CZ20011941A3

CZ20011941A3 - Způsob výroby močoviny

Info

Publication number: CZ20011941A3
Application number: CZ20011941A
Authority: CZ
Inventors: Gerhard Coufal
Original assignee: Agrolinz Melamin Gmbh
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-09-12
Also published as: SK6202001A3; TR200101550T2; ATA203998A; RO119944B1; BR9915851A; JP2002531434A; PL348066A1; NO20012679L; HUP0104551A2; KR20010080656A; AR021529A1; EA200100611A1; AU1557300A; DE59907228D1; EP1135366B1; EP1135366A1; CN1329591A; NO20012679D0; AT411830B; CA2350792A1

Description

Způsob výroby močoviny

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby močoviny.

Dosavadní stav techniky

Obvykle se k výrobě močoviny používají plyny sestávající zejména z NH3 a CO2 a uvolňující se při melaminové synthéze. Přitom se plyny výhodně převádí ze zařízení na výrobu melaminu přímo do zařízení na výrobu močoviny, kde se například absorbují do proudícího karbamátu a dopravují se do reaktoru. Zlepšený, racionálnější a hospodárnější způsob vázání plynu z výroby melaminu je popsán K. Abem a kolektivem v Kaguku Kogaku 40, 298-302 (1976), při kterém se plyny, případně po oddělení zbytkového melaminu v močovinové pračce přímo a beze změny v suchém stavu dovedou do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny, Tato postupová varianta je popsána také v SU 899538 nebo WO 98/08808. Podle WO 98/32731 se plyny nejprve kondenzuj í při tlaku melaminového reaktoru, přičemž vzniká karbamát amonný, který se následně dopravuje do vysokotlakého dílu zařízení na výrobu močoviny.

Nevýhoda známých způsobů spočívá především v tom, že Část energetických ztrát nastává odebráním, respektive ochlazením plynů, Čímž jsou podmíněny přídavné postupové kroky a části aparatury, respektive v případě přímého převodu plynu do zařízení na výrobu močoviny musí být tlak plynu, respektive tlak v melaminovém reaktoru větší než tlak v reaktoru na výrobu močoviny. To podmiňuje neflexibilní a pevně daný chod obou reaktorů, čímž často nemohou být reaktory provozovány za podmínek optimálních pro proces.

Podstata vynálezu

Překvapivě bylo zjištěno, že se nohou nevýhody odstranit tehdy, když se plyn z výroby melaninu přivede přímo do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny pomocí ejektorů.

Předmětem vynálezu proto je způsob výroby močoviny, při kterém se plyny sestávající v podstatě z NH3 a CO2 a pocházející ze zařízení na výrobu melaninu přivedou pomocí jednoho nebo více ejektorů přímo do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny. K vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny patří zejména reaktor na výrobu močoviny, stripovací zařízení a kondenzor karamátu a rovněž v této oblasti zařízení ležící vedení a části zařízení.

Předložený způsob je vhodný pro libovolná zařízení na výrobu melaminu a zařízení na výrobu močoviny. Takováto zařízení jsou známá například z Ullnann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5 vydání, svazek A16 (1990) str. 171 až 185 (Melamin), případně svazek A27 (1996) str. 333 až 365 (Harnstoff) a rovněž z materiálu K. Abe a kolektiv, Kagaku Kogaku 40 (1976) str. 298 až 302, z EP-727,414 A, WO 98/08808 a WO 98/32731.

Plyny přednostně z kterém se melamin až 800 bar z plyn, v podstatě přímo do zařízení na výrobu roztavenou močovinou použ íváné vysokotlakého získává při teplotách 300 až 500 °C a tlacích močoviny za odštěpení NH3 obsahující NH3 a CO2 močoviny, (močovinovou jak v předloženém způsobu pochází zařízení na výrobu melaminu, ve a CO2. Odštěpený se podle vynálezu vede po průchodu k oddělení v U1lmanovi.

přednostně pračkou) zbytkového melaminu, jak je například popsáno

Zvláště vhodná zařízení na výrobu melaminu jsou taková, která

jsou založena na procesu stripování močoviny, přičemž se plyny zreagují na močovinu při teplotě 150 až 350 °C, přednostně při teplotě 170 až 200 °C a při tlaku 125 až 350 bar, zejména při tlaku 140 až 200 bar. NH3 a CO2 nezreagované na močovinu se oddělí v připojeném stripovacím zařízení a následně se kondenzují v kondenzoru, přičemž vzniká karbamát amonný obsahující NH3 a CO2, který se vede opět zpět do reaktoru na výrobu močoviny. Roztok močoviny vystupující ze stripovacího zařízení se koncentruje následujícím rozkladem karbamátů a uhličitanů při nižším tlaku, například středotlakým rozkladem a následujícím nízkotlakým rozkladem a rovněž vakuovým odpařováním a rovněž destilací NHa a CO2. Při koncentraci vznikající plyny se koncentrují a následně vedou zpět do výroby močoviny.

