ES2239236T3 - Metodo para obtener una solucion de carbamato de amonio a partir de una mezcla gaseosa que contiene amoniaco, agua y dioxido de carbono. - Google Patents
Metodo para obtener una solucion de carbamato de amonio a partir de una mezcla gaseosa que contiene amoniaco, agua y dioxido de carbono.Info
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Abstract
Método para obtener una solución de carbamato amónico a partir de una mezcla gaseosa que contiene más de 40% en peso de NH3, menos de 50% en peso de CO2 y menos de 40% en peso de H2O y tiene una presión entre 0, 1 y 4 MPa, método que comprende una etapa de compresión, en la que la presión de la mezcla gaseosa se incrementa a una presión entre 0, 5 y 25 MPa, seguida de una primera etapa de condensación parcial, en la que la mezcla gaseosa se convierte en una mezcla de gas/líquido, que va seguida de una etapa de absorción.
Description
Método para obtener una solución de carbamato de
amonio a partir de una mezcla gaseosa que contiene amoniaco, agua y
dióxido de carbono.
La invención se refiere a un método para obtener
una solución de carbamato amónico a partir de una mezcla gaseosa que
contiene NH_{3}, H_{2}O y CO_{2}.
Dicho método se aplica en procesos para la
preparación de melamina, como el proceso Stamicarbon descrito en
"Melamina y Guanamidas", parte 4.1.3 de la Enciclopedia de
Química Industrial, de Ullmann, sexta edición, Electronic Release
(2001). En este conocido proceso, la mezcla gaseosa se obtiene de
una zona de refrigeración en la que se enfría la corriente que
contiene melamina procedente de un reactor. La mezcla gaseosa, que
tiene una presión de aproximadamente 0,7 MPa, se somete
posteriormente a una etapa de absorción en la que, además de una
solución de carbamato amónico, se obtiene también una corriente de
NH_{3} gaseoso. En lo sucesivo, en la presente memoria,
"solución de carbamato amónico" significa una solución acuosa
que, además de carbamato amónico, contiene también NH_{3} y/o
CO_{2} libres y/u otros compuestos derivados de NH_{3} y
CO_{2}, como bicarbonato amónico.
La corriente de NH_{3} gaseoso recuperada de la
etapa de absorción se usa en el proceso de producción de melanina
como gas de fluidización en el reactor. El proceso Stamicarbon
comprende además un cambiador de calor en el que la mezcla gaseosa
se condensa parcialmente antes de ser sometida a la etapa de
absorción.
En muchos casos la solución de carbamato amónico
obtenida de la mezcla gaseosa se procesa adicionalmente usándola
como materia prima para la preparación de urea. La preparación de
urea a partir de amoníaco y dióxido de carbono vía carbamato amónico
tiene lugar a una presión elevada, usualmente entre 12,5 y 25 MPa,
según el siguiente esquema de reacciones:
| 2NH_{3} | + | CO_{2} | \leftrightarrow | H_{2}N-CO-ONH_{4} | \leftrightarrow | H_{2}N-CO-NH_{2} | + | H_{2}O |
| Amoníaco | Dióxido de carbono | Carbamato amónico | Urea | Agua |
Este procesamiento adicional de la solución de
carbamato amónico se refiere en particular al desprendimiento de la
solución de una parte del NH_{3}, que después se recicla en el
proceso de producción de melamina, y a la reducción de la cantidad
de agua en la solución.
Un inconveniente de procesos conocidos, como el
proceso Stamicarbon, es que el procesamiento adicional antes
mencionado requiere mucha energía en forma de vapor de agua. Además,
este procesamiento adicional es complicado técnicamente, lo cual
significa que sólo se puede realizar a costes muy altos.
El objeto de la invención es eliminar en gran
parte el citado inconveniente.
