NL1020388C2 - Process for the preparation of urea. - Google Patents
Process for the preparation of urea. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1020388C2 NL1020388C2 NL1020388A NL1020388A NL1020388C2 NL 1020388 C2 NL1020388 C2 NL 1020388C2 NL 1020388 A NL1020388 A NL 1020388A NL 1020388 A NL1020388 A NL 1020388A NL 1020388 C2 NL1020388 C2 NL 1020388C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- weight
- urea
- pressure
- scrubber
- content
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
- C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
- C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00004—Scale aspects
- B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
-1 --1 -
5 WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN UREUMProcess for the preparation of urea
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van ureum uit ammoniak en kooldioxide.The invention relates to a process for the preparation of urea from ammonia and carbon dioxide.
10 Ureum kan worden bereid door een overmaat ammoniak samen met kooldioxide in een synthesereactor te leiden, waarbij eerst ammoniumcarbamaat wordt gevormd volgens de reactie: 2NH3 + C02 -» H2N-CO-ONH4 15Urea can be prepared by introducing an excess of ammonia together with carbon dioxide into a synthesis reactor, wherein ammonium carbamate is first formed according to the reaction: 2 NH 3 + CO 2 -> H 2 N-CO-ONH 4
Uit het gevormde ammoniumcarbamaat ontstaat vervolgens door dehydratatie ureum volgens de evenwichtsreactie: H2N-CO-ONH4 <-> H2N-CO-NH2 + H20 20From the ammonium carbamate formed, urea is formed by dehydration according to the equilibrium reaction: H 2 N-CO-ONH 4 <-> H 2 N-CO-NH 2 + H 2 O
De omzetting van ammoniak en kooldioxide in ureum vindt doorgaans plaats onder een druk van 12-40 MPa en een temperatuur van 160-250 °C. De theoretisch haalbare omzetting van ammoniak en kooldioxide in ureum wordt bepaald door de thermodynamische ligging van het evenwicht en is afhankelijk van bijvoorbeeld de 25 NH3/C02 verhouding, de H20/C02 verhouding en de temperatuur.The conversion of ammonia and carbon dioxide to urea usually takes place under a pressure of 12-40 MPa and a temperature of 160-250 ° C. The theoretically feasible conversion of ammonia and carbon dioxide to urea is determined by the thermodynamic position of the equilibrium and is dependent on, for example, the NH 3 / CO 2 ratio, the H 2 O / CO 2 ratio and the temperature.
Bij de omzetting van ammoniak en kooldioxide in ureum wordt als reactieprodukt een ureumsyntheseoplossing verkregen die in hoofdzaak bestaat uit ureum, water, ammoniumcarbamaat en niet gebonden ammoniak.In the conversion of ammonia and carbon dioxide to urea, a reaction product is obtained from a urea synthesis solution consisting essentially of urea, water, ammonium carbamate and unbound ammonia.
Naast bovengenoemde ureumsyntheseoplossing, waaruit in de 30 ureumopwerksectie ureum wordt vrijgemaakt, ontstaat in de synthesereactor ook een gasmengsel van niet omgezet ammoniak en kooldioxide tezamen met inerte gassen. Uit dit gasmengsel worden ammoniak en kooldioxide verwijderd, welke ammoniak en kooldioxide bij voorkeur teruggevoerd worden naar de synthesereactor. De inerte gassen worden vervolgens in de atmosfeer gespuid. De inerte gassen komen in het 35 ureumsyntheseproces via een luchtdosering aan bijvoorbeeld een der grondstoffen. Deze luchtdosering dient onder andere voor het beter corrosiebestendig maken van de apparatuur.In addition to the above urea synthesis solution, from which urea is released in the urea recovery section, a synthesis reactor also produces a gas mixture of unreacted ammonia and carbon dioxide together with inert gases. Ammonia and carbon dioxide are removed from this gas mixture, which ammonia and carbon dioxide are preferably returned to the synthesis reactor. The inert gases are then discharged into the atmosphere. The inert gases enter the urea synthesis process via an air dose to, for example, one of the raw materials. This air dosage serves, among other things, to make the equipment more corrosion-resistant.
Er worden in de praktijk verschillende bereidingswijzen voor ureum i nomAft * -2- toegepast. Aanvankelijk werd ureum bereid in zogenaamde conventionele ureumfabrieken maar vanaf eind zestiger jaren wordt ureum meestal bereid via processen welke uitgevoerd worden in zogenaamde ureumstripfabrieken.Various methods of preparation for urea iomafft * -2- are used in practice. Initially, urea was prepared in so-called conventional urea factories, but from the end of the 1960s, urea is usually prepared through processes carried out in so-called urea strip factories.
Een overzicht van zowel conventionele fabrieken als van ureumstripfabrieken wordt 5 gegeven in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 27, 1996, biz. 343 -350.An overview of both conventional factories and urea strip factories is given in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 27, 1996, p. 343-350.
