NO161315B - Fremgangsmaate ved fremstilling av urea. - Google Patents
Fremgangsmaate ved fremstilling av urea. Download PDFInfo
- Publication number
- NO161315B NO161315B NO844516A NO844516A NO161315B NO 161315 B NO161315 B NO 161315B NO 844516 A NO844516 A NO 844516A NO 844516 A NO844516 A NO 844516A NO 161315 B NO161315 B NO 161315B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- solution
- urea
- gas mixture
- carbamate
- ammonia
- Prior art date
Links
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 66
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 43
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 37
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 36
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 36
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 79
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 62
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 22
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N biuret Chemical compound NC(=O)NC(N)=O OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZEYWAHILTZGZBH-UHFFFAOYSA-N azane;carbon dioxide Chemical compound N.O=C=O ZEYWAHILTZGZBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005878 carbamate elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av urea ut fra ammoniakk og karbondioksyd som angitt i krav l'.s ingress.
Hvis ammoniakk og karbondioksyd føres til en syntesesone
under et egnet trykk (f.eks. 125-350 atmosfærer); og ved en egnet temperatur (f.eks. 170-250°C) dannes først ammonium-karbonat ifølge reaksjonen:
Deretter dannes, ut fra det resulterende ammoniumkarbamat, urea ved dehydratisering ifølge reaksjonen:
Den grad overføringen i urea forløper med avhenger bl.a. av temperaturen og ammoniakkoverskuddet som anvendes. Det resulterende reaksjonsprodukt i denne prosess er en løsning som hovedsakelig består av urea, vann, ammoniumkarbamat og ikke-kombinert ammoniakk. Ammoniumkarbamatet og ammoniak-
ken må fjerr.es fra løsningen og tilbakeføres i de fleste til-feller til syntesesonen. Syntesesonen kan bestå av separate soner for dannelsen av karbamat og urea. Disse soner kan imidlertid også kombineres i ett apparat.
En form som hyppig anvendes for fremstilling av urea er beskrevet i European Chemical News, Urea Supplement, 17. jan.
1969, sidene 17-20. I denne prosess strippes ureasyntese-løsningen som dannes i syntesesonen ved høyt trykk og temperatur ved syntesetrykk ved å kontakte løsningen i motstrøm med gassformig karbondioksyd under tilførsel av varme, slik at størstedelen av karbamatet som er tilstede i løsningen spaltes til ammoniakk og karbondioksyd, og disse spaltningsprodukter avdrives i gassform fra løsningen og fjernes sam-
men med en liten mengde vanndamp og karbondioksydet som bru-
kes for strippingen. Ved siden av å bruke karbondioksyd som beskrevet i denne publikasjon kan strippingen foretas
også med gassformig ammoniakk, en inert gass eller med en blanding av minst to av disse gasser. Varmen som kreves for strippingen oppnås ved kondensasjon av høytrykksdamp med 15-25 bar på skallsiden av rørene til den vertikale varmeveksler hvori strippingen utføres. Gassblandingen som oppnås i strippeprosessen kondenseres for størstedelen i en første kondensasjonssone og absorberes i en vandig løsning som stammer fra den ytterligere behandling av den urea-holdige løsning, hvoretter den vandige karbamatløsning som dannes i denne prosessen samt den ikke-kondenserte gassblanding føres til syntesesonen for dannelsen av urea. Her erholdes den nødvendige varme for overføringen av karbamat i urea ved ytterligere kondensasjon av gassblandingen.
Den strippete ureasynteseløsning ekspanderes deretter til et lavt trykk med f.eks. 2-6 bar og oppvarmes ved hjelp av damp for å fjerne ammoniakk og karbondioksyd som ennå delvis er tilstede i form av karbamat i den strippete urealøsning fra løsningen. Den resulterende gassblanding, som også inneholder vanndamp, kondenseres og absorberes i en vandig løsning i en andre kondensasjonssone som virker ved lavt trykk, og den fortynnete karbamatløsning som dannes i denne prosess pumpes tilbake til høytrykkseksjonen for ureasyntesen og føres eventuelt til syntesesonen. Den gjenværende urea-holdige løsning utsettes for ytterligere ekspansjon og oppgra-deres under dannelse av en urealøsning eller -smelte som kan viderebehandles under dannelse av fast urea. På dette punkt inndampes den vandige urealøsning normalt i to fordampningstrinn og den resulterende ureasmelte behandles under dannelse av granulat, eller urealøsningen krystalliseres. Gassene man får under fordampningen eller krystallisasjonen, som i tillegg til vanndamp inneholder ammoniakk, karbondioksyd og medrevne fine ureadråper, kondenseres mens såkalt prosesskondensat dannes. En del av prosesskondensatet brukes som absorbent for gassblandingen i den andre kondensasjonssone. Den gjenværende del kan behandles med høytrykksdamp for å spalte urea deri til ammoniakk og karbondioksyd og gjenvinne disse spaltningsprodukter sammen med ammoniakk og karbondioksyd som allerede foreligger som sådanne.
