NL1004977C2

NL1004977C2 - Methode om de capaciteit van een bestaand ureum proces te verhogen.

Info

Publication number: NL1004977C2
Application number: NL1004977A
Authority: NL
Inventors: Kees Jonckers; Hendrik Frans Perree
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-07-15
Also published as: UA67718C2; CN1192435A; CA2553388A1; CA2226771C; EA000354B1; US6118023A; CN1078205C; EA199800056A1; CA2226771A1; CA2553388C

Description

- 1 - METHODE OM DE CAPACITEIT VAN EEN BESTAAND UREUM PROCES TE VERHOGEN 5

De uitvinding heeft betrekking op een methode om de capaciteit van een bestaand ureum proces te verhogen, waarbij het bestaande ureum proces omvat een 10 werkwijze waarbij aan een reactor (R) ammoniak en kooldioxide wordt gevoed bij een verhoogde druk (P) waarbij een reactiemengsel (Ml) omvattende ammoniumcarbamaat, ammoniak, water en ureum wordt bereid, waarna door een of meerdere keren de druk te 15 verlagen en warmte toe te voeren in een drukverlagingssectie (SC) gasvormig ammoniak en ammoniumcarbamaat wordt afgescheiden van het reactiemengsel, welk reactiemengsel resulteert in vloeibaar mengsel (M2) en het aldus gewonnen gasvormige 20 ammoniak en ammoniumcarbamaat wordt gecondenseerd waarbij ammoniak (M3') wordt afgescheiden en een waterige ammoniakale oplossing van ammoniumcarbamaat (M3) wordt verkregen welke oplossing (M3) en het verkregen ammoniak (M3') wordt hergebruikt voor de 25 bereiding van ureum en waarbij ureum wordt gewonnen uit het mengsel (M2) in een ureum winningssectie (U).

Een dergelijke bestaand ureum proces wordt beschreven in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Engineering, Third edition, Volume 23, pages 553-556.

30 In deze publikatie wordt een dergelijke werkwijze omschreven als het "Solution-Recycle Process". Voorbeelden van deze werkwijze, volgens deze publikatie, zijn het zogenaamde Mitsui-Toatsu Total Recycle C-Improved Process, het Montedison Urea Process 35 en het UTI Heat-Recycle Process. Deze wijze voor het bereiden van ureum wordt gekenmerkt doordat direkt aan een reactor ammoniak en kooldioxide wordt gevoed.

1004977 - 2 -

Verder wordt dit proces gekenmerkt in dat de overmaat ammoniak en ammoniumcarbamaat van ureum wordt afgescheiden door het verlagen van de druk en het tegelijkertijd toevoegen van warmte. Dit in 5 tegenstelling tot de zogenaamde High Pressure Gas Stripping processen, zoals het Stamicarbon C02 Stripping Process en het Snamprogretti NH3 Stripping Process, waarbij het ammoniumcarbamaat uit het reactiemengsel wordt gewonnen door strippen met 10 ammoniak, kooldioxide of een ander bij gas (bij nagenoeg dezelfde druk als de druk in de ureumreactor), waarna het gasvormig mengsel wordt gecondenseerd en teruggevoerd naar de reactie zone.

Een voor de vakman bekende methode om de 15 capaciteit aanzienlijk te verhogen van dergelijke "Solution-Recycle Processes" is het vervangen van apparatuur, welke een bottleneck vormt in het proces, door grotere apparaten. Voorbeelden van te vervangen apparatuur zijn de ureumreactor (R) en de 20 middendruktrap (de eerste stap) van de drukverlagingssectie (SC). Door deze apparaten te vervangen door grotere apparaten zullen vaak ook de kostbare hogedrukpompen voor ammoniak en ammoniumcarbamaat vervangen of bijgeplaatst moeten 25 worden.

Een nadeel van bovenstaande methode is dat deze erg kostbaar is. Dit wordt onder andere veroorzaakt door de hoge investeringen die zijn verbonden aan het vervangen van de ureumreactor, de 30 apparatuur voor de middendruktrap en de hogedrukpompen.