Met een ureumstripfabriek wordt bedoeld een ureumfabriek waarbij de ontleding van het niet in ureum omgezette ammoniumcarbamaat en de afdrijving van de gebruikelijke overmaat ammoniak in de ureumsyntheseoplossing voor het grootste deel 10 plaats vindt in een na de synthesereactor geplaatste stripper bij een druk welke in wezen nagenoeg gelijk is aan de druk in de synthesereactor. Deze ontleding/afdrijving gebeurt onder toevoeging van warmte en ai dan niet onder toevoeging van een stripgas. Bij een stripproces kunnen kooldioxide en/of ammoniak gebruikt worden als stripgas alvorens deze componenten aan de reactor te doseren. Ook is het mogelijk hier thermisch strippen toe te 15 passen. Thermisch strippen wil zeggen dat uitsluitend door middel van warmtetoevoer ammoniumcarbamaat wordt ontleed en de aanwezige ammoniak en kooldioxide uit de ureumoplossing worden verwijderd. Ook is het mogelijk het strippen uit te voeren in twee of meerdere stappen. Zo is bijvoorbeeld een werkwijze bekend waarin eerst uitsluitend thermisch wordt gestript, waarna een C02 stripstap onder verdere toevoer van warmte 20 plaatsvindt. De uit de stripper vrijkomende ammoniak en kooldioxide bevattende gasstroom wordt eventueel via een hogedruk carbamaatcondensor teruggevoerd naar de synthesereactor.By a urea stripping plant is meant a urea plant in which the decomposition of the non-urea-converted ammonium carbamate and the removal of the usual excess of ammonia in the urea synthesis solution takes place for the greater part in a stripper placed after the synthesis reactor at a pressure which is substantially equal to is at the pressure in the synthesis reactor. This decomposition / drift occurs with the addition of heat and then not with the addition of a stripping gas. In a stripping process, carbon dioxide and / or ammonia can be used as stripping gas before dosing these components to the reactor. It is also possible to use thermal stripping here. Thermal stripping means that ammonium carbamate is only decomposed by means of heat input and the ammonia and carbon dioxide present are removed from the urea solution. It is also possible to perform the stripping in two or more steps. For example, a method is known in which stripping is done exclusively thermally, after which a CO2 stripping step takes place with further heat being supplied. The ammonia and carbon dioxide-containing gas stream released from the stripper is optionally returned to the synthesis reactor via a high-pressure carbamate condenser.
Uit de na de stripper verkregen ureumsyntheseoplossing wordt in een opwerksectie niet omgezet ammoniak en kooldioxide verwijderd, waarbij een oplossing van 25 ureum in water ontstaat. De ureum in water oplossing wordt vervolgens in de indampsectie bij verminderde druk, door het verdampen van water, geconcentreerd. Het niet omgezette ammoniak en kooldioxide wordt als een ammoniumcarbamaat bevattende stroom van lage druk vanuit deze opwerksectie teruggevoerd naar de synthesereactor. Afhankelijk van het proces kan de opwerking van deze gestripte ureumsyntheseoplossing in één enkele, 30 dan wel in meerdere, bij verschillende druk werkende, processtappen worden uitgevoerd.Unreacted ammonia and carbon dioxide are removed from the urea synthesis solution obtained after the stripper in a work-up section, resulting in a solution of urea in water. The urea in water solution is then concentrated in the evaporation section at reduced pressure by evaporating water. The unreacted ammonia and carbon dioxide is recycled as an ammonium carbamate-containing stream of low pressure from this recovery section to the synthesis reactor. Depending on the process, the work-up of this stripped urea synthesis solution can be carried out in a single, or in several, process steps operating at different pressures.
De synthesereactor wordt in een ureumstripfabriek bedreven bij een temperatuur van 160-240 °C en bij voorkeur bij een temperatuur van 170-220 °C. De druk in de synthesereactor bedraagt 12-21 MPa en bij voorkeur 12,5-19,5 MPa. De N/C 35 verhouding in de synthese bij een stripfabriek ligt tussen 2,5 en 4.The synthesis reactor is operated in a urea strip plant at a temperature of 160-240 ° C and preferably at a temperature of 170-220 ° C. The pressure in the synthesis reactor is 12-21 MPa and preferably 12.5-19.5 MPa. The N / C ratio in the synthesis at a strip factory is between 2.5 and 4.
Een veelvuldig toegepaste uitvoeringsvorm voor de bereiding van ureumA frequently used embodiment for the preparation of urea
Π ?f! Q Q QΠ? F! Q Q Q
-3- volgens een stripproces is het Stamicarbon CCVstripproces zoals beschreven in in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 27, 1996, biz. 343 - 350.-3- According to a stripping process, the Stamicarbon CCV stripping process is as described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 27, 1996, p. 343 - 350.
Het bij de stripbehandeling verkregen gasmengsel wordt voor het grootste gedeelte gecondenseerd en geabsorbeerd in een hogedruk carbamaatcondensor 5 tezamen met de voor het proces benodigde ammoniak waarna de hierbij gevormde ammoniumcarbamaat naar de synthesereactor voor de ureumvorming wordt teruggevoerd.The gas mixture obtained during the stripping treatment is for the most part condensed and absorbed in a high-pressure carbamate condenser 5 together with the ammonia required for the process, after which the ammonium carbamate formed thereby is recycled to the synthesis reactor for urea formation.
Het in de ureumreactor ontstane gasmengsel wordt in een hogedruk scrubber geabsorbeerd in een ammoniumcarbamaatoplossing van lage druk welke is ontstaan in de ureumopwerksectie. De in de hogedruk scrubber verkregen oplossing wordt, 10 eventueel via de hogedruk carbamaatcondensor, naar de synthesereactor overgebracht.The gas mixture formed in the urea reactor is absorbed in a high-pressure scrubber in a low-pressure ammonium carbamate solution formed in the urea recovery section. The solution obtained in the high-pressure scrubber is transferred, possibly via the high-pressure carbamate condenser, to the synthesis reactor.
