EA017126B1

EA017126B1 - Способ увеличения производительности существующей установки по производству мочевины

Info

Publication number: EA017126B1
Application number: EA201001581A
Authority: EA
Inventors: Йоханнес Хенрикус Меннен
Original assignee: Стамикарбон Б.В.
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2012-10-30
Also published as: EG26066A; UA101029C2; WO2009121843A1; EP2279170A1; EP2279170B1; MY153118A; CN102046593A; AU2009231478B2; CA2720180A1; BRPI0911272A2; CN102046593B; EA201001581A1; EP2107051A1; CA2720180C; US8377399B2; AU2009231478A1; US20110110826A1; BRPI0911272B1

Abstract

Изобретение относится к способу увеличения производительности существующей установки по производству мочевины, включающей в себя секцию высокого давления для синтеза мочевины и одну или несколько секций извлечения, в котором по соседству с существующей установкой по производству мочевины устанавливают блок по получению мочевины, содержащий секцию высокого давления для синтеза мочевины и секцию извлечения среднего давления, в котором из аммиака и диоксида углерода получают содержащий мочевину поток, который направляют в существующую установку по производству мочевины, в которой содержащий мочевину поток дополнительно очищают в секции извлечения низкого давления.

Description

(57) Изобретение относится к способу увеличения производительности существующей установки по производству мочевины, включающей в себя секцию высокого давления для синтеза мочевины и одну или несколько секций извлечения, в котором по соседству с существующей установкой по производству мочевины устанавливают блок по получению мочевины, содержащий секцию высокого давления для синтеза мочевины и секцию извлечения среднего давления, в котором из аммиака и диоксида углерода получают содержащий мочевину поток, который направляют в существующую установку по производству мочевины, в которой содержащий мочевину поток дополнительно очищают в секции извлечения низкого давления.

017126 Β1

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу увеличения производительности существующей установки по производству мочевины, включающей секцию высокого давления для синтеза мочевины и одну или несколько секций извлечения.

Уровень техники

Установки по производству мочевины, включающие секцию высокого давления для синтеза мочевины и одну или несколько секций извлечения, на современном уровне техники известны.

В публикации иПтаи'к Еиеуе1ореб1а οί Ιηάιϊδίπαί Сйет181ту, 1996, νοί. А27, р. 346-350 описываются способ от компании ЗпатргодеШ. способ от компании АСЕ8 и способ от компании ΙΌΒ. Данные способы получения мочевины включают секцию извлечения как среднего давления, так и низкого давления.

Кроме того, описывается способ десорбирования СО₂ от компании §1атюагЬоп, включающий секцию синтеза высокого давления и секцию извлечения низкого давления. Кроме того, в документе \УО 02/090323 описывается способ получения мочевины, включающий секцию синтеза высокого давления и секции извлечения среднего и низкого давления. В соответствии с данной патентной публикацией в мочевинном реакторе из аммиака и диоксида углерода при высоком давлении получают раствор синтеза мочевины. Часть данного раствора синтеза мочевины переводят из реактора высокого давления в секцию обработки среднего давления. Другую часть раствора синтеза мочевины подвергают дополнительной обработке в десорбере высокого давления, а после этого отправляют в секцию извлечения низкого давления. В данной патентной публикации также описывается и возможность дополнительной установки зоны обработки среднего давления для увеличения производительности существующей установки по производству мочевины. Недостаток установки только зоны обработки среднего давления в существующей установке по производству мочевины заключается в отсутствии добавления дополнительного реакционного объема к существующей установке. Вследствие этого увеличение производительности существующей установки по производству мочевины является ограниченным. Еще один недостаток заключается в том, что для реализации существенного увеличения производительности установки необходимо модифицирование существующего компрессора высокого давления для диоксида углерода, которое является очень дорогостоящим.

Цель настоящего изобретения заключается в устранении данных недостатков и в предложении способа увеличения производительности существующей установки по производству мочевины наиболее эффективным и рентабельным способом.

Достижения данной цели добиваются в результате установки по соседству с существующей установкой по производству мочевины блока по получению мочевины, включающего секцию высокого давления для синтеза мочевины и секцию извлечения среднего давления, в котором содержащий мочевину поток получают из аммиака и диоксида углерода и содержащий мочевину поток направляют в существующую установку по производству мочевины, в которой содержащий мочевину поток дополнительно очищают в секции извлечения низкого давления.

Преимуществом этого является возможность достижения увеличения производительности существующей установки на 30-100%.