Het doel van de uitvinding is een methode voor het aanzienlijk vergroten van de ureum capaciteit van een bestaand ureum proces, volgens het type "Solution Recycle Process", waarbij het vervangen van 35 kostbare apparatuur zoveel mogelijk kan worden voorkomen.

Dit doel wordt bereikt doordat: 1004977 - 3 - (i) een stripkolom (S) wordt bijgeplaatst waarin ammoniumcarbamaat uit het reactiemengsel (Ml) wordt gestript met kooldioxide of thermisch wordt gestript bij nagenoeg dezelfde verhoogde 5 druk (P) resulterend in een gasvormig mengsel (Gl) en een vloeibaar mengsel (M4), welk vloeibaar mengsel (M4) wordt gevoed aan de drukverlagingssectie (SC), (ii) een condensor (C) wordt bijgeplaatst die gevoed 10 wordt met het gasvormig mengsel (Gl), ammoniak en optioneel kooldioxide waarin het gasvormig mengsel (Gl) wordt gecondenseerd bij nagenoeg dezelfde verhoogde druk (P) en tevens tenminste 30% van de onder de condensatieomstandigheden 15 bereikbare evenwichtshoeveelheid ureum wordt gevormd, waarbij een vloeibaar ureum, water en ammoniumcarbamaat bevattend mengsel (M5) wordt gevormd, welke mengsel wordt gevoed aan de bodem van de bestaande reactor (R) en een gasvormig 20 mengsel (G2), en (iii) een scrubber (SCR) wordt bijgeplaatst waarin het gasvormig mengsel (G2) in contact wordt gebracht met de waterige ammoniakale oplossing van ammoniumcarbamaat (M3), waarbij een vloeibaar 25 (M6) mengsel wordt verkregen welke gevoed wordt aan de condensor (C) en een gescrubed gasvormig mengsel (G3).

Gebleken is dat als de methode volgens de uitvinding wordt toegepast een grotere ureumcapaciteit 30 bereikt kan worden gebruikmakend van dezelfde ureumreactor (R). Een verder voordeel is dat onder bepaalde omstandigheden de middendruktrap van de bestaande fabriek eveneens niet vervangen hoeft te worden. In een voorkeursuitvoering volgens de 35 uitvinding hoeven de bestaande hogedruk ammoniak en hogedruk ammoniumcarbamaatpompen eveneens niet vervangen te worden. Gebleken is dat met de methode 1004977 - 4 - volgens de uitvinding de ureumcapaciteit van een bestaand ureum proces tot ruim drie keer vergroot kan worden.

Een belangrijk additioneel voordeel is dat de 5 hoeveelheid stoom per ton geproduceerde ureum lager is dan van het bestaande proces. Gebleken is dat de energiebelasting met minstens 500 kg hogedrukstoom per ton ureum verlaagd kan worden.

Ureumprocessen van welke met de methode 10 volgens de uitvinding de ureumcapaciteit voordelig kunnen worden vergroot zijn bijvoorbeeld de al eerder genoemde Mitsui-Toatsu Total Recycle C-Improved Process, het Montedison Urea Process en het UTI Heat-Recycle Process. Additionele voorbeelden zijn het 15 conventionele Stamicarbon proces en het Chemico proces. Deze procesen worden gekenmerkt door (en zijn schematisch weergegeven in Figuur 1 waarbij de onderstaande symbolen zijn gebruikt): (a) een reactiezone waarin aan een reactor (R) bij een 20 druk die ligt tussen de 18 en 30 MPa en een temperatuur die ligt tussen 180 en 220°C ammoniak en kooldioxide worden toegevoegd, (b) een drukverlagingssectie (SC), meestal bestaande uit twee of meerdere stappen, waarbij in elke stap 25 de druk wordt verlaagd bij gelijktijdig toevoegen van warmte (stoom). Het gasvormig mengsel dat hierbij ontstaat wordt vervolgens gecondenseerd resulterend in een waterig ammoniumcarbamaat oplossing (M3) en een vloeibare ammoniakstroom 30 (M3') welke wordt teruggestuurd naar de ureumreactor (R). De drukverlagingssectie kan bijvoorbeeld omvatten een middendruktrap waarbij de druk wordt verlaagd tot 1,5 tot 8,0 MPa en een lagedruktrap waarbij de druk wordt verlaagd tot 35 een druk van 0,2 tot 1,0 MPa.