De hogedruk carbamaatcondensor kan bijvoorbeeld uitgevoerd worden als een zogenaamde verdronken condensor zoals beschreven in NL-A-8400839. De verdronken condensor kan horizontaal ofwel verticaal opgesteld worden. In vergelijking met andere uitvoeringen van deze condensor heeft de vloeistof als regel een grotere verblijftijd 15 in de horizontaal opgestelde verdronken condensor. Hierdoor treedt extra ureumvorming op hetgeen kookpuntsverhogend werkt, zodat het temperatuursverschil tussen de ureum bevattende ammoniumcarbamaatoplossing en het koelmedium groter wordt, waardoor een betere warmteoverdracht wordt verkregen.The high pressure carbamate condenser can for instance be designed as a so-called drowned condenser as described in NL-A-8400839. The drowned condenser can be installed horizontally or vertically. In comparison with other embodiments of this condenser, the liquid generally has a longer residence time in the horizontally arranged drowned condenser. As a result, additional urea formation occurs, which has a boiling point-increasing effect, so that the temperature difference between the urea-containing ammonium carbamate solution and the cooling medium becomes larger, so that a better heat transfer is obtained.
De functies van reactor, verdronken condensor en hogedruk scrubber 20 kunnen gecombineerd worden in één of twee hogedruk vaten, waarbij de functionaliteit van deze processtappen gescheiden wordt door, voor geringe drukverschillen ontworpen, tussenschotten in deze hogedruk vaten. Een dergelijke werkwijze is bijvoorbeeld beschreven in US-A-5767313The functions of reactor, drowned condenser and high-pressure scrubber 20 can be combined in one or two high-pressure vessels, whereby the functionality of these process steps is separated by partitions in these high-pressure vessels designed for small pressure differences. Such a method is described, for example, in US-A-5767313
Bij de hogedruk scrubber in het synthesegedeelte van een ureumfabriek 25 welke werkt volgens het C02 stripprincipe kunnen we de volgende twee werkwijzen onderscheiden: 1: Nagenoeg volledige uitwassing van ammoniak en kooldioxide uit het reactorafgas door middel van koeling met behulp van een warmtewisselaar en vervolgens wassen met de aan de synthese toe te voeren ammoniumcarbamaatoplossing van lage druk welke 30 ontstaan is in de opwerksectie. Het inertgehalte na het wassen is in dat geval groter dan 50 vol.%. Deze situatie staat beschreven in het hierboven genoemde artikel uit Ullmann. 2: Partiële uitwassing van ammoniak en kooldioxide uit het reactorafgas, waarbij de ammoniak en de kooldioxide enkel worden gecondenseerd alvorens deze inert stroom de synthesesectie verlaat. Het inert gehalte in deze afgasstroom is na de 35 condensatiezone kleiner dan 50 vol.% en in het bijzonder kleiner dan 30 vol. %. Het inertgehalte na condensatie is doorgaans groter dan 10 vol.%. De i020388 -4- ammoniumcarbamaat oplossing, die in de lagedruk opwerksectie is ontstaan, kan aan de condensatiezone worden toegevoerd. Een voorbeeld hiervan is de werkwijze zoals beschreven in US-A-5.767.313 waarbij het inertgehalte na wassing circa 20-24 vol.% bedraagt. Het afgas van de reactor bevat aanvankelijk zowel in situatie 1 als 2 tussen 5 de 6 en 8 vol.% inert.With the high-pressure scrubber in the synthesis part of a urea plant 25 which works according to the CO2 stripping principle, we can distinguish the following two methods: 1: Virtually complete washing out of ammonia and carbon dioxide from the reactor waste gas by means of cooling using a heat exchanger and then washing with the low-pressure ammonium carbamate solution to be fed to the synthesis, which originated in the work-up section. The inert content after washing is in that case greater than 50% by volume. This situation is described in the aforementioned article from Ullmann. 2: Partial washing out of ammonia and carbon dioxide from the reactor waste gas, the ammonia and carbon dioxide being condensed only before this inert stream leaves the synthesis section. After the condensation zone, the inert content in this waste gas stream is less than 50% by volume and in particular less than 30% by volume. %. The inert content after condensation is generally greater than 10 vol.%. The ammonium carbamate solution produced in the low pressure recovery section can be supplied to the condensation zone. An example of this is the method as described in US-A-5,767,313 wherein the inert content after washing is approximately 20-24% by volume. The waste gas from the reactor initially contains in both situations 1 and 2 between 5 and 6 volume% inert.
Het afgas dat na het scrubben overblijft wordt hierna in een absorbeur geëxpandeerd en bij lagere drukken volledig ammoniak vrij gemaakt en gespuid.The waste gas that remains after scrubbing is then expanded in an absorber and completely ammonia released and discharged at lower pressures.
Bij het Stamicarbon C02-stripproces wordt de kooldioxide zoals hierboven beschreven via de stripper aan de synthese toegevoerd, terwijl de ammoniak 10 wordt toegevoerd aan de hogedruk carbamaatcondensor zoals beschreven is in European Chemical News, Urea supplement van 17 januari 1969, blz. 17-20 of aan het condensorgedeelte van de pool reactor zoals beschreven in US-A-5.767.313.In the Stamicarbon CO2 stripping process, the carbon dioxide is fed to the synthesis via the stripper as described above, while the ammonia is fed to the high-pressure carbamate condenser as described in European Chemical News, Urea Supplement of January 17, 1969, pages 17-20 or at the condenser portion of the pool reactor as described in US-A-5,767,313.
