FR2478089A1 - Procede d'extraction des materiaux n'ayant pas reagi dans la synthese de l'uree - Google Patents
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Abstract
SELON L'INVENTION, DANS UN PROCEDE DANS LEQUEL UN EFFLUENT DE SYNTHESE DE L'UREE OBTENU PAR REACTION DE L'AMMONIAC AVEC LE DIOXYDE DE CARBONE EST SOUMIS EN 11 A UNE OPERATION D'EXTRACTION EN METTANT L'EFFLUENT DE SYNTHESE DE L'UREE EN CONTACT A CONTRE-COURANT AVEC DU DIOXYDE DE CARBONE EN CHAUFFANT POUR OBTENIR UNE SOLUTION AQUEUSE D'UREE CONTENANT UNE FAIBLE QUANTITE D'AMMONIAC ET DE CARBAMATE D'AMMONIUM, ON MET D'ABORD L'EFFLUENT DE SYNTHESE DE L'UREE EN CONTACT EN 10 AVEC UN GAZ SEPARE PROVENANT DE L'OPERATION D'EXTRACTION, DANS DES CONDITIONS ADIABATIQUES OU EN REFROIDISSANT LEGEREMENT. CE PROCEDE PERMET DE REDUIRE LES DIMENSIONS DE L'EXTRACTEUR ET DE RECUPERER LA VAPEUR D'EAU A HAUTE PRESSION SANS ABAISSER LE RAPPORT MOLAIRE AMMONIACDIOXYDE DE CARBONE EN-DECA DE CELUI DU PROCEDE CLASSIQUE.
Description
L'invention concerne un procédé d'extraction des matériaux qui n'ont pas
réagi, d'un effluent de synthèse de l'urée obtenu de façon intermédiaire dans un procédé de synthèse de l'urée à partir d'ammoniac et de dioxyde de carbone. Plus précisément, l'invention concerne un pro- cédé d'extraction des matériaux qui n'ont pas réagi, dans un processus de synthèse de l'urée, consistant à mettre d'abord un effluent de synthèse de l'urée obtenu de façon intermédiaire à partir d'ammoniac et de dioxyde de carbone en contact avec un gaz contenant du dioxyde de carbone
dans des conditions adiabatiques ou en refroidissant lé-
gèrement, puis à procéder à l'extraction classique au
dioxyde de carbone.
La réaction de synthèse de l'urée à partir d'ammo-
niac et de dioxyde de carbone a lieu normalement dans des
conditions de température de 170 à 2100C, de pression ma-
nométrique d'environ 13 x 106 à 30 x 106 Pa et de rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone de 2,5 à 6,0, grâce à quoi de 40 à 80 % du dioxyde de carbone sont convertis en
urée et le reste demeure sous la forme de carbamate d'am-
monium. L'excès d'ammoniac et le carbamate d'ammonium con-
tenus dans une composition de synthèse de l'urée résul-
tante contenant de l'urée, de l'eau, un excès d'ammoniac et du carbamate d'ammonium (appelée ci-après "effluent de
synthèse de l'urée") sont d'abord séparés sous forme d'am-
moniac gazeux et de dioxyde de carbone gazeux et une fai-
ble quantité d'ammoniac et de carbamate d'ammonium rési-
duels contenus dans la solution aqueuse d'urée est égale-
ment séparée dans l'opération suivante.
L'ammoniac et le dioxyde de carbone ainsi séparés
sont récupérés à l'état gazeux, ou sous la forme d'un pro-
duit de condensation ou d'une solution de ces constituants absorbés dans l'eau, dans une solution aqueuse diluée de carbonate d'anLmonium, dans une solution aqueuse d'urée ou
similaire, à recycler vers la synthèse de l'urée.
Plusieurs procédés pour séparer l'excès d'ammoniac et le carbamate d'ammonium d'un effluent de synthèse de
l'urée sous forme d'ammoniac gazeux et de dioxyde de car-
bone gazeux, dans un but de récupération, sont connus dans la technique. Le procédé d'extraction dit "au dioxyde de carbone", dans lequel l'effluent de synthèse de l'urée est mis en contact, à contre-courant, avec du dioxyde de car- bone gazeux en chauffant, est cité comme l'un des exemples
typiques des procédés classiques connus dans la technique.
