Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Method of removing urea,ammonia and carbon dioxide from diluted aqueous solutions

Classifications

B01D3/26 Fractionating columns in which vapour and liquid flow past each other, or in which the fluid is sprayed into the vapour, or in which a two-phase mixture is passed in one direction
View 8 more classifications

Landscapes

Show more

CS227021B2

Czechoslovakia

Other languages
English
Inventor
Jan Zuidam
Nassau Petrus J M Van
Pierre G M B Bruls
Kees Jonckers

Worldwide applications
1980 NL 1981 DE EP IN PH MA KR KR YU GR CA TR JP NZ RO CS BR IL FI NO PL ZW CU IE SU PT HU ES AU ZA OA US 1985 SG 1986 MY

Application CS818787A events

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování močoviny, amoniaku a kysličníku uhličitého ze zředěných vodných roztoků.
Při výrobě močoviny z amoniaku a kysličníku uhličitého se připravuje reakční roztok při vysoké teplotě a odpovídajícím tlaku, tento roztok dosud obsahuje větší množství volného amoniaku a nezreagovaného karbamátu amonného. Tento karbamát se rozloží na amoniak a kysličník uhličitý, které jsou z větší části odváděny spolu s volným přítomným hydroxidem ' amonným a obvykle se přivádějí zpět do reakčního roztoku. V konečném stupni se získává vodný roztok močoviny, který stále ještě obsahuje určité množství rozpuštěného amoniaku a kysličníku uhličitého. Tyto látky se postupně odstraňují expanzí na atmosférický nebo nižší tlak. Vodný roztok močoviny se koncentruje odpařením a/nebo krystalizaci ' a dále se zpracovává. V průběhu odpařování se vytváří plynná směs, která kromě vodní páry obsahuje ještě jemné kapičky močoviny a dále amoniak a kysličník uhličitý.
Stejně - jako plynná směs, oddělená při expanzi po konečném stupni se i tato plynná směs kondenzuje, a takto získaný kondenzát se z části užije k nové adsorbci plynné směsi z koncového stupně. Zbývající část tvoří odpad. Uvedený kondenzát obsahuje rovněž vodu, přiváděná ve formě vodní ' páry při odpařování, promývací vodu, vodu, použitou ’ k promytí čerpadel a podobně. Na jednu molekulu - močoviny se tvoří jedna molekula vody. To - znamená, že v továrně na močovinu s kapacitou 1500 tun močoviny denně so- denně tvoří 450 tun vody. Mimoto se denně přivádí 300 tun vody, což znamená, ;že odpad tvoří denně přibližně 750 tun vody.
Tato ' voda obsahuje ' 2 až 9 hmotnostních proč, amoniaku, 0,8 ’. až 6 'hmotnostních % kysličníku - - uhličitého _ 0,3 ’· až . ·· 1,5 ’ hmotnostních %' ' močoviny, ' což ' na jedné straně ' představuje · velké '' množství surových materiálů a na druhé straně běží o příliš velkou koncentraci · ve ' -vodě, -která převyšuje · povolená množství v ' mnoha zemích. Je proto zapotřebí před ' vypuštěním této vody odstranit alespoň většinu amoniaku a močoviny.
K tomuto účelu se uvedený kondenzát obvykle - zpracovává způsobem, popsaným v Industrial Wastes, - září/říjen 1976, strany 44 až 47.
Při tomto zpracování se kondenzát, který . již byl - zbaven části amoniaku a kysličníku uhličitého nechá projít při vyšším tlaku do spodku reakční kolony, kde se zahřívá parou, přiváděnou rovněž do spodku kolony, čímž dochází k hydrolýzo močoviny.
Takto získaný roztok se odvádí z horní části reakční kolony. Kromě malého množství nehydrolyzované močoviny obsahuje tento roztok ještě amoniak a kysličník uhličitý, tyto látky se odstraňují ' po expanzi roztoku na uvedený nižší tlak v další koloně čištěním vodní parou.
Plynná směs, která se takto oddělí se užije v prvním desorpčním stupni. Produkt ze spodku druhé desorpční kolony se po průchodu výměníkem tepla spojí s kondenzátem, který má být zpracován. Odpadní voda obvykle stále ještě obsahuje přibližně 50 ppm amoniaku a 50 ppm močoviny. I v případě velmi dlouhé doby zpracování, k níž je zapotřebí až neúčinně dlouhých reakčních kolon zůstává stále obsah močoviny v rozmezí 20 až 25 ppm.
Vynález si klade za úkol navrhnout způsob, při jehož použití by bylo možno snížit obsah amoniaku a močoviny ve zředěném vodném roztoku pod 10 ppm. K tomuto účelu se nechá procházet do horní, části reakční kolony , kapalina při takové ' teplotě a takovém tlaku, že se v ní může tvořit plynné fáze a do spodku reakční kolony se přivádí inertní plyn, který jednak slouží k zahřátí a jednak jako čisticí prostředek.
