NO150276B - Fremgangsmaate for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en ureasynteseutstroeming - Google Patents

Fremgangsmaate for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en ureasynteseutstroeming Download PDF

Info

Publication number
NO150276B
NO150276B NO770672A NO770672A NO150276B NO 150276 B NO150276 B NO 150276B NO 770672 A NO770672 A NO 770672A NO 770672 A NO770672 A NO 770672A NO 150276 B NO150276 B NO 150276B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
zone
pressure
urea synthesis
rectification
outflow
Prior art date
Application number
NO770672A
Other languages
English (en)
Other versions
NO150276C (no
NO770672L (no
Inventor
Shigeru Inoue
Original Assignee
Toyo Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Engineering Corp filed Critical Toyo Engineering Corp
Publication of NO770672L publication Critical patent/NO770672L/no
Publication of NO150276B publication Critical patent/NO150276B/no
Publication of NO150276C publication Critical patent/NO150276C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02Preparation 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
    • C07C273/04Preparation 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Description

Fremgangsmåte for gjenvinning av uomsatte materialer og varme
fra en ureasyntese-utstrømning.
Foreliggende oppfinnelse vedrører en
f remgangsmåte for gjenvinning av uomsatte materialer
og varme fra en ureasyntese-utstrømning, omfattende følgende trinn:
karbondioksyd omsettes med ammoniakk i en ureasyntese-
sone under vanlige temperatur- og trykk-betingelser for ureasyntesen,
den oppnådde utstrømning inneholdende urea, et overskudd av ammoniakk, ureagert ammoniumkarbamat og vann underkastes minst to ammoniumkarbamat-spaltningstrinn inkluderende minst et høytrykkstrinn ved et manometrisk trykk over 10 kg/cm 2,
et lavtrykkstrinn ved et manometrisk trykk under 5 kg/cm 2og eventuelt også et strippetrinn under anvendelse av CC>2 for fra den nevnte utstrømning å separere gassblandinger hver sammensatt av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp i respektive separasjonssoner av de nevnte høytrykks- og lavtrykks-spaltningstrinn, idet minst en del av separasjonssonen i lavtrykks-trinnet er en rektifikasjonssone med en toppsone og en bunnsone,
- hver av de nevnte gassblandinger bringes i kontakt med et absorpsjonsmiddel i absorpsjonssoner som hver har i det vesentlige det samme trykk som trykket i hver av de tilsvarende separasjonssoner for i rekkefølge å absorbere de nevnte gassblandinger i det nevnte absorpsjonsmiddel, og
<- det således oppnådde absorbat resirkuleres til ureasyntesesonen, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at
- ureasyritese-utstrømningen fra separasjonssonen i det nevnte høytrykkstrinn avkjøles til en temperatur på 105-
170°C ved indirekte varmeveksling i en varmevekslingssone (12) med den ureasyntese-utstrømning som tilføres fra bunnen
av rektifikasjonssonen (22) i det nevnte lavtrykkstrinn (20)
trykket i den avkjølte ureasyntese-utstrømning reduseres
-v til trykket i lavtrykkstrinnet,
- den således trykkreduserte utstrømning innføres i toppsonen av rektifikasjonssonen (22) og samtidig oppvarmes bunnsonen i rektifikasjonssonen (22) ved indirekte varmeveksling i den nevnte varmevekslingssone (12) og i en ytterligere oppvarmingssone (30) for å holde temperaturen i toppsonen av rek-tif ikas jonssonen (22) ved 60-120°C og temperaturen i bunnsonen av rektifikasjonssonen (22) ved 100-140°C.
Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.
Ved fremstilling av urea er en prosess med total opplosningsresirkulering vel kjent, omfattende at man reagerer karbondioksyd med ammoniakk under betingelser for hoy temperatur og hoyt trykk, konvensjonelt kjent og forstått av fagmannen som temperatur- og trykk-betingelser for ureasyntesen, den resulterende utstrømning fra ureasyntesen underkastes et flertall strippe-eller destillasjons-trinn under respektive trinnvist reduserte trykk for å separere uomsatte materialer i form av en gassformet blanding av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp i hvert av de respektive trinn, den gassformede blanding av uomsatte materialer som slippes ut fra lavtrykks-destillasjonstrinnet absorberes i en absorbent, trykket i det resulterende absorbat okes trinnvis for bruk som en absorbent for den blandede gass separert i et spaltingstrinn med hoyere trykk, og absorbatet tomt ut fra det endelige spaltingstrinn med det hoyeste trykk resirkuleres til ureasyntesesonen. Ureasyntesereaksjonen, dvs. reaksjonen av ammoniakk med karbondioksyd for å danne urea og vann, er en reversibel reaksjon, slik at utbyttet av urea minsker med en okning av vanninnholdet i ureasyntese-reaksjonssystemet. For å oke .utbytte .av urea er det nodvendig å redusere vanninnholdet i absorbatet resirkulert til ureasyntesesonen i så sterk grad -som mulig. For dette formål bor absorbsjonen gjennomføres under hoyt trykk i de respektive absorbsjonstrinn og ved bruk av en minimum mengde absorbent. Videre bor mengden av vann som fordampes og medrives i den gassformede blanding av uomsatte materialer separert i repektive absorbsjonstrinn foretrukket nedsettes til et minimum for å forhindre at absorbatet blir fortynnet. De gassformede blandinger separert i separerings-sonene under forskjellige trykkbetingelser har forskjellige vanninnhold. Av disse har den gassformede blanding som separeres i lavtrykks-separasjonssonen drevet under et manometrisk trykk på 0 - 5 kg/cm p det storste vanninnhold. Spesielt når de uomsatte materialer i lavtrykkstrinnet strippes av med karbondioksyd innfort i bunnen av separasjonssonen av lavtrykks-spaltingstrinnet for fullstendig å separere de uomsatte materialer fra ureasyntese-utstromningen, oker uheldigvis innholdet av vann eller fuktighet i den separerte gassformede blanding med en mengde vann fordampet og medrevet i karbondioksydet. Folgelig er det nodvendig med ekstra foranstaltninger for å undertrykke denne okning i vanninnhold.
