CS261963B1

CS261963B1 - Device for separation of urea from vapors

Info

Publication number: CS261963B1
Application number: CS869888A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Ing Nesetril; Petr Ing Knedlik
Original assignee: Miroslav Ing Nesetril; Petr Ing Knedlik
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS988886A1

Abstract

Řeší se zařízení pro oddělení močoviny z brýdových par, sestávající z odlučovače kapaliny pro rozdělování parokapalinové směsi, kterým je cyklónový odlučovač s jedním nebo více cyklóny, ze směšovacího kondenzátorů, ve kterém dochází ke kondenzaci části par močoviny obsažené v brýdových parách a z odlučovače k zachycení kapek roztoku močoviny, unášeného brýdo- vými párami. Zařízením dojde ke snížení obsahu močoviny v procesním kondenzátu a ke zmenšení rozměrů zařízení. Dále je dosaženo vyšší účinnosti rozdělení parokapalinové směsi využitím odstředivého účinku v cyklónu. Řešení lze s výhodou použít v případě, že konečným produktem při výrobě močoviny je močovina, získaná odpařováním vody z vodného roztoku močoviny.A device for separating urea from vapor vapors consisting of a liquid separator for separating a vapor liquid mixture, which is a cyclone separator with one or more cyclones, from a mixing condenser in which a part of the urea vapors contained in vapor vapors and from the trap to trap droplets is condensed is solved. urea solution entrained in the vapor pair. The device will reduce the urea content of the process condensate and reduce the size of the device. Further, a higher efficiency of the vapor deposition is obtained by utilizing a centrifugal effect in the cyclone. The solution can be advantageously used when the final product in the production of urea is urea obtained by evaporating water from the aqueous urea solution.

Description

(54) Zařízení pro oddělení močoviny z brýdových par(54) Equipment for separating urea from vapors

Řeší se zařízení pro oddělení močoviny z brýdových par, sestávající z odlučovače kapaliny pro rozdělování parokapalinové směsi, kterým je cyklónový odlučovač s jedním nebo více cyklóny, ze směšovacího kondenzátorů, ve kterém dochází ke kondenzaci části par močoviny obsažené v brýdových parách a z odlučovače k zachycení kapek roztoku močoviny, unášeného brýdovými párami. Zařízením dojde ke snížení obsahu močoviny v procesním kondenzátu a ke zmenšení rozměrů zařízení. Dále je dosaženo vyšší účinnosti rozdělení parokapalinové směsi využitím odstředivého účinku v cyklónu. Řešení lze s výhodou použít v případě, že konečným produktem při výrobě močoviny je močovina, získaná odpařováním vody z vodného roztoku močoviny.The invention relates to a device for separating urea from vapor vapors, comprising a liquid separator for separating a liquid-liquid mixture, which is a cyclone separator with one or more cyclones, a mixing condenser in which condensation of some of the urea vapor contained in vapor vapor. urea solution carried by vapors. The equipment reduces the urea content of the process condensate and reduces the size of the equipment. Furthermore, a higher efficiency of distribution of the steam-liquid mixture is achieved by utilizing a cyclone centrifugal effect. The solution can advantageously be used if the end product in the production of urea is urea obtained by evaporating water from an aqueous urea solution.

281963281963

Vynález se týká zařízení pro oddělení močoviny z brýdových par.The present invention relates to a device for separating urea from vapors.

Při výrobě močoviny vzniká v syntézním okruhu vodný roztok močoviny, obsahující čpavek a oxid uhličitý. Dalším zpracováním se z roztoku odstraní většina čpavku i oxidu uhličitého, voda ze zbylého roztoku je obvykle odstraňována dvoustupňovým odpařováním za tlaku 30 KPa, respektive 3 až 4 KPa.In the production of urea, an aqueous urea solution containing ammonia and carbon dioxide is formed in the synthesis circuit. Further treatment removes most of the ammonia and carbon dioxide from the solution, and the water from the remaining solution is usually removed by two-stage evaporation at 30 KPa and 3-4 KPa, respectively.