Este objeto se consigue cuando la mezcla gaseosa,
que contiene más de 40% en peso de NH_{3}, menos de 50% en peso de
CO_{2} y menos de 40% en peso de H_{2}O y tiene una presión
entre 0,1 y 4 MPa, se comprime en una etapa de compresión anterior a
la etapa de absorción, que implica incrementar la presión de la
mezcla gaseosa a una presión entre 0,5 y 25 MPa. Preferiblemente la
mezcla gaseosa tiene una presión entre 0,5 y 2,5 MPa antes de entrar
en la etapa de compresión. La presión de la mezcla gaseosa se
incrementa en la etapa de compresión, preferiblemente por lo menos
0,4 MPa, más preferiblemente por lo menos 0,7 MPa. En la etapa de
compresión la presión de la mezcla gaseosa se incrementa
preferiblemente a una presión entre 1 y 5 MPa, más preferiblemente a
una presión entre 1,5 y 3 MPa, en particular si el método de acuerdo
con la invención se incorpora en un proceso para la preparación de
melamina. Alternativamente, la presión de la mezcla gaseosa se
incrementa preferiblemente a una presión entre 12,5 y 25 MPa, en
particular si el método de acuerdo con la invención se incorpora en
un proceso para la preparación de urea.
Sorprendentemente se ha encontrado que, en el
método de acuerdo con la invención, la cantidad de amoníaco que es
retenido en la solución de carbamato amónico, como amoníaco libre o
como ion amonio, es menor que en el método conocido, por lo que no
es necesario ningún procesamiento adicional o, por lo menos, se
necesita menos procesamiento adicional. Esta ventaja compensa el
consumo de energía en forma de electricidad o vapor de agua en la
etapa de compresión.
Una ventaja adicional de la invención es que la
solución de carbamato amónico obtenida de la mezcla gaseosa puede
contener un porcentaje menor de H_{2}O a una presión mayor sin que
se forme una fase sólida no deseable. Por lo tanto, el método de
acuerdo con la invención se puede aplicar a mezclas gaseosas con un
porcentaje de H_{2}O tan bajo que podría originar problemas debido
a la formación de sólidos en los procesos conocidos. La mezcla
gaseosa contiene preferiblemente más de 50% en peso de NH_{3},
entre 10 y 30% en peso de CO_{2} y menos de 35% en peso de
H_{2}O. La solución de carbamato amónico obtenida de la mezcla
gaseosa contiene preferiblemente más de 10% en peso de agua para
evitar formación de fase sólida, en particular cuando la presión de
la solución es inferior a 3 MPa.
También otra ventaja de la invención es que, si
la presión en la etapa de compresión se incrementa hasta
aproximadamente 1,5 MPa, preferiblemente hasta 1,8 MPa o más, como
por ejemplo hasta 2 MPa o más, la corriente de NH_{3} gaseoso
obtenida de la etapa de absorción se puede condensar total o
parcialmente de una manera simple porque la temperatura de
condensación del NH_{3} a la citada presión se ha incrementado por
encima del nivel de temperatura a la que operan usualmente los
circuitos de agua de refrigeración en plantas.
También otra ventaja del método de acuerdo con la
invención es que, si forma parte de un proceso para la preparación
de melamina en el que la mezcla gaseosa se obtiene a aproximadamente
la presión del reactor, no es necesario incrementar la presión en el
reactor para obtener la solución de carbamato amónico a una presión
mayor. Como resultado, por ejemplo, no es necesario adaptar
reactores existentes y los reactores nuevos pueden ser de un diseño
más simple y, por lo tanto, más económico.
La etapa de compresión, cuya finalidad es
incrementar la presión de la mezcla gaseosa, se puede realizar de
cualquier manera conocida por los expertos en la técnica, por
ejemplo, por medio de un compresor. Teniendo en cuenta el carácter
corrosivo del carbamato amónico formado tras la condensación,
preferiblemente la temperatura de los componentes del compresor que
están en contacto con la mezcla gaseosa debe ser lo suficientemente
alta para que no ocurra condensación. Esto se puede conseguir, por
ejemplo, calentando el compresor o devolviendo una parte de la
mezcla gaseosa cuya presión, y por lo tanto temperatura, se ha
incrementado a la entrada al compresor. Además, puede ser ventajoso
instalar un dispositivo de separación antes de que el compresor
atrape gotas de líquido que estén presentes. También puede ser
necesario o deseable realizar la etapa de compresión disponiendo
varios compresores en serie.