For å overvinne de ovennevnte ulemper er det i US patentskrift nr. 3.725.210 foreslått en fremgangsmåte hvori temperaturen ved toppen av lavtrykks-rektifikasjonssonen med et manometrisk trykk på 0 - 5 kg/cm^ holdes ved 60 - 120°C og temperaturen ved bunnen derav holdes ved 100 - 1^f0°C. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedring i den ovennevnte prosess. I den kjente prosess holdes temperaturen ved toppen av rektifikasjonssonen i området 60 - 120°C slik at det er mulig å nedsette damptrykket og å redusere vanninnholdet i gassblandingen. For å holde toppen av rektifikasjonssonen ved denne lave temperatur må imidlertid den gassformede blanding som slippes ut fra toppen av rektifikasjonssonen fores til en tilbakelopskondensator hvori den gassformede blanding avkjoles til en temperatur på 50 -'100°C
for å kondensere vanndampen deri, idet det kondenserte vann resirkuleres til toppen av rektifikasjonssonen. Den varmeenergi
som fjernes ved tilbakeløps-kondensasjonen resulterer således i et tap som øker varmemengden som er nødvendig for oppvarming av separasjonssonen i en grad tilsvarende det nevnte varmetap.
Der er imidlertid ingen spesifik beskrivelse i dette patentskrift om en fremgangsmåte eller innretninger for å opp-rettholde temperaturene i de anvendte soner ved den tidligere kjente prosess innenfor et visst forutbestemt område, idet det bare fra tegningen kan gjøres den mulige antagelse at styring av betingelsene oppnåes ved oppvarming ved damp ved bunnen av høytrykks-destillasjonskolonnen og i oppvarmings-sonen av en lavtrykks-rektifikasjonskolonne og i oppvarm-irigssonen av en lavtrykks-rektifikajonskolonne, eventuelt i samvirkning med trykket i kolonnene.
I motsetning hertil tilveiebringer oppfinnelsen som definert i den karakteriserende del av hovedkravet, en fremgangsmåte hvori temperaturen ved toppen av rektifikajonssonen holdes ved 60 til 120°C og ved bunnen derav ved 100 til 140°C.
US patentskrift 3.824.283 beskrives en fremgangsmåte for å redusere vanninnholdet i den blandete avgasstrøm fra desti-llasjonskolonnen 12. Oppfinnelsen er imidlertid klart forskjellige fra den tidligere foreslåtte prosess og er heller ikke gjort nærliggende p.g.a. denne, idet fremgangsmåten for å redusere vanninnholdet i den blandete avgasstrøm som beskrevet i det nevnte US patentskrift 3.824.283 omfatter reduksjon av trykket i den blandete avgasstrøm ved hjelp av trykkavlastningsventilen 3, gassen separeres i separatoren 5, avkjøles i kjøleren 8, og deretter destilleres gassen i destillasjonstårnet 12, slik at vanninnholdet i den blandete avgass som trekkes ut fra toppen av destillasjonstårnet 12 reduseres. Denne tidligere kjente teknikk kan skjematisk angis som: Trykkreduksjon—) Separasjon S> Forhåndsavkjøling—>Separa-sjon ved hjelp av destillasjon.
I motsetning hertil er fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte hvori utgangsvæske for ureasyntesen underkastes varmeveksling med den væske fra ureasyntesen som foreligger ved bunnen av rektifikasjonssonen og fjernes under redusert trykk i destillasjonssonen, d.v.s. etter følgende skjema: Forhåndsavskjøling —> Trykkreduksjon —* Separasjon ved destillasjon. Den foreliggende oppfinnelse er således basert på et helt annet teknisk grunnlag enn det som fremgår av det sistnevnte US patentskrift.
Med hensyn til vanninnholdet i avgassen i de overfor beskrevne to tidligere prosesser, er det klart at den førstnevnte prosess tilveiebringer en blandet avgass inneholdende en stor mengde vann da avgass fjernet ved høye temperaturer foreligger deri.
Fremgangsmåten i henhold til det ovennevnte US patentskrift og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er forsjellige fra hverandre også med hensyn til økonomisering av varmeenergi og det viktige forhold at den foreliggende oppfinnelse er overlegen i denne henseende påpekes.
Det er vist i spalte '3, linjer 7-14 av det ovennevnte US patentskrift at kondensert vann, kjølevann eller prosessfluid tilføres som damp 9 til kjøleren 8. Der er imidlertid ingen beskrivelse eller forslag om bruk av prosesfluid og man må gå ut fra at varmeveksling med utsiden av det an-gjeldende system ikke kan unngås når man gjennomfører den tidligere kjente prosess.
I motsetning hertil blir overskuddsvarme inneholdt i væsken for ureasyntese fra separasjonssonen i høytrykkstrinnet resirkulert til bunnen av rektifikasjonssonen ved tilførsel til væsken for ureasyntese fra bunnen av rektifikasjonssonen i separasjonssonen i et lavtrykkstrinn, slik at det sikres at temperaturene ved toppen og bunnen av rektifikasjonssonen holdes innenfor de respektive forut bestemte grenser, og på denne måte kan vanninnholdet i den blandete avgasstrøm som skal resirkuleres til reaksjonssystemet, reduseres ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse.