(c) Een ureumwinningssectie (U) waarin ureum wordt gewonnen, water wordt afgescheiden en 1004977 -5- ammoniumcarbamaat wordt verkregen, welk ammoniumcarbamaat (M3) wordt teruggevoerd (eventueel via de condensors van de drukverlagingssectie (SC)) naar de reactiezone.

5 De ureumwinningssectie (U) kan er verschillend uitzien voor de verschillende procesuitvoeringen van de "Solution Recycle Processes". Hierbij wordt verwezen naar de al eerder genoemde encyclopedia. Het is echter voor de onderhavige 10 uitvinding niet wezenlijk hoe de ureumwinningssectie (U) is uitgevoerd. Gebleken is namelijk dat de voordelen van de uitvinding bereikt kunnen worden voor alle uitvoeringsvormen van de ureumwinningssectie (U) bereikt.

15 Een voorbeeld van een aangepast ureum proces is schematisch weergegeven in Figuur 2, waarbij de hieronder gehanteerde symbolen zijn weergegeven. In Figuur 2 zijn geen stoomstromen opgenomen.

De stripkolom (S) en de wijze waarop deze 20 bedreven kan worden zijn algemeen bekend voor de vakman en staat bijvoorbeeld beschreven in US-A-3356723 indien met kooldioxide wordt gestript. Met thermisch strippen wordt bedoeld dat onder toevoegen van warmte ammoniumcarbamaat ontleedt in kooldioxide en ammoniak 25 en uit de oplossing (Ml) wordt verdreven. In het

Snamprogetti NH3 stripping proces zoals beschreven op bladzijde 559-562 van de hierboven genoemde Encyclopedie wordt bijvoorbeeld thermisch gestript. Bij voorkeur wordt kooldioxide als stripgas gebruikt omdat 30 de stripeffiency dan groter is. De stripkolom is voorzien van middelen om warmte toe te voegen. Meestal is de stripkolom uitgevoerd als een verticaal opgestelde kolom waarin verticale buizen zijn geplaatst waarin het stripproces plaatsvindt en waarbij de buizen 35 aan de mantelzijde worden verhit met stoom. Deze stoom heeft bij voorkeur een druk die ligt tussen de 1,5 en 4,0 MPa. De stripkolom wordt onderin gevoed met het 1004977 - 6 - stripgas en bovenin gevoed met de reactor effluent: 'reactiemengsel (Ml)'. Aan de bovenkant van de stripkolom (S) wordt het gasvormig mengsel (Gl) gewonnen. Dit gasvormig mengsel bestaat in hoofdzaak 5 uit het ammoniak en kooldioxide. Aan de onderkant van de stripkolom (S) wordt een mengsel (M4) gewonnen, welke in hoofdzaak bestaat uit ureum, water en een resthoeveelheid ammoniumcarbamaat.

De druk waarbij gestript wordt is nagenoeg 10 gelijk aan de druk die heerst in de ureumreactor (R). Door hoogteverschillen in het proces kunnen deze drukken iets verschillen. De verschillen in druk zullen bijvoorbeeld, indien kooldioxide als stripgas wordt gebruikt, in de regel niet meer bedragen dan 0,3 MPa.

15 In de condensor (C) wordt het gasvormig mengsel (Gl) gecondenseerd, waarbij ammoniumcarbamaat wordt gevormd. De waterige ammoniakale oplossing (M6) wordt samen met ammoniak aan de condensor gevoed. Door te zorgen dat de verblijftijd voldoende lang is in de 20 condensor kan tenminste 30% van de onder de condensatieomstandigheden bereikbare evenwichthoeveelheid ureum worden gevormd. Bij voorkeur kiest men condities waarbij tussen 50-80% van de bereikbare evenwichtshoeveelheid ureum wordt gevormd.