La etapa de absorción comprende un tratamiento de
una corriente de entrada que, en este método de acuerdo con la
invención, consiste en la mezcla gaseosa cuya presión ha sido
incrementada, con NH_{3} líquido y opcionalmente con agua o una
solución acuosa, por ejemplo, de NH_{3}, carbamato amónico o urea.
Esto origina la formación de una solución de carbamato amónico. La
etapa de absorción se puede realizar de diversas maneras conocidas
por los expertos en la técnica, por ejemplo, en una columna rellena
o en una columna de platos. En la etapa de absorción, el NH_{3}
líquido absorbe de la mezcla gaseosa el CO_{2} y el H_{2}O por
lo que se forma una solución de carbamato amónico. Después, el
CO_{2} estará presente en la solución de carbamato amónico, por
ejemplo, como ion carbamato. El NH_{3} líquido se puede obtener
total o parcialmente por condensación de una parte de la corriente
de NH_{3} gaseoso obtenida de la etapa de absorción. Si la
cantidad de H_{2}O es tan baja que puede tener lugar formación no
deseada de sólidos, es ventajoso alimentar agua o una solución
acuosa, por ejemplo, de NH_{3}, carbamato amónico o urea.
Para poder realizar la etapa de absorción de una
manera eficiente, es ventajoso que la corriente que entra en la
etapa de absorción tenga un punto de rocío entre 65 y 140ºC. Más
preferiblemente, el punto de rocío es entre 80 y 110ºC.
En una realización preferida, se hace también una
primera etapa de condensación parcial en la que la mezcla gaseosa se
convierte en una mezcla de gas/líquido. La primera etapa de
condensación parcial se puede realizar después de la primera etapa
de compresión. La primera etapa de condensación parcial se debe
realizar antes de la etapa de absorción. La primera etapa de
condensación parcial se puede realizar de una manera conocida por
los expertos en la técnica, por ejemplo, por medio de un cambiador
de calor que enfría la mezcla gaseosa y la condensa parcialmente.
Durante la primera etapa de condensación parcial, ya mucho del
CO_{2} presente entra en la fase líquida por formación, por
ejemplo, de carbamato amónico en solución acuosa. La cantidad de
CO_{2} gaseoso que entra en la etapa de absorción es por lo tanto
menor que en la realización que no comprende la primera etapa de
condensación parcial, por lo que la corriente de NH_{3} se obtiene
más eficientemente de la etapa de absorción, lo cual implica que se
requiere menos NH_{3} líquido y/o es posible una producción
mayor.
El citado procesamiento adicional de la solución
de carbamato amónico para reducir su contenido de agua es complicado
técnicamente, comprende muchas etapas de proceso y por lo tanto es
costoso. Por esta razón, un objetivo adicional de la invención es
proporcionar un método que pueda obviar la necesidad del citado
procesamiento adicional porque se obtiene una solución concentrada
de carbamato amónico a partir de una mezcla gaseosa que contiene
NH_{3}, H_{2}O y CO_{2} que se puede usar en la producción de
urea sin procesarla adicionalmente para reducir su contenido de
agua. En este contexto, "concentrada" significa que el flujo
másico de H_{2}O ha sido reducido sustancialmente en comparación
con la mezcla gaseosa; preferiblemente el flujo másico de H_{2}O
se reduce más de 25% en peso. Este método comprende:
- -
- una primera etapa de condensación parcial, en la que la mezcla gaseosa se convierte en una mezcla de gas/líquido,
- -
- una primera etapa de separación, en la que la mezcla de gas/líquido se separa en una solución de reciclado de carbamato amónico y una mezcla gaseosa concentrada que contiene más de 60% en peso de NH_{3}, menos de 30% en peso de CO_{2} y menos de 10% en peso de H_{2}O, y
- -
- una etapa de absorción, con por lo menos una de las dos siguientes mezclas:
- -
- la mezcla gaseosa
- -
- la mezcla gaseosa concentrada,
- que en una etapa de compresión se comprime a una presión entre 0,5 y 7,5 MPa.