Den spesielle og fordelaktige fremgangsmåte som utgjør oppfinnelsen,
er således foregrepet eller gjort nærliggende ved den tidligere kjente teknikk.
Det er folgelig et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for effektivt ' og okonomisk å gjenvinne ■uomsatt ammoniakk og karbondioksyd fra en ureasyntese-utstromning, ved fremstilling av urea med hoyt utbytte mens en uomsatt blandet gass inneholdende en redusert mengde vann gjenvinnes fra ureasyntese-utstromningen, idet fremgangsmåten effektivt.gjenvinner varme fra ureasyntese-utstromningen for bruk ved separering og gjenvinning av de uomsatte materialer.
Andre formål vil fremgå av den folgende detaljerte beskrivelse
i forbindelse med vedfoyde tegninger og de folgende utfbrelses-eksempler som representerer eksempelvise og foretrukne utforelsesformer for oppfinnelsen.
Til grunn for oppfinnelsen ligger intensive studier og forsøks-virksomhet som forte frem til den erkjennelse at vanninnholdet i den gassformede blanding av uomsatte materialer separert i lavtrykks-separasjonstrinnet kan reduseres effektivt i en viss utstrekning ved å anvende varme inneholdt i ureasyntese-utstromningen.
Det er funnet at de ovennevnte formål kan oppnås ved en forbedring i ureasynteseprosessen med total opplosningsresirkulering omfattende trinnene med i en ureasyntesesone å reagere karbondioksyd med ammoniakk under temperatur- og trykk-betingelser for ureasyntese, dvs. ved en temperatur på omtrent 180 - 210°C og under et trykk på omtrent 200 - 260 kg/cm p(manometrisk) for å oppnå en urea-synteseutstromning inneholdende urea, et overskudd av ammoniakk, uomsatt ammoniumkarbarnat og vann, ureasyntese-utBtromningen underkastes minst to ammoniumkarbamat-spaltingstrinn inkluderende minst et høytrykkstrinn ved et manometrisk trykk på over 10 kg/cm<2 >og et lavtrykkstrykk ved et manometrisk trykk under 5 kg/cm 2 for fra den nevnte ureasyntese-utstrømning å sparere gassformede blandinger hver sammensatt av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp i de respektive separasjonssoner i de nevnte spaltingstrinn med hoyt trykk og lavt trykk, idet i det minste en del av separasjonssonen i lavtrykkstrinnet er en rektifikasjonssone med en topp og en bunn, hver av de nevnte gassformede blandinger bringes i kontakt med en absorbent i absorbsjonssoner som hver har i de.t vesentlige det samme trykk som trykket i hver av de tilsvarende separas jonssoner for i rekkefolge å absorbere de nevnte gassformede blandinger i den nevnte absorbent, og det således oppnådde absorbat resirkuleres til ureasyntesesonen, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at ureasyntese-utstromningen fra separasjonssonen i det nevnte hoytrykkstrinn avkjoles til en temperaturnpå 105 - 170°C ved indirekte varmeveksling på en varmevekslersone med ureasyntese-utstromningen som forekommer i bunnen av rektifikasjonssonen i det nevnte lavtrykkstrinn, trykket i den nevnte avkjolte ureasyntese-utstromning reduseres til trykket i lavtrykkstrinnet, den således trykk-reduserte utstrømning innfores i toppen av rektifikasjonssonen og samtidig oppvarmes bunnen av den nevnte rektifikasjonssone ved indirekte varmeveksling i den nevnte varmevekslingssone å gi en ytterligere oppvarmingssone for å holde temperaturen ved toppen av rektifikasjonssonen ved 60 - 120°C og temperaturen ved bunnen av rektifikasjonssonen ved 100 - 1U0°C.
Når ureasyntese-utstromningen fra i det minste et hoytrykks-spaltingstrinn som drives under et manometrisk trykk på 10 - 170 kg/cm<2> og ved en temperatur på 1^4-0 - 200°C reduseres til et manometrisk trykk på 0 - 5 kg/cm for flash-ekspansjon, reduseres temperaturen deri til 90 - 150°C. I denne forbindelse, når imidlertid ureasyntese-utstromningen fra hbytrykks-separasjonstrinnet forst underkastes en indirekte varmeveksling med ureasyntese-utstromningen som forekommer i bunnen av rektifikasjons-t sonen i lavtrykks-separasjonstrinnet for avkjoling av den nevnte ureasyntese-utstromning fra hoytrykkstrinnet ved 100 - 170°C og blir så redusert til et manometrisk trykk på 0 - 5 kg/cm 2 for flash-ekspansjon, reduseres dens temperatur til 60 - 120°C. Tilforsel av en opplosning med slik lav temperatur til toppen av lavtrykks-rektifikasjonssonen reduserer temperaturen ved toppen av den nevnte sone uten noe varmetap slik at derved reduksjon av vanninnholdet i den separerte gassformede blanding av
uomsatte materialer sikres.
