification column 18 via a pump 21 at a rate of 77,172 kg / h. % ammonia, 19.9% carbon dioxide and 56.0% water.

Do kolony 18, v ' níž je tlak rovněž 2,5 MPa, se v množství 48 915 kg/h přivádí potrubím 25 proud ředidla, tvořený vodou se stopami čpavku a kysličníku uhličitého. Tato kapalina má na výstupu z desorpční kolony 10 teplotu 197 °C.To the column 18, where the pressure is also 2.5 MPa, at a rate of 48,915 kg / h a stream of diluent consisting of traces of ammonia and carbon dioxide is fed through line 25. This liquid has a temperature of 197 ° C at the outlet of the desorption column 10.

Část ' tepla z této kapaliny se odevzdá v dolní části rektifikační kolony 18, zbytek tepla pak v chladiči 26.Some of the heat from this liquid is transferred to the bottom of the rectification column 18, the rest to the heat in the cooler 26.

Tato kapalina se z desorpční kolony 10 odvádí v množství 85 031 kg/h, což znamená, že se 36 116 kg/h vody po ochlazení v chladiči 27 odvádí ze soustavy; této vo dy se může použít například k absorpci čpavku a kysličníku uhličitého.This liquid is discharged from the desorption column 10 in an amount of 85,031 kg / h, which means that 36,116 kg / h of water, after cooling in the cooler 27, is discharged from the system; This water can be used, for example, to absorb ammonia and carbon dioxide.

Do horní části rektifikační kolony 18 se přivádí promývací voda v množství 5 959 kg/h k odstranění co největšího množství zbývajícího čpavku. Pomocí páry se teplota v dolní části rektifikační kolony 18 udržuje na 170 °C. Teplota v horní části této kolony je 35 °C. Plynná směs, obsahující 93,7 °/o kysličníku uhličitého, 6,3 % jiných plynů a méně než 100 ppm čpavku, se odvádí z horní části kolony v množství 10 094 kg/h.At the top of the rectification column 18 flushing water was supplied at a rate of 5,959 kg / h to remove as much residual ammonia as possible. The steam at the bottom of the rectification column 18 is maintained at 170 ° C. The temperature at the top of this column is 35 ° C. The gaseous mixture containing 93.7% carbon dioxide, 6.3% other gases and less than 100 ppm ammonia was removed from the top of the column at 10,094 kg / h.

Z dolní části kolony 18 se odvádí roztok o teplotě 170 °C, sestávající z 80,0 % vody,A 170 ° C solution consisting of 80.0% water is withdrawn from the bottom of column 18,

15,2 % čpavku a 4,8 % kysličníku uhličitého, který se vede do desorpční kolony 10 do snížení tlaku v redukčním ventilu C.15.2% ammonia and 4.8% carbon dioxide, which is fed to desorption column 10 until the pressure in the pressure reducing valve C is reduced.

Tento roztok se v desorpční koloně 10 prakticky zbaví čpavku a kysličníku uhličitého zahříváním pomocí páry, takže se ze soustavy vypouští v množství 85 031 kg/h voda, obsahující pouze stopy čpavku a kysličníku uhličitého. Teplota v horní Části desorpční kolony 10 je 158 °C.This solution is practically freed of ammonia and carbon dioxide in the desorption column 10 by heating with steam, so that water containing only traces of ammonia and carbon dioxide is discharged from the system at 85,031 kg / h. The temperature at the top of the desorption column 10 is 158 ° C.

Příklad 3Example 3

V zařízení, znázorněném na obr. 3 se odděluje z vodného roztoku čpavku a kysličníku uhličitého, který je bohatý kysličníkem uhličitým, prakticky čistý čpavek a prakticky čistý kysličník uhličitý. Při tlaku 1,8 MPa a teplotě 130 °C se do rektifikační kolony 18 pro oddělování kysličníku uhličitého přivádí v množství 50 000 kg/h vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého, který sestává z 20 '% z čpavku, z 20 % z kysličníku uhličitého a z 60 % z vody.In the apparatus shown in FIG. 3, virtually pure ammonia and virtually pure carbon dioxide are separated from the aqueous solution of ammonia and carbon dioxide rich in carbon dioxide. At a pressure of 1.8 MPa and a temperature of 130 ° C, an aqueous solution of ammonia and carbon dioxide of 20,000% ammonia, 20% carbon dioxide is fed to the rectification column 18 for separating carbon dioxide. and up to 60% from water.

Z dolní části čpavkové rektifikační kolony 3 se potrubím 21 odvádí kapalina o teplotě 130 °C, sestávající z 26,0 % čpavku, 22,1 % kysličníku uhličitého a 51,9 % vody, která se v množství 27 405 kg/h přivádí do rektifikační kolony 18.From the bottom of the ammonia rectification column 3, a liquid having a temperature of 130 ° C, consisting of 26.0% ammonia, 22.1% carbon dioxide and 51.9% water, is discharged via line 21 and fed to 27,405 kg / h. rectification columns 18.