V přednostním způsobu podle předloženého vynálezu se ejektory k dopravě plynu z výroby melaminu do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny provozují s jedním nebo více následujícími hnacími médii:

a) tekutý NH3 ,

b) plynné NH3 nebo CO2,

c) vodnaté roztoky obsahující v podstatě NH3 a CO2 .

Vodnaté roztoky obsahující v podstatě NH3 a CO2 vznikají přednostně v zařízení na výrobu močoviny, mohou však také pocházet z jiných procesů, při nichž vznikají NH3 a CO2, například ze zařízení na výrobu melaminu. Vodnaté roztoky při výrobě močoviny obsahující v podstatě NH3 a CO2 a pocházející zejména z regenerace, například z karbamátového kondenzoru nebo z nízkotlaké části na výrobu močoviny, například ze středotlakého absorberu, se mohou podle vynálezu použít jako hnací médium pro ejektory pro vnesení plynů z výroby melaminu do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny.

«**·

Zvláštní výhoda použití roztoků obsahujících vedle NH3, CO2, H20 a karbamáty a uhličitany, pocházejících z kalu ze středotlakého absorbéru, spočívá zejména v tom, že mají nízký tlak pro vyplynění rozpuštěných plynů. Jako příznivé se totiž jeví, když jsou tlak plynu hnacího prostředku a případně teplota nižší než tlak a případně teplota vkladného plynu. Tím se zabraňuje, že se rozpuštěné plyny v ejektoru vyplynují.

Tlak použitých hnacích medií se volí podle typu a množství hnacího média tak, že se podle sacích podmínek a množství dopravovaných plynů a rovněž protitlaku vysokotlakové části zařízení na výrobu močoviny může dopravovat pokud možno celé množství plynů. Tlak a množství hnacího média musí být proto příslušně vysoké k zajištění, aby se mohly dopravované plyny v odpovídajícím množství a při odpovídajícím tlaku vložit do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny. Tlak hnacích médií je přitom vyšší než tlak ve vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny a je přednostně 1,1 až 3 krát tak velký, zvláště přednostně 1,3 až 2,5 krát tak velký, než tlak ve vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny. Teplota hnacích médií je především závislá na vedení procesu a přednostně leží v rozsahu 10 °C až 200 °C. V případě použití NH3 , například synthezního NH3 pro výrobu močoviny, se jeví jako výhodná teplota 10 °C až 80 °C, zvláště přednostně 20 °C až 65 °C. V případě použití synthezního COz leží teplota přednostně výše, při 115 °C až 140 °C. Vodnaté roztoky obsahující NH3 a CO2, které pocházejí například z kondenzoru karbmátu zařízení na výrobu močoviny, přičemž se současně vytváří pára o tlaku 3 až 4 bary, mají jako hnací prostředek přednostně teploty 150 °C až 160 °C. Zpět vedené uhličitanové roztoky, například ze středotlakého absorbéru zařízení na výrobu močoviny mohou mít teploty 65 °C až 100 °C, přednostně 65 °C až 70 °C.

Molový poměr NH3 k CO2 ve vloženém plynu pocházejícím

ze zařízení na výrobu melamínu závisí na typu použitého procesu výroby melamínu a činí přednostně 2,5 až 5. Tlak plynu pocházejícího ze zařízení na výrobu melamínu odpovídá v podstatě tlaku v reaktoru na výrobu melamínu a činí přednostně 50 až 250 bar, zvláště přednostně 70 až 200 bar. Teplota plynu ze zařízení na výrobu melamínu činí přednostně 175 až 250 °C, zvláště přednostně 180 až 210 °C.