In de hogedruk scrubber kan soms een explosief mengsel van zuurstofgas en waterstofgas ontstaan indien de installatie niet bedreven wordt volgens de 15 instructies. Waterstofgas wordt in zeer kleine hoeveelheden in de grondstoffen kooldioxide en ammoniak aan de synthesesectie toegevoerd en kan zich in de scrubber verzamelen.In the high-pressure scrubber, an explosive mixture of oxygen gas and hydrogen gas can sometimes arise if the installation is not operated according to the instructions. Hydrogen gas is supplied to the synthesis section in very small quantities in the raw materials carbon dioxide and ammonia and can collect in the scrubber.
Zuurstofgas in de vorm van lucht wordt aan de kooldioxidevoeding gedoseerd ter bescherming van het staal van de fabriek tegen de corrosieve invloeden van het reactiemengsel. Ook wordt lucht aan de kooldioxidevoeding toegevoerd om de hierin 20 aanwezige waterstof katalytisch te verbranden tot water en kooldioxide. Om de synthesesectie intrinsiek veilig te bedrijven is de hogedruk scrubber uitgevoerd met een dure bolconstructie nodig om de druk bij een eventuele explosie te absorberen en zodoende een zogenaamde “loss of containment” te vermijden.Oxygen gas in the form of air is metered to the carbon dioxide feed to protect the steel of the plant against the corrosive influences of the reaction mixture. Air is also supplied to the carbon dioxide feed to catalytically burn the hydrogen contained therein to water and carbon dioxide. To operate the synthesis section intrinsically safely, the high-pressure scrubber equipped with an expensive ball construction is needed to absorb the pressure in the event of an explosion and thus avoid a so-called "loss of containment".
Doel van de uitvinding is om de effecten van een eventuele explosie 25 van het mengsel van waterstofgas en zuurstofgas in de scrubber te beperkenThe object of the invention is to limit the effects of a possible explosion of the mixture of hydrogen gas and oxygen gas in the scrubber
Gevonden werd dat dit mogelijk is door als scrubber een middendruk-scrubber toe te passen, die wordt bedreven bij een druk van 1-5 MPa. Om hét mogelijk te maken een middendruk scrubber toe te passen, is er een regelklep en/of afsluiter aangebracht tussen de reactor en de scrubber en een pomp tussen de scrubber en de 30 hogedruk condensor.It was found that this is possible by using a medium-pressure scrubber as a scrubber, which is operated at a pressure of 1-5 MPa. In order to make it possible to use a medium-pressure scrubber, a control valve and / or valve is arranged between the reactor and the scrubber and a pump between the scrubber and the high-pressure condenser.
Doordat de ammoniak en de kooldioxide in het reactorafgas bij lagere druk gewasssen worden met de ammoniumcarbamaat oplossing vanuit de lagedruk opwerksectie, is de energie nodig om een waterstof-zuurstof mengsel te ontsteken vele malen hoger dan wanneer zo’n wassing gebeurt bij synthesedruk.Because the ammonia and carbon dioxide in the reactor waste gas are washed at lower pressure with the ammonium carbamate solution from the low-pressure recovery section, the energy required to ignite a hydrogen-oxygen mixture is many times higher than when such washing occurs at synthesis pressure.
35 Doordat een regelmechanisme is aangebracht tussen de reactor en de scrubber komt bij een eventuele explosie enkel de inhoud van de scrubber vrij in de 020388 -5- atomosfeer en blijven de reactor en de rest van de hogedruk synthesesectie van de fabriek intact, waardoor de inhoud van de reactor en de rest van de hogedruk synthesesectie niet vrijkomt.Because a control mechanism is arranged between the reactor and the scrubber, in the event of an explosion, only the content of the scrubber is released into the 020388-5 atomosphere and the reactor and the rest of the high-pressure synthesis section of the plant remain intact, so that the content is intact. from the reactor and the rest of the high pressure synthesis section.
Door een middendruk scrubber toe te passen, wordt een werkwijze 5 voor de bereiding van ureum verkregen die dus vanuit veiligheidsoogpunt veel voordelen heeft en die investeringstechnisch veel goedkoper is omdat de druk in de middendruk scrubber lager is en omdat het plaatsen van de dure bolconstructie op de scrubber achterwege kan blijven.By applying a medium-pressure scrubber, a method for the preparation of urea is obtained which therefore has many advantages from a safety point of view and which is much cheaper in terms of investment because the pressure in the medium-pressure scrubber is lower and because placing the expensive ball construction on the scrubber can be omitted.
In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 10 uitvinding wordt de voor het proces benodigde vloeibare ammoniak geheel of gedeeltelijk aan de middendruk scrubber toegevoerd zodanig dat het in direct contact staat met de overige stromen welke aan deze scrubber worden toegevoerd.In another embodiment of the method according to the invention, the liquid ammonia required for the process is supplied wholly or partly to the medium-pressure scrubber such that it is in direct contact with the other flows which are supplied to this scrubber.
Door de ammoniak aan de middendruk scrubber toe te voeren bevat het proces als hogedruk pompen enkel carbamaat pompen, voor het transport van een 15 mengstroom van carbamaat en ammoniak naar synthesedruk, en geen hogedruk ammoniakpomp meer; hetgeen een aanzienlijke investeringsbesparing betreft.By supplying the ammonia to the medium-pressure scrubber, the process comprises as high-pressure pumps only carbamate pumps, for transporting a mixed stream of carbamate and ammonia to synthesis pressure, and no longer a high-pressure ammonia pump; which is a significant investment saving.
