NO150720B - Fremgangsmaate for nedsettelse av eksplosjonsfaren i avgassene fra urea-anlegg - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for nedsettelse av eksplosjonsfaren i avgassene fra urea-syntesen, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at avgassene blandes med en eller flere gass-strømmer fra ammoniakksyntesen hvor innholdet av H2utgjør 0,1 til 77 volumprosent, inneholdet av N2ut-gjør 0,1 til 29 volumprosent og inneholdet av CO, C02, Ar og/eller He utgjør 0,1 til 50 volumprosent og resten ut-gjøres av metan.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å redusere eksplosjonsfaren i avgassene fra urea-anlegg. Som kjent fremstilles urea ved å gå ut fra ammoniakk og karbondioksyd ved direkte syntese i en reaktor som arbeider under et høyt trykk på 50 til 450 atmosfærer og en høy temperatur fra 170 til 220°C.

Reaksjonsproduktet som er sammensatt av urea, ammoniumkarbamat og vann, kommer ut fra reaktoren sammen med den ammoniakk som har vært anvendt i overskudd for reaksjonen og føres til en spaltningsinnretning som arbeider hovedsakelig under det samme trykk som anvendes for syntesen og i en slik høy-trykks-spalteinnretning spaltes det karbamat som inneholdes i urealøsningen til ammoniakk og karbondioksyd.

Den ammoniakk og det karbondioksyd som skriver seg fra spalt-ningen føres til en høytrykks-kondensator som arbeider under hovedsakelig det samme trykk som anvendes .ved syntesen og i denne kondensator kondenseres ammoniakk og karbondioksyd slik at det på nytt dannes ammoniumkarbamat som resirku-leres til urea-syntesereaktoren.

Oppløsningen av urea som er strippet for den overveiende del av karbamatet slippes ut fra høytrykks-spaltningsinnretningen og føres til middeltrykk-spaltningsinnretning hvori en ytter-ligere del av karbamatet spaltes til ammoniakk og karbondioksyd og disse kondenseres i en kondensator under et trykk som er hovedsakelig det samme som det som oppnås i middeltrykks- spaltningsinnretningen (med middeltrykk, som angitt heri, forstås trykk fra 25 til 10 atmosfærer, foretrukket 18 atmosfærer og hovedandelen av de kondenserbare produkter kondenseres i en slik kondensator).

Fra middeltrykkskondensatoren føres strømmen av kondensater og ukondenserte produkter, som skal defineres mer detaljert i den etterfølgende beskrivelse, til en rektifikasjonskolonne og fra toppen av denne kolonne oppnås ren ammoniakk og ukondenserbare produkter, mens det fra kolonnebunnen oppnås en strøm av ammoniumkarbonat som slipper ut for resir-kulering til høytrykks-karbamatkondernsatorenAmmoniakken gjenvunnet fra rektifikasjonen resrikuleres likeledes til syntesen.

Reaksjonskomponentene som føres til reaktoren inneholder

en viss mengde av oppløste gasser og disse kommer fra anlegget for ammoniakk produksjon og også fra anlegget for CC^-produksjon og består hovedsakelig av , N^, CO, CH^,

Ar og He.

Til urea-anlegget, til reaktoren og til spaltningsinnretningen tilføres visse mengder luft eller oksygen for å be-skytte spaltningsinnretningen, kondensatoren og reaktoren mot den korroderende innvirkning av ammoniumkarbamat. Alle de ukonderserbare gasser som er nevnt ovenfor, både dem som opprinnelig var inneholdt i den nytilførte strøm av CO^ og ammoniakk, og dem som innføres for å sørge for en passiv beskyttelse av de enheter som utsettes for korrosjon, slippes ut fra ureasynteseanlegget og etter at de er blitt strippet for den medfølgende mettede ammoniakk, danner de en eksplosiv blanding på grunn av nærværet av oksygen som var anvendt for den nevnte passive beskyttelse.

Angjeldende gasser slippes generelt ut, delvis fra høytrykks-karbamat-kondensatoren, hvorfra de foretrukket sendes til middeltrykks-réktifikasjons-kolonnen.for gjenvinning av ammoniakk og for i denne kolonne å bli blandet med den strøm som kommer fra middeltrykks-karbamat-kondensatoren.

I denne nevnte amminiakk-gjenvinnings kolonne gjenvinnes ammoniakk på toppen sammen med angjeldende gasser og etter kondensering av ammoniakken blir disse gasser som er strippet for ammoniakk, tømt ut og utgjør den nevnte eksplosive strøm.

Det er klart at strømmen av ukondenserbare gasser som er eksplosive, kan også trekkes ut fra andre punkter i anlegget uten at problemet derved modifiseres på noen måte.

Den foranstaltning som hittil har vært vanlig anvendt for

å forhindre eksplosjonen av en slik blanding har vært at den eksplosive gasstrøm er blitt blandet med et slikt volum av ikke-brennbare gasser slik at sammensetningen av den resulterende gassblanding bringes utenfor eksplosjonsgren-sene.

Det er nå funnet at eksplosjonsfaren for blandinger av vann-gasser fra urea-fremstillings anlegg kan elimineres uten noen fortynning av blandingen ved ikke-forbrennbare gasser og slik at deres forbrennbarhet ikke nedsettes idet dette resultat kan oppnås ved å utnytte strømmer fra ammoniakk-synteseanlegget som er tilgjenelig i ureasynteseanleggene.