En la primera etapa de condensación parcial, se
condensa más agua que NH_{3} o CO_{2}. Tras la condensación, se
forma carbamato amónico en solución. Una ventaja del método de
acuerdo con la invención es que el contenido de agua en la mezcla
gaseosa concentrada se puede reducir en tal extensión que la
solución concentrada de carbamato amónico obtenida posteriormente de
la etapa de absorción se puede aplicar directamente en la producción
de urea. En la presente memoria, en lo sucesivo, de acuerdo con la
invención, la corriente líquida recuperada de la primera etapa de
separación se define como solución de reciclado de carbamato
amónico. Si se aplica el método en un proceso para la preparación de
melamina, es ventajoso usar la solución de reciclado de carbamato
amónico como refrigerante directo para enfriar la corriente que sale
del reactor. Esto tiene la ventaja de que la presencia de carbamato
amónico durante la refrigeración puede evitar reacciones no
deseables de melamina que forman compuestos como ammelina y
ammelida.
La primera etapa de condensación parcial se puede
realizar de una manera conocida por los expertos en la técnica, por
ejemplo, por medio de un cambiador de calor que enfría la mezcla
gaseosa y la condensa parcialmente.
La finalidad de la primera etapa de separación es
separar, después de la primera etapa de condensación parcial, de la
fase gaseosa el líquido presente. La primera etapa de separación se
puede realizar de una manera conocida por los expertos en la
técnica. Por ejemplo, es posible combinar la primera etapa de
separación con la primera etapa de condensación parcial, por
ejemplo, en un cambiador de calor construido de modo que la fase
líquida pueda ser recogida y separada. También es posible realizar
la primera etapa de separación en un tambor denominado de
separación. Éste es un recipiente en el que se usa la gravedad para
realizar la primera etapa de separación. La mezcla de gas/líquido se
alimenta al tambor de separación, después de lo cual el líquido cae
a lo largo de la pared y, por lo tanto, es separado y el gas se
recupera de la zona media del recipiente por arriba.
Como se ha indicado anteriormente, la mezcla
gaseosa y/o la mezcla gaseosa concentrada se somete a la etapa de
compresión. En una realización preferida, se comprime la mezcla
gaseosa. La etapa de compresión origina también un incremento de la
temperatura de la mezcla gaseosa. Esto tiene la ventaja de que la
primera etapa de condensación parcial se puede realizar a una
temperatura elevada, por lo que se puede generar vapor de agua de
mejor calidad a partir del calor desprendido durante la
condensación. Más preferiblemente, después de la primera etapa de
separación, la mezcla gaseosa concentrada se somete después a una
segunda condensación parcial en la que se forma una segunda mezcla
de gas/líquido que se usa como corriente de alimentación para la
etapa de absorción. Durante la segunda etapa de condensación
parcial, ya mucho del CO_{2} presente ha entrado en la fase
líquida por formación, por ejemplo, de carbamato amónico. La
cantidad de CO_{2} gaseoso que entra en la etapa de absorción es
por lo tanto menor, por lo que la corriente de NH_{3} gaseoso se
obtiene más eficientemente de la etapa de absorción, lo cual implica
que se requiere menos NH_{3} líquido y/o es posible una producción
mayor. Aún más preferiblemente, se añade a esta realización una
segunda etapa de separación, etapa realizada entre la segunda etapa
de condensación parcial y la etapa de absorción y en la que se
separa de la segunda mezcla de gas/líquido una primera solución
concentrada de carbamato amónico. La ventaja de esto es que va a la
etapa de absorción una corriente mucho menor, reduciendo la carga en
la etapa de absorción. Una ventaja adicional de esta realización es
que la composición de la primera solución concentrada de carbamato
amónico difiere algo de la composición de la solución concentrada de
carbamato amónico recuperada de la etapa de absorción, por lo que
estas dos soluciones pueden ser usadas para fines diferentes. Si se
desea, también se pueden combinar las dos soluciones concentradas de
carbamato amónico para su procesamiento posterior.