Det varmeoverskudd som inneholdes i den varme ureasynte.se-utstromning som.slippes ut fra hoytrykks-separasjonstrinnet anvendes for oppvarming av bunnen av lavtrykks-rektifikasjonssonen
ved indirekte varmeveksling, og dette resulterer i en
reduksjon i mengden av damp som kreves for oppvarming av bunnen av lavtrykks-rektifikasjonssonen. Dette er på grunn av at den indirekte varmevekslingsprosess muliggjor at innholdet av damp eller fuktighet i den gassformede blanding separert i lavtrykks-separasjonstrinnet kan reduseres mye mer enn i det tilfellet hvor ureasyntese-utstromningen fra hoytrykks-separasjonssonen direkte flash-fordampes i lavtrykks-separasjonssonen. Mengden av latent fordampningsvarme som kreves for den nevnte reduserte mengde fuktighet er såides tilsvarende redusert, og dette forer til en reduksjon i mengden av damp nodvendig for oppvarming av bunnen av lavtrykks-rektifikasjonssonen til en forut bestemt temperatur.
For fulitendig å separere uomsatt ammoniakk og karbondioksyd fra ureasyntese-utstromningen i lavtrykks-separasjonssonen, foretrekkes det at separasjonssonen i lavtrykks-trinnet kan oppdeles i to soner, dvs. en rektifikasjonssone og en strippesone, og at ureasyntese-utstromningen fra rektifikasjonssonen videre tilfores i strippesonen hvori en strippegass, f.eks. karbondioksyd, innfores i bunnen derav for fra ureasyntese-utstromningen å strippe de resterende uomsatte materialer for tilforsel til bunnen av rektifikasjonssonen. I dette tilfelle okes den absolutte mengde fuktighet i den gassformede blanding oppnådd fra toppen av rektifikasjonssonen tilsvarende den mengde som er medrevet i strippegassen. For å redusere mengden av medrevet fuktighet bor temperaturen ved toppen av rektifikasjonssonen holdes så lav som mulig. Ved utforelsen av oppfinnelsen holdes temperaturen ved toppen av rektifikasjonssonen i området 60 - 120°G, idet temperaturen innenfor dette området varieres avhengig av trykket, med det resultat at innholdet av fuktighet eller vann i den nevnte blandede gass kan undertrykkes og holdes lav enndog selv om den uomsatte ammoniakk og karbondioksydet strippes av ved bruk av strippegassen som f.eks. karbondioksyd. Den totale mengde vanndamp fordampet og medrevet i den nevnte blandede gass oker således ikke i særlig grad til tross for den okede mengde av gassformet blanding.
Den strippegass som er brukbar for innforing i bunnen av avdrivnings- eller strippe-sonen for å separere uomsatt ammoniakk og karbondioksyd fra ureasyntese-utstromningen er mest foretrukket karbondioksyd på grunn av dets hoye strippe-effektivitet. Dvs. karbondioksyd er tilstrekkelig når den anvendes i bare en liten mengde for å strippe av de uomsatte materialer, slik at den blandede gass som slippes ut fra lavtrykks-separasjonssonen og som er sammensatt av karbondioksyd og uomsatte materialer blir tilsvarende redusert i mengde, med en^redusert total mengde av medrevet vanndamp. Karbondioksydet som innfores i strippesonen gjenvinnes i lavtrykks-absorbsjonssonen ved å absorberes i en absorbent sammen med den uomsatte ammoniakk og karbondioksydet separert i rektifikasjonssonen og strippesonen. Etter denne absorbsjon tjener det tilsatte eller innforte karbondioksyd-til å redusere likevektstrykket i lavtrykks-absorbs jonssonen og dette gjor det i sin tur mulig å redusere mengden av absorbent anvendt i lavtrykks-absorbsjonssonen.
Selv om karbondioksyd er den strippegass som foretrekkes, inkluderer andre gasser som kan anvendes hydrogen og inerte gasser som f.eks. nitrogen.
Når det foretrukne karbondioksyd anvendes som strippegass anvendes generelt en del av utgangs-karbondioksydet som strippe-karbondioksydet tilfort i den nevnte strippesone. Karbondioksydet anvendes generelt for den nevnte stripping i en mengde på 0,01 - 0,2 mol, fortrinnsvis 0,02 - 0,1 mol pr. mol urea inneholdt i ureasyntese-utstromningen som tilfores strippesonen. Når mengden av karbondioksyd er over 0,2 mol okes mengden av destillert vann. På den annen side, når mengden er under 0,01 mol, vil gjerne de uomsatte materialer ikke bli fullstendig strippet av.
Ved utforelsen av oppfinnelsen er separasjonssonen i lavtrykkstrinnet sammensatt, som tidligere nevnt, av en rektifikasjonssone, en varmevekslingssone, en ytterligere oppvarmingssone og om onsket, en strippesone. Disse soner kan være anordnet integrert eller separat. Når strippesonen anvendes er rektifikasjonssonen og strippesonen foretrukket anordnet integrert, dvs. med rektifikasjonssonen i den ovre halvdel av separasjonssonen og avdrivnings- eller strippe-sonen i den nedre halvdel derav.
Rektifikasjonssonen kan være konstruert i form av en klokkeplate-.kolonne eller andre platekolonner med tilsvarende funksjoner som f.eks. en siktplatekolonne, eller kan være konstruert av en fylt kolonne med funksjoner tilsvarende funksjonene av de ovennevnte platekolonner.
Strippesonen er generelt bygget opp i form av et fylt lag, og den ytterligere varmesone består av en multiror-varmeveksler, dvs. en oppvarmingsinnretning av typen med en eneste passering, av gjenkokertypen eller av typen med fallende film, som oppvarmes med damp eller annet varmemiddel.