25 De verblijftijd is bij voorkeur 10-30 minuten. Gebleken is dat de zogenaamde N/C-verhouding van belang is voor het bereiken van optimale ureum opbrengsten. De N/C-verhouding wordt als volgt gedefinieerd: 30 2*mol ureum + mol NH3 N/C = --------------------- mol ureum + mol C02 waarbij mol NH3 gelijk is aan het vrije ammoniak en het 35 in ammoniumcarbamaat gebonden ammoniak en mol C02 gelijk is aan het vrije kooldioxide en het in ammoniumcarbamaat gebonden kooldioxide. Bij voorkeur 1004977 - 7 - ligt de N/C-verhouding tussen de 2,7 en 4,0 en bij meer voorkeur tussen 2,8 en 3,5. De N/C-verhouding kan worden ingesteld door het instellen van de kooldioxide en ammoniakvoeding. In het geval kooldioxide wordt 5 gebruikt als stripgas is de kooldioxidevoeding gelijk of bijna gelijk aan de hoeveelheid kooldioxide welke wordt toegepast als stripgas. De ammoniakvoeding is de hoeveelheid ammoniak welke aan de condensor wordt gevoed.

10 De condensor (C) wordt bij voorkeur uitgevoerd als een zogenaamde verdronken condensor, waarbij het te condenseren gasmengsel geleid wordt in de mantelruimte van een pijpenwarmtewisselaar zoals bijvoorbeeld beschreven in NL-A-8400839. Een 15 vloeistofniveau in de warmtewisselaar kan simpel worden bereikt door middel van een overloopschot. De vrijkomende oplos- en condensatiewarmte wordt afgevoerd met behulp van een door pijpen stromend medium, bijvoorbeeld water, dat daarbij wordt omgezet in 20 lagedrukstoom of met het vloeibare mengsel (M4) verkregen in de stripkolom. De verdronken condensor kan horizontaal ofwel verticaal opgesteld worden.

Het biedt bijzondere voordelen de condensatie uit te voeren in een horizontaal opgestelde verdronken 25 condensor. De condensor wordt bij voorkeur ten opzichte van de ureumreactor hoog opgesteld. Bij voorkeur plaatst men de condensor hoger of gelijk aan de bovenkant van de ureumreactor (R). Dit heeft als voordeel dat het mengsel (M5) welke de condensor (C) 30 verlaat onder invloed van de zwaartekracht aan de reactor (R) kan worden gevoed.

Bij de methode volgens de uitvinding kan men, afhankelijk van de toegepaste druk (P), de gevormde hoeveelheid ureum en water de temperatuur in de 35 condensatiezone 5-10°C doen stijgen. Op deze wijze is het bijvoorbeeld mogelijk bij een druk in de condensor van ca. 16 MPa, lagedrukstoom van 0,5-1 MPa 1004977 - 8 - op te wekken. Het is echter uiteraard ook mogelijk lagedrukstoom van de gebruikelijke druk 0,3-0,5 MPa te winnen. Hiervoor is dan een aanmerkelijk kleiner warmtewisselend oppervlak nodig.

5 Aan de condensor (C) wordt tevens ammoniak en optioneel kooldioxide toegevoegd. Kooldioxide wordt toegevoegd indien in de stripkolom thermisch wordt gestript. Het is voordelig deze gassen aan de condensor te voeden op een wijze waardoor deze goed gemengd 10 worden met het aanwezige reactiemengsel. Bij voorkeur worden de gassen onderin het reactiemengsel over de gehele lengte van de condensor gevoed.