V brýdových parách je obsažen podíl močoviny jednak ve formě unášených kapek, jednak ve formě páry močoviny. Brýdové páry jsou vedeny do kondenzátorů, kde zkondenzuje převážná část vodních par a vytvoří tak roztok s nízkým obsahem čpavku, oxidu uhličitého a močoviny. Nízký absolutní tlak je v okruhu odpařování udržován pomocí ejektorů, které jsou zařazeny buď na výstupu z odparky, nebo za kondezátorem. Kondenzace probíhá ve dvou nebo více tlakových stupních.In vapors, the proportion of urea is contained in the form of entrained drops and in the form of urea steam. The vapor vapors are fed to condensers where they condense most of the water vapor to form a solution with a low content of ammonia, carbon dioxide and urea. The low absolute pressure is maintained in the evaporation circuit by means of ejectors, which are connected either at the outlet of the evaporator or after the condenser. Condensation takes place in two or more pressure stages.

Jsou známa řešení, kde se rozdělení parokapallnové směsi a zachycení kapek močoviny z brýdových par uskutečňuje v odlučovači tvořeném například prázdnou nádobou velkého průměru. Rozdělení parokapalinové směsi a odloučení kapek se docílí jednak odstředivou silou vyvolanou tangenciálním vstupem, jednak nízkou rychlostí par ve velkém prostoru. Nedostatkem tohoto zařízení je zejména jeho rozměrnost.Solutions are known in which the distribution of the parocapallin mixture and the entrapment of urea drops from vapor vapors is carried out in a separator formed, for example, by an empty large-diameter vessel. The separation of the steam-liquid mixture and the separation of the drops is achieved both by centrifugal force caused by tangential inlet and by low vapor velocity in large space. The disadvantage of this device is its size.

Jiné známé řešení využívá pro odlučování kapek z proudu brýdových par rovněž prostorově náročný odlučovač s vestavěným demisterem nebo lamelovým odlučovačem. Nevýhodou tohoto zařízení je zejména zanášení odlučovací vestavby. Z odlučovače jsou brýdové páry odsávány ejektorem do povrchového kondenzátorů, ve kterém dochází ke kondenzaci vody a absorpci čpavku a oxidu uhličitého. Ve vzniklém kondenzátu je zachycena močovina, která unikla z odlučovače odparky. Nevýhodou tohoto zařízení je to, že veškerá zachycená močovina je v dalším zpracování — hydrolýze — rozložena na původní složky, které musí opět vstoupit do procesu.Another known solution also uses a space-intensive separator with a built-in demister or a lamella separator for separating drops from the vapor stream. The disadvantage of this device is, in particular, fouling of the separator installation. From the separator, the vapor vapors are sucked through the ejector into surface condensers, where water condensation occurs and ammonia and carbon dioxide are absorbed. Urea which has escaped from the evaporator separator is collected in the condensate formed. The disadvantage of this plant is that all of the urea entrapped is broken down into further components - hydrolysis - into the original constituents, which must re-enter the process.