Det er tidligere foreslått å innføre et ekstra spaltningstrinn i en slik prosess, hvori ytterligere mengder karbamat som ennå er tilstede i den strippete ureasynteseløsning spaltes ved et trykk på 12-25 kg/cm (se britisk patentsøk-nad nr. 2.083.472). Varmen som frigjøres i kondensasjonen av gassblandingen i det ekstra spaltnings trinn føares vekk ved hjelp av en ureakrystallsuspensjon som føres gjennom kon-densas jonssonen via kjølerør, idet den nødvendige varme for fordampningen av vann overføres til krystallsuspensjonen. Sirkulasjonen av en krystallsuspensjon med pumper gjennom kjølerør er en ulempe, på grunn av nærværet av faste partik-ler som gir opphav til forstyrrelser i prosessdriften, mens erosjon av kjølerørene ytterligere kan forekomme. Videre utnyttes i den beskrevne fremgangsmåte varmen som absorberes av krystallsuspensjonen bare delvis i krystalliseringspro-sessen, fordi en del av krystallene som er tilstede føres vekk som produkt.
Det er allerede også foreslått å bruke varmen som frigjøres i kondensasjonen av en gassblanding inneholdende ammoniakk og karbondioksyd for konsentrasjonen av en urealøsning (se britisk patent 1.091.925). Denne kjente prosess omfatter ik-ke en strippebehandling, men utgjør en prosess, hvori urea-synteseløsningen ekspanderes og oppvarmes i to trykk-trinn og gassene som frigjøres under denne ekspansjon separeres fra løsningen. Den erholdte løsning i det første trykk-trinn etter separasjonen av gassblandingen som frigjøres i ekspansjo-nen oppvarmes og gassblandingen som dannes i denne operasjon utsettes for varmeveksling med urealøsningen som skal fordampes, idet denne løsning konsentreres derved. Gassblandingen kjøles ned i denne behandling og kondenseres delvis.
Det er nå funnet at ved fordampningen av urealøsninger kan man gjøre mere økonomisk bruk av den varme som frigjøres ved kondensasjonen av ammoniakk- og karbondioksyd-holdige gass-blandinger erholdt under ureafremstillingsprosessen ved et tilstrekkelig høyt trykk, hvis duggpunktet til blandingen som skal kondenseres heves, slik at gassblandingen under var-mevekslingen kondenserer praktisk talt fullstendig. Således er det ikke bare den følbare varme, men også oppløsnings-varmen og kondensasjonsvarmen som kan utnyttes nesten fullstendig.
Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe
en fremgangsmåte for fremstilling av urea, i hvilken prosess man økonomisk utnytter, under inndampningen av den eventuelt resulterende urealøsning, varmen som kan utvikles i den videre behandling av den strippete ureasynteseløsning. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved å spalte karbamatet som ennå er tilstede i den strippete ureasynteseløsning i minst to trinn med avtagende trykk, fullstendig kondensere de fra-skilte gasser i det første av disse trinn og overføre varmen som frigjøres i denne prosess til urealøsningen som skal inndampes. For å oppnå i det vesentlige fullstendig kondensasjon, heves duggpunktet til gassblandingen som skal kondenseres ved å tilsette vann eller en vandig løsning, og gass-væske-blandingen som dannes ved denne prosess utsettes for varmeveksling med urealøsningen som skal fordampes.