Блок по получению мочевины может дополнительно включать секцию извлечения низкого давления, и в этом случае содержащий мочевину поток транспортируют из секции извлечения низкого давления блока по получению мочевины в завершающую секцию существующей установки по производству мочевины и подвергают обработке в завершающей секции для получения частиц мочевины.

Само собой разумеется, что дополнительно можно сконструировать и новую завершающую секцию по соседству с уже существующей завершающей секцией.

Карбаматный поток транспортируют из секции извлечения низкого давления в секцию извлечения среднего давления блока по получению мочевины. Секцией извлечения низкого давления могут быть секция извлечения низкого давления существующей установки и секция извлечения низкого давления блока по получению мочевины.

Блок по получению мочевины включает секцию синтеза высокого давления. Секция высокого давления может включать реактор, в котором получают раствор синтеза мочевины, десорбер, в котором раствор синтеза мочевины подвергают десорбированию, конденсатор, в котором конденсируют газы, высвобожденные в зоне десорбирования, и скруббер, в котором из газа синтеза удаляют аммиак и диоксид углерода.

Синтез может быть проведен в одном или в двух реакторах. В случае использования двух реакторов первый реактор, например, можно эксплуатировать при использовании практически свежих материалов исходного сырья, а второй - при использовании материалов исходного сырья, полностью или частично рециркулированных, например, из секции извлечения мочевины.

- 1 017126

Аммиак и диоксид углерода подают в реактор либо непосредственно, либо опосредованно. Аммиак и диоксид углерода могут быть введены в блок по получению мочевины в различных местах в секции синтеза высокого давления или в секциях извлечения. Предпочтительно аммиак подают непосредственно в реактор. Это делают для введения в реактор тепла, которое образуется во время экзотермической реакции между аммиаком и диоксидом углерода. Для введения в реактор большего количества тепла аммиачный поток может быть предварительно нагрет.

В десорбере раствор синтеза мочевины может быть подвергнут десорбированию в противотоке с аммиаком и/или диоксидом углерода при подводе тепла. Также может быть использовано термическое десорбирование. Термическое десорбирование подразумевает разложение карбамата аммония в растворе синтеза мочевины и удаление из раствора мочевины находящихся в нем аммиака и диоксида углерода исключительно в результате подвода тепла. Десорбирование также может быть осуществлено в две и более стадии. Газовый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода, который высвобождается из десорбера, может быть возвращен в реактор, при необходимости, через конденсатор высокого давления для карбамата.

Газовая смесь, полученная в десорбере, может быть сконденсирована и абсорбирована в конденсаторе высокого давления для карбамата, после чего получающийся в результате карбамат аммония может быть переведен в реактор для получения мочевины. Конденсатором высокого давления могут быть, например, конденсатор с падающей пленкой или так называемый погружной конденсатор, который описывается в документе ΝΤ-Α-8400839. Погружной конденсатор может быть размещен горизонтально или вертикально.

Газ синтеза, который не прореагировал в реакторе, может быть удален из реактора или может быть отправлен в скруббер высокого давления. В скруббере высокого давления конденсируемые компоненты аммиак и диоксид углерода - могут быть абсорбированы из газа синтеза в карбаматный поток из секции извлечения среднего давления или из секции извлечения низкого давления. Данный способ газоочистки в скруббере высокого давления может быть стимулирован при использовании теплообменника, который отводит тепло из способа. Карбаматный поток из скруббера высокого давления может быть возвращен в реактор, при необходимости, через конденсатор высокого давления для карбамата.

В секции синтеза высокого давления давление является, по существу, равным давлению синтеза мочевины в реакторе, которое представляет собой давление, при котором происходит образование мочевины. Давлением синтеза мочевины обычно является давление в диапазоне 11-40 МПа, предпочтительно 12,5-19 МПа. Давление в остальной части секции высокого давления является, по существу, равным давлению в реакторе. По существу, равенство подразумевает то, что давление в остальной части секции высокого давления является менее чем на 1,5 МПа, большим или меньшим, чем в реакторе.

Для защиты материалов конструкции от коррозии в блок по получению мочевины добавляют окислитель. На металлических деталях образуется оксидная пленка, которая защищает от коррозии. Данный способ известен под названием пассивирования. Пассиватор может представлять собой кислород или соединение, высвобождающее кислород, что описывается, например, в документе И8-А-2727069. Кислород может быть добавлен, например, в виде воздуха или в виде пероксида.

Предпочтительно секция высокого давления блока по получению мочевины включает только реактор и десорбер. Это делается для того, чтобы ограничить количество дорогостоящего оборудования высокого давления, имеющегося в данной секции.