Selon le procédé d'extraction au dioxyde de carbo-
ne, l'excès d'ammoniac et le carbamate d'ammonium peuvent être séparés à l'état gazeux à une température qui ne doit pas être trop élevée même sous une pression relativement importante, par exemple la pression de synthèse de l'urée,
pour faire en sorte que l'ammoniac et le dioxyde de car-
bone récupérés puissent être recyclés directement à l'é-
tat gazeux vers la synthèse de l'urée. En plus de la fa-
cilité de l'opération de recyclage des gaz séparés, une récupération de chaleur peut avoir lieu à la pression de
synthèse de l'urée qui rend le niveau de température a-
vantageux. D'autre part, les gaz séparés peuvent égale-
ment être recyclés vers la synthèse de l'urée soit après leur condensation, soit après leur absorption dans un solvant tel que l'eau, une solution aqueuse diluée de carbonate d'ammonium ou une solution aqueuse d'urée. Une absorption sous une pression relativement élevée, telle
que celle ci-dessus, exige une moindre quantité de sol-
vant lorsque l'absorption est effectuée à une température identique, ou exige environ la même quantité de solvant même lorsque l'absorption est effectuée à une température
un peu plus élevée, par rapport à l'absorption dans l'opé-
ration de séparation sous une pression relativement plus faible, de façon à être avantageuse aussi bien du point de vue recyclage qu'économie de chaleur, alors même que
la température d'absorption peut être choisie comme ci-
dessus. Cependant, dans le procédé d'extraction au dioxyde
de carbone, une intime corrélation entre l'opération-
d'extraction et la composition de l'effluent de synthèse de l'urée à extraire, peut rendre ce procédé inefficace,
selon la composition de l'effluent de synthèse de l'urée.
Par exemple, lorsque la concentration en ammoniac dans l'effluent de synthèse de l'urée à extraire est trop élevée, le contact de l'effluent de synthèse de l'urée avec le dioxyde de carbone à chaud se traduit par une
absorption du dioxyde de carbone dans l'effluent de syn-
thèse de l'urée au lieu de la décomposition du carbamate d'ammonium. Naturellement, l'extraction est effectuée en mettant l'effluent de synthèse de l'urée en contact à contre-courant avec le dioxyde de carbone, et au cours de l'opération d'extraction, la quantité de dioxyde de carbone absorbée dans l'effluent de synthèse de l'urée diminue progressivement jusqu'à ce qu'ait lieu finalement
la décomposition du carbamate d'ammonium. Cependant, l'o-
pération de décomposition demande une période de temps
beaucoup plus longue pour être complète, ce qui se tra-
duit par la nécessité de disposer d'un extracteur plus grand et en conséquence par des inconvénients techniques
et économiques.
Afin de remédier au problème ci-dessus, il est nécessaire d'utiliser un effluent de synthèse de l'urée ayant une faible concentration en ammoniac, c'est-à-dire un effluent de synthèse de l'urée obtenu par synthèse de l'urée avec un faible rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone.
Cependant, dans la réaction de la synthèse de l'u-
rée, représentée par l'équation suivante
2NH3 + C02 N NH2 CONH2 + H20
une augmentation de la quantité d'ammoniac en excès en-
traine une augmentation de la conversion du dioxyde de carbone en urée et, inversement, une diminution de la quantité d'ammoniac en excès entraîne une diminution de
la conversion du dioxyde de carbone en urée. En consé-
quence, la diminution du rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone entraîne une diminution de la conversion du dioxyde de carbone en urée et une augmentation de la quantité de carbamate d'ammonium comme sousproduit par rapport à la quantité d'urée obtenue, ce qui se traduit Dar une augmentation de la charge de l'extracteur pour la décomposition du carbamate d'ammonium et une augmen- tation de la quantité de chaleur alors requise. Bien que la chaleur utilisée pour la décomposition du carbamate d'ammonium soit en très grande partie récupérable sous forme de vapeur à basse pression, le fait est que la vapeur à haute pression plus intéressante utilisée dans l'extracteur n'est récupérée que sous forme de vapeur à basse pression moins intéressante, donc économiquement désavantageuse.