Oppfinnelsen vedrører følgelig en fremgangsmåte ved fremstilling av urea, hvor - i en syntesesone, ved et trykk på 125-350 bar og tilsvarende temperatur, en ureasynteseløsning inneholdende karbamat og fri ammoniakk dannes fra karbondioksyd og et
ammoniakkoverskudd ,
- i et første spaltningstrinn, ved syntesetrykk eller lavere, spaltes en del av karbamatet ved tilførsel av varme og gassfasen som erholdes i denne prosess kondenseres i
en første kondensasjonssone,
- i et andre spaltningstrinn, ved et trykk på 4-40 bar, spaltes en ytterligere del av fortsatt tilstedeværende karbamat ved tilførsel av varme og gassfasen som dannes
skilles fra,
- i et ytterligere trinn fjernes det gjenværende karbamat i form<!>av en gassblanding som inneholder ammoniakk og karbondioksyd, og denne gassblanding behandles under dannelse av en løsning av ammoniakk og karbondioksyd i vann,
- og den gjenværende urea-holdige løsning behandles til
en konsentrert urealøsning.
Denne prosessen er karakterisert ved at urealøsningen som skal konsentreres innføres i rørene til en skall-og rør-varmeveksler, gassblandingen fra det andre spaltningstrinn føres inn i skallsiden av varmeveksleren på motsatt ende av det sted, hvor urealøsningen som skal konsentreres til-føres, løsningen av ammoniakk og karbondioksyd i vann føres til nevnte skallside på et punkt som befinner seg mellom innløpet for gassblandingen og innløpet for urealøsningen som skal konsentreres, og kondensatet tømmes fra skallsiden ved den ende hvor urealøsningen føres inn i rørene. På denne måte oppnås at duggpunktet til gassen som skal kondenseres økes uten at den første del av den utviklete varme fra kondensasjonen av den tilførte gassblanding brukes til å varme opp den tilførte fortynnete karbamatløsning som har en lavere temperatur; i stedet kan all denne varme brukes til å oppvarme urealøsningen som skal fordampes. Herunder er det fordelaktig å føre gassblandingen fra det andre spaltningstrinn til skallsiden av varmeveksleren på et punkt hvor temperaturen i skallsiden hovedsakelig tilsvarer den temperatur ved hvilken kondensasjonslinjen til gassblandingen i et Q-t-diagram, uten den fortynnete karbamatløsning og kondensasjonslinjen til gassblandinen i nærvær av en fortynnet karbamatløsning skjærer hverandre, idet Q er var-memengden som overføres fra skallsiden til rørsiden og t er temperaturen i skallsiden.
Ved kombinasjonen av de her foreslåtte trekk er det mulig mere effektivt å utnytte den følbare varme samt kondensar sjons- og absorpsjonsvarmen for gassblandingen fra det andre spaltningstrinn.
Ved relativt lave trykk i det andre spaltningstrinn innenfor de angitte grenser fører dette hovedsakelig til en økning i mengden av utvekselbar varme. Ved relativt høye trykk i det andre spaltningstrinn, dog innenfor de angitte grenser; oppnås hovedsakelig en økning av temperaturforskjei-len mellom skallsiden og rørsiden til varmeveksleren, slik at for en gitt varmemengde som skal overføres, vil en min-dre varmeoverføringsflate være tilstrekkelig.
Ved høyere trykk i det andre spaltningstrinn er mengden gassblanding som skal kondenseres, og følgelig også mengden av frigjort varme under kondensasjonen,mindre og ytterligere dampoppvarmning av urealøsningen kan være nødvendig. Derfor vil generelt trykket i det andre spaltningstrinn være under 25 bar, spesielt mellom 15 og 22 bar.
I dette tilfelle ønskes et tredje spaltningstrinn som drives under et trykk på 1-^10 bar. Imidlertid er det også mulig å drive det andre spaltningstrinn under et trykk på mellom 4 og 10 bar. I dette tilfelle kan urealøsningen som oppnås i dette trinn sendes direkte til konsentrasjonstrinnet, hvor spaltning av det gjenværende karbamat og konsentrasjon kan finne sted samtidig.
Hvis spaltningen av karbamat som ikke overføres i urea finner sted i tre trinn, er det en fordel å føre gassblandingen som skal kondenseres inn i varmeveksleren ved et duggpunkt på mellom 110 og 160°C, slik at temperaturforskjellen mellom den kondenserende gass og urealøsningen som skal fordampes også her i toppen av varmeveksleren er over minimumsverdien ved hvilken varmeoverføring finner sted. Som regel vil det være tilstrekkelig at temperaturen til gassblandingen ligger mellom 125 og 180°C.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes i prosesser for fremstilling av urea, hvori karbamatet spaltes ved en strippebehandling etterfulgt av oppvarmning i ett eller flere trykktrinn samt i prosesser, hvori karbamatspaltning finner sted ved oppvarmning i bare en rekke trykktrinn.