Předmětem vynálezu je způsob odstraňování močoviny, amoniaku a kysličníku uhličitého ze zředěných vodných ' roztoků hydrolýzou močoviny s následnou desorpcí amoniaku a kysličníku uhličitého, vyznačující se tím, že se tento roztok, z něhož se s , výhodou před zpracováním v reakční koloně odstraní amoniak ' a kysličník uhličitý v zóně pro předběžnou desorpci, při tlaku 0,1 až , 0,5 MPa, přivádí pod tlakem 1 až 3 MPa do horní části- reakční kolony a proudí směrem shora dolů v - protiproudu k proudu plynu, s výhodou vodní páry o , tlaku 1,5 až 4,2 MPa, v horní části kolony se udržuje teplota 170 až ,220 % na spodku kolony se udržuje teplota 180 až 230 °C, z horní části kolony se odvádí plynná směs s obsahem· amoniaku, kysličníku uhličitého a vodní páry a z dolní části se odvádí vodný roztok amoniaku a kysličníku uhličitého, s obsahem pod 10 ppm močoviny, načež se z tohoto roztoku odstraňuje při tlaku 0,1 až 0,5 MPa amoniak a kysličník uhličitý a získaná plynná směs se vede od zóny pro předběžnou desorpci.
V případě, že zpracovávaná kapalina obsahuje poměrně vysoké množství amoniaku, jako je tomu například v případě, že se užije kondenzátu, získaného při výrobě močoviny, je výhodné odstranit tuto látku před uvedením roztoku do reakční kolony v předběžné desorpční zóně . při tlaku 0,1 až 0,5 MPa, čímž se odstraní poměrně velké množství amoniaku i kysličníku uhličitého. Toto odstranění amoniaku a kysličníku uhličitého musí být provedeno do takového stupně, aby ve spodku reakční kolony, kde koncentrace močoviny je nízká, nebylo zabráněno další hydrolýze . močoviny. Při provádění tohoto způsobu je možno plynnou směs, odváděnou z reakční kolony užít ještě jako vyhřívaní a čisticí prostředí.
Vyhřívací a čisticí prostředí pro použití v reakční koloně je s výhodou vodní pára o tlaku 1,5 až 4,2 MPa. Je samozřejmé, že je možno užít i jiné plyny, tyto plyny je však zapotřebí znovu odstraňovat, čímž se zvýší náklady na provádění postupu.
Vynález bude osvětlen v souvislosti s přiloženým výkresem.
Na tomto výkrese je schematicky znázorněno zpracování kondenzátu, získaného při výrobě močoviny.
Kondenzát, obsažený v tanku 1 se přivádí pod tlakem 0,1 až 0,5 MPa, například pod tlakem 0,3 až 0,4 MPa pomocí čerpadla 2 přes výměník 3 tepla do spodní části horní poloviny kolony 4 pro předběžnou desorpci. Zde se odstraní převážná část rozpuštěného amoniaku a kysličníku uhličitého působením proudu plynu, který prochází z reakční kolony 5 a desorpční kolony 6 do spodku kolony 4 pro předběžnou desorpci. Plynná směs, která se odvádí obsahuje rovněž množství vodní páry a úplně se kondenzuje v kondenzátoru 7. Malá část kondenzátu se vrací do horní části kolony 4 pro předběžnou desorpci, převážná část se odvádí potrubím 8 k dalšímu zpracování při výrobě močoviny, například do kondenzační absorpční zóny v posledním stupni.
Roztok, zpracovaný v koloně 4 pro předběžnou desorpci obsahuje ještě kromě malých množství amoniaku a kysličníku uhličitého téměř veškeré množství původně přítomné močoviny a prochází pomocí čerpadla 9 pod tlakem 1 až . 3 MPa, například
1,25 MPa přes výměník 10 ttepla do horní části reakční kolony 5. Reakční kolona 5 je rozdělena například pomocí sít do většího počtu oddílů, čímž se usnadňuje promývání plynem. Do spodku reakční kolony 5 · se přivádí potrubím 11 proud plynu, v tomto případě páry o tlaku 1,5 až 3 MPa, například 2,5 MPa.
Změny teploty v průběhu délky kolony , se řídí množstvím přiváděné vodní páry a tlakem v reakční koloně 5 .tak, že teplota v horní části reakční kolony 5 je v rozmezí 170 až 220 °C a na spodku v rozmezí 180 až 230 stupňů Celsia. Při tomto tlaku, například 1,25 MPa a teplotě například 181 °C v horní části a 193 OC na spodku je průměrná teplota 185 °C. Vodní pára dodává teplo, nutné pro hydrolýzu močoviny .a pro odpaření amoniaku a kysličníku uhličitého.
Obsah močoviny v roztoku, který proudí shora dolů v reakční koloně 5 se snižuje poměrně rychle a tím rychleji, čím je teplota vyšší. Bylo prokázáno, že po určité době je konečná koncentrace močoviny určována koncentrací amoniaku a kysličníku uhličitého v roztoku. Z tohoto důvodu je často zapotřebí provést předběžnou desorpci amoniaku a kysličníku uhličitého, aby в
bylo možno dosáhnout obsahu močoviny 10 ppm nebo nižší. Je například možno dosáhnout tohoto cíle při průměrné teplotě 185 stupňů Celsia- a minimálním pobytu v reakční koloně 5 celkem 70 minut. Při vyšší průměrné teplotě stačí kratší doba.