In de condensor (C) zal het niet mogelijk zijn alle gasvormige componenten te condenseren. Dit 15 wordt veroorzaakt door de evenwichtsligging van de aanwezige componenten en door de aanwezigheid van inerte gassen. Hierdoor is het noodzakelijk dat een gedeelte van het gas afgevoerd wordt (G2). Dit gasmengsel (G2) bevat echter naast inerte gassen tevens 20 kooldioxide en ammoniak welke bij voorkeur in het proces worden teruggevoerd. Door dit gasmengsel in contact te brengen met de waterige ammoniakale oplossing van ammoniumcarbamaat (M3) in de scrubber (SCR) kan een hoeveelheid van deze waardevolle gassen 25 worden teruggewonnen. Het in ammoniak en kooldioxide verrijkt vloeibare mengsel (M6) welke de scrubber verlaat wordt aan het reactiemengsel in de condensor (C) gevoed. Bij voorkeur gebruikt men ammoniak om een ejecteur (E) aan te drijven waarbij het mengsel (M6) 30 wordt aangezogen. Het aldus verkregen vloeibare mengsel van ammoniak en ammoniumcarbamaat (M7) wordt vervolgens aan de condensor (C) gevoed zoals hierboven beschreven. Het is tevens gebleken dat het voordelen biedt om de scrubber binnen het drukvat van de condensor te 35 plaatsen. Hierdoor zijn de voorzieningen om de scrubber bij de verhoogde druk (P) te bedrijven minder extreem, waardoor een significant kostenvoordeel wordt bereikt.

1004977 - 9 -

De uitvinding heeft tevens betrekking op de hierboven beschreven condensor waarbij de scrubber binnen de drukmanteel van de condensor is geplaatst.

Een dergelijke condensor is uitgevoerd als een 5 horizontaal verdonken condensor waarbij een scrubber (a) binnen de drukmantel (b) van de condensor is geplaatst en waarbij de condensor is voorzien van middelen (c) om een stroom op de bodem aan de mantelzijde van de condensor te voeden, middelen (d) 10 die zorg dragen dat er een voldoende vloeistofniveau en vloeistofverblijftijd in de condensor kan ontstaan, middelen (e) waardoor het gas welke zich bevindt boven het vloeistofniveau via de scrubber de condensor kan verlaten en middelen (f) waardoor een vloeibare voeding 15 aan de scrubber kan worden gevoed en middelen (g) om het vloeibare mengsel uit de scrubber af te voeren uit de condensor. In figuur 3a en 3b is een dergelijke condensor (C) volgens de uitvinding schematisch weergegeven waarbij de scrubber (SCR) binnen het 20 drukvat van de condensor is geplaatst. In Figuur 3a stelt (SI) het boiler feed water voor en (S2) de verkregen stoom voor. In Figuur 3b zijn de hierboven beschreven letters a-g weergegeven.

De ureumreactor (R) hoeft in de onderhavige 25 uitvinding niet vervangen te worden. Door het plaatsen van de apparatuur volgens de methode van de uitvinding zijn aanpassing aan de wijze waarop de reactor bedreven bij voorkeur noodzakelijk. Als voorheen zal de reactor gevoed worden met een waterige oplossing van 30 ammoniumcarbamaat (oud: (M3), nieuw: (M5)). De samenstelling van mengsel (M5) verschilt hierin dat deze tevens een grote hoeveelheid ureum bevat welke is gevormd in de condensor (C). In de reactor wordt het ammoniumcarbamaat omgezet in ureum en water. De 35 benodigde energie voor deze reactie kan geleverd worden door een heet gas onderin de reactor te leiden. Dit hete gas kan bijvoorbeeld ammoniak, kooldioxide of een 1004977 - 10 - gedeelte van het gasvormig mengsel (Gl) uit de stripper zijn. Bij voorkeur wordt hiervoor kooldioxide gebruikt. In een voorkeursuitvoering wordt een gedeelte van de hete en op druk gebrachte kooldioxidevoeding naar de 5 bodem van de reactor (R) geleid en de rest naar de stripkolom (S) om als stripgas te dienen. Voor de kooldioxidevoeding op de reactor (R) kan voordelig gebruikt worden gemaakt van de reeds bestaande voorzieningen voor het voeden van kooldioxide. De 10 verhouding kooldioxide welke direkt aan de reactor wordt gevoed en de hoeveelheid welke aan de stripper wordt gevoed ligt bij voorkeur tussen de 1:5 en 1:20.