Oppfinnelsen skal anskueliggjøres under henvisning til figur og eksempel.
I utførelsesformen ifølge figuren angir 1 en syntesesone, 2 betyr et første spaltningstrinn, f.eks. en strippesone, 3
en første kondensasjonssone og 4 en gassvasker. Disse appa-rater danner en del av høytrykksdelen av ureasyntesen, hvori man f.eks. holder et trykk på 12 5-350 bar, med 5, 8 og 10 angis ekspansjonsventiler med 6 en oppvarmningssone, 7 og 9 betyr gass-væske-separatorer, 11 er en lagringstank for urealøsningen som skal fordampes. Med 12 og 13 henholdsvis angis det første og andre fordampningstrinn, 14 betyr en andre kondensasjonssone og 15 en lagringstank for karbamatløs-ningen som oppnås i varmeveksleren i det første fordampningstrinn. 16 betyr en pumpe for pumping av karbamatløsning og 17 en væskeejektor.
Gjennom 18 og ejektoren 17 føres flytende ammoniakk sammen med karbamatløsningen tilført gjennom 19 fra gassvaskeren 4, gjennom 20 inn i den første kondensasjonssone 3. Gjennom 21 føres gassblandingen fra strippesonen 2 også til den. Denne gassblanding oppnås ved å føre, under tilførsel av varme, den ureasynteseløsning som fjernes gjennom 22 fra syntesesonen 1 samtidig med karbondioksyd som innføres i denne sone gjennom 27.
Denne første kondensasjonssone kan f.eks. konstrueres som en vertikal skall- og rørvarmeveksler. Varmen som frigjøres i denne sone under dannelsen av ammoniumkarbamat føres vekk ved hjelp av vann tilført koker, som i denne prosess over-føres i lav-trykksdamp på 4-5 bar. Strippesonen kan også konstrueres i form av en vertikal skall- og rørvarmeveksler. Den nødvendige varme for stippingen tilføres i form av høy-trykksdamp med f.eks. 15-30 bar. Karbamatløsningen som dannes i den første kondensasjonssone 3 og den ikke-kondenserte gass føres til syntesesonen 1 gjennom 23. I denne sone utvikles nok varme ved ytterligere kondensasjon av ammoniakk og karbondioksyd til karbamat til å dekke varmebehovet for den endoterme overføring av karbamat i urea. Gjennom 2 4 fø-res gassblandingen som ikke er kondensert i syntesesonen, hvilken gassblanding inneholder inerte gasser innført i prosessen med ny ammoniakk og karbondioksyd og eventuelt den passifiserende luft eller oksygen, til gassvaskeren 4, hvor ammoniakk og karbondioksyd som er tilstede i gassen vaskes ut med karbamatløsning tilført gjennom 26. De inerte gassene fjernes gjennom 25.
Den strippete ureasynteseløsning føres vekk fra strippesonen 2 og føres gjennom 28, ekspansjonsventilen 5, hvori trykket senkes til 4-40 bar, f.eks. ca. 24 bar, og gjennom oppvarmningssonen 6, hvori reaksjonsblandingen oppvarmes med varmeveksler til 125-180°C, f.eks. ca. 165°C, ved hvilken behandling en del av karbamatet som fortsatt er tilstede spaltes, til gass-væske-separator 7. Fra denne separator fjernes den dannede gassfase, en blanding som inneholder hovedsakelig ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp, gjennom 29 og den gjenværende væskefase gjennom 30. Ved hjelp av eks-pans jonsventilen 8 senkes trykket i væskefasen til l-lO bar, f.eks. ca. 7 bar, og den dannete gass-væske-blanding i denne prosessen føres til gass-væske-separatoren 9. Gassfasen som frigjøres i den, en blanding inneholdende hovedsakelig ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp, føres gjennom 31 til den andre kondensasjonssone 14 og kondenseres der under dannelse av en karbamatløsning ved hjelp av en vandig løsning, f.eks. prosesskondensat tilført gjennom 41. Varmen som fri-gjøres under kondensasjonen føres vekk ved hjelp av kjøle-vann. Væskefasen som oppnås i gass-væske-separatoren 9 strøm-mer gjennom 32 og ekspansjonsventilen 10, hvori løsningen ekspanderes til atmosfærestrykk eller lavere, f.eks. ca.
