DK142361B - Integreret fremgangsmåde til fremstilling af urinstof. - Google Patents

Description

(m

V RR

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142361 V*—'/ DANMARK (si) int.ci.3 c 07 c 126/067 (21) Ansøgning nr. 1524/76 (22) Indleveret den 25· mar. 1976 f(24) Løbedeg 25· tnar. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlaeggelsesskriftet offentliggjort den 20 . Okt · 1 980

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Prioritet begæret fra den

28. mar. 1975, 21778/75, IT

(7i) SNAMPROGETTI S.P.A., Corso Venezia, 16 - Milano, IT.

(72) Opfinder! Giorgio Pagani, Via Carlo Troya, 10 - Milano, IT.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Integreret fremgangsmåde til fremstilling af urinstof.

Den foreliggende opfindelse angår en integreret smidig fremgangsmåde til fremstilling af urinstof.

Der kendes integrerede fremgangsmåder til fremstilling af urinstof, ved hvilke der også syntetiseres ammoniak, og blandt disse fremgangsmåder navnlig den, der er beskrevet i italiensk patentskrift nr. 9o7.469.

Ved fremgangsmåden ifølge nævnte patentskrift anvendes den vandige opløsning af ammoniak, der vindes ved med vand at absorbere den fra reaktoren kommende ammoniak, til dannelse af ammoniumcarbamat sammen med det carbondioxid, der er indeholdt i de rå ammoniaksyntesegasprodukter.

Det således dannede carbamat føres derefter til en reaktor for syntesen af urinstof, og fra denne udtages en vandig opløsning af carbamat og urinstof, hvorhos carbamatet derefter dekomponeres til dets komponenter i et ammoniakstrip-ningsapparat, og carbamat-dekomponeringsprodukterne bliver sammen med det luftfor- 2 142361 mige ammoniak gencirkuleret i den luftformige fase til urinstof-syntesereaktoren.

Den ovenfor beskrevne fremgangsmåde, og generelt alle de integrerede fremgangsmåder, har den væsentlige mangel, at alt det producerede ammoniak anvendes til syntesen af urinstof.

Det sker ofte, at det er ønskeligt også at producere ammoniak og således danne mere ammoniak end det, der er nødvendigt til urinstoffet, eller at det er ønskeligt at producere mindre urinstof. Den anvendte integrerede fremgangsmåde giver ikke en sådan smidighed, hvorfor det ikke er muligt på nogen måde frit at variere udbyttet af ammoniak eller urinstof.

Et formål for den foreliggende opfindelse er en smidig integreret fremgangsmåde til fremstilling af urinstof, ved hvilken det er muligt i hvert fald vidtgående at afhjælpe ulemperne ved de ovennævnte sædvanlige integrerede fremgangsmåder.

Den omhandlede fremgangsmåde er af den art, ved hvilken en luftartstrøm bestående af CO^, og føres til en anordning, hvor C0^ absorberes med en vandig ammoniakholdig opløsning vundet ved med vand at fjerne det ammoniak, der kommer fra ammoniak-syntesereaktoren, og den således dannede ammoniumcarbamatop-løsning sendes til en urinstofsynteseenhed, og den fra urinstofsynteseenheden kommende urinstofopløsning behandles på sædvanlig måde, og fremgangsmåden er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at en del af den luftartstrøm, der omfatter CO^, H2 og N^, føres til en supplerende decarbonateringsanordning og efter decarbona-tering blandes i den ikke-decarbonaterede del af strømmen forud for indføring i CC^-absorptionsanordningen omtalt ovenfor, og at en del af den vandige ammoniak-holdige opløsning, der anvendes til med vand at fjerne ammoniakken, der kommer fra syntesen, sendes til en destillationskolonne, fra hvilken der vindes flydende ammoniak.

Når der arbejdes ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, bliver det således muligt at vinde flydende ammoniak samtidigt med urinstof under vidtgående variation af den producerede mængde af både ammoniak og urinstof.

Under den normale funktion af ovennævnte anlæg foregår der samtidig produktion af flydende ammoniak og urinstof inden for anlæggets grænser.

I dette tilfælde vil det supplerende decarbonateringsapparat fungere under mere milde betingelser end de: der i alminde1ighed foreligger ved de sædvanlige ammoniak-produktionsanlæg, da der ikke kræves sænkning af CC^ til meget lave restindhold, og varmetabet formindskes.