Omdat reeds een gedeelte van het ureum is gevormd in de condensor zal bij verhoogde capaciteit 15 van bijvoorbeeld een factor 3 ten opzichte van de oorspronkelijke capaciteit de evenwichtsligging in het reactiemengsel (Ml) minstens gelijk blijven. Doordat bovendien een stripkolom (S) wordt geplaatst blijkt dat een kooldioxide- en ammoniakconversie in mengsel (M4) 20 gerealiseerd kan worden van 70-80%. Dit in vergelijking met het oorspronkelijke proces welke een kooldioxiconversie heeft die in de regel ligt bij ongeveer 65% en een ammoniakconversie die ligt bij ongeveer 40%. Kooldioxide conversie en 25 ammoniakconversie worden als volgt gedefineerd.

mol ureum

De kooldioxideconversie = ----------- mol ureum + mol C02 30 waarbij mol C02 gelijk is aan de molaire hoeveelheid vrij kooldioxide en het in ammoniumcarbamaat gebonden kooldioxide.

35 2*mol ureum

De ammoniakconversie = ------------ 2*mol ureum + mol NH3 1004977 - 11 - waarbij mol NH3 gelijk is aan de molaire hoeveelheid vrij ammoniak en het in ammoniumcarbamaat gebonden ammoniak.

Doordat mengsel (M4) relatief meer ureum en 5 minder ammoniak en kooldioxide bevat in vergelijking met mengsel (Ml) van het oude proces zal er minder energie nodig zijn per ton ureum om deze componenten af te scheiden in de drukverlagingssectie (SC). Dit geldt met name voor de zogenaamde middendruktrap. Dit 10 betekent dat gebruikmakend van de bestaande apparatuur van de drukverlagingssectie (SC), en met name de middendruktrap, er meer ureum met deze installatie kan worden geproduceerd. Relatief minder ammoniak en kooldioxide in mengsel (M4) betekent ook minder retour 15 via (M3) aan ammoniumcarbamaat per ton geproduceerde ureum. Hierdoor ontstaat extra capaciteit van de bestaande hogedruk ammoniumcarbamaatpomp, welke pomp het mengsel (M3) terugpompt naar de condensor (C). Deze extra capaciteit kan eveneens worden gebruikt voor de 20 vergroting van de ureum capaciteit van de bestaande installatie.

Door de verhoogde ammoniak en kooldioxideconversies en door het verlagen van de N/C-verhouding (vergeleken met het oorspronkelijke proces) 25 kan de ammoniak retour stroom (M3') vervallen. De extra capaciteit van de hogedrukammoniakpomp (in Figuur 1 de pomp die NH3 en M3' verpompt) die hierdoor ontstaat kan gebruikt worden voor het verpompen van de extra ammoniak die nodig is in het verbeterde proces om de 30 verhoogde hoeveelheid ammoniak te bereiden.

Door het plaatsen van een stripkolom is het voordelig om de reactor onder de volgende condities te bedrijven. Er bestaat een optimum voor de druk (P) waarbij de conversie naar ureum en de efficiency van de 35 stripper optimaal werken. De druk is bij voorkeur 15 -18 MPa. De temperatuur zal afhangen van de gekozen druk en ligt tussen de 180 en 190°C.

1004977 - 12 -

De uitvinding zal aan de hand van het onderstaande niet-1imiterende voorbeeld worden verduidelijkt.

5 Voorbeeld

Een ureum proces zoals schematisch is weergegeven in Figuur 1 wordt aangepast volgens de methode volgens de uitvinding waardoor een proces wordt verkregen zoals schematisch is weergegeven in Figuur 2. 10 Het bestaande proces omvatte een reactor (R) met een inhoud van 55 M3. De druk en temperatuur in het oude proces was 20 MPa en 190°C. De kooldioxide-conversie op basis van de samenstelling van mengsel (Ml) was 64% en de mammoniakconversie bedroeg 32%. De 15 totale ureumcapaciteit van de bestaande installatie bedroeg 550 metrische tonnen ureum per dag. Het energieverbruik voor deze installatie kan worden uitgedrukt in 1500 kg stoom (1.3 MPa) per ton geproduceerde ureum. De warmtestroom benodigd in de 20 middendruktrap (onderdeel van drukverlagingssectie (SC)) van deze installatie voor deze capaciteit was 11 miljoen kcal/h.