Směs plynů z reakční kolony 5 se odvádí z horní části a po expanzi v expanzním zařízení 12 se stlačí na hodnotu, nutnou pro práci kolony 4 pro předběžnou desorpci, v tomto případě 0,3 až 0,4 MPa. Tento plyn se přivádí poněkud níže než zpracovávaný kondenzát a předává část svého tepla kapalině, která proudí shora dolů.
Kapalina, která se shromažďuje na spodku reakční kolony 5, a která je v podstatě úplně prostá močoviny se vede do výměníku 10 tepla a do expanzního zařízení 13 a pod tlakem 0,1 až 0,5 MPa, například 0,35 MPa se vede do horní části desorpění kolony 6. Směs plynného amoniaku, kysličníku uhličitého a vodní páry, uvolněné při expanzi se okamžitě oddělí a zbývající kapalná fáze prochází směrem dolů v desorpění koloně 6 proti proudu proti vodní páre·, přiváděné přívodem 14, jejíž teplo je dostatečné k odpaření amoniaku a kysličníku křemičitého, takže se obsah amoniaku sníží na 10 ppm nebo nižší. Takto odstraněný amoniak a kysličník uhličitý spolu s vodní párou se vedou do spodku kolony 4 pro předběžnou desorpci a slouží k zahřívání a čištění zpracovávané kapaliny.
Ze spodku desorpění kolony 6 se odebírá odpadní plyn, v němž koncentrace močoviny a amoniaku je 10 ppm nebo nižší. Část tepla z tohoto odpadu se užije ve výměníku 3 tepla pro předehřátí kapaliny, zpracovávané v koloně 4 pro předběžnou desorpci. Proud odpadního materiálu se pak popřípadě chladí v chladiči 15 vodou a pak se odvádí potrubím 18.
Vynález bude osvětlen následujícím příkladem.
Příklad
Kondenzát, získaný v závodu na výrobu močoviny s produkcí 1500 tun močoviny denně byl zpracováván svrchu uvedeným způsobem. Všechna další množství jsou uvedena v kg za hodinu.
333 kg kondenzátu obsahovalo 4,38 % hmotnostních amoniaku, 2,95 % hmotnostních kysličníku uhličitého a 1,09 % hmotnostních močoviny. Kondenzát byl zahřát ve výměníku 3 tepla ze 42 °C na 125 °C. V koloně 4 pro předběžnou desorpci byl tento roztok nejprve veden do protiproudu pod tlakem 0,343 MPa vzhledem k 1147 kg plynné směsi z reakční kolony 5, která sestává ze 66 kg -amoniaku, 252 kg kysličníku uhličitého a 829 kg vodní páry o teplotě 181 °C a pak vzhledem k 5562 kg plynné směsi z desorpění kolony 6, která obsahovala- 421 kilogramů amoniaku, 5 kg kysličníku uhličitého a 5136 kg vodní páry o teplotě 136 stupňů Celsia. Z horní části kolony 4 pro předběžnou desorpci bylo odváděno- 2293 kg amoniaku, 1720 kg kysličníku uhličitého a 2528 kg vodní páry. Tato plynná směs byla úplně kondenzována a část takto získaného roztoku o teplotě 54 °C s obsahem 876 kg amoniaku, 657 kg kyslinčíku uhličitého a 966 kg vodní páry byla navrácena - do kolony 4 pro předběžnou desorpci. Zbývající část s obsahem 1562 kg vody, . 1417 kg amoniaku a 1063 kg kysličníku uhličitého - byla vedena zpět pro výrobu močoviny.
Ve stupni, v němž se odvádí předběžná desorpce bylo tedy odstraněno celkem -75 % původního množství amoniaku.
Kromě 30 349 kg vody obsahoval roztok po desorpci 310 kg amoniaku, 31 kg kysličníku uhličitého a 319 kg močoviny a byl přiveden Čerpadlem 9 pod tlakem 1,226 MPa po zahřátí ze 135 °C na 183 °C výměníkem 10 tepla do horní části reakční kolony 5. Do spodku reakční kolony 5 bylo přiváděno 1700 kg vodní páry o teplotě 225 °C a tlaku 2,45 MPa. Močovina, přítomná v tomto materiálu byla téměř úplně hydrolyzována na amoniak a kysličník uhličitý. Plynná směs uvedeného -složení byla odváděna a expandována z 1,47 MPa na 0,343 MPa.
Produkt ze spodku reakční kolony 5 sestával z 31127 kg vody, 419 kg amoniaku a 6 kg kysličníku uhličitého a byl užit pro předehřívání materiálu, přiváděného do reakční kolony 5, čímž došlo k poklesu jeho teploty ze 193 na 146 °C. Expanzí v horní části desorpění kolony 6 byl tlak znovu snížen na 0,343 MPa a teplota byla dále snížena na 136 °C. V -této desorpění koloně 6 byl svrchu uvedený roztok čištěn použitím 5000 kilogramů vodní páry o teplotě 147 °C. Při provádění tohoto postupu vzniklo 5562 kg svrchu uvedené plynné směsi, která byla pak přiváděna do spodku kolony 4 pro předběžnou desorpci. Voda, která byla odváděna ze spoduk desorpění kolony 6 byla nejprve použita k předehřívání kondenzátu, který měl být zpracován, čímž její teplota poklesla ze 139 na 63 °C a pak byla dále chlazena vodou až na 40 °C, načež byla odvedena. Tato voda obsahovala 6 ppm amoniaku a 8 ppm močoviny.