I de vedfoyde figurer, som skal illustrere utforelsesformer
av oppfinnelsen, er fig. 1 et stromningsskjema som viser en utforelsesform av oppfinnelsen, og fig. 2 er et stromningsskjema som viser en ytterligere utforelsesform av oppfinnelsen under anvendelse av en strippebehandling med karbondioksyd.
Fig. 1 viser en ureasyntese-utstromning hvorfra hovedandelen av uomsatt ammoniakk og karbondioksyd er blitt separert i et hoytrykks-separasjonstrinn (ikke vist) og tomt ut fra bunnen av hoytrykks-separasjonstrinnet eller et hoytrykks-destillasjonstårn (ikke vist) og som har et manometrisk trykk på 10-170 kg/cm og en temperatur på 1<*>+0 - 2<>>+0oC tilfores gjennom ledningen 10 til varmeveksleren 12. I varmeveksleren 12 varmeveksles ureasyntese-utstromningen med en ureasyntese-utstromning fra bunnen av rektifikasjonssonen 22 og avkjoles til 105 - 170°C, foretrukket til 120 - 150°C. Den således avkjolte ureasyntese-utstromning fores gjennom ledningen 1<*>+ gjennom reduksjonsventilen 16 hvori dens manometriske trykk reduseres til 0-5 kg/cm p, foretrukket 1,5 - 3?0 kg/cm 2 og fores videre gjennom ledningen 18 til toppen av lavtrykks-destillasjonstårnet 20 for flash-ekspansjon. Ved adiabatisk eks_;pansjon avkjoles ureasyntese-. utstrømningen som tilfores toppen av rektifikasjonssonen 22 til 60 - 120°C. Ureasynteseutstromningen, hvorfra en gassformet blanding av uomsatt ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp er blftt separert ved toppen av rektifikasjonssonen 22, strommer ned gjennom rektifikasjonssonen til bunnen derav. En del av ureasyntese-utstromningen trekkes ut fra bunnen av rektifikasjonssonen 22 gjennom ledningen 2k- og tilfores varmeveksleren 12 for å bli oppvarmet ved varmeveksling med ureasyntese-utstromningen fra den nevnte hoytP^i&s-separasjonssone. Som et resultat når den
oppvarmede ureasyntese-utstromning en temperatur på 100 - 1<L>K)°C, foretrukket 115 - 135°C og resirkuleres til bunnen av rektifikasjonssonen 22 gjennom ledningen 26. Videre trekkes en del av ureasyntese-utstromningen trukket ut gjennom ledningen 2h gjennom ledningen 28 til gjenkokeren 30 hvori den samme likeledes oppvarmes til 100 - 1>+0°C, foretrukket 115 - 135°C ved hjelp av dampen tilfort gjennom ledningen 32. Den således oppvarmede ureasyntese-utstromning resirkuleres også.til bunnen av rektifikasjonssonen 22 gjennom ledningen 3^ °g ledningen 26. Den ureasyntese-utstromning som resirkuleres fra bunnen av rektifikasjonssonen 22 gjennom varmeveksleren 12 og gjenkokeren 30 kan fores gjennom varmeveksleren og gjenkokeren i parallell som vist i fig. 1. Alternativt kan varmeveksleren og gjenkokeren anordnes i serie. Når ureasyntese-utstromningen fra bunnen av rektifikasjonssonen 22 oppvarmes i varmeveksleren 12
og gjenkokeren 30 blir det meste av den uomsatte ammoniakk og det karbondioksyd som er. tilbake i ureasyntese-utstromningen
separert i form av en gassformet blanding og resirkulert inn i bunnen av rektifikasjonssonen 22 sammen med ureasyntese-utstromningen. Den gassformede blanding separeres deri fra ureasyntese-utstromningen og stiger opp gjennom rektifikasjonssonen 22 mens en del av vanndampen inneholdt i den gassformede blanding kondenseres. Den blandede gass med redusert vanninnhold tommes ut fra toppen av rektifikasjonssonen 22 gjennom ledningen 36 sammen med den gassformede blanding separert ved den nevnte flash-ekspansjon av ureasyntese-utstromningen og fores til en lavtrykks-absorbsjonssone (ikke vist).