Ter illustratie zijn hieronder enige debieten van verschillende stromen weergegeven: 25 stroom (zie figuur 1) (kg/hr) C02 16900 NH3 30900

Ml 77400 30 M3 29600

Urea (ureum) 22900

In het aangepaste proces (Figuur 2) is de bestaande reactor en de middendruktrap van de 35 drukverlagingssectie (SC) gehandhaafd. Gebruik makend van de bestaande reactor en met de limitering dat de warmtestroom in de middendruktrap niet hoger kan worden 1004977 - 13 - dan 11 miljoen kcal/h (zie hierboven) is getracht de ureum capaciteit te verhogen. Gebleken is dat door het plaatsten van de stripkolom, de condensator en de scrubber volgens de methode volgens de uitvinding de 5 capaciteit verhoogd kon worden tot 1650 metrische tonnen ureum per dag. De druk (P) in de reactor, stripper en condensor was 16 MPa en de reactor-temperatuur was 187°C. De N/C-verhouding in de condensor was 3,3. Het energieverbruik voor de nieuwe 10 installatie was 1003 kg stoom (waarvan ongeveer de helft stoom van 1.3 MPa en de andere helft stoom van 2,5 MPa) per ton geproduceerde ureum. Daarbij verkreeg men tevens een export stoom van ca. 10 ton/h 0,53 MPa stoom, hetgeen elders is te gebruiken. De kooldioxide-15 conversie op basis van de samenstelling van mengsel (M4) was 68% en de ammoniakconversie in hetzelfde mengsel bedroeg 65%.

Ter illustratie zijn hieronder enige debieten van verschillende stromen weergegeven: 20 stroom (zie figuur 2) (kg/hr) C02 (naar reactor) 4700 C02 (naar stripper) 46000 NH3 39300 25 M3 62700 M4 149800

Urea (ureum) 68750

Zoals blijkt uit bovenstaande getallen is het mogelijk 30 om de ureumcapaciteit te vergroten met een factor 3 en het energieverbruik per ton ureum te verlagen. Dit terwijl bestaande dure apparatuur zoals de reactor en de middendruktrap gehandhaafd kunnen worden. Om het hogere debiet voor (M3) op te vangen kan voordelig 35 gebruik worden gemaakt van de reserve pomp van het oorspronkelijke proces.