Более предпочтительно десорбером в секции высокого давления блока по получению мочевины является термический десорбер, и в десорбер вводят пассивирующий воздух. Десорбером предпочтительно является термический десорбер, поскольку в блоке по получению мочевины диоксид углерода высокого давления предпочтительно отсутствует. В блок по получению мочевины предпочтительно добавляют диоксид углерода, как это будет разъяснено далее, при использовании компрессора среднего давления для диоксида углерода.

Реактор и десорбер в блоке по получению мочевины могут быть изготовлены из аустенитноферритной двухфазной стали, характеризующейся уровнем содержания хрома в диапазоне от 26 до 35 мас.% и уровнем содержания никеля в диапазоне от 3 до 10 мас.%. Данный тип стали является менее восприимчивым к коррозии. В случае использования данного типа стали для изготовления реактора и десорбера можно обойтись без введения в блок по получению мочевины пассивирующего воздуха.

В секции извлечения аммиак и диоксид углерода, которые не вступили в реакцию с образованием мочевины, извлекают из содержащего мочевину потока, полученного в секции синтеза высокого давления, для отправления на рецикл в секцию высокого давления. В секциях извлечения давление является меньшим, чем в секции синтеза высокого давления. В блоке по получению мочевины, соответствующем настоящему изобретению, имеется, по меньшей мере, секция извлечения среднего давления.

В случае наличия более чем одной секции извлечения по меньшей мере одну из секций извлечения эксплуатируют при среднем давлении, а одну - при низком давлении.

Средним давлением является давление в диапазоне от 1,0 до 8,0 МПа, предпочтительно от 1,2 до 3,0 МПа.

- 2 017126

Низким давлением является давление в диапазоне от 0,2 до 0,8 МПа, предпочтительно от 0,3 до 0,5 МПа.

Секция извлечения среднего давления блока по получению мочевины может включать компрессор среднего давления для диоксида углерода, аппарат для разложения среднего давления, скруббер среднего давления и конденсатор карбамата среднего давления. Предпочтительно секция извлечения среднего давления включает компрессор диоксида углерода, аппарат для разложения и конденсатор карбамата. В конденсаторе карбамата высвобожденная теплота конденсации может быть использована для концентрирования содержащего мочевину потока, и/или теплота может быть отведена системой водяного охлаждения.

В случае введения диоксида углерода в блок по получению мочевины при среднем давлении вместо компрессора высокого давления для диоксида углерода может быть использован компрессор среднего давления для диоксида углерода. Это значительно уменьшает капиталовложения, вкладываемые в изготовление блока по получению мочевины. Предпочтительно диоксид углерода подают в конденсатор среднего давления для карбамата.

В конденсатор среднего давления для карбамата дополнительно добавляют поток карбамата низкого давления, поступающий из секции извлечения низкого давления, имеющейся в блоке по получению мочевины, или из секции извлечения низкого давления, имеющейся в существующей установке по производству мочевины. В конденсаторе среднего давления для карбамата получают поток карбамата среднего давления. Данный поток карбамата среднего давления предпочтительно подают непосредственно в реактор и/или десорбер в секции синтеза высокого давления. Это осуществляют для введения диоксида углерода непосредственно в реактор и улучшения нагревания реактора.

В секции извлечения низкого давления блока по получению мочевины или существующей установки по производству мочевины почти все количество остаточных непревращенных аммиака и диоксида углерода содержащего мочевину потока (потоков), поступающего из секции синтеза высокого давления существующей установки и/или из секции (секций) извлечения среднего давления существующей установки и/или блока по получению мочевины, из раствора синтеза мочевины удаляют. В случае дополнительного включения в блок по получению мочевины секции извлечения низкого давления содержащий мочевину поток будут транспортировать в завершающую секцию существующей установки по производству мочевины. В завершающей секции получают частицы мочевины. Частицы мочевины могут быть получены, например, в результате приллирования или гранулирования.

Изобретение также относится к блоку по получению мочевины, предназначенному для получения мочевины из аммиака и диоксида углерода, установленному по соседству с существующей установкой по производству мочевины и включающему секцию высокого давления для синтеза мочевины и секцию извлечения среднего давления, в котором секцию извлечения среднего давления блока по получению мочевины соединяют с секцией извлечения низкого давления существующей установки по производству мочевины.

Блок по получению мочевины также может включать секцию извлечения низкого давления, и в данных блоках по получению мочевины секцию извлечения низкого давления блока по получению мочевины соединяют с завершающей секцией существующей установки по производству мочевины.