I tilfælde af en standsning af urinstofsektionen kan produktionen af flydende ammoniak opretholdes på den normale værdi, mens de sektioner, der skal tjene 142361 3 til fremstilling af gas og ammoniak-syntese, vil fungere under reduceret belastning. Den supplerende C02-absorptionssektion og sektionen til rektificering af den ammo-niakholdige vandige opløsning vil fungere under fuld belastning. Al den omdannede gas skal decarbonateres til ca. 1.000 dele resterende C02 pr. million.

Hvis der ikke kræves produktion af flydende ammoniak, og det er ønsket at opretholde urinstofproduktionen 100%’s, skal de supplerende decarbonaterings-og rektifikations-sektioner sættes ud af funktion, hvorimod urinstofsektionen vil fungere ved fuld belastning. Gas-fremstillingssektionen og ammoniaksyntesesektionen vil fungere under reduceret belastning.

En analyse af funktionen af syntesekompressoren under de forskellige funktionsbetingelser har vist, at der ikke foreligger specielle problemer med hensyn til regulering, og at maskinen kan arbejde under betingelser med acceptabel effektivitet, selv når anlægget fungerer med reduceret belastning.

Det fremgår af det ovenfor anførte, at den ovenfor beskrevne kombinerede cyclus giver en betydelig grad af smidighed.

Den smidige integrerede fremgangsmåde ifølge den foreliggende opfindelse skal illustreres nærmere under henvisning til det på tegningen viste diagram.

Naturgas føres gennem 1 til en svovl-stripnings-sektion 2. Efter afkøling gennem 3 passerer gassen til et omdannelsestrin 4 med vanddamp 5 og gennem 6 til et endeligt omdannelsestrin 8 med atmosfærisk luft tilført gennem 7.

Den fra 8 kommende omdannede gas bliver, efter afkøling ved 9, ført til et apparat 11 for omdannelse af CO til C02 gennem 10.

Den fra apparatet 11 kommende gas, der i det væsentlige består af C02, N2 og H2, bliver efter opvarmning ved 12 sendt gennem en rørledning 13 til et C02-absorptionssystem, der emfatter et absorptionsapparat 14 og et destillationsapparat 15 for genvinding af det til absorptionen anvendte opløsningsmiddel.

Gasprodukterne, der i større eller mindre grad er befriet for C02, sendes gennem kanalen 16 til sammenblanding med gassen fra kanalen 17 og derefter til C02-absorptionssektlonen 18 gennem kanalen 19 og kompressoren 20.

I C02-absorptionssektionen 18 (carbamatreaktor) reagerer carbondioxid næsten fuldstændigt med ammoniakken fra den ammoniakholdige opløsning, der tilføres gennem 21, hvorved der dannes en ammoniumcarbamatop løsning, der bortledes gennem kanalen 22 og føres til urinstof-syntesereaktoren 23.

Fraktionen af ikke-omsat C02 i absorptionssektionen 18 bortgår fra toppen af denne sektion sammen med gassen til ammoniaksyntesen gennem ledningen 24 og absorberes af en på ammoniak rig opløsning af ammoniumcarbonat i absorptionssektionen 25, hvorved der dannes en opløsning af ammoniumcarbamat, der udtages og indføres gennem 26 ved bunden af absorptionssektionen 18.

Gasprodukterne til syntesen af ammoniak, hvilke gasprodukter er befriet 142361 4 for CC>2 og kommer fra apparater 25 gennem ledningen 27, føres til et methane-ringsapparat 28, hvor resterende CO-indhold {omdannelsen af CO til CO2 i appara-tet 11 er aldrig fuldstændig) omdannes til methan.

De fra methaneringsapparatet 28 kommende gasprodukter blandes derefter med de gasprodukter, der ikke er absorberet af ammoniakabsorptionsapparatet 29, og som kommer gennem ledningen 30 og i det væsentlige består af ^ og 1^, og føres derefter gennem 31 til dehydratationsanlægget, hvorfra de, efter kompression, sendes gennem 32 til ammoniaksyntesereaktoren 33.

Fra den ammoniak-absorberende sektion 29 udtrækkes en koncentreret am-moniakholdig opløsning, der partielt, gennem 21, føres til C02-absorptionssektio-nen, mens den resterende del sendes til en rektifikationskolonne 35, fra hvilken der vindes en strøm af flydende ammoniak 38.