Do kolony 18 se potrubím 25 přivádí v množství 54 990 kg/h proud ředidla, který sestává z vody se stopami čpavku a kysličníku uhličitého. Tato kapalina má na výstupu z desorpční kolony 10 teplotu 206 °C. Část tepla této kapaliny se odevzdá v dolní části rektifikační kolony 18, zbytek tepla pak v chladiči 26.To the column 18, a stream of diluent consisting of water with traces of ammonia and carbon dioxide is fed through line 25 at a rate of 54,990 kg / h. This liquid has a temperature of 206 ° C at the outlet of the desorption column 10. Part of the heat of this liquid is transferred to the bottom of the rectification column 18, the rest to the heat in the cooler 26.

Z desorpční kolony 10 se tato kapalina odvádí v množství 95 278 kg/h, což znamená, že se ze soustavy po případném ochlazení v chladiči 27 odstraňuje 40 288 kg/h vody. Této vody se může použít například k absorpci čpavku a kysličníku uhličitého.The liquid is discharged from the desorption column 10 at a rate of 95,278 kg / h, which means that 40,288 kg / h of water are removed from the system after possible cooling in cooler 27. This water can be used, for example, to absorb ammonia and carbon dioxide.

Do hornin části rektifikační kolony 18 se přivádí promývací voda v množství 6 347 kg/h k odstranění posledních stop čpavku. Teplota v dolní části rektifikační kolony 18 se udržuje pomocí páry na 160 °C. Teplota v horní části této kolony je 35 °C. Z kolony 18 se v množství 10 694 kg/h odvádí plynná směs, obsahující 94,6 % kysličníku uhlí213330 čitého, 5,9 % jiných plynů a méně než 100 ppm čpavku.Washing water at 6,347 kg / h was fed to the rocks of part of the rectification column 18 to remove the last traces of ammonia. The temperature at the bottom of the rectification column 18 is maintained at 160 ° C by steam. The temperature at the top of this column is 35 ° C. A gas mixture containing 94.6% of carbon monoxide 213330, 5.9% of other gases and less than 100 ppm of ammonia is withdrawn from the column 18 at 10,694 kg / h.

Z dolní části kolony 18 se odvádí do desorpční kolony 10 roztok v množství 128 683 kg/h, který sestává z 82,0 % vody,From the bottom of the column 18, a solution of 128,683 kg / h consisting of 82.0% water is discharged to the desorption column 10,

13,3 % čpavku a 4,7% vody. Teplota roztoku je 160 °C.13.3% ammonia and 4.7% water. The temperature of the solution is 160 ° C.

Tento roztok se párou v desorpční kolonně 10 prakticky zbaví čpavku a kysličníku uhličitého, ' takže se ze soustavy odstraňuje v množství 95 278 kg/h voda, obsahující pouze stopy čpavku a kysličníku uhličitého. Teplota v horní části desorpční kolony je 161,8 °C. Kompresor 6 dodává 635 kg/h vzduchu, z nichž 248 kg/h se přivádí do čpavkové rektifikační kolony 3 a 387 kg/h do desorpční kolony 10.This solution is practically freed of ammonia and carbon dioxide in the desorption column 10, so that water containing only traces of ammonia and carbon dioxide is removed from the system at 95,278 kg / h. The temperature at the top of the desorption column is 161.8 ° C. The compressor 6 delivers 635 kg / h of air, of which 248 kg / h is fed to the ammonia rectification column 3 and 387 kg / h to the desorption column 10.

Do čpavkové rektifikační kolony 3 se v množství 33 405 kg/h přivádí z desorpční kolony 10 plynná směs, sestávající z 50,7 proč, čpavku, 17,9 % kysličníku uhličitého, 30,4 % vody a až 1,0 % jiných plynů. Z horní části této kolony se v množství 62 360 kg/h odvádí plynná směs, obsahující 99,0 ;% čpavku a 1,0 % jiných plynů. Chladicí vodou se část této plynné směsi zkapalní v kondenzátoru 5. Do čpavkové kolony 3 se přivádí zkapalněná směs v množství 49 071 kg/h jako reflux. Z kondenzátoru 5 se v množství 3 289 kg/h odvádí plynná směs, sestávající z 80,7 % čpavku a 19,3 % jiných plynů. Tato směs se v pračce 11 promyje 4 000 kg/h vody. Teplo z pračky 11 se odvádí v oběhovém chladiči 13. Roztok obsahující 39,9 % čpavku a 60,1 % vody se vrací do čpavkové rektifikační kolony 3 v množství 6 654 kg/h. Teplota v horní části této kolony je 50 °C. Do rektifikační kolony 18 se potrubím 15 a 16 přivádějí jiné plyny v množství 635 kg/h.A gaseous mixture consisting of 50.7 why, ammonia, 17.9% carbon dioxide, 30.4% water and up to 1.0% other gases is fed to the ammonia rectification column 3 at a rate of 33,405 kg / h from the desorption column 10. . A gaseous mixture containing 99.0% ammonia and 1.0% other gases was removed from the top of the column at 62.360 kg / h. A part of this gaseous mixture is liquefied in the condenser 5 by cooling water. The ammonia column 3 is fed with a liquefied mixture in an amount of 49,071 kg / h as reflux. A gas mixture consisting of 80.7% ammonia and 19.3% other gases is withdrawn from the condenser 5 at an amount of 3289 kg / h. This mixture was washed in the washer 11 with 4000 kg / h of water. Heat from the scrubber 11 is removed in a circulating cooler 13. A solution containing 39.9% ammonia and 60.1% water is returned to the ammonia rectification column 3 at 6,654 kg / h. The temperature at the top of this column is 50 ° C. Other gases at 635 kg / h are fed to the rectification column 18 via lines 15 and 16.