Přednostní výhoda způsobu podle vynálezu spočívá potom zejména v použití zpětně vedeného proudu produktů jako hnacích medií pro ejektor a rovněž v použití NH3 a CO2 používaných jako vsázka jako hnacího média pro ejektor. Tím se jednak docílí ekonomický provoz a jednak možnost provádět výrobu močoviny a melamínu flexibilně a za optimálních podmínek, přičemž jsou umožněny nízké tlaky jak v reaktoru na výrobu melamínu, tak také v reaktoru na výrobu močoviny.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže objasněn na obr. 1 až 4, na nichž jsou znázorněny možné varianty vnesení plynu ze zařízení na výrobu melamínu do reaktoru na výrobu močoviny pomocí ejektorů.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

V zařízení, jak je schématicky znázorněno na obr. 1, se z hlavy reaktoru R-l na výrobu močoviny vede reakční produkt do párou vyhřívaného stripovacího zařízení ST-1 na výrobu močoviny, kde se obsah CO2 vstupujícího roztoku stripuje pomocí vyvařeného NH3 z roztoku. Stripované plyny se s roztokem vedeným zpět z absorpční kolony K0-1 (středotlaký absorber) «· ····

vedou do kondenzátoru £ karbamátu a zde se kondenzují. Tlak kondenzátu se zvyšuje čerpadlem P-l a potom se kondenzát používá jako hnací prostředek pro ejektor E-1 k umožnění dopravy plynu pocházejícího ze zařízení na výrobu melami nu do reaktoru R-1 na výrobu močoviny. Roztok s nízkým obsahem CO2 opouští stripovacího zařízení ST-1 na výrobu močoviny na dne a odtud se uvolňuje do separátoru. V parou ohřívaném spodním díle separátoru, rozkládacím zařízení Z -1 , se rozkládá nejvíce zůstávající karbamát a plyny bohaté na NH3 a CO2 se částečně absorbují ve středotlakém kondenzátoru K-l ve vodnatém roztoku uhličitanu, který se přivádí vedením L-1 z nízkotlaké Části zařízení na výrobu močoviny.

Směs plynu a tekutiny z kondenzátoru K-1 se vede do absorpční komory K0-1 (středotlakého absorbéru) a zůstávající CO2 a H2O se perou tekutým NH3. Na dnu absorpční komory K0-1 se odebírá roztok a pomocí druhého čerpadla P-2 se vede zpět do kondenzátoru C karbamátu. Hlavový produkt z absorpční komory K0-1. čistý plynný NH3, se kondenzuje v druhém kondenzátoru K-2 a vede se do nádrže meziskladu.

Příklad 2

V zařízení, které je schématicky znázorněno na obr.

se reakční produkty vedou z hlavy reaktoru R-1 na výrobu močoviny do parou vyhřívaného stripovacího zařízení ST-1 na výrobu močoviny, kde se obsah CO2 vstupujícího roztoku stripuje pomocí vyvařeného NH3 z roztoku. Stripované plyny se vedou do kondenzátoru £ karbamátu. Tlak zpět vedeného roztoku z absorpční kolony KO-1 se zvýší čerpadlem P-2 a potom se použije jako hnací médium pro druhý ejektor E-2 k umožnění dopravy plynů pocházejících ze zařízení na výrobu melaminu do kondenzátoru C karbamátu. V kondenzátoru C karbamátu se plyny kondenzují společně s plyny přicházejícími ze stripovacího φφ ···♦ ·· φ φ · » ♦ · ♦ φ Φφφ « · • «φφφ φ φ · · « · · · φ φφφ ·· φφ · φφ «φφ φ»

- 7 φφφφ zařízení ST-1 na výrobu močoviny.

Roztok s nízkým obsahem CO2 opouští stripovací zařízení ST-1 na výrobu močoviny na dnu a a odtud se uvolňuje do separátoru. V parou ohřívaném spodním díle separátoru, rozkládacím zařízení Z -1, se rozkládá nejvíce zůstávající karbamát a plyny bohaté na NHs a COz se částečně absorbují ve středotlakém kondenzátoru K-1 ve vodnatém roztoku uhličitanu, který se přivádí vedením L-l z nízkotlaké části zařízení na výrobu močoviny.

Směs plynu a tekutiny z kondenzátoru K-l se vede do absorpční komory KO-1 (středotlakého absorbéru) a zůstávající CO2 a H2O se perou tekutým NH3. Na dnu absorpční komory KO-1 se odebírá roztok a pomocí druhého čerpadla P-2 a druhého ejektoru E-2 se vede zpět do kondenzátoru £ karbamátu. Hlavový produkt z absorpční komory K0-1 , čistý plynný NH3 , se kondenzuje v druhém kondenzátoru K-2 a vede se do nádrže meziskladu.