Når det er bnskelig å strippe ureasyntese-utstromningen i
bunnen av rektifikasjonssonen 22 ved hjelp av karbondioksyd, fores ureasyntese-utstromningen videre til strippesonen 38 bestående av en fylt kolonne som er anordnet i den nedre del av destillasjonstårnet 20 som vist i fig. 2. Ureasyntese-utstromningen synker ned gjennom strippesonen 38 i motstrom med karbondioksyd som tilfores gjennom tilforselsroret ^0 anordnet ved bunnen av strippesonen for derved å separere nærmest all den resterende uomsatte ammoniakk og karbondioksydet fra ureasyntese-utstromningen. Den således separerte ureasyntese-utstromning tommes ut fra bunnen av destillasjonstårnet 20 gjennom ledningen h2 til et etterfølgende konsentrasjonstrinn (ikke vist). Den gassformede blanding sammensatt av karbondioksyd tilfort strippesonen 38 og ammoniakk og karbondioksyd separert deri fores fra strippesonen 38 til bunnen av rektifikasjonssonen 22 for deri å bli blandet med den gassformede blanding separert i gjenkokeren 30 og varmeveksleren 12. Den resulterende gassformede blanding stiger opp gjennom rektifikasjonssonen 22 og tommes ut fra toppen derav gjennom ledningen 36-
Ved den foreliggende oppfinns Ise underkastes ureasyntese-utstromningen fra hoytrykks-separasjonstrinnet forst varmeveksling med en ureasyntese-utstromning som forekommer i bunnen av rektifikasjonssonen av lavtrykks-separasjonssonen for å avkjole utstrømningen til en forut bestemt temperatur og reduseres deretter i trykk, slik at temperaturen i ureasyntese-utstrømningen i rekkefolge senkes på grunn av adiabatisk ekspansjon i en storre grad enn den som oppnås ved en enkel adiabatisk ekspansjonsteknikk og temperaturen ved toppen av rektifikasjonssonen kan således holdes i et passende temperaturområde. I tillegg kan den varme son fjernes ved varmevekslingen anvendes som del av varmekilden for oppvarming av bunnen av rektifikasjonssonen. Dvs. at varmen i ureasyntese-utstromningen fra hoytrykks-separasjonssonen bringes til å bli overfort fra toppen av lavtemperatur-rektifikasjonssonen til bunnen av rektifikasjonssonen med en hoyere temperatur ved bruk av ekspansjonen av hoytrykks-ureasyntese-utstromningen. Varmen av den varme ureasyntese-utstromning kan effektivt anvendes som en varmekilde for rektifikasjonen. Dette resulterer i reduksjon i den mengde damp som kreves for rektifikasjon av ureasyntese-utstromningen i lavtrykks-spaltingstrinnet. Videre kreves hverken- en kondensator for kondensering av vanndampen i den gassformede blanding fra toppen av rektifikasjonstårnet eller kjolevann for kondensatoren. I tillegg holdes temperaturen ved toppen av rektifikasjonssonen så lav at fuktighetsinnholdet i den gassformede blanding av uomsatte materialer separert fra rektifikasjonssonen reduseres og mengden av vann som resirkuleres til ureasyntesesonen reduseres også, og dette forer til et hoyt utbytte av urea i ureasyntesesonen.
Oppfinnelsen skal illustreres ved hjelp av folgende utforelses-eksempler.
Eksempel 1
Som et sammenligningsforsok ble en ureasyntese-utstromning trukket ut fra bunnen av et hoytrykks-destillasjonstårn drevet under et manometrisk trykk på o 19 kg/cm 2ved en temperatur på 180°C og med sammensetning 1130 kg/time urea, 107 kg/time ammoniakk, 28 kg/time karbondioksyd og M+7 kg/time vann ble flash-ekspandert som sådan under adiabatiske betingelser inn i toppen av et lavtrykks-destillasjonstårn drevet under et manometrisk trykk på 2,7 kg/cm p i samsvar med en kjent prosess.
Som et resultat ble en gassformet blanding sammensatt av
73,8 kg/time ammoniakk, 25, h kg/time karbondioksyd og 53,7 kg/time vann separert fra ureasyntese-utstromningen, og temperaturen i utstrømningen ble senket til 120°C. Den ureasyntese-utstromning som ble oppnådd etter den nevnte flash-ekspansjon hadde sammensetning 1130 kg/time urea, 33,2 kg/time ammoniakk, 2,6 kg/time karbondioksyd og 393,3 kg/time vann. Deretter ble ureasyntese-utstromningen destillert videre i et destillasjonstårn inneholdende 6 plater. Den resulterende oppløsning fra bunnen av tårnet ble oppvarmet til 130°C ved hjelp av en gjenkoker. Ureasyntese-utstromningen som ble tomt ut fra bunnen av destillasjonstårnet inneholdt 2,0 kg/time rest-ammoniakk og
1,5 kg/time rest-karbondioksyd. Den blandede gass som ble sluppet ut fra toppen av destillasjonstårnet, dvs. en kombinasjon av den ekspanderte gass og gassen separert ved destillasjon hadde sammensetning 105 kg/time ammoniakk, 26,5 kg/time karbondioksyd og 76,^ kg/time vann. I gjenkokeren ble det forbrukt 88 kg/time damp med trykk 5 kg/cm p(manometrisk).
Deretter ble for å vise fordelene ved den foreliggende oppfinnelse, en ureasyntese-utstromning tatt ut fra bunnen av hoytrykks-destillasjonstårnet behandlet uten å redusere dens trykk i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Dvs. at ureasyntese-utstromningen ble fort gjennom rorene i en multiror-varmeveksler for varmeveksling med en ureasyntese-utstromning fra bunnen av lavtrykks-destillasjonstårnet fbrtgjemom kappen i den nevnte varmeveksler. Som et resultat ble hoytrykks-ureasyntese-utstromningen tilfort fra varmeveksleren nedsatt i temperatur til 150°C. 'Ureasyntese-utstromningen ble flash-ekspandert inn i toppen av et lavtrykks-destillasjonstårn drevet under et manometrisk trykk på 2,7 kg/cm 2 for å separere derfra en blandet gass som besto av 56,3 kg/time ammoniakk, 16,5 kg/time karbondioksyd og 28,3 kg/time vann og å senke utstrømningens temperatur til 110°C. Ureasyntese-utstromningen oppnådd etter flash-ekspansjonen inneholdt 1130 kg/time urea, 50,7 kg/time ammoniakk, 11,5 kg/time karbondioksyd og >+l8,7 kg/time vann. Mengden av vann fordampet ved flash-ekspansjonen ble redusert til nesten halvparten av den som oppnås ved den kjente prosess ved å nedsette temperaturen i ureasyntese-utstromningen med 30°C f°r trykkreduksjonen ved varmevekslingen. Den b^plosning som ble oppnådd etter flash-ekspansjonen ble destillert i et destillas jonstårn og den resulterende opplosriing ved bunnen av tårnet ble oppvarmet ved hjelp av den nevnte gjenkoker og den nevnte varmeveksler og holdt ved 130°C. Som et resultat ble bare 2,3 kg/time ammoniakk og 1,7 kg/time karbondioksyd tilbake i ureasyntese-utstromningen sluppet ut fra bunnen av destillasjonstårnet, mens den blandede gass som ble sluppet ut fra toppen av destillasjonstårnet inneholdt 10^,7 kg/time ammoniakk, 26,3 kg/time karbondioksyd og- 52,8 kg/time vann. Således, selv om mengdene av ammoniakk .og karbondioksyd som er tilbake i ureasyntese-utstromningen tomt ut fra bunnen av destillasjonstårnet var i det vesentlige de samme som mengdene i tilfellet medden kjente prosess, ble den totale mengde avdampet vann redusert til omtrent 70% av mengden fordampet i den kj-ente prosess. Ved den foreliggende oppfinnelse ble bare 6h kg/time damp med trykk 5 kg/cm (manometrisk) forbrukt i gjenkokeren, idet dampforbruket ble redusert med 2h kg/time i sammenligning med den kjente prosess. Med andre ord ble varmemengden krevet i gjenkokeren redusert i en grad tilsvarende forskjellen i mengden av fordampet vann. Ytterligere var det et redusert vanninnhold i absorbatet som absorberte' den separerte gassformede blanding og ble resirkulert til ureasyntesekolonnen, slik at utbyttet av urea ble forbedret.