0,6 bar, til en lagringstank 11. Fra denne lagringstank føres den resulterende løsning, som f.eks. inneholder 70 vekt% urea, hvilken løsning fortsatt inneholder ammoniakk og karbondioksyd, gjennom 34 til det første fordampningstrinn 12. Deretter føres urealøsningen som allerede er konsentrert til f.eks. mere enn 90 vekt% urea gjennom 35 til det andre fordampningstrinn 13. Oppvarmningssonen for disse fordampningstrinn er konstruert for prosessen ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis som en vertikal skall- og rørvarme-veksler. Prinsipielt kan også en horisontal skall- og rør-varmeveksler brukes, men dette krever en mere kompleks kon-
struksjon av apparatet. Vanndampen som oppnås i de to fordampningstrinn som inneholder små mengder flytende urea,
ammoniakk og karbondioksyd, føres etter kondensasjon gjen-
nom henholdsvis 39 og 40 til en ikke-vist installasjon for behandling av prosesskondensat, likesom gassfasen føres vekk gjennom 38 fra lagringstanken 11.
Den nødvendige varme for fordampningen i det andre fordampningstrinn 13 tilføres ved kondensasjon av lav-trykksdamp.
Den nødvendige varme i det første fordampningstrinn 12 til-
føres ved kondensasjon av gassblandingen ført vekk gjennom 29 fra gass-væske-separatoren 7. Til slutt føres denne gassblanding inn i skallsiden av skall- og rørvarmeveksleren i det første fordampningstrinn 12, som er tilført karbamatløs-
ning fra den andre kondensasjonssone 14 samtidig gjennom 33,
Således heves duggpunktet til gassblandingen som skal konden-
seres. Karbamatløsningen funksjonerer også som kondensa-
sjonsmiddel og løsningsmiddel for gassblandingen som skal kondenseres.
Fortrinnsvis føres gass-væske-blandingen gjennom oppvarmnings-
sonen samtidig med urealøsningen som skal fordampes. Karba-matløsningen som dannes i skallsiden i kondensasjonsproses-
sen føres gjennom 36 til en lagringstank 15, bragt under syntesetrykk av pumpen 16 og føres gjennom 26 inn i toppen av gassvaskeren 4 for å fjerne ammoniakk og karbondioksyd fra gassblandingen som inneholder de inerte gasser, hvilke er blitt fjernet gjennom 24 fra syntesesonen 1.
Den inndampete urealøsning føres vekk gjennom 37.
Hvis varmen som frigjøres under kondensasjonen av gassblan-
dingen tilført gjennom 29 ikke er tilstrekkelig til å opp-
fylle hele varmebehovet for det første inndampningstrinn,
kan det manglende tilføres ved kondensasjonc-av lav-trykks-
damp. I dette tilfelle må skallsiden av varmesonen oppdeles i to rom.
EKSEMPEL 1
Ved bruk av den beskrevne prosess fremstilles urea ifølge utførelsesformen som er vist på figuren i et anlegg med en produksjonskapasitet på 1500 tonn pr. dag. Mengden er angitt i kg pr. time. Trykket som pålegges høy-trykksdelen av anlegget er 157,3 bar, og i det andre spaltningstrinn og i skallsiden av oppvarmeren til det første inndampningstrinn 23,5 bar.