I urinstof-syntesereaktoren 23 blandes opløsningen af ammoniumcarbamat med ammoniak 34, der kommer fra urinstof-rensningssektionen under lavt tryk.

En del ammoniak 36, der kommer fra lavtryks-rensningstrinnet for urinstofopløsningen, anvendes til dehydratationen af ammoniak-syntesegassen.

Urinstofopløsningen behandles yderligere, indtil den udtages gennem 37.

Når der anvendes fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, har det overraskende vist sig, at faldet i partialtrykket af CC^ i den strøm, der sendes til carbamat-reaktoren, sammenlignet med hvad der er tilfældet, når al CC^ sendes til nævnte carbamat-reaktor, ikke har nogen indflydelse på omdannelsen til carbamat, og dette står i modsætning til den sædvanlige lære, ifølge hvilken CC^-trykket skal forøges for at forøge omdannelsesgraden.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen beskrives nærmere gennem følgende eksempel .

Eksempel

Udgangsdata:

Råmateriale: CH

4 Ønskede udbytter: flydende NH^ 400 tons pr. dag urinstofkugler 1000 tons pr. dag 3 27000 m pr. time af naturgas, betragtet som 100%'s CH^, blev omdannet ifølge sædvanlig teknik (primær omdannelse, sekundær omdannelse, C0-omdannelse ved høj og lav temperatur) til en blanding af omdannet gas med følgende specifikation (på tørt materiale): 3

Strømningshastighed 146.500 m pr. time tryk 31,7 atmosfærer 5 142361

Sammensætning: H2 61,30 volumen 7« N2 20,00 " CO 0,42 " C02 17,35 » A 0,24 " CH4 0,49 " 3

Fra denne gas blev der fra hovedstrømmen udtrukket 74.500 m pr. time, der blev sendt til den supplerende decarbonateringssektion, 14 på tegningen, hvor 3 9.850 m C02 blev fjernet.

Den følgende partielt decarbonaterede gas vandtes, hvilken gas blev udtaget gennem 16: 3

Strømningshastighed 64.600 m pr. time

Sammensætning: H2 70,65 volimen % N2 23,00 " CO 0,48 " A 0,28 " CH4 0,56 " C02 5,03 "

Denne gas blev derefter kombineret med hovedstrømmen af den omdannede gas 17, og resultatet var følgende råblanding af syntesegas: 3

Strømningshastighed: 136.650 m pr. time

Sammensætning: H2 65,86 volumen % N2 21,40 " CO 0,45 " A 0,26 " CH4 0,53 " C02 11,50 " 2

Denne gas blev komprimeret til 200 kg/cm og sendt først til filmabsorptionsapparaterne til absorption af C0„, 18 og 25, og derefter til methanering, 28.

3 1

Der vandtes 118.000 m pr. time af methaniseret gas med følgende sammensætning (på tør basis): 6 142361 H2 72,83 volumen % n2 24,29 " A 0,29 » 1,09 » m3 1,50 "

Denne gas blev kombineret med den gencirkulerede gas, 30, der kom fra am moniak- fraskillelsestrinnet, og det hele blev tørret ved injektion og vask med flydende NH3, ved 36.

Nærmere angivet blev der injiceret 7.750 kg pr. time af flydende NH3, hvoraf 93 °L blev fordampet.

Til slut vandtes en tør gas, 32, med følgende specifikation: 3

Strømningshastighed: 584.000 m pr. time

Sammensætning: H2 63,95 volumen % N2 21,32 » A 2,64 " CH4 9,46 » NH3 2,63 »

Denne gas blev ført til NH3-syntesereaktoren 33.

De reagerede gasprodukter, der havde følgende specifikationer: 3

Strømningshastighed: 530.000 m pr. time S ammensætning: H2 55,25 volumen % N2 18,43 » A 2,91 " CH4 10,41 » NH3 13,00 » blev ledt til NH3-filmabsorptionsorganet, hvori NH3 blev fraskilt, indtil der var opnået et resterende indhold på 1 volumenprocent.

Der blev produceret 61.000 kg pr. time af ammoniakholdig opløsning med følgende sammensætning på vægtbasis: NH3 80 vægt% H20 20 "