En otra realización preferida de acuerdo con la
invención, la mezcla que se somete a la etapa de compresión antes de
la primera etapa de condensación parcial y de la primera etapa de
separación no es, como se ha descrito anteriormente, la mezcla
gaseosa sino la mezcla gaseosa concentrada que sale de la primera
etapa de separación. Como resultado, la corriente que entra en la
etapa de compresión es menor que cuando la mezcla gaseosa se ha
sometido ya a la etapa de compresión, habiéndose separado ya la
solución de reciclado de carbamato amónico. Más preferiblemente, la
mezcla gaseosa concentrada se somete después a una segunda etapa de
condensación parcial entre la etapa de compresión y la etapa de
absorción, originando la formación de una segunda mezcla de
gas/líquido que se usa como corriente de alimentación para la etapa
de absorción. Como se ha descrito anteriormente, esto es ventajoso
cuando, como consecuencia de la segunda etapa de condensación
parcial, mucho del CO_{2} presente ha entrado ya en la fase
líquida por formación, por ejemplo, de carbamato amónico. Esto
origina una cantidad menor de CO_{2} gaseoso que entra en la etapa
de absorción por lo que la corriente de NH_{3} gaseoso se puede
obtener de la etapa de absorción de una manera más eficiente, lo
cual implica que se requiere menos NH_{3} líquido y/o es posible
una producción mayor. Además, el calor desprendido en esta segunda
etapa de condensación parcial se puede usar para suministrar vapor
de agua. Aún más preferiblemente, se añade a esta realización una
segunda etapa de separación realizada entre la segunda etapa de
condensación parcial y la etapa de absorción, en la cual se separa
de la segunda mezcla de gas/líquido una primera solución concentrada
de carbamato amónico. La ventaja de esto, como se ha descrito
anteriormente, es que va a la etapa de absorción una corriente menor
reduciendo la carga en esta etapa. Una ventaja adicional de esta
realización es que la composición de la primera solución concentrada
de carbamato amónico difiere algo de la composición de la solución
concentrada de carbamato amónico recuperada de la etapa de
absorción, por lo que se pueden usar estas dos soluciones para fines
diferentes. Por supuesto también es posible combinar las dos
soluciones concentradas de carbamato amónico para su procesamiento
posterior. Puede ser ventajoso incrementar adicionalmente, y antes
de la primera etapa de condensación, en una etapa de precompresión
la presión de la mezcla gaseosa a una presión entre 0,3 y 7,5 MPa.
Esto es particularmente ventajoso si este método de acuerdo con la
invención forma parte de un proceso para la preparación de melamina
en el que se hace funcionar el reactor a una presión baja, por
ejemplo, a la presión atmosférica.
Cuando se aplican realizaciones del método de
acuerdo con la invención en las que se obtiene una solución
concentrada de carbamato amónico, esta solución contiene
generalmente entre 25 y 50% en peso de NH_{3}, entre 25 y 50% en
peso de CO_{2} y entre 1 y 30% de H_{2}O. Entonces se ha
separado de la mezcla gaseosa una cantidad de agua que, como se ha
indicado antes, es particularmente ventajoso si la solución
concentrada de carbamato amónico se usa para la preparación de urea.
Además, de la mezcla gaseosa se ha recuperado NH_{3} gaseoso, que
se puede aplicar a cualquier uso deseado. Por ejemplo, si el método
de acuerdo con la invención se aplica a una mezcla gaseosa obtenida
en un proceso para la producción de melamina, el NH_{3} gaseoso se
puede alimentar al reactor de melamina para servir como gas de
fluidización.
Como se ha indicado antes, la aplicabilidad
industrial de la presente invención no está limitada a su
incorporación en procesos para la preparación de melamina. En
particular, se contempla la incorporación en procesos para la
preparación de urea. Por ejemplo, en procesos convencionales para la
preparación de urea, hay mezclas gaseosas de las que se puede
obtener una solución de carbamato amónico. Como procesos
convencionales de urea se entienden procesos en los que el efluente
de la zona de síntesis tiene una presión reducida antes de la
ejecución de etapas posteriores del proceso, como separación de
NH_{3} y CO_{2} que no han reaccionado y/o descomposición de
carbamato amónico.