Høy-trykksdelen av anlegget tilføres 25.560 kg NH^ som inneholder 107 kg H20, og som er forvarmet til 85°C, og 38.681 kg av en karbamatløsning som inneholder 16.521 kg C02, 13.392 kg NH^ og 8.228 kg H2O. Temperaturen i reaksjonssonen er 183°C og det molare N/C forhold 2,95. Strippesonen tilfø-res 179.59 4 kg ureasynteseløsning og strippes med 48.133 kg gassblanding inneholdende 46.079 kg C02 og består forøvrig av inerte gasser, hovedsakelig luft. Fra strippesonen tar man vekk 120.382 kg urea, 291 kg biurett, 15.556 kg C02, 13.193 kg NH3, 27.775 kg H20 og 27 kg inerte komponenter. Trykket i den strippete ureasynteseløsning senkes til 23,5 bar og ved varmeveksling bringes temperaturen til den eks-panderte blanding til 165°C. Således oppnås i gass-væske-separatoren 7 24.183 kg av en gassblanding inneholdende 14.681 kg C02, 7.062 kg NH^, 2.413 kg H20 og 27 kg inert materiale. I tillegg blir 96.199 kg av en flytende fase inneholdende 63.539 kg urea, 291 kg biurett, 876 kg C02, 6.131 kg NH-j og 25, 362 kg H.,0 tilbake. Trykket i denne væskefase senkes til 6,9 bar, og den resulterende blanding føres inn i gass-væske-separatoren 9. Her skilles 4,392 kg av en gassblanding bestående av 552 kg C02, 2.612 kg NH^ og 1.228 kg H20 fra. Trykket i den gjenværende løsning senkes ytterligere til 0,65 bar, hvilket gir 84.663 kg urealøsning med en temperatur på 90°C bestående av 6 3.4 77 kg urea, 324 kg biurett, 24 kg C02, 59 3 kg NH3 og 20.245 kg H20. Gassblandingen som erholdes i gass-væskeseparatoren 9 kondenseres i den andre kondensasjonssonen ved hjelp av en karbamatløs-ning dannet under opparbeiding av prosesskondensatet, hvilken karbamatløsning inneholder 2.059 kg C02, 2.875 kg NH^, og 4.623 kg H20. I den andre kondensasjonssone erholdes 15.750 kg løsning med en temperatur på 45°C bestående av 2.611 kg C02, 7.289 kg NH3 og 5.850 kg H20. Denne løsning bringes under et trykk på 2 3,5 bar og føres sammen med gassblandingen fra gass-væske-separatoren inn i toppen på skallsiden av varmevekslerdelen til det første fordampningstrinn, i motstrøm med urealøsningen som skal inndampés. Gassblandingen kondenseres så, i hvilken prosess det dannes .
38.681 kg karbamatløsning med en temperatur på 124°C. Urea-løsningen som føres gjennom rørene til oppvarmningsdelen konsentreres i denne prosess og forlater oppvarmeren med en temperatur på 130°C. Sammensetningen av denne løsning er 67.874 kg urea, 425 kg biurett, 216 kg NH3 og 3.379 kg H20. Fra toppen av det første fordampningstrinn unnslipper 17.79 8 kg dampblanding bestående av 16.774 kg H20, 275 kg C02, 581 kg NH3, 2 3 kg inert materiale og 146 kg urea. Hvis oppvarmningen av det første fordampningstrinn utføres med lav-trykksdamp kreves 18.390 kg damp med 4 bar for å oppnå det samme resultat.
EKSEMPEL 2
Urea fremstilles ifølge utførelsesformen vist på figuren i et anlegg med en produksjonskapasitet på 1000 tonn pr. dag. Mengden er angitt i kg pr. time. I det andre spaltningstrinn, hvori det holdes et trykk på 18 bar, erholdes en gassblanding inneholdende 9.440 kg C00, 5,680 kg NH3 og 1.810 kg H20.
Temperaturen for denne gassblanding er 153°C, og dets duggpunkt er 139°C. Denne gassblanding kondenseres ved hjelp av en karbamatløsning med en temperatur på 4 5°C og som inneholder 1.470 kg C02, 4.440 kg NH3 og 4.470 kg H20 i skallsiden av en vertikal skall- og rørvarmeveksler som danner oppvarmningsdelen i det første fordampningstrinn. Her innføres gassblandingen i toppen av skallsiden i motstrøm med den ureaholdige løsning som skal inndampés inneholdende 41.667 kg urea, 132 kg C02, 1.343 kg NH3 og 14.639 kg H20. Den urea-holdige løsning som føres gjennom rørene i oppvarmningsdelen konsentreres ved varmen som derved frigjøres til en 95 vekt% urealøsning og forlater oppvarmningsdelen med en temperatur på 130°C. Hvis oppvarmningen i det første fordampningstrinn utføres med lavtrykksdamp, kreves 13.100 kg damp med 4 bar for å oppnå det samme resultat.