Z	nádrže	meziskladu	se	odbí rá	tekuté	NH3, třetím
Čerpadlem	P-3 se	zvyšuje	tlak	a	potom se	používá	jako hnací
médium pro	ejektor	E- 1 , a	tím	se	umožňuje	doprava	kondenzátu

přicházejícího z kondenzátoru C karbamátu do reaktoru R-l na výrobu močoviny.

Příklad 3

V zařízení, které je schématicky znázorněno na obr.

se reakční produkty vedou z hlavy reaktoru R-l na výrobu močoviny do parou vyhřívaného stripovacího zařízení ST-1 na výrobu močoviny, kde se obsah CO2 vstupujícího roztoku stripuje pomocí vyvařeného NH3 z roztoku. Stripované plyny se s roztokem vedeným zpět z absorpční kolony KO-1 pomocí druhého čerpadla

P-2 vedou do kondenzátoru C karbamátu a zde se kondenzují. Tlak «V ···· · · · • * 9 · » · * • ♦ ··· · · * • 499 · ·♦9 99

9999 9 kondenzátu se za kondenzátorem C karbamátu zvyšuje pomocí čerpadla P-l a potom se dopravuje do reaktoru R-1 na výrobu močoviny.

Roztok s nízkým obsahem CO2 opouští stripovací zařízení ST-1 na výrobu močoviny na dnu a a odtud se uvolňuje do separátoru. V parou ohřívaném spodním díle separátoru, rozkládacím zařízení Z -1, se rozkládá nejvíce zůstávající karbamát a plyny bohaté na NH3 a CO2 se částečně absorbují ve středotlakém kondenzátoru K-1 ve vodnatém roztoku uhličitanu, který se přivádí vedením L-l z nízkotlaké části zařízení na výrobu močoviny.

Směs plynu a tekutiny z kondenzátoru K~1 se vede do absorpční komory KO-1 (středotlakého absorbéru) a zůstávající CO2 a H2 0 se perou tekutým NH3. Na dnu absorpční komory KO-1 se odebírá roztok a pomocí druhého čerpadla P-2 se vede zpět do kondenzátoru C karbamátu. Hlavový produkt z absorpční komory K0-1 . čistý plynný NH3, se kondenzuje v druhém kondenzátoru K-2 a vede se do nádrže meziskladu.

Plyn pocházející ze zařízení pro výrobu melaminu se dopravuje pomocí třetího ejektoru E-3 do reaktoru R-1 na výrobu močoviny. Hnacím médiem pro třetí ejektor E-3 je tekuté NH3 z nádrže na NH3, které se stlačuje pomocí třetího čerpadla P-3.

Příklad 4

V zařízení, které je schématicky znázorněno na obr. 4 se dopravují plyny do reaktoru R-l na výrobu močoviny v kombinaci postupů popsaných v příkladech 1 a 3 pomocí dvou ejektorů E-1 a E-3. Hnacím médiem pro ejektor E-1 je přitom analogicky s příkladem 1 kondenzát z kondenzátoru £ karbamátu a hnacím médiem pro třetí ejektor E-3 je analogicky s příkladem 3 tekuté NH3 z nádrže na NH3.

JUDr. Petr Kaienský

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby močoviny, u kterého se plyn sestávající z NH3 a CO2 a pocházející ze zařízení na výrobu melaminu přivádí přímo do vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny pomocí alespoň jednoho ejektoru (E-l až E-3).
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako hnací médium pro ejektory (E-l až E-3) používá alespoň jedna z následujících látek:

a) tekutý NH3,

b) plynné NH3 nebo CO2,

c) vodnaté roztoky obsahující NH3 a CO2 .
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plyny pocházející ze zařízení na výrobu melaminu mají tlak, který odpovídá tlaku v reaktoru (R-2) na výrobu melaminu.
4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že plyny pocházející ze zařízení pa výrobu melaminu mají tlak 50 až 250 bar a teplotu 175 až 250 °C.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že plyny pocházející ze zařízení na výrobu melaminu mají tlak 70 až 200 bar a teplotu 180 až 210 °C.
6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že tlak hnacích médií je vyšší než tlak ve vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že tlak hnacích médií je 1,1 až 3 krát tak velký, přednostně 1,3 až 2,5 krát tak velký, než tlak ve vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny.
8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tlak ve vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny činí 125 až 350 bar a teplota činí 150 až 350 °C.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tí·, že tlak ve vysokotlaké části zařízení na výrobu močoviny činí 140 až 200 bar a teplota činí 150 až 210 °C.