Si se aplica la presente invención a un proceso
para la preparación de urea, preferiblemente se sube la presión de
la mezcla gaseosa a una presión igual o ligeramente superior a la
presión en la zona de síntesis de urea, esto es, a una presión entre
12,5 y 25 MPa, más preferiblemente a una presión entre 14 y 22 MPa.
La ventaja de esto es que se reduce el contenido de agua en la
corriente que vuelve a la zona de síntesis de urea, originando una
velocidad mayor de conversión en la zona de síntesis, como resultado
de lo cual se puede conseguir con un esfuerzo reducido (esto es, con
menos consumo de calor o de vapor de agua o con menos consumo de
agente de separación) la recuperación de componentes que no hayan
reaccionado.
El método de acuerdo con la invención se explica
con los dibujos siguientes.
En los dibujos, la figura 1 muestra una
realización con una etapa de compresión, seguida de una etapa de
absorción.
La figura 2 muestra una realización con una
primera etapa de condensación parcial y una etapa de separación,
teniendo lugar una etapa de compresión antes de la primera etapa de
condensación parcial o entre la etapa de separación y la etapa de
absorción.
La figura 3 muestra una realización en la que,
además de una etapa de compresión, una primera etapa de condensación
parcial, una etapa de separación y una etapa de absorción, también
tiene lugar una segunda etapa de condensación parcial, realizándose
esta etapa entre la primera etapa de separación y la etapa de
absorción.
La figura 4 muestra una realización en la que, en
comparación con la de la figura 3, se ha añadido una segunda etapa
de separación entre la segunda etapa de condensación parcial y la
etapa de absorción.
La figura 5 muestra una realización en la que, en
comparación con la de la figura 3, la etapa de compresión se realiza
después de la etapa de separación.
La figura 6 muestra una realización en la que, en
comparación con la de la figura 5, se ha añadido una segunda etapa
de separación, que se realiza entre la segunda etapa de condensación
parcial y la etapa de absorción.
La figura 7 muestra una realización en la que la
mezcla gaseosa se somete a una etapa de precompresión, seguida de
una primera etapa de condensación parcial, etapa de separación,
etapa de compresión y etapa de absorción, o una serie de etapas de
proceso como en la figura 6.
La figura 8 muestra una realización de acuerdo
con la técnica anterior.
El primer dígito de los números de las figuras es
el mismo que el número de la figura. Si los dos últimos dígitos de
los números de figuras diferentes son iguales, se refieren al mismo
elemento.
En la figura 1, la mezcla gaseosa, que por
ejemplo procede de la zona de refrigeración de un proceso para la
preparación de melamina, se alimenta por la tubería 102 al compresor
104. La mezcla gaseosa, cuya presión se ha incrementado, se alimenta
después por la tubería 106 al absorbedor 108. El absorbedor 108
recibe también amoníaco líquido por la tubería 110 y agua o una
solución acuosa, por ejemplo de carbamato amónico, por la tubería
112. Opcionalmente se pueden combinar las tuberías 110 y 112 para
formar una sola tubería. La solución de carbamato amónico sale del
absorbedor 108 por la tubería 114 y la corriente de NH_{3} gaseoso
por la tubería 116.
La figura 2 muestra el condensador 218 en el que
la mezcla gaseosa se somete a la primera etapa de condensación
parcial. Se suministra un refrigerante, por ejemplo agua, por la
tubería 220 y se separa por la tubería 222. La mezcla de gas/líquido
va después por la tubería 224 al separador 226. Del separador 226 se
obtiene, por un lado, por la tubería 228 la solución de reciclado de
carbamato amónico mientras que, por otro lado, se obtiene la mezcla
gaseosa concentrada que va por la tubería 230 al absorbedor 208 que
funciona como se ha descrito en la figura 1. Es posible combinar en
un solo aparato el condensador 218 y el separador 226. En la figura
2, por medio de líneas de puntos se muestran dos posiciones posibles
para el compresor 204: corriente arriba del condensador 218, por lo
que se somete a la etapa de compresión la mezcla gaseosa
suministrada por la tubería 202, o corriente arriba del absorbedor
208, por lo que se somete a la etapa de compresión la mezcla gaseosa
concentrada procedente del separador 226.