L'invention a pour but de fournir un procédé tech-
niquement et économiquement avantageux pour l'extraction
des matériaux qui n'ont pas réagi, d'un effluent de syn-
thèse de l'urée, en utilisant un extracteur aussi petit
que possible.
L'invention a encore pour but de fournir un procé-
dé avantageux quant à l'économie de chaleur, pour l'ex-
traction de matériaux qui n'ont pas réagi, dans un ef-
fluent de synthèse de l'urée sans abaisser le rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone dans la réaction de
synthèse de l'urée.
Pour atteindre les buts ci-dessus, l'invention fournit un procédé d'extraction des matériaux qui n'ont
pas réagi, dans le processus de synthèse de l'urée, con-
sistant à mettre d'abord l'effluent de synthèse de l'urée en contact avec le gaz séparé provenant de l'opération indiquée ci-dessus, dans des conditions adiabatiques ou avec un léger refroidissement, avant l'opération classique
d'extraction des matériaux qui n'ont pas réagi, dans l'ef-
fluent de synthèse de l'urée, par contact à contre-courant
avec du dioxyde de carbone en chauffant.
La description qui va suivre se réfère au dessin
annexé sur lequel: - la figure 1 représente une colonne d'extraction comprenant une zone de contact supérieure constituée
d'une tour à plateaux et d'une zone d'extraction infé-
rieure à film descendant; - la figure 2 représente une colonne d'extraction comprenant une zone de contact supérieure constituée d'un lit garni et d'une zone d'extraction inférieure à film descendant; et - la figure 3 représente une colonne d'extraction comprenant une zone de contact supérieure constituée
d'une colonne à parois humides et d'une zone d'extrac-
tion inférieure à film descendant.
Lorsqu'un effluent de synthèse de l'urée, obtenu
par la réaction de synthèse de l'urée avec un rapport mo-
laire ammoniac/dioxyde de carbone élevé, et ayant en conséquence une teneur élevée en ammoniac, est soumis directement à l'extraction au dioxyde de carbone, il en découle les problèmes décrits ci-dessus. Cependant, on a trouvé que le contact de l'effluent de synthèse de l'urée avec un gaz contenant du dioxyde de carbone se
traduit par une absorption partielle du dioxyde de car-
bone dans l'effluent de synthèse de l'urée et une évapo-
ration simultanée de l'ammoniac en une quantité corres-
pondant approximativement à la quantité de sa chaleur d'absorption, après quoi l'effluent de synthèse d'urée peut être soumis directement à l'extraction au dioxyde de carbone avec le même résultat que dans le cas d'un effluent de synthèse de l'urée ayant une faible teneur
en ammoniac. La vitesse d'absorption du dioxyde de car-
bone et celle de l'évaporation simultanée de l'ammoniac sont si élevées avec un changement de température faible ou nul qu'il n'y a que peu ou pas de différence entre la
quantité de chaleur requise pour la séparation de l'ex-
cès d'ammoniac et la décomposition du carbamate d'ammo-
nium et celle requise dans le cas o l'effluent de syn-
thèse de l'urée est séparé par chauffage au lieu de le soumettre au procédé d'extraction. C'est ainsi qu'un effluent de synthèse de l'urée obtenu avec un rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone élevé et contenant, en conséquence, un grand excès d'ammoniac, peut également être soumis à une extraction au dioxyde de carbone sans
aucun inconvénient du point de vue économie de chaleur.