Příklad 4Example 4

V zařízení, znázorněném na obr. 4, se ze zředěného vodného roztoku čpavku a kysličníku uhličitého za tlaku 1,8 MPa oddělí prakticky čistý čpavek a prakticky čistý kysličník uhličitý.In the apparatus shown in FIG. 4, virtually pure ammonia and virtually pure carbon dioxide are separated from the dilute aqueous ammonia and carbon dioxide solution at a pressure of 1.8 MPa.

Vodný roztok čpavku a kysličníku uhličitého, sestávájící z 82,0 % vody, 4,7 % kysličníku uhličitého a 13,3 % čpavku, se přivádí do desorpční kolony 10 v množství 50 000 kg/h. Z dolní části kolony 16 se do desorpční kolony 10 přivádí v množství 38116 kg/h roztok přibližně stejného složení o teplotě 159,6 °C.An aqueous ammonia-carbon dioxide solution consisting of 82.0% water, 4.7% carbon dioxide and 13.3% ammonia is fed to the desorption column 10 at 50,000 kg / h. From the bottom of column 16 a solution of approximately the same composition at a temperature of 159.6 ° C is fed to the desorption column 10 at 38116 kg / h.

V desorpční koloně 10 se kapalina pomocí páry prakticky zbaví čpavku a kysličníku uhličitého, takže ze soustavy se v množství 65 279 kg/h odstraňuje voda, obsahu jící pouze stopy čpavku a kysličníku uhličitého. Teplota v horní části desorpční kolony 10 je 162 °C. Kompresor 6 dodává 635 kg/h vzduchu, z nichž 400 kg/h se přivádí do čpavkové rektifikační kolony 3 a '235 kg/h do desorpční kolony 10.In the desorption column 10, the liquid is practically freed of ammonia and carbon dioxide by steam, so that water containing only traces of ammonia and carbon dioxide is removed from the system at 65,279 kg / h. The temperature at the top of the desorption column 10 is 162 ° C. The compressor 6 delivers 635 kg / h of air, of which 400 kg / h is fed to the ammonia rectification column 3 and 235 kg / h to the desorption column 10.

Plynná směs, setávající z 50,7 % čpavku, 17,9 % kysličníku uhličitého, 30,4 % vody a 1,0 % jiných plynů, se z desorpční kolony 10 odvádí v množství 23 522 kg/h do čpavkové rektifikační kolony 3. Z horní části této kolony se v množství 39 099 kg/h odvádí plynná směs, obsahující 98,4 °/o čpavku a 1,6 % jiných plynů.The gaseous mixture consisting of 50.7% ammonia, 17.9% carbon dioxide, 30.4% water and 1.0% other gases is discharged from the desorption column 10 at 23,522 kg / h to the ammonia rectification column 3. A gaseous mixture containing 98.4% ammonia and 1.6% other gases is removed from the top of the column at 39,099 kg / h.

Část této plynné směsi se zkapalní chladicí vodou v kondenzátoru 5. Do kolony 3 se v množství 29 160 kg/h přivádí zkapalněná směs jako reflux. Z kondenzátoru 5 se v množství 3 289 kg/h odvádí plynná směs, sestávající z 80,7 % čpavku a 19,3 % jiných plynů, která se v pračce 11 promyje 4 000 kg/h vody. Teplo se z pračky 11 odstraňuje v oběhovém chladiči 13. Roztok obsahující 39,9 ^:% čpavku a 60,1 % vody, se v množství 6 654 kg/h znovu přivádí do čpavkové rektifikační kolony 3. Teplota v horní části této kolony je 50,6 °C. Do rektifikační kolony 16 se potrubím 15 a 16 přivádějí jiné plyny v množství 635 kg/h.Part of this gaseous mixture is liquefied with cooling water in condenser 5. A liquefied mixture is fed to the column 3 at a rate of 29,160 kg / h as reflux. A gaseous mixture consisting of 80.7% ammonia and 19.3% other gases is discharged from the condenser 5 at an amount of 3289 kg / h, which is washed in the scrubber 11 with 4000 kg / h of water. Heat is removed from scrubber 11 in the circulating condenser 13. A solution containing ^39.9:% ammonia and 60.1% water, in an amount of 6654 kg / h fed back into the ammonia rectification column 3. The temperature in the top of the column is 50 5 ° C. Other gases at a rate of 635 kg / h are fed to the rectification column 16 via lines 15 and 16.