La figura 3 muestra una realización en la que la
mezcla gaseosa que entra al compresor 304 por la tubería 302 se
somete a la etapa de compresión, después de lo cual la mezcla
gaseosa cuya presión se ha incrementado entra por la tubería 328 al
condensador 318 en el que tiene lugar la primera etapa de
condensación parcial. La mezcla de gas/líquido va después por la
tubería 324 al separador 326. La mezcla gaseosa concentrada que sale
del separador 326 se alimenta por la tubería 334 al siguiente
condensador 336 en el que tiene lugar la segunda etapa de
condensación parcial. El condensador 336 se enfría por medio de un
refrigerante, por ejemplo agua, que se suministra por la tubería 338
y se separa por la tubería 340. La segunda mezcla de gas/líquido se
alimenta después por la tubería 342 al absorbedor 308.
La figura 4 se basa en la realización de la
figura 3 por alimentar la segunda mezcla de gas/líquido, después de
la segunda etapa de condensación parcial realizada en el condensador
436, por la tubería 444 al separador 446 en el que se realiza la
segunda etapa de separación. La primera solución concentrada de
carbamato amónico sale del separador 446 por la tubería 448, después
de lo cual la corriente restante se alimenta por la tubería 450 al
absorbedor 408.
El método mostrado en la figura 5 se basa en el
de la figura 2: en este caso, el compresor 504 se instala corriente
abajo de la primera etapa de condensación parcial (realizada en el
condensador 518) y de la primera etapa de separación (realizada en
el separador 526). El compresor se alimenta por la tubería 552 con
la mezcla gaseosa concentrada. La corriente comprimida procedente
del compresor 504 se alimenta por la tubería 554 al condensador 536
en el que tiene lugar la segunda etapa de condensación parcial. La
segunda mezcla de gas/líquido se alimenta después por la tubería 542
al absorbedor 508.
La figura 6 muestra cómo el diseño mostrado en la
figura 5 puede ser ampliado de acuerdo con la invención instalando
un segundo separador 656 en el que tiene lugar la segunda etapa de
separación. El segundo separador 656 se alimenta por la tubería 642
con la segunda mezcla de gas/líquido. La segunda mezcla de
gas/líquido se separa en la primera solución concentrada de
carbamato amónico, que se recupera por la tubería 658, y una mezcla
gaseosa muy concentrada, que se alimenta al absorbedor 608 por la
tubería 660.
La figura 7 muestra la situación en la que se
realiza una etapa de precompresión en el compresor 762, después de
lo cual la mezcla gaseosa precomprimida se alimenta por la tubería
764 al condensador 718 en el que se realiza la primera etapa de
condensación parcial. La etapa de compresión va después de la
primera etapa de condensación parcial y de la primera etapa de
separación (realizadas en el separador 726). Opcionalmente, e
indicado por líneas de puntos, también se puede realizar una segunda
condensación parcial en el condensador 736 y después, opcionalmente,
una segunda separación en el separador 756 antes de que tenga lugar
la etapa de absorción en el absorbedor 708.
A continuación se aclara la invención con el
siguiente ejemplo, dándose también un experimento comparativo.
En el ejemplo 1 se usa la configuración mostrada
en la figura 5. Las composiciones de las diversas corrientes se
muestran en la tabla 1.
Experimento comparativo
A
Véase la figura 8. En el experimento comparativo
A, se alimenta una mezcla gaseosa por la tubería 802 al condensador
818 en el que tiene lugar una condensación parcial. La mezcla de
gas/líquido que sale del condensador 818 se alimenta por la tubería
866 al absorbedor 808. Las corrientes 802 y 866 no se someten a una
etapa de compresión. El absorbedor 808 recibe también una corriente
de NH_{3} líquido por la tubería 810 y una corriente acuosa por la
tubería 812. Del absorbedor 808 salen una solución de carbamato
amónico y una corriente de NH_{3} gaseoso por las tuberías 814 y
816, respectivamente. Las composiciones de las citadas corrientes se
dan en la siguiente tabla 2.