Ainsi, l'invention fournit un procédé d'extraction des matériaux qui n'ont pas réagi, qui consiste à mettre d'abord un effluent de synthèse de l'urée en contact à
contre-courant avec un gaz séparé obtenu dans une opéra-
tion d'extraction, dans des conditions adiabatiques ou
avec un léger refroidissement, avant l'opération d'extrac-
tion dans laquelle l'effluent de synthèse de l'urée, ob-
tenu par réaction de l'ammoniac avec le dioxyde de carbone dans des conditions prédéterminées, est mis en contact à
contre-courant avec du dioxyde de carbone chaud pour ex-
traire la majeure partie de l'ammoniac en excès et du carbamate d'ammonium et obtenir la solution aqueuse d'urée contenant une faible quantité d'ammoniac et de carbamate
d'ammonium et le gaz séparé constitué d'ammoniac, de dio-
xyde de carbone et d'eau.
Les conditions requises pour la mise en oeuvre du
procédé selon l'invention sont décrites ci-après. La tem-
pérature de synthèse de l'urée n'est pas particulièrement
spécifiée, mais elle est comprise entre 170 et 2100C com-
me gamme de température classique de la synthèse de l'u-
rée, de préférence entre 180 et 2000C. Lorsque la tempé-
rature de synthèse de l'urée est inférieure à 1700C, la vitesse de réaction est considérablement réduite et un autoclave de synthèse de l'urée ayant une grande capacité
devient alors nécessaire. D'autre part, lorsque la tempé-
rature est supérieure à 2100C, la pression d'équilibre de l'effluent de synthèse de l'urée est augmentée au point de rendre nécessaire un autoclave de synthèse de l'urée ayant une plus grande résistance à la pression. Le
rapport molaire eau/dioxyde de carbone n'est pas spécifi-
quement limité, mais il est normalement de l'ordre de 0,2
à 1,5, de préférence de 0,3 à 1,0. Un rapport molaire in-
férieur à 0,2 rend difficile l'opération de recyclage
vers la synthèse de l'urée des matériaux n'ayant pas réa-
gi, récupérés. D'autre part, un rapport molaire supérieur à 1,5 ralentit considérablement la conversion du dioxyde
de carbone en urée dans la réaction de synthèse de l'urée.
Le rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone
comme condition pour la synthèse de l'urée est de préfé-
rence compris entre 3,0 et 6,0 environ, et avantageuse-
ment entre 3,5 et 4,5, et dans la gamme de rapport molai-
re ci-dessus, la quantité de l'effluent de synthèse de l'urée par rapport à la quantité d'urée ainsi obtenue est minimisée. Lorsque le rapport molaire est inférieur
à 3,0, la conversion du dioxyde de carbone en urée dimi-
nue et la quantité de vapeur d'eau requise pour l'extrac-
tion des matériaux qui n'ont pas réagi est plus élevée.
Lorsque le rapport molaire est supérieur à 6,0, la te-
neur en ammoniac dans l'effluent de synthèse de l'urée est considérablement augmentée et nécessite alors une
quantité de vapeur d'eau accrue pour l'extraction.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, la pression
de synthèse de l'urée, la pression à laquelle est effec-
tuée l'extraction et la pression à laquelle le gaz séparé
est amené en contact avec l'effluent de synthèse de l'u-
rée dans l'opération d'extraction, sont particulièrement
importantes. La pression de synthèse de l'urée est déter-
minée en fonction de la température, du rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone et d'autres conditions, mais elle correspond principalement à la pression d'équilibre de la composition de synthèse de l'urée ou est un peu
plus élevée. La pression de synthèse de l'urée dans l'in-
vention est comprise de préférence entre 13,7 x 106 et 24,5 x 106 Pa (140 à 250 kg/cm2), avantageusement entre
14,7 x 106 et 19,6 x 106 Pa.
La pression à laquelle est effectuée l'extraction doit être une pression permettant le recyclage de la
quantité totale du gaz séparé par extraction vers l'opé-
ration de synthèse de l'urée, sans utiliser une quantité importante d'un absorbant tel que l'eau, une solution aqueuse diluée de carbonate d'ammonium ou une solution
aqueuse d'urée. La pression ci-dessus peut être normale-
ment comprise entre 1,47 x 106 et 24,5 x 106 Pa (15 à
250 kg/cm2); néanmoins, il est pratiquement bien préfé-
rable que cette pression soit la même que la pression de synthèse de l'urée en raison des avantages inhérents à l'opération de recyclage du gaz séparé par extraction dans la synthèse de l'urée et à la récupération de la chaleur engendrée dans la condensation du gaz séparé ou dans l'absorption de ce gaz dans l'eau, dans une solution
aqueuse diluée de carbonate d'ammonium ou dans une solu-
tion aqueuse d'urée.