Z dolní části čpavkové rektifikační kolony 3 se odvádí kapalina o teplotě 132 °C, sestávající z 25,1 % čpavku, 20,5 % kysličníku uhličitého a 54,4 % vody, která se vede v množství 20 237 kg/h potrubím 21 do elektrifikační kolony 18.A 132 ° C liquid consisting of 25.1% ammonia, 20.5% carbon dioxide, and 54.4% water is discharged from the bottom of the ammonia rectification column 3 through a line 21 of 20 237 kg / h. electrification columns 18.

Do kolony 16 se potrubím 25 přivádí v množství 18 801 kg/h proud ředidla, tvořeného vodou se stopami čpavku a kysličníku uhličitého. Tato kapalina má na výstupu z desorpční kolony 10 teplotu 206 °C. Část tepla této kapaliny se odvede v dolní části rektifikační kolony 18, zbytek pak v chladiči 26.A stream of diluent consisting of water with traces of ammonia and carbon dioxide is supplied to column 16 at a rate of 18,801 kg / h. This liquid has a temperature of 206 ° C at the outlet of the desorption column 10. Some of the heat of this liquid is removed at the bottom of the rectification column 18 and the remainder in the cooler 26.

Z desorpční kolony 10 odchází kapalina v množství 65 279 kg/h, což znanmená, že se ze soustavy po případném ochlazení v chladiči 27 odstraňuje 46 478 kg/h vody, které je možno použít k absorpci čpavku a kysličníku uhličitého.Liquid is discharged from desorption column 10 at a rate of 65,279 kg / h, which means that 46,470 kg / h of water, which can be used to absorb ammonia and carbon dioxide, are removed from the system after cooling, if necessary.

Do horní části rektifikační kolony 18 se po vymytí posledních stop čpavku přivádí promývací voda v množství 1491 kg/h. Teplota v dolní části rektifikační kolony 18 se pomocí páry udržuje na 159,6 °C, teplota v horní části této kolony je 42 °C. Z této kolony se odvádí v množství 2995 kg/h plynná směs, obsahující 80,4 % kysličníku uhličitého, 19,6 % jiných plynů a méně než 100 ppm čpavku.At the top of the rectification column 18, after washing out the last traces of ammonia, 1491 kg / h of wash water was fed. The temperature at the bottom of the rectification column 18 is maintained at 159.6 ° C by steam, and the temperature at the top of the column is 42 ° C. A gaseous mixture containing 80.4% of carbon dioxide, 19.6% of other gases and less than 100 ppm of ammonia is discharged from this column at 2995 kg / h.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. A method for separating ammonia and carbon dioxide from a mixture comprising ammonia and carbon dioxide, which is carried out in the ammonia separation zone by heat and in the carbon dioxide separation zone also by heat, if the mixture is ammonia-rich, this mixture into the ammonia separation zone from which the expelled gaseous ammonia is discharged from above and a constantly boiling aqueous ammonia and carbon dioxide solution is discharged from below, as a feed into the carbon dioxide separation zone from which carbon dioxide is extracted from above and below a continuously boiling aqueous solution of ammonia and carbon dioxide is removed, and in the case of a mixture rich in carbon dioxide, this is directed to a carbon dioxide separation zone from which the expelled carbon dioxide is discharged from above and a constant boiling solution is discharged from below. the aqueous solution is directed to a desorption zone in which virtually all of the ammonia and carbon dioxide is removed from the gaseous mixture with water vapor, and the gaseous mixture is then passed to the ammonia separation zone from which The expelled gaseous ammonia gas is removed from the bottom and a constantly boiling aqueous ammonia-carbon dioxide solution is removed from below, characterized in that the carbon dioxide is removed in the presence of water or an aqueous solution of the said components, added or removed. added in a weight amount equal to 0.2 to 6 times the weight amount of feed into the carbon dioxide separation zone.

2. The method of claim 1 wherein the amount of water added is 0.5 to 2.5 times the weight of the feed into the carbon dioxide separation zone.

3. The process of claim 1 wherein said aqueous solution is a solution of ammonia and carbon dioxide containing at least 90% by weight of water.