Como es evidente por el ejemplo 1 y por el
experimento comparativo A, la solución concentrada de carbamato
amónico 514 del ejemplo 1 contiene menos amoníaco (aproximadamente
11 t/h o 41% en peso de 28 t/h) que la solución de carbamato amónico
814 del experimento comparativo A (aproximadamente 19 t/h o 36% en
peso de 53 t/h), a pesar del hecho de que la corriente 802 en el
experimento comparativo tiene una concentración inicial de amoníaco
algo menor (59% en peso frente a 63% en peso en la corriente 502).
Además, la solución concentrada de carbamato amónico 514 del ejemplo
1 contiene un porcentaje menor de agua (20% en peso, casi 6 t/h) que
la solución de carbamato amónico 714 del experimento comparativo A
(45% en peso, casi 24 t/h). Como resultado, la solución concentrada
de carbamato amónico 514 se puede usar, sin procesamiento adicional
para reducir su contenido de agua, en la preparación de urea, lo
cual no es posible de una manera eficiente con la solución de
carbamato amónico 814.
Claims (12)
1. Método para obtener una solución de carbamato
amónico a partir de una mezcla gaseosa que contiene más de 40% en
peso de NH_{3}, menos de 50% en peso de CO_{2} y menos de 40% en
peso de H_{2}O y tiene una presión entre 0,1 y 4 MPa, método que
comprende una etapa de compresión, en la que la presión de la mezcla
gaseosa se incrementa a una presión entre 0,5 y 25 MPa, seguida de
una primera etapa de condensación parcial, en la que la mezcla
gaseosa se convierte en una mezcla de gas/líquido, que va seguida de
una etapa de absorción.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, que
comprende además una primera etapa de separación, en la que la
mezcla de gas/líquido se separa en una solución de reciclado de
carbamato amónico y una mezcla gaseosa concentrada que contiene más
de 60% en peso de NH_{3}, menos de 30% en peso de CO_{2} y menos
de 10% en peso de H_{2}O,
en el que la etapa de absorción se realiza con
por lo menos una de las dos mezclas siguientes que se comprimen en
la etapa de compresión a una presión entre 0,5 y 25 MPa:
- la mezcla gaseosa y/o
- la mezcla gaseosa concentrada.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en
el que se comprime la mezcla gaseosa.
4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en
el que, después de la primera etapa de separación, la mezcla gaseosa
concentrada se somete a una segunda etapa de condensación parcial en
la que se forma una segunda mezcla de gas/líquido que se usa como
corriente de alimentación para la etapa de absorción.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, en
el que, en una segunda etapa de separación realizada entre la
segunda etapa de condensación parcial y la etapa de absorción, se
separa de la segunda mezcla de gas/líquido una primera solución
concentrada de carbamato amónico.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en
el que la etapa de compresión se realiza después de la primera etapa
de separación.
7. Método de acuerdo con la reivindicación 6, en
el que la mezcla gaseosa concentrada se somete a una segunda etapa
de condensación parcial realizada entre la etapa de compresión y la
etapa de absorción y en la que se forma una segunda mezcla de
gas/líquido que se usa como corriente de alimentación para la etapa
de absorción.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en
el que, en una segunda etapa de separación realizada entre la
segunda etapa de condensación parcial y la etapa de absorción, se
separa de la segunda mezcla de gas/líquido una primera solución
concentrada de carbamato amónico.
9. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 6-8, en el que, antes de la primera
etapa de condensación parcial, en una etapa de precompresión se
incrementa la presión de la mezcla gaseosa a una presión entre 0,3 y
7,5 MPa.
10. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 2-9, en el que la solución
concentrada de carbamato amónico comprende entre 25 y 50% en peso de
NH_{3}, entre 25 y 50% en peso de CO_{2} y entre 1 y 30% en peso
de H_{2}O.
11. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1-10, en el que la mezcla gaseosa
se ha obtenido en un proceso para la producción de melamina.
12. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1-10, en el que la mezcla gaseosa
se ha obtenido en un proceso para la producción de urea.
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