La pression à laquelle le gaz séparé est amené en contact avec l'effluent de synthèse de l'urée peut être choisie entre la pression de synthèse de l'urée et la pression à laquelle est effectuée l'extraction, mais elle est de préférence la même que la pression à laquelle
est effectuée l'extraction, afin d'éliminer la pressurisa-
tion du gaz séparé par extraction. Lorsque la pression de synthèse de l'urée et la pression à laquelle l'extraction est effectuée, sont identiques, la pression à laquelle le
gaz séparé est amené en contact avec l'effluent de syn-
thèse de l'urée est réglée au même niveau que ces autres pressions.
-25 Le contact du gaz séparé avec l'effluent de syn-
thèse de l'urée peut être effectué en utilisant tout dis-
positif classique de contact gaz-liquide tel qu'une tour de fractionnement à barbotage, une colonne à plateaux, un lit garni, une colonne à parois humides, une tour de ruissellement, un dispositif permettant de faire passer
un gaz et un liquide dans le même conduit ou un disposi-
tif permettant de faire passer un gaz et un liquide dans
le même conduit équipé de plateaux à chicanes pour faci-
liter le mélange du gaz avec le liquide dans le conduit.
Cependant, on utilise normalement une colonne à plateaux,
un lit garni et une colonne à parois humides afin d'aug-
menter l'efficacité du contact à contre-courant entre le gaz séparé et l'effluent de synthèse de l'urée. En outre,
il est techniquement et économiquement avantageux d'adap-
ter ces colonnes pour amener le gaz séparé en contact avec l'effluent de synthèse de l'urée avant l'opération d'extraction dans une seule unité avec l'extracteur, pour
que les deux opérations puissent y être effectuées.
Une autre condition importante dans l'opération
de mise en contact du gaz séparé avec l'effluent de syn-
thèse de l'urée consiste à effectuer cette opération dans
des conditions adiabatiques ou avec un léger refroidisse-
ment afin d'augmenter la vitesse d'absorption du dioxyde de carbone dans l'effluent de synthèse de l'urée et en même temps la vitesse d'évaporation de l'ammoniac, grâce à quoi la vitesse de dissolution du dioxyde de carbone est accrue pour raccourcir le temps de contact nécessaire du gaz séparé avec l'effluent de synthèse de l'urée, ce qui permet d'éviter l'hydrolyse de l'urée en carbamate
d'ammonium et la formation de biuret comme sous-produit.
Tel que décrit ci-dessus, l'invention fournit un procédé d'extraction des matériaux qui n'ont pas réagi
dans l'effluent de synthèse de l'urée, consistant à met-
tre d'abord le gaz contenant du dioxyde de carbone, sépa-
ré dans une opération d'extraction, en contact avec l'ef-
fluent de synthèse de l'urée contenant de l'ammoniac en excès, produit avec un rapport molaire ammoniac/dioxyde
élevé et dans des conditions adiabatiques ou avet un lé-
ger refroidissement, avant de soumettre l'effluent de synthèse de l'urée à l'opération d'extraction au dioxyde
de carbone effectuée à contre-courant en chauffant.
Dans le procédé selon l'invention, la synthèse de l'urée est effectuée avec un rapport molaire ammoniac/
dioxyde élevé et, par conséquent, la conversion du dio-
xyde de carbone en urée est augmentée et la quantité de carbamate d'ammonium comme sous-produit par rapport à la quantité d'urée ainsi produite est diminuée, ce qui se
traduit par une diminution de la charge pour la décompo-
sition du carbamate dans l'opération d'extraction et, en conséquence, par une économie quant à la consommation de
chaleur dans cette opération.