Eksempel 2
Ureasyntese-utstromningen oppnådd fra destillasjonstårnet i eksempel 1 ble behandlet videre i en strippesone anordnet under destillasjonstårnet i direkte forbindelse med dette og besto av et 5 "i hoyt fylt lag. I bunnen av strippesonen ble det innblåst 33 kg/time karbondioksyd for stripping. Den resulterende blandede gass steg opp gjennom strippesonen og også gjennom rektifikasjonssonen og ble sluppet ut fra toppen av destillasjonstårnet sammen medden ekspanderte gass og gassen separert ved destillasjonen.
Når den kjente prosess som beskrevet i eksempel 1 uten-å
anvende varmeveksleren i henhold til den foreliggende oppfinnelse ble kombinert med denne strippeprosess hadde den gass som ble sluppet ut fra toppen av destillasjonstårnet en sammensetning av 106,0 kg/time ammoniakk, 60,0 kg/time karbondioksyd og 86,kg/time vann, og ureasyntese-utstromningen sluppet ut fra bunnen av den fylte kolonne inneholdt ammoniakk og karbondioksyd hver i en mengde på 1,0 kg/time.
På den annen side, når ureasyntese-utstromningen ble behandlet ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse kombinert med den nevnte strippeprosess, var sammensetningen av gassen fra toppen av destillasjonstårnet 105,8 kg/time ammoniakk, 59,8 kg/ time karbondioksyd og 59,3 kg/time vann. Temperaturen i bunnen av den fylte kolonne var 125°C og ureasyntese-utstromningen sluppet ut fra bunnen av den fylte kolonne inneholdt ammoniakk og karbondioksyd hver i mengder på 1,2 kg/time. Tilsvarende som i eksempel 1 var mengden av fordampet vann redusert til omtrent 70% av mengden i tilfellet med den kjente prosess.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en ureasyntese-utstrømning, omfattende følgende trinn: karbondioksyd omsettes med ammoniakk i en ureasyntesesone under vanlige temperatur- og trykk-betingelser for ureasyntesen, den oppnådde utstrømning inneholdende urea, et overskudd av ammoniakk, ureagert ammoniumkarbamat og vann underkastes minst to ammoniumkarbamat-spaltningstrinn inkluderende minst et høytrykkstrinn ved et manometrisk trykk over 10 kg/cm o, et lavtrykkstrinn ved et manometrisk trykk under 5 kg/cm 2 og eventuelt også et strippetrinn under anvendelse av for fra den nevnte utstrømning å separere gassblandinger hver sammensatt av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp i respektive separasjonssoner av de nevnte høytrykks- og lavtrykks-spaltningstrinn, idet minst en del av separasjonssonen i lavtrykks-trinnet er en rektifikasjonssone med en toppsone og en bunnsone, hver av de nevnte gassblandinger bringes i kontakt med et absorpsjonsmiddel i absorpsjonssoner som hver har i det vesentlige det samme trykk som trykket i hver av de tilsvarende separasjonssoner for i rekkefølge å absorbere de nevnte gassblandinger i det nevnte absorpsjonsmiddel, og det således oppnådde absorbat resirkuleres til ureasyntesesonen, karakterisert ved at ureasyntese-utstrømningen fra separasjonssonen i det nevnte høytrykkstrinn avkjøles til en temperatur på 105 - 170°C ved indirekte varmeveksling i en varmevekslingssone (12) med den ureasyntese-utstrømning som tilføres fra bunnen av rektifikasjonssonen (22) i det nevnte lavtrykkstrinn (20) trykket i den avkjølte ureasyntese-utstrømning reduseres t^il trykket i lavtrykkstrinnet, den således trykkreduserte utstrømning innføres i toppsonen av rektifikasjonssonen (22) og samtidig oppvarmes bunnsonen i rektifikasjonssonen (22) ved indirekte varmeveksling i den nevnte varmevekslingssone (12) og i en ytterligere oppvarmingssone (30) for å holde temperaturen i toppsonen av rektifikasjonssonen (22) ved 60 -120°C og temperaturen i bunnsonen av rektifikasjonssonen (22) ved 100 - 140°C.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at rektifikasjonssonen (22) holdes under et manometrisk trykk på 1,5 - 3,0 kg/cm 2.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ureasyntese-utstrømningen slippes ut fra bunnen av rektifikasjonssonen (22) og sirkuleres gjennom den nevnte varmevekslingssone (12) og den nevnte ytterligere oppvarmingssone (30) anordnet i parallell.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ureasyntese-utstrøm-ningen slippes ut fra bunnen av rektifikasjonssonen (22) og sirkuleres gjennom den nevnte varmevekslingssone (12) og den nevnte ytterligere oppvarmingssone (30) anordnet i serie.