Je známo jiné zařízení, v němž jsou brýdové páry nejprve částečně zkondenzovány v povrchovém kondenzátorů — předkondenzátoru, kde kondenzuje hustý roztok močoviny. Tento roztok je vracen zpět do vstupu na odparku. Zbylá část brýdové páry kondenzuje na dalším povrchovém kondenzátoru. Nevýhodou tohoto zařízení je zvýšení tlakových ztrát v systému a tím zvýšení tlaku v odparce. Dále dochází k zanášení chladicích ploch předkondenzátoru i kondenzátoru a propojovacího potrubí. Tyto nedostatky odstraňuje jiné známé zařízení, v němž ochlazení brýdových par a kondenzace močovinových par probíhá na patrech kontaktního kondenzátorů. Nedostatkem tohoto zařízení je jeho značná rozměrnost, vyšší tlaková ztráta v systému a značný únos kapek roztoku obsahujícího močovinu.Another device is known in which vapors are initially partially condensed in a surface condenser - a precondenser, where a thick urea solution condenses. This solution is returned to the inlet to the evaporator. The remainder of the vapor vapor condenses on another surface condenser. The disadvantage of this device is an increase in pressure losses in the system and thus an increase in pressure in the evaporator. Furthermore, the cooling surfaces of the pre-condenser and condenser and the connecting piping are clogged. These drawbacks are overcome by another known device in which vapour vapor cooling and urea vapor condensation take place on the trays of the contact capacitors. The disadvantage of this device is its considerable size, higher pressure drop in the system and considerable droplet dropping of the urea-containing solution.

Nevýhody dosud známých řešení jsou odstraněny zařízením pro oddělení močoviny z brýdových par, sestávajících z odlučovače kapaliny pro rozdělení parokapalinové směsi, ze směšovacího kondenzátorů, ve kterém dochází ke kondenzaci části par močoviny z brýdových par a z odlučovače k zachycení kapek roztoku močoviny unášeného brýdovými parami, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rozdělení parokapalinové směsi je provedeno cyklónovým odlučovačem s jedním nebo více cyklóny. Případné zkondenzování a zachycení části par močoviny v brýdových parách je provedeno směšovacím kondenzátorem s jednou nebo více tryskami pro rozstřikování chladicí kapaliny do proudu brýdových par a odlučovačem kapek roztoku močoviny.The disadvantages of the prior art solutions are eliminated by a vapor-vapor-separating device consisting of a liquid separator for separating a steam-liquid mixture, a mixing condenser in which a part of the vapor-vapor vapor is condensed and a separator to trap drops of urea solution entrained The invention is characterized in that the distribution of the steam-liquid mixture is carried out by a cyclone separator with one or more cyclones. Optional condensation and trapping of a portion of the urea vapor in the vapor vapor is accomplished by a mixing condenser with one or more nozzles for spraying the coolant into the vapor vapor stream and a urea solution droplet separator.

Podstata zařízení podle vynálezu dále spočívá v tom, že vyšší teploty všech vnitřních částí cyklónového odlučovače, než je teplota tuhnutí močoviny, případně teploty blízké teplotě tuhnutí močoviny, je dosaženo vyhříváním vnitřního povrchu cyklónového odlučovače nebo ohřevem parokapalinové směsi přímou párou.The principle of the device according to the invention further consists in the fact that higher temperatures of all the inner parts of the cyclone separator than the freezing point or near the freezing point are achieved by heating the inner surface of the cyclone separator or by heating the steam-liquid mixture by direct steam.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že dojde ke snížení obsahu močoviny v brýdových parách, ke zmenšení rozměrů zařízení. Dále je dosaženo vyšší účinnosti rozdělení parokapalinové směsi využitím odstředivého účinku v cyklónu.The advantages of the solution according to the invention are that the urea content in the vapors vapor is reduced and the dimensions of the device are reduced. Furthermore, a higher efficiency of distribution of the steam-liquid mixture is achieved by utilizing a cyclone centrifugal effect.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the attached drawing.