Claims (4)
Hide Dependent

  1. PŘEDMĚT VYNALEZU
    1. Způsob odstraňování močoviny, amoniaku a kysličníku uhličitého ze zředěných vodných roztoků hydrolýzou močoviny s následnou desorpcí amoniaku a kysličníku uhličitého, vyznačující se tím, že se tento roztok, z něhož se s výhodou před zpracováním v reakční koloně odstraní amoniak a kysličník uhličitý v zóně pro předběžnou desorpcí, při tlaku 0,1 až 0,5 MPa, přivádí pod tlakem 1 až 3 MPa do horní části reakční kolony a proudí směrem shora dolů v protiproudu к proudu plynu, s výhodou vodní páry o tlaku 1,5 až 4,2 MPa, v horní části kolony se udržuje teplota 170 až 220 stupňů Celsia, na spodku kolony se udržuje teplota· 180 až 230 °C, z horní části kolony se odvádí plynná směs s obsahem amoniaku, kysličníku uhličitého a vodní páry a z dolní části se odvádí vodný roztok amoniaku a kysličníku uhličitého, s obsahem pod 10 ppm močoviny, načež se z tohoto rozto ku odstraňuje při tlaku 0,1 až 0,5 MPa amoniak a kysličník uhličitý a získaná plynná směs s obsahem amoniaku a kysličníku uhličitého se vede do zóny pro předběžnou desorpcí.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se z roztoku, odváděného ze spodku reakční kolony odstraňuje amoniak a kysličník uhličitý vodní parou, která prochází v protiproudu.
  3. 3. Způsob podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se roztok, přiváděný do reakční kolony předem zahřívá ve výměníku tepla roztokem, který se odvádí ze spodku reakční kolony.
  4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se po expanzi na tlak 0,1 až 0,5 MPa nechá plynná směs, odváděná z horní části reakční kolony, procházet do zóny pro předběžnou desorpci.
    1 list výkresů