De werkwijze volgens de uitvinding wordt nog verder verbeterd wanneer de hogedruk synthesesectie bestaat uit een staalsoort die minder corrosiegevoelig is. Hierdoor kan de hoeveelheid zuurstof die wordt gedoseerd lager 20 zijn, waardoor de kans op het ontstaan van een explosief mengsel van waterstofgas en zuurstofgas in de scrubber nog verder afneemt. Indien een ‘full austenitic’ staal wordt toegepast, ligt de hoeveelheid zuurstof in de kooldioxidevoeding tussen 0,5 en 1,0 vol%. Wanneer een ‘duplex austenitic-ferritic’ staal wordt toegepast dat minder corrosiegevoelig is, kan de hoeveelheid zuurstof in de kooldioxide-voeding lager zijn 25 dan 0,5 vol% en in het bijzonder lager dan 0,2 vol.%.The method according to the invention is further improved when the high-pressure synthesis section consists of a steel type that is less susceptible to corrosion. As a result, the amount of oxygen that is dosed can be lower, whereby the chance of an explosive mixture of hydrogen gas and oxygen gas in the scrubber decreasing even further. If a "full austenitic" steel is used, the amount of oxygen in the carbon dioxide feed is between 0.5 and 1.0 vol%. When a "duplex austenitic-ferritic" steel is used that is less susceptible to corrosion, the amount of oxygen in the carbon dioxide feed may be lower than 0.5 vol% and in particular lower than 0.2 vol%.
De hogedruk synthesesectie omvat in een ureumstripproces de synthesereactor, de stripper, de condensor en de scrubber, welke alle worden bedreven bij nagenoeg dezelfde druk als in de synthesereactor. De hoge druk in deze sectie draagt bij aan de corrosiegevoeligheid van het staal waaruit deze sectie is 30 vervaardigt. Daar in de werkwijze volgens de uitvinding de scrubber is uitgevoerd als een middendruk scrubber is het niet noodzakelijk de scrubber uit te voeren in een staalsoort die minder corrosiegevoelig is om toch de dosering van zuurstof te kunnen verlagen.The high pressure synthesis section comprises in a urea stripping process the synthesis reactor, the stripper, the condenser and the scrubber, all of which are operated at substantially the same pressure as in the synthesis reactor. The high pressure in this section contributes to the corrosion sensitivity of the steel from which this section is made. Since in the method according to the invention the scrubber is designed as a medium-pressure scrubber, it is not necessary to design the scrubber in a steel type that is less susceptible to corrosion in order to nevertheless be able to lower the dosage of oxygen.
Voorbeelden van ‘full austenitic’ staal zijn: 25-22.2 en 316 L urea 35 grade.Examples of "full austenitic" steel are: 25-22.2 and 316 L urea 35 grade.
020388 -6-020388 -6-
Dupïex austenitic-ferritic staalsoorten die minder corrosiegevoelig zijn en die geschikt zijn voor de toepassing in ureumfabrieken wordt bijvoorbeeld beschreven in WO-95/00674.Duplex austenitic-ferritic steels that are less susceptible to corrosion and that are suitable for use in urea plants are described, for example, in WO-95/00674.
Geschikte duplex austenitic-ferritic staalsoorten zijn staalsoorten met 5 een gehalte aan chroom tussen 28 en 35 gew.% en een gehalte aan nikkel tussen 3 en 10 gew.%.Suitable duplex austenitic-ferritic steels are steels with a content of chromium between 28 and 35% by weight and a content of nickel between 3 and 10% by weight.
Bij voorkeur wordt een austeniet-ferriet duplex staal met de volgende samenstelling toegepast: C: maximaal 0,05 gew.% 10 Si: maximaal 0,8 gew.%Preferably, an austenite-ferrite duplex steel with the following composition is used: C: a maximum of 0.05% by weight Si: a maximum of 0.8% by weight
Mn: 0,3 - 4,0 gew.%Mn: 0.3 - 4.0% by weight
Cr: 28 - 35 gew.%Cr: 28 - 35% by weight
Ni: 3 -10 gew.%Ni: 3 -10% by weight
Mo: 1,0 - 4,0 gew.% 15 N: 0,2-0,6 gew.%Mo: 1.0 - 4.0% by weight 15 N: 0.2 - 0.6% by weight
Cu: maximaal 1,0 gew.% W: maximaal 2,0 gew.% S: maximaal 0,01 gew.%Cu: up to 1.0% by weight W: up to 2.0% by weight S: up to 0.01% by weight
Ce: maximaal 0,2 gew.% 20 waarbij de rest Fe en normaal voorkomende onzuiverheden en toevoegingen zijn en waarbij het ferriet gehalte 30 - 70 vol.% bedraagt.Ce: a maximum of 0.2% by weight, the remainder being Fe and normally occurring impurities and additives and the ferrite content being 30 - 70% by volume.