En outre, l'opération dans laquelle le gaz conte-
nant le dioxyde de carbone, séparé dans l'opération d'ex-
traction, est amené en contact avec l'effluent de synthè- se de l'urée est une des caractéristiques de l'invention, et étant donné que l'absorption du dioxyde de carbone et l'évaporation de l'ammoniac sont effectuées simultanément et rapidement, l'effluent de synthèse de l'urée résultant
peut être facilement soumis à une extraction avec le dio-
xyde de carbone en chauffant, ce qui se traduit par un raccourcissement du temps nécessaire pour l'opération d'extraction, une diminution des dimensions de l'appareil
et une économie quant à la chaleur nécessaire.
C'est ainsi que le procédé selon l'invention a des
effets remarquables comparativement au procédé d'extrac-
tion classique au dioxyde de carbone, en permettant une diminution des dimensions de l'appareil, une économie quant à la chaleur nécessaire et des améliorations quant à la stabilité des opérations, ainsi qu'en facilitant la
récupération de la chaleur secondaire.
Des modes de mise en oeuvre particuliers de l'in-
vention seront maintenant décrits en détail en se repor-
tant aux figures 1 à 3 du dessin annexé.
La figure 1 représente une colonne d'extraction comprenant une zone de contact supérieure 11 consistant
en une colonne à plateaux et une zone d'extraction infé-
rieure à film descendant 10. L'effluent de synthèse de l'urée est introduit dans la zone de contact 11 à partir du conduit 1 et s'écoule à travers la colonne à plateaux pour pénétrer dans la zone d'extraction 10, alors que
l'ammoniac contenu est extrait avec le gaz séparé et re-
monte. Après quoi, l'effluent de synthèse de l'urée at-
teint le fond de la colonne d'extraction, la majeure par-
tie du carbamate d'ammonium contenue dans l'effluent de synthèse de l'urée ayant été décomposée en ammoniac et en dioxyde de carbone, puis est envoyé vers le stade
suivant par le conduit 2. D'une part, le dioxyde de car-
bone est introduit dans la zone d'extraction 10 par le conduit 3 et en même temps de la vapeur d'eau à haute pression destinée au chauffage est introduite par le conduit 21 et le produit de condensation résultant est retiré par le conduit 22. D'autre part, l'ammoniac et le dioxyde de carbone, séparés dans la zone d'extraction 10, remontent dans la zone de contact 11 et sont entrainés
vers le stade suivant par le conduit 4.
La figure 2 représente une installation comprenant
une zone de contact 11' constituée d'un lit garni rempla-
çant la zone de contact Il constituée de la colonne à plateaux de la figure 1, la zone de contact il' et la zone d'extraction 10 étant séparées l'une de l'autre de façon à former des colonnes respectives. L'effluent de synthèse de l'urée est introduit dans la zone de contact 11' par le conduit 1, et il traverse le lit garni pour atteindre le fond de la colonne, alors que l'ammoniac contenu qui se dégage entre en contact avec le gaz séparé provenant de la zone d'extraction 10 par le conduit 6 et
pénètre dans la zone d'extraction 10 par le conduit 5.
Après quoi, a lieu le même processus que celui décrit à
propos de la figure 1.
La figure 3 représente une installation o la zone de contact 11 constituée de la colonne à plateaux de la
figure 1 est remplacée par une zone de contact 11" consti-
tuée d'une colonne à parois humides. Les processus sont alors les mêmes que ceux décrits à l'aide de la figure 1, si ce n'est que la zone de contact 11" est refroidie à l'aide d'un produit réfrigérant pénétrant par le conduit
23 et ressortant par le conduit 24.
L'invention est encore illustrée par l'exemple non
limitatif suivant.
EXEMPLE
On effectue une réaction de synthèse de l'urée dans les conditions suivantes: une pression de 17,15 x 106 Pa, une température de 1950C, un rapport molaire NH3/C02 de 3,9 et un rapport molaire H20/CO2 de 0,51 pour obtenir 171,4 tonnes/jour d'un effluent de synthèse de l'urée constitué de 60 tonnes/jour d'urée, 61 tonnes/jour de NH3, 19,2 tonnes/jour de CO2 et 31,2 tonnes/jour de H20. On envoie l'effluent de synthèse de l'urée dans un extracteur ayant une zone de contact constituée d'une
colonne à plateaux et une zone d'extraction à film des-
cendant, tel que représenté sur la figure 1 et fonction-
nant sous une pression pratiquement égale à la pression de synthèse de l'urée, et d'autre-part on introduit 44
tonnes/jour de C02 en-dessous de la zone d'extraction.