1004977

Claims

1. Methode om de capaciteit van een bestaand ureum proces te verhogen, waarbij het bestaande ureum 5 proces omvat een werkwijze waarbij aan een reactor (R) ammoniak en kooldioxide wordt gevoed bij een verhoogde druk (P) waarbij een reactiemengsel (Ml) omvattende ammoniumcarbamaat, ammoniak, water en ureum wordt bereid, waarna door een of meerdere 10 keren de druk te verlagen en warmte toe te voeren in een drukverlagingssectie (SC) gasvormig ammoniak en ammoniumcarbamaat wordt afgescheiden van het reactiemengsel, welk reactiemengsel resulteert in vloeibaar mengsel (M2) en het aldus 15 gewonnen gasvormige ammoniak en ammoniumcarbamaat wordt gecondenseerd waarbij ammoniak wordt afgescheiden (M3') en een waterige ammoniakale oplossing van ammoniumcarbamaat (M3) wordt verkregen welke oplossing (M3) en het verkregen 20 ammoniak (M3') wordt hergebruikt voor de bereiding van ureum en waarbij ureum wordt gewonnen uit het mengsel (M2) in een ureum winningssectie (U), met het kenmerk, dat (i) een stripkolom (S) wordt bijgeplaatst 25 waarin ammoniumcarbamaat uit het reactiemengsel (Ml) wordt gestript met kooldioxide of thermisch wordt gestript bij nagenoeg dezelfde verhoogde druk (P) resulterend in een gasvormig mengsel (Gl) 30 en een vloeibaar mengsel (M4), welk vloeibaar mengsel (M4) wordt gevoed aan de drukverlagingssectie (SC), (ii) een condensor (C) wordt bijgeplaatst die gevoed wordt met het gasvormig mengsel 35 (61), ammoniak en optioneel kooldioxide waarin het gasvormig mengsel (Gl) wordt gecondenseerd bij nagenoeg dezelfde 1004977 - 15 - verhoogde druk (P) en tevens tenminste 30% van de onder de condensatieomstandigheden bereikbare evenwichtshoeveelheid ureum wordt gevormd, waarbij een vloeibaar ureum, 5 water en ammoniumcarbamaat bevattend mengsel (M5) wordt gevormd, welke mengsel wordt gevoed aan de bodem van de bestaande reactor (R) en een gasvormig mengsel (G2), en 10 (iii) een scrubber (SCR) wordt bijgeplaatst waarin het gasvormig mengsel (G2) in contact wordt gebracht met de waterige ammoniakale oplossing van ammoniumcarbamaat (M3), waarbij een vloeibaar (M6) mengsel 15 wordt verkregen welke gevoed wordt aan de condensor (C) en een gescrubed gasvormig mengsel (G3).

2. Methode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de 50-80% van de onder de 20 condensatieomstandigheden bereikbare evenwichtshoeveelheid ureum wordt gevormd in de condensor.

3. Methode volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de verblijftijd in condensor (C) 10-30 minuten is.

4. Methode volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de condensor (C) een verdronken condensor is.

5. Methode volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat men de condensatie uitvoert aan de mantelzijde van 30 een horizontaal opgestelde pijpenwarmtewisselaar.

6. Methode volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de scrubber (SCR) is geplaatst binnen het drukvat van de condensor (C).

7. Methode volgens een der conclusies 1-6, met het 35 kenmerk, dat de condensor (C) boven de reactor (R) wordt geplaatst in het bestaande proces.

8. Methode volgens een der conclusies 1-7, met het 1004977 -16- kenmerk, dat in stripkolom (S) wordt gestript met kooldioxide.

9. Methode volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tevens kooldioxide aan de bodem van reactor (R) 5 wordt gevoed.

10. Methode volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat in de druk in reactor (R) van het nieuwe proces ligt tussen 15 en 18 MPa.

11. Methode volgens een der conclusies 1-10, met het 10 kenmerk, dat de N/C-verhouding in de condensor (C) en reactor (R) van het nieuwe proces ligt tussen 2,8 en 3,5.

12. Proces zoals verkregen met de methode volgens een der conclusies 1-11.

13. Condensor uitgevoerd als een horizontaal verdonken condensor waarbij een scrubber (a) binnen de drukmantel (b) van de condensor is geplaatst en waarbij de condensor is voorzien van middelen (c) om een stroom op de bodem aan de mantelzijde van 20 de condensor te voeden, middelen (d) die zorg dragen dat er een voldoende vloeistofniveau en vloeistofverblijftijd in de condensor kan ontstaan, middelen (e) waardoor het gas welke zich bevindt boven het vloeistofniveau via de scrubber 25 de condensor kan verlaten en middelen (f) waardoor een vloeibare voeding aan de scrubber kan worden gevoed en middelen (g) om het vloeibare mengsel uit de scrubber af te voeren uit de condensor.

14. Gebruik van een condensor volgens conclusie 13 in 30 een werkwijze om ureum te bereiden.

15. Gebruik volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat in de condensor tenminste 30% van de onder de condensatieomstandigheden bereikbare evenwichts-hoeveelheid ureum wordt gevormd.

16. Gebruik volgens een der conclusies 14-15, met het kenmerk, dat de druk in de condensor ligt tussen 15 en 18 MPa. 1004977