I amminiakksynteseanleggene er følgende strømmer spesielt tilgjengelige: 1. Naturgasstrømmen, hovedsakelig bestående av metan. Denne strøm sendes til damp-reforming for fremstilling

av ammoniakksuntesegass.

2. Den gasstrøm som kommer fra damp-reformingen og som hovedsakelig består av H2, N2, CO og C02-3. Den gasstrøm som kommer fra damp-reformingen etter at C02er avstrippet. 4. Strømmen av nitrogen og hydrogen, mettet med ammoniakk og eventuelt med vann, som innehoder Ar, He og CH^, som tømmes ut fra ammoniakkfremstillings-anlegget for å oppveie anrikningen av den strøm som skal sendes tilbake til amminiakksynteseanlegget med argon, helium og metan.

Avgassene fra urea-synteseanlegget blandes i henhold til oppfinnelsen med en eller flere gass-strømmer fra ammoniakk-syntesen hvori innholdet av komponenter er:

H2fra 0,1 til 77 volumprosent

N2fra 0,1 til 29 volumprosent

Inerte gasser (CO + C02+ Ar + He) fra 0,1 til 50 volumprosent

CH4resten opp til 100 volumprosent.

I de strømmer anført ovenfor under nr. 2, 3 og 4 er molfor-holdet mellom og N2videre mellom 2,5 og 3,3.

Det er overraskende at ved å arbeide i samsvar med oppfinnelsen nedsettes eksplosjonsfaren ikke bare på grunn av endri-ngen i sammensetningen av blandingen men også helt uventet på grunn av en innsnevring av eksplosivitetssonen.

Det er således, når man arbeider i samsvar med oppfinnelsen således ikke bare mulig å gjøre gasstrømmen av ukondenserbare gasser fra urea-anlegg ikke-eksplosiv, men ogås at det er mulig å utnytte blandingen som et gassformet brennstoff i anlegget.

Et eksempel vil illustrere oppfinnelsen.

EKSEMPEL

Det vises til skjemaet i fig. 1 i de vedføyde tegninger som

er en forenklet fremstilling av et urea-fremstillingsanlegg. Forutsett at angjeldende' anlegg har en gjennomsnittelig kap-asitet på 1500 tonn urea pr. døgn er volumet av gassene opp-

løst i reaksjonspomponentene 410 normal-m 3pr. time og med følgende sammensetning:

Høytrykks spaltningsinnretningen mottatt 333 normal-m<3>pass-iveringsluft pr. time.

Alle disse gasser utvikles fra reaksjonsløsningen og trekkes ut fra anlegget gjennom toppen av ammoniakk-rektifikasjons-kolonnen som arbeider ved omtrent 18 atmosfærer. Toppgas-sene fra denne kolonne 12 blir etter en initial kondensering av den overveiende del av ammoniakken i varmeveksleren 8, separert fra denne ammoniakk i separatoren 1 og den således utskilte ammoniakk trekkes ut gjennom ledningen 9 og utnyttes i andre enheter av anlegget. Gassene, mettet med ammoniakk ved temperaturen til separatoren 1 (35°c) har følgende sammensetning:

og må sendes gjennom ledningen 2 til absorbsjonsinnretningen 6, hvori ammoniakk gjenvinnes ved at den absorberes i det vann som sendes inn gjennom ledningen 7.

Ved å strippe denne gass for dens ammoniakkinnhold oppnås en gassblanding med følgende sammensetning:

Brennbar gass 28,54 volumprosent hvorav H2= 28,40 %

CH4= 0,07 %

CO = 0,07 %

Som det kan sees av den grafiske fremstilling i fig. 2,

som viser eksplosivitetsgrensene for gassen, er det aktu-elle punkt for gassen D, i det indre av eksplosivitets-området i trekant diagrammet med A = 100 % O^, B = 100 % inerte gasser og C = 100 % brennbare gasser.

I motsatt fall, når man arbeider i samsvar med oppfinnelsen, hvor gassene fra ledningen 2 blandes ved 11 med utløpsgassene fra ammoniakksuntese-kretsløpet (produksjon av ammoniakk = 865 metriske tonn pr. døgn) som ankommer gjennom ledningen 3 med følgende strømningstakt sammensetning:

Den gassblanding som sendes gjennom ledningen 4 til absorbsjonsinnretningen 6 har følgende sammensetning:

Etter ammoniakk-strippingen har gassen følgende sammensetning:

Den grafiske fremstilling i fig. 3 som tilsvarer fremstil-lingen i fig. 2, angir eksplosivitetsgrensene for denne siste gassblanding og det angjeldende punkt, D, er langt utenfor ekplosivitetsgrensene. A, B og C har samme betyd-ninger som i fig. 2.

Claims (2)

1.Fremgangsmåte for nedsettelse av eksplosjonsfaren i avgassene fra urea-syntesen, karakterisert vedat avgassen blandes med en eller flere gass-strømmer fra ammoniakksyntesen hvor innholdet av H_ utgjør 0,1 til 77 volumprosent, innholdet av N2 utgjør 0,1 til 29 volumprosent og innholdet av CO, CO^/Ar og/eller He utgør 0,1 til 50 volumprosent og resten ut-gjøres av metan.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat en eller flere av følgende fra ammoniakk-syntesen stammende gasser blandes med avgassene fra urea-syntesen: a) naturgass, hovedsakelig bestående av metan, b) gass fra dampreformering av metan bestående i det ves-entlige av H2, N2, CO og C02, c) gass fra b) befridd for CO,,, d) en gass-strøm av nitrogen og hydrogen mettet med ammoniakk og eventuelt med vann og inneholdende argon, helium og metan.