Vodný roztok močoviny vstupuje potrubím 1 do vařáku doparky 2. Vzniklá parokapalinová směs je vedena potrubím 3 do cyklónového odlučovače 4 taveniny. Odloučená tavenina močoviny je vedena potrubím 5 dále do procesu. Pro zamezení tuhnutí zachycených kapek močoviny na vnitřních plochách odlučovače 4 taveniny jsou vnitřní plochy ohřívány párou buď pomocí vyhřívaných ploch 1.5 tvořených například pláštěm nebo otopnou trubkou, nebo přímo párou přiváděnou tryskami 16 k vnitřní stěně odlučovače 4 taveniny. Brýdové páry vstupují potrubím 6 do směšovacího kondenzátoru 7, kde jsou zkrápěny vodou nebo slabým procesním roztokem, přiváděným potrubím 8 do trysek 11. Zachycený roztok močoviny se odvádí z odlučovače 9 kapek roztoku močoviny potrubím 10 k dalšímu zpracování do odparky, případně do okruhu syntézy bud přímo, nebo po předchozím využití v absorpci vystupujících plynů ze syntézního okruhu nebo recykláže. Koncentrace roztoku močoviny odváděného z odlučovače 9 kapek roztoku močoviny se udržuje na požadované hodnotě řízením množství zkrápěcí kapaliny. Páry, zbavené převážné části močoviny, jsou z odlučovače 9 kapek roztoku močoviny odsávány ejektorem 12. Množství hnací páry přiváděné do ejektoru 12 se reguluje v závislosti na žádaném tlaku v cyklónovém odlučovači 4. Do proudu par odsávaných ejektorem 12 se případně doplňuje voda nebo vhodný procesní roztok potrubím 13. Proud par vystupující z ejektoru 12, případně doplněný vodou nebo vhodným procesním roztokem z potrubí 13, vstupuje do povrchového kondenzátoru 14. Zde vzniklý kondenzát se odvádí do okruhu zpracování slabých vodných roztoků čpavku, oxidu uhličitého a močoviny, kde je z něho zpět získáván čpavek a oxid uhličitý, případně je možné jej použít pro jiné účely.The aqueous urea solution enters line 2 into the digester 2 vessel. The resulting steam-liquid mixture is passed through line 3 to the melt cyclone 4. The separated urea melt is passed through line 5 further to the process. To prevent solidification of the collected urea droplets on the inner surfaces of the melt separator 4, the inner surfaces are heated by steam either by means of heated surfaces 1.5 formed, for example, by a jacket or heating pipe, or directly by steam supplied through nozzles 16 to the inner wall of the melt separator. The vapor vapors enter via line 6 into the mixing condenser 7 where they are sprinkled with water or a weak process solution via line 8 to the nozzles 11. The collected urea solution is discharged from the urea droplet separator 9 via line 10 for further processing into an evaporator or directly or after previous use in the absorption of leaving gases from the synthesis circuit or recycling. The concentration of the urea solution discharged from the urea solution droplet separator 9 is maintained at the desired value by controlling the amount of spray liquid. The vapors removed from most of the urea are sucked out of the urea droplet separator 9 by the ejector 12. The amount of propellant supplied to the ejector 12 is controlled depending on the desired pressure in the cyclone separator 4. Optionally, water or an appropriate process The vapor stream exiting the ejector 12, optionally supplemented with water or a suitable process solution from the conduit 13, enters the surface condenser 14. The condensate formed therein is discharged into a circuit for the treatment of weak aqueous ammonia, carbon dioxide and urea solutions containing it. ammonia and carbon dioxide may be recovered or used for other purposes.

Zařízení podle vynálezu lze s výhodou využít v případě, že konečným produktem při výrobě močoviny je močovina (například granulovaná) získávaná odpařováním vody z vodného roztoku močoviny.The device according to the invention can be advantageously used if the final product in the production of urea is urea (e.g. granulated) obtained by evaporating water from an aqueous urea solution.

Claims

Subject

An apparatus for separating urea from vapors, comprising a liquid separator for separating a steam-liquid mixture, a mixing condenser in which a portion of vapor vapor from vapor is condensed and a separator to trap drops of urea solution entrained by vapor vapor, (4) the melt is formed by at least one cyclone, a mixing condenser (7) equipped with at least one nozzle (11) being arranged between the vapor outlet of the melt separator (4J) and the vapor vapor inlet to the ejector (12).

Device according to claim 1, characterized in that the internal parts of the melt separator (4) are provided with a heating device provided either by a heating surface (15) or by nozzles (16) for the supply of heating steam.