Met meer voorkeur bedraagt het C gehalte maximaal 0,03 gew.% en in het bijzonder maximaal 0,02 gew.%, het Si gehalte maximaal 0,5 gew.%, het Cr gehalte 29 - 33 gew.%, het Ni gehalte 3 - 7 gew.%, het Mo gehalte 1 - 3 gew.%, in het 25 bijzonder 1 - 2 gew.%, het N gehalte 0,36 - 0,55 gew.% en het Mn gehalte 0,3 -1 gew.%. Het ferriet gehalte bedraagt met meer voorkeur 30 - 55 vol.%. Het Cr gehalte in de austeniet fase bedraagt met meer voorkeur minimaal 25 gew.% en in het bijzonder minimaal 27 gew.%.More preferably, the C content is at most 0.03% by weight and in particular at most 0.02% by weight, the Si content at most 0.5% by weight, the Cr content from 29 to 33% by weight, the Ni content 3 - 7 wt%, the Mo content 1 - 3 wt%, in particular 1 - 2 wt%, the N content 0.36 - 0.55 wt% and the Mn content 0.3 -1 % by weight. The ferrite content is more preferably 30 to 55 volume%. The Cr content in the austenite phase is more preferably at least 25% by weight and in particular at least 27% by weight.
Wanneer de hoeveelheid zuurstof in de kooldioxidevoeding lager is 30 dan 0,5 vol% kan ook het verbranden van waterstofgas uit de C02-voedingsstroom achterwege worden gelaten.When the amount of oxygen in the carbon dioxide feed is lower than 0.5 vol%, the burning of hydrogen gas from the CO2 feed stream can also be omitted.
Het gevolg van de lagere dosering van zuurstof is dat er minder inerte gassen hoeven te worden gespuid. Hierdoor is het mogelijk in de middendruk scrubber het condensordeel te laten vervallen, waardoor de scrubber enkel nog een 35 scrubberdeel omvat. Dit brengt een aanzienlijke kostenbesparing met zich mee.The consequence of the lower dosage of oxygen is that fewer inert gases need to be discharged. This makes it possible to have the condenser part decay in the medium-pressure scrubber, so that the scrubber only comprises a scrubber part. This entails a considerable cost saving.
I 020388 -7-I 020388 -7-
De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast in het reeds enkele malen genoemde Stamicarbon C02-stripproces, maar kan ook worden toegepast in bijvoorbeeld het Self-stripping proces van Snamprogetti en het ACES en ACES 21 proces van Toyo Engineering Company (TEC). Deze processen worden alle 5 beschreven in het bovengenoemde artikel in Ullmann.The method according to the invention can be used in the Stamicarbon CO2 stripping process, which has already been mentioned several times, but can also be used, for example, in the Self-stripping process from Snamprogetti and the ACES and ACES 21 process from Toyo Engineering Company (TEC). These processes are all described in the above-mentioned article in Ullmann.
De uitvinding omvat ook het aanpassen van bestaande ureumprocessen door het plaatsen van een middendruk scrubber in de synthesesectie. Nieuw te plaatsen ureumfabrieken kunnen natuurlijk met voordeel worden uitgerust met een hogedruk synthesesectie, waarin een middendruk scrubber is opgenomen. Dit 10 scheelt aanzienlijk in de kosten van apparatuur, daar de kosten voor het plaatsen van een middendruk scrubber aanzienlijk lager zijn dan voor het plaatsen van een hogedruk scrubber.The invention also includes modifying existing urea processes by placing a medium pressure scrubber in the synthesis section. New urea factories to be installed can of course be advantageously equipped with a high-pressure synthesis section, which includes a medium-pressure scrubber. This saves considerably in the costs of equipment, since the costs for placing a medium-pressure scrubber are considerably lower than for placing a high-pressure scrubber.
Zowel bij het aanpassen van bestaande ureumprocessen als bij een nieuw te plaatsen ureumfabriek kan de ammoniakvoeding geheel of gedeeltelijk aan de 15 synthesesectie worden toegevoerd via de middendruk scrubber. Dit heeft voordelen die hierboven in meer detail zijn beschreven.Both when modifying existing urea processes and when placing a new urea plant, the ammonia feed can be supplied wholly or partly to the synthesis section via the medium-pressure scrubber. This has advantages described in more detail above.
Bij voorkeur wordt de synthesesectie van een nieuwe ureumfabriek uitgevoerd in austeniet-ferriet duplex staal zoals hierboven in detail omschreven.The synthesis section of a new urea plant is preferably carried out in austenite-ferrite duplex steel as described in detail above.
De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van 4 figuren die 20 het proces volgens de uitvinding in meer detail beschrijven.The invention is explained below with reference to 4 figures which describe the process according to the invention in more detail.
Voorbeeld IEXAMPLE 1
In Fig. 1 wordt een C02 ureum stripfabriek weergegeven.In FIG. 1, a CO2 urea stripping plant is shown.
In de ureumreactor (URE) wordt uit ammoniak, kooldioxide en gerecycleerde 25 carbamaat (HPC) bij een druk van ca. 14,5 MPa een ureumsyntheseoplossing (USS) gevormd. Deze USS wordt gestript in een hogedruk C02 stripper (HST), waarin de C02 voeding tesamen met warmte wordt gebruikt om de niet-omgezette ammoniak en kooldioxide uit de ureumsyntheseoplossing (USS) af te scheiden en de ammoniumcarbamaat in de USS te ontleden. De C02 voeding bevat ca. 0.6 vol.% 30 zuurstof die nodig is om het austenitic steel (25-22.2) passief te houden. De gestripte ureumoplossing (SUSS), die nog een hoeveelheid niet-omgezet ammoniak en kooldioxide bevat, wordt naar een lagedruk ureumopwerksectie gestuurd waar een verdere zuivering van de ureumoplossing plaatsvindt. Uit de lagedruk ureumopwerksectie wordt een carbamaatoplossing van lage druk (LPC) gerecycleerd 35 naar de middendruk scrubber (MSC). In de MSC wordt de LPC als absorbensIn the urea reactor (URE) a urea synthesis solution (USS) is formed from ammonia, carbon dioxide and recycled carbamate (HPC) at a pressure of approximately 14.5 MPa. This USS is stripped in a high pressure CO 2 stripper (HST), in which the CO 2 feed together with heat is used to separate the unreacted ammonia and carbon dioxide from the urea synthesis solution (USS) and to decompose the ammonium carbamate in the USS. The CO2 feed contains approx. 0.6 vol.% Oxygen required to keep the austenitic stem (25-22.2) passive. The stripped urea solution (SUSS), which still contains an amount of unreacted ammonia and carbon dioxide, is sent to a low-pressure urea recovery section where further purification of the urea solution takes place. From the low pressure urea recovery section, a low pressure carbamate solution (LPC) is recycled to the medium pressure scrubber (MSC). In the MSC, the LPC becomes an absorbent
nonoQQnonoQQ
-8- toegepast voor de ammoniak en kooldioxide in het afgas (RG) van de reactor.-8- used for the ammonia and carbon dioxide in the off-gas (RG) of the reactor.