Схематическое представление соединений между существующей установкой по производству мочевины и блоком по получению мочевины представлено на фиг. 1.

Изобретение будет дополнительно разъяснено в примерах без ограничения его ими.

Пример.

Фиг. 2 схематически представляет блок по получению мочевины, соответствующий изобретению.

Аммиак предварительно нагревают в нагревателе Н и подают в реактор В блока по получению мочевины. В блоке по получению мочевины получают содержащий мочевину поток И88, который подвергают десорбированию в термическом десорбере 8. В десорбер вводят небольшое количество пассивирующего воздуха, а десорбированные газы 8С, содержащие непрореагировавшие аммиак и диоксид углерода, возвращают в реактор. Давление подвергнутого десорбированию содержащего мочевину потока 8И88 уменьшают и поток вводят в аппарат для разложения среднего давления ΜΌ. В аппарате для разложения среднего давления получают дополнительно очищенный содержащий мочевину поток МИ, который направляют в секцию извлечения низкого давления существующей установки по производству мочевины ЬВЕ, а оттуда в завершающую секцию существующей установки по производству мочевины БЕ, где получают частицы мочевины. В секции извлечения низкого давления существующей установки по производству мочевины получают поток карбамата низкого давления ЬРС, который отправляют в конденсатор среднего давления для карбамата МСС секции извлечения среднего давления блока по получению мочевины. В МСС вводят диоксид углерода при использовании компрессора среднего давления для диоксида углерода МС. В МСС также вводят газовые потоки, поступающие из реактора ВО и аппарата для разложения среднего давления ΌΟ. В МС образуется поток карбамата среднего давления МРС, где данный поток при использовании насоса возвращают в реактор.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ увеличения производительности установки для производства мочевины, включающей секцию для синтеза мочевины при высоком давлении и одну или несколько секций извлечения, отличающийся тем, что по соседству с установкой по производству мочевины устанавливают блок по получению мочевины, включающий в себя секцию для синтеза мочевины при высоком давлении и секцию извлечения при среднем давлении, в котором из аммиака и диоксида углерода получают содержащий мочевину поток, который направляют в установку по производству мочевины, в которой содержащий мочевину поток дополнительно очищают в секции извлечения при низком давлении.
2. Способ по п.1, в котором поток, содержащий мочевину, транспортируют из дополнительной секции извлечения при низком давлении блока по получению мочевины в завершающую секцию установки по производству мочевины и подвергают обработке в завершающей секции для получения частиц мочевины.
3. Способ по п.1 или 2, в котором карбаматный поток транспортируют из секции извлечения при низком давлении в секцию извлечения при среднем давлении блока по получению мочевины.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором секция для синтеза мочевины при высоком давлении включает в себя реактор и десорбер.
5. Способ по п.4, в котором десорбер представляет собой термический десорбер, в который вводят пассивирующий воздух.
6. Способ по п.4, в котором используют реактор и десорбер, изготовленные из аустенитноферритной двухфазной стали, характеризующейся уровнем содержания хрома в диапазоне от 26 до 35 мас.% и уровнем содержания никеля в диапазоне от 3 до 10 мас.%.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором секция извлечения при среднем давлении включает в себя компрессор диоксида углерода и конденсатор карбамата.
8. Способ по п.7, в котором диоксид углерода подают в компрессор среднего давления для диоксида углерода, а оттуда в конденсатор среднего давления для карбамата, где диоксид углерода абсорбируют в карбаматном потоке низкого давления, с образованием карбаматного потока среднего давления.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что карбаматный поток среднего давления транспортируют из конденсатора среднего давления для карбамата в реактор и/или десорбер в секции синтеза при высоком давлении.
10. Способ по любому из пп.1-7, в котором аммиак подают в реактор в секции синтеза при высоком давлении.
11. Способ по п.10, в котором аммиак нагревают перед его подачей в реактор в секции синтеза высокого давления.
12. Устройство для получения мочевины, содержащее установку для производства мочевины, включающую секцию для синтеза мочевины при высоком давлении и одну или несколько секций извлечения, и блок по получению мочевины, предназначенный для получения мочевины из аммиака и диоксида углерода, включающий секцию для синтеза мочевины при высоком давлении и секцию извлечения при среднем давлении, в котором секция извлечения при среднем давлении блока по получению мочевины соединена с секцией извлечения при низком давлении установки по производству мочевины.
13. Устройство по п.12, которое дополнительно включает секцию извлечения при низком давлении, которая соединена с завершающей секцией установки по производству мочевины.