Ceci se traduit par un contact adiabatique et à contre-
courant de l'effluent de synthèse avec 97,0 tonnes/jour
du gaz séparé provenant de la zone d'extraction et cons-
titué de 28,4 tonnes/jour de NH3, 62,3 tonnes/jour de CO2et 6,3 tonnes/jour de H20, avec dégagement d'ammoniac et absorption de dioxyde de carbone, et l'effluent de synthèse de l'urée est converti en 156 tonnes/jour d'un liquide constitué de 60,0 tonnes/jour d'urée, 39,9 tonnes/ jour de NH3, 25,8 tonnes/jour de C02 et 30,3 tonnes/jour de H20 s'écoulant dans la zone d'extraction. C'est ainsi qu'on retire du fond de la zone d'extraction 103,0 tonnes/ jour d'une solution d'urée à 1900C constituée de 60,0 tonnes/jour d'urée, 11,5 tonnes/jour de NH3, 7,5 tonnes/ jour de C02 et 24,0 tonnes/jour de H20, et d'autre part 112,4 tonnes/jour d'un gaz constitué de 49,5 tonnes/jour de NH3, 55,7 tonnes/jour de CO2 et 7,2 tonnes/jour de
H20 sont retirées du sommet de la zone de contact.
Le gaz récupéré ci-dessus est absorbé dans une solution de récupération provenant de l'absorption dans l'eau de l'ammoniac et du dioxyde de carbone résultant
de la distillation sous vide de la solution d'urée reti-
rée du fond de la zone d'extraction et constituée de
46,0 % de NH3, 30 X de C02 et 24 % de H20, puis on re-
cycle cette solution vers la synthèse de l'urée avec 34
tonnes/jour d'ammoniac liquide pour compléter. Le proces-
sus de synthèse de l'urée se poursuit en une opération
continue conformément à l'équilibre des matériaux ci-
dessus. La consommation de vapeur d'eau à 2,45 x 106 Pa dans la zone d'extraction de cet exemple s'élève à 0,72
tonne par tonne d'urée produite.
* La balance des matériaux de cet exemple est illus-
trée dans le tableau ci-après.
EXEMPLE COMPARATIF
On effectue une réaction de synthèse de l'urée dans les mêmes conditions que dans l'exemple ci-dessus, si ce n'est qu'on utilise un rapport molaire NH3/C02 de 2,8 et un rapport molaire H20/C02 de 0,50 pour obtenir ,6 tonnes/jour d'un effluent de synthèse de l'urée constitué de 60,0 tonnes/jour d'urée, 46,7 tonnes/jour
de NH3, 30,6 tonnes/jour de C02 et 33,3 tonnes/jour d'eau.
L'effluent de synthèse de l'urée traverse la zone d'extraction à film descendant, à l'exclusion de la zone de contact de l'appareil de la figure 1 dans les mêmes conditions que dans l'exemple ci-dessus pour obtenir à partir du fond de la zone d'extraction 105,7 tonnes/jour d'une solution d'urée à 190WC constituée de 60,0 tonnes/ jour d'urée, 11,3 tonnes/jour de NH3, 7,6 tonnes/jour de C 2 et 26,8 tonnes/jour de H 20 et d'autre part 108,9 tonnes/jour d'un gaz constitué de 35,4 tonnes/jour de NH3, 67,0 tonnes/jour de C02 et 6,5 tonnes/jour de H20
sont recueillies en haut de la zone d'extraction.
La consommation de la vapeur d'eau à 2,45 x 106 Pa dans la zone d'extraction de l'exemple comparatif s'élève
à 0,90 tonnes/jour Dar tonne d'urée produite. La compa-
raison de la consommation de vapeur ci-dessus avec la consommation de vapeur de 0,72 tonne de l'exemple montre que la consommation de vapeur est inférieure de 20 % dans le procédé selon l'invention par rapport au procédé
classique.