De gasvormige stroom (STG), die voornamelijk ammoniak en kooldioxide bevat, uit de hogedruk stripper worden in een horizontaal opgestelde verdronken condensor (HCON) gecondenseerd tot carbamaat. Met de warmte die vrij 5 komt bij deze condensatiereactie wordt lage druk stoom gemaakt, die voor de zuivering en cencentratie van de ureumoplossing wordt toegepast. Om dat de condensatiereactie in een verdronken condensor plaatsvindt, wordt er in de condensor ook ureum gevormd. De ammoniak-voeding wordt aan de HCON toegevoerd. De carbamaat- en ureumoplossing (HPC) die de HCON verlaat, wordt teruggevoerd naar 10 de URE.The gaseous stream (STG), which mainly contains ammonia and carbon dioxide, from the high-pressure stripper is condensed into carbamate in a horizontally arranged drowned condenser (HCON). With the heat released in this condensation reaction, low pressure steam is made, which is used for the purification and concentration of the urea solution. Because the condensation reaction takes place in a drowned condenser, urea is also formed in the condenser. The ammonia feed is supplied to the HCON. The carbamate and urea solution (HPC) leaving the HCON is recycled to the URE.
Het reactorafgas (RG) dat nog ammoniak en kooldioxide bevat, gaat naar een middendruk scrubber (MSC) die bedreven wordt bij ca. 3 MPa en die een condensor- en een scrubberzone omvat. In de condensorzone worden de afgassen gecondenseerd en in de scrubberzone wordt het condensaat in contact gebracht, 15 gewassen, met de carbamaatoplossing uit de lagedruk opwerksectie (LPC). Daarna wordt een inertstroom (SCG) naar een absorbeur (ABS) geleid. In deze absorbeur vindt een verdere zuivering van de inertstroom plaats, waarna de inerten gespuid worden in de atmosfeer.The reactor waste gas (RG) that still contains ammonia and carbon dioxide goes to a medium-pressure scrubber (MSC) that is operated at approximately 3 MPa and which comprises a condenser and a scrubber zone. In the condenser zone, the waste gases are condensed and in the scrubber zone the condensate is brought into contact, washed, with the carbamate solution from the low-pressure recovery section (LPC). An inert current (SCG) is then sent to an absorber (ABS). A further purification of the inert stream takes place in this absorber, after which the inert is discharged into the atmosphere.
De carbamaatoplossing (MPC) die de MSC verlaat, wordt via een 20 hogedruk carbamaatpomp teruggestuurd naar ureumreactor (URE) via de condensor (HCON).The carbamate solution (MPC) leaving the MSC is sent back via a high pressure carbamate pump to urea reactor (URE) via the condenser (HCON).
Voorbeeld IIEXAMPLE II
Fig. 2 geeft een C02 ureum stripfabriek weer als in Fig. 1, met dien 25 verstande dat het constructiemateriaai van de ureumreactor (URE), de hogedruk stripper (HST), de horizontaal opgestelde verdronken condensor (HCON) en van het verbindend leidingwerk een duplex austenitic-ferritic steel is (Safurex). Doordat dit staal is toegepast is de hoeveelheid zuurstof in de C02 voeding lager dan 0,1 vol.%.FIG. 2 shows a CO2 urea stripping plant as in FIG. 1, provided that the construction material of the urea reactor (URE), the high pressure stripper (HST), the horizontally arranged drowned condenser (HCON) and of the connecting pipework is a duplex austenitic-ferritic steel (Safurex). Because this steel is used, the amount of oxygen in the CO2 feed is lower than 0.1% by volume.
Vanwege de lagere hoeveelheid zuurstof is de gespuide hoeveelheid 30 inerten veel minder dan met de fabriek zoals beschreven in fig. 1. Als gevolg hiervan bestaat de middendruk scrubber (MSC) enkel uit een scrubberzone. Dit is voldoende om aan de gangbare ammoniakemissie eisen te voldoen.Because of the lower amount of oxygen, the amount of injectors spilled is much less than with the factory as described in Fig. 1. As a result, the medium pressure scrubber (MSC) only consists of a scrubber zone. This is sufficient to meet the usual ammonia emission requirements.