NO770672A 1976-03-02 1977-02-28 Fremgangsmaate for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en ureasynteseutstroeming NO150276C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2176076A JPS52105125A (en) 1976-03-02 1976-03-02 Separation and recovery of unreacted material on urea synthesis

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO770672L NO770672L (no) 1977-09-05
NO150276B true NO150276B (no) 1984-06-12
NO150276C NO150276C (no) 1984-09-19

Family

ID=12064013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO770672A NO150276C (no) 1976-03-02 1977-02-28 Fremgangsmaate for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en ureasynteseutstroeming

Country Status (16)

Country Link
JP (1) JPS52105125A (no)
AU (1) AU506697B2 (no)
BR (1) BR7701245A (no)
CA (1) CA1072980A (no)
DE (1) DE2708617C2 (no)
EG (1) EG12471A (no)
FR (1) FR2342961A1 (no)
GB (1) GB1508119A (no)
IN (1) IN145548B (no)
IT (1) IT1071312B (no)
MX (1) MX144971A (no)
NL (1) NL7701883A (no)
NO (1) NO150276C (no)
PH (1) PH13083A (no)
PT (1) PT66245B (no)
SU (1) SU810078A3 (no)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5750954A (en) * 1980-09-12 1982-03-25 Mitsui Toatsu Chem Inc Synthesis of urea
GB2089786B (en) * 1980-12-23 1985-02-20 Mitsui Toatsu Chemicals Process for synthesizing urea
JPS5867661A (ja) * 1981-10-16 1983-04-22 Mitsui Toatsu Chem Inc 尿素合成法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1540732A (fr) * 1966-10-14 1968-09-27 Toyo Koatsu Ind Inc Procédé de synthèse de l'urée
GB1217219A (en) * 1967-08-10 1970-12-31 Mitsui Toatsu Chemicals Process for recovering excess ammonia in urea synthesis
JPS4919259B1 (no) * 1969-08-30 1974-05-16
US3824283A (en) * 1970-11-02 1974-07-16 Chemical Construction Corp Urea synthesis process

Also Published As

Publication number Publication date
SU810078A3 (ru) 1981-02-28
PT66245A (en) 1977-03-01
PH13083A (en) 1979-11-23
CA1072980A (en) 1980-03-04
BR7701245A (pt) 1977-12-20
IN145548B (no) 1978-11-04
DE2708617C2 (de) 1984-11-29
JPS52105125A (en) 1977-09-03
FR2342961B1 (no) 1980-10-31
PT66245B (en) 1978-07-17
NO150276C (no) 1984-09-19
MX144971A (es) 1981-12-09
GB1508119A (en) 1978-04-19
IT1071312B (it) 1985-04-02
EG12471A (en) 1979-09-30
AU2250277A (en) 1978-08-31
DE2708617A1 (de) 1977-09-08
NL7701883A (nl) 1977-09-06
NO770672L (no) 1977-09-05
JPS5532703B2 (no) 1980-08-26
FR2342961A1 (fr) 1977-09-30
AU506697B2 (en) 1980-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4560807A (en) Process for the production of dimethyl ether useful as a propellant
US3254496A (en) Natural gas liquefaction process
EP2495230B1 (en) Apparatus for the production of vinyl chloride by thermal cracking of 1,2-dichlorethane
US5346593A (en) Intermediate reboiler for a methanol plant
US3968178A (en) Chlorination of hydrocarbons
US4354040A (en) Process for synthesizing urea
US3983180A (en) Process for preparing methyl chloride
NO309522B1 (no) Fremgangsmåter for fremstilling av dimetyleter, samt utvinning fra metanol
JPS6096686A (ja) 炭化水素混合物の分離法
US4270939A (en) Separation of hydrogen containing gas mixtures
US4094962A (en) Process for producing hydrogen and sulfur from hydrogen sulfide
US3191916A (en) Apparatus for separating pure ammonia gas from a mixed off-gas stream
US5843286A (en) Process for the preparation and fractionation of a mixture of dimethyl ether and chloromethane with water as extractant
NO327745B1 (no) Fremgangsmate og innretning for utnyttelse av reaksjonsvarme som dannes ved fremstilling av 1,2-dikloretan
US4274850A (en) Rectification of natural gas
US4869887A (en) Integrated ammonia-urea process
US3597465A (en) Production of synthetic methanol
US2908554A (en) Process for recovering heavy hydrogen and heavy water
US3824283A (en) Urea synthesis process
NO150276B (no) Fremgangsmaate for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en ureasynteseutstroeming
NO340478B1 (no) Fremgangsmåte og innretning for anvendelse av reaksjonsvarme under fremstilling av 1,2-dikloretan
US5597454A (en) Process for producing urea
US3070425A (en) Production of nitrogen tetroxide
US4324932A (en) Process for the manufacture of vinyl chloride by the thermal cracking of 1,2-dichloroethane
US3258486A (en) Process for urea synthesis