La balance des matériaux pour l'exemple comparatif
est illustrée dans le tableau ci-après.
TABLEAU
Exemple Exemple comparatif Conditions Pression 17,15xlO6Pa Pression 17, 15xlO6Pa de synthèse Température 1950C Température 195 C de l'urée Rapport molaire Rapport molaire
NH3/C02 3,9 NH3/C02 2,8
Rapport molaire Rapport molaire
H20/C02 0,51 H20/C02 0,50
Effluent de Urée 60,0 Urée 60,0 synthèse de NH3 61,0 NH3 46,7 l'urée C0219,2 Co2 30,6 (tonnes/jour) H20 31,2 H20 33,3 Total 171.,4 Total 170,6 Solution Urée 60,0 d'urée à la NH3 39,9 sortie de C02 25,8 contact H20 30, 3 (tonnes/jour)Total 156,0 Solution Urée 60,0 Urée 60,0 d'urée reti- NH3 11,5 NH3 11,3 rée de l'ex- C02 7,5 CO2 7,6 tracteur H20 24,0 H20 26,8 (tonnes/jour Total 103,0 Total 105,7 Gaz retiré NH3 49,5 NH3 35,4 e l'extrac- C02 55,7 CO2 67,0 teur H20 7,2 H20 6,5 (tonnes/jour) Total 112, 4 Total 108,9 TABLEAU (suite) Exemple Exemple comparatif uantité NH3 61,0 NH3 46,7 recyclée à C02 63,2 C02 74,6 la synthèse H20 13,2 H20 15,3 de l'urée Total 137,4 Total 136,6 (tonnes/jour) Quantité NH3 95,0 NH3 80,7 chargée à C02 63,2 CO2 74,6 la synthèse H20 13,2 H20 15,3 de l'urée Total 171,4 Total 170,6 (tonnes/jour) Solution Urée 60,0 Urée 60,0 urée après NH3 O NH3 O la distilla- CO2 O CO2 O tion sous H20 18,0 H20 18,0 vide (ton- Total 78,0 Total 78,0 es/jour)
Claims (5)
1. Procédé d'extraction des matériaux qui n'ont
pas réagi dans le procédé de synthèse de l'urée, en sou-
mettant un effluent de synthèse de l'urée obtenu par réaction de l'ammoniac avec du dioxyde de carbone dans
le procédé de synthèse de l'urée à une opération d'ex-
traction dans laquelle l'effluent de synthèse de l'urée est amené en contact à contre-courant avec du dioxyde de carbone en chauffant pour obtenir une solution aqueuse d'urée contenant une faible quantité d'ammoniac et de carbamate d'ammonium, caractérisé en ce qu'on met d'abord l'effluent de synthèse de l'urée en contact avec un gaz séparé provenant de l'opération d'extraction, dans des
conditions adiabatiques ou en refroidissant, avant l'opé-
ration d'extraction.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'effluent de synthèse de l'urée est formé avec un rapport molaire ammoniac/dioxyde de carbone compris
entre 3,0 et 6,0.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté-
risé en ce que le procédé de synthèse de l'urée est effec-
tué à une pression manométrique comprise entre 13,7 x 106 et 24,5 x 106 Pa environ, et l'opération d'extraction et l'opération de mise en contact de l'effluent de synthèse
de l'urée avec le gaz séparé sont effectuées à une pres-
sion manométrique comprise entre 1,47 x 106 et 24,5 x 106
Pa et pratiquement à la même pression.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté-
risé en ce que le procédé de synthèse de l'urée, l'opéra-
tion d'extraction et l'opération de mise en contact de l'effluent de synthèse de l'urée avec le gaz séparé sont
effectuées pratiquement à la-même pression.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté-
risé en ce que l'opération de mise en contact de l'ef-
fluent de synthèse de l'urée avec le gaz séparé est effec-
tuée à contre-courant dans une zone de contact constituée d'une colonne à plateaux, d'un lit garni ou d'une colonne
à parois humides.
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