Voorbeeld IIIEXAMPLE III
35 Fig. 3 geeft een C02 ureum stripfabriek weer als in Fig. 1, met het nOOQQÖ -9- verschil dat de ammoniakvoeding via de middendruk scrubber (MSC) wordt geïntroduceerd in plaats van aan de condensor (HCON). Hierdoor is geen hogedruk ammoniakpomp nodig, hetgeen een investeringsbesparing betreft ten opzichte van de fabriek zoals beschreven in Fig. 1.FIG. 3 shows a CO2 urea stripping plant as in FIG. 1, with the difference that the ammonia feed is introduced via the medium pressure scrubber (MSC) instead of at the condenser (HCON). As a result, no high-pressure ammonia pump is required, which concerns an investment saving with respect to the factory as described in Figs. 1.
55
Voorbeeld IVEXAMPLE IV
Fig. 4 geeft een een C02 ureum stripfabriek weer als in Fig. 2, met het verschil dat de ammoniakvoeding via de middendruk scrubber (MSC) wordt geïntroduceerd in plaats van aan de condensor (HCON). Hierdoor is geen hogedruk 10 ammoniakpomp nodig, hetgeen een investeringsbesparing betreft ten opzichte van.de fabriek zoals beschreven in Fig. 2.FIG. 4 shows a CO2 urea stripping plant as in FIG. 2, with the difference that the ammonia feed is introduced via the medium pressure scrubber (MSC) instead of at the condenser (HCON). As a result, no high-pressure ammonia pump is required, which concerns an investment saving with respect to the factory as described in FIG. 2.
15 02038815 020388
Claims (21)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1020388A NL1020388C2 (en) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Process for the preparation of urea. |
| PCT/NL2003/000244 WO2003087043A1 (en) | 2002-04-15 | 2003-04-02 | Process for the preparation of urea |
| AU2003225426A AU2003225426A1 (en) | 2002-04-15 | 2003-04-02 | Process for the preparation of urea |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1020388 | 2002-04-15 | ||
| NL1020388A NL1020388C2 (en) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Process for the preparation of urea. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1020388C2 true NL1020388C2 (en) | 2003-10-17 |
Family
ID=29244984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1020388A NL1020388C2 (en) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Process for the preparation of urea. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2003225426A1 (en) |
| NL (1) | NL1020388C2 (en) |
| WO (1) | WO2003087043A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1026607C2 (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-10 | Dsm Ip Assets Bv | Process for the preparation of urea. |
| JP5069222B2 (en) * | 2005-05-13 | 2012-11-07 | スタミカーボン ビー． ブイ． | Method for concentrating an aqueous ammonium carbamate stream |
| EP2505581A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-03 | Stamicarbon B.V. | Zero emission urea process and plant |
| WO2013165245A1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Stamicarbon B.V. | Urea production plant |
| EP2801396A1 (en) * | 2013-05-10 | 2014-11-12 | Casale Sa | Use of duplex stainless steel in an ammonia-stripping of urea plants |
| CN103804237B (en) * | 2014-01-09 | 2016-05-18 | 中盐安徽红四方股份有限公司 | In a kind of reduction, press the method for ammonia content in air body and firing property thereof |
| CN109110762B (en) * | 2018-09-25 | 2023-07-21 | 江苏宏仁特种气体有限公司 | CO preparation device and method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231961A (en) * | 1978-11-30 | 1980-11-04 | Toyo Engineering Corporation | Process for preparation of urea |
| US6010669A (en) * | 1994-09-22 | 2000-01-04 | Snamprogetti S.P.A. | Method for restoring the functionality of equipment subjected to heavy corrosion in a plant for the production of urea |
-
2002
- 2002-04-15 NL NL1020388A patent/NL1020388C2/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-04-02 AU AU2003225426A patent/AU2003225426A1/en not_active Abandoned
- 2003-04-02 WO PCT/NL2003/000244 patent/WO2003087043A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231961A (en) * | 1978-11-30 | 1980-11-04 | Toyo Engineering Corporation | Process for preparation of urea |
| US6010669A (en) * | 1994-09-22 | 2000-01-04 | Snamprogetti S.P.A. | Method for restoring the functionality of equipment subjected to heavy corrosion in a plant for the production of urea |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2003225426A1 (en) | 2003-10-27 |
| WO2003087043A1 (en) | 2003-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3082032C (en) | Urea production process and plant | |
| US8158824B2 (en) | Process for the production of urea from ammonia and carbon dioxide | |
| CA2063344C (en) | System for the passivation of metal surfaces affected by operating conditions and agents promoting corrosion | |
| US8377399B2 (en) | Process for increasing the capacity of an existing urea plant | |
| NL1020388C2 (en) | Process for the preparation of urea. | |
| US10766856B2 (en) | Controlling biuret in urea production | |
| US9776957B2 (en) | Zero emission urea process and plant | |
| NL1021637C2 (en) | Method for increasing the capacity of a urea plant. | |
| US8829240B2 (en) | Process for the production of urea from ammonia and carbon dioxide | |
| CA2457200A1 (en) | Process for rendering metals corrosion resistant | |
| NL1016797C2 (en) | Process for the preparation of urea. | |
| PL132177B1 (en) | Method of manufacture of urea | |
| NL1016121C2 (en) | Anti corrosion treatment for metal, especially for use in urea production plants, comprises contacting a ferrite austenite duplex steel with an oxidizing agent | |
| MXPA98007379A (en) | Process of minimization of residues and recovery of produ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| SD | Assignments of patents |
Owner name: DSM IP ASSETS B.V. Effective date: 20050915 |
|
| TD | Modifications of names of proprietors of patents |
Owner name: KONINKLIJKE DSM N.V. Effective date: 20050915 |
|
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20091101 |