Claims (3)
1. Fremgangsmåte ved fremstilling av urea, hvori i en syntesesone (1), ved et trykk på 125-350 bar og
ved en tilsvarende temperatur dannes en ureasyntese-løsning inneholdende karbamat og fri ammoniakk fra karbondioksyd og et overskudd av ammoniakk,
i første spaltningstrinn (2) ved syntesetrykk eller lave
re spaltes en del av karbamatet ved tilførsel av varme, og gassfasen som erholdes i denne prosess kondenseres
i en første kondensasjonssone (3) ,
i et andre spaltningstrinn (6, 7) ved et trykk på 4 - 40 bar spaltes en ytterligere del av ennå tilstedeværende karbamat ved tilførsel av varme og gassfasen (29) som dannes skilles fra, - i et ytterligere trinn fjernes det gjenværende karbamat i form av en gassblanding som inneholder ammoniakk og karbondioksyd (31), og denne gassblanding behandles under dannelse av en løsning av ammoniakk og karbondioksyd i vann (33),
og den gjenværende urea-holdige løsning (32) behandles
til en konsentrert urealøsning (40),
karakterisert ved at urealøsningen som skal konsentreres (34), innføres i rørene til en skall-og rørvarmeveksler (12), gassblandingen (29) fra det andre spaltningstrinn føres til skallsiden av varmeveksleren ved motsatt ende av det sted hvor urealøsningen som skal konsentreres tilføres, løsningen av ammoniakk og karbondioksyd i vann (33) føres til skallsiden på et sted som befinner seg mellom innløpet for gassblandingen og innløp-et for urealøsningen som skal konsentreres, og kondensatet (36) tømmes fra skallsiden ved den ende hvor urealøs-ningen føres inn i rørene.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at løsningen av ammoniakk og karbondioksyd (33) føres inn i skallsiden på varmeveksleren (12) på et punkt hvor temperaturen i skallsiden hovedsakelig tilsvarer den temperatur ved hvilken kondensasjonslinjen til
gassblandingen uten fortynnet karbamatløsning og kondensasjonslinjen for gassblandingen i nærvær av fortynnet kar-bamatløsning berører hverandre i et Q-t-diagram, idet Q er mengden varme som overføres fra skallsiden til rørsiden og t er temperaturen i skallsiden.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at gassblandingen som skal kondenseres, har et duggpunkt mellom 110 og 160°C når den føres inn i skallsiden på varmeveksleren (12).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8303888A NL8303888A (nl) | 1983-11-13 | 1983-11-13 | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO844516L NO844516L (no) | 1985-05-14 |
NO161315B true NO161315B (no) | 1989-04-24 |
NO161315C NO161315C (no) | 1989-08-02 |
Family
ID=19842703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO844516A NO161315C (no) | 1983-11-13 | 1984-11-12 | Fremgangsm te ved fremstilling av urea. |
Country Status (32)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4801747A (no) |
EP (1) | EP0145054B1 (no) |
JP (1) | JPS60166656A (no) |
KR (1) | KR870001143B1 (no) |
AT (1) | ATE33132T1 (no) |
AU (1) | AU569555B2 (no) |
BG (1) | BG45699A3 (no) |
BR (1) | BR8405765A (no) |
CS (1) | CS249529B2 (no) |
DD (1) | DD233124A5 (no) |
DE (1) | DE3470038D1 (no) |
EG (1) | EG16095A (no) |
ES (1) | ES8601114A1 (no) |
FI (1) | FI844426L (no) |
GR (1) | GR80927B (no) |
HU (1) | HU199405B (no) |
IL (1) | IL73489A (no) |
IN (1) | IN162987B (no) |
MA (1) | MA20262A1 (no) |
NL (1) | NL8303888A (no) |
NO (1) | NO161315C (no) |
NZ (1) | NZ210148A (no) |
OA (1) | OA07860A (no) |
PH (1) | PH20867A (no) |
PL (1) | PL141369B1 (no) |
PT (1) | PT79483A (no) |
RO (1) | RO91348B (no) |
SU (1) | SU1450735A3 (no) |
TR (1) | TR22384A (no) |
YU (1) | YU188884A (no) |
ZA (1) | ZA848715B (no) |
ZW (1) | ZW17684A1 (no) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8502227A (nl) * | 1985-08-12 | 1987-03-02 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
NL8602770A (nl) * | 1986-11-03 | 1988-06-01 | Stamicarbon | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
NL8602769A (nl) * | 1986-11-03 | 1988-06-01 | Stamicarbon | Werkwijze voor het concentreren van een ureumoplossing en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. |
NL8800259A (nl) * | 1988-02-04 | 1989-09-01 | Stamicarbon | Werkwijze voor het concentreren van een ureumoplossing. |
CH679485A5 (no) * | 1989-12-29 | 1992-02-28 | Ammonia Casale Sa | |
RU2258063C2 (ru) * | 2000-06-15 | 2005-08-10 | Уреа Касале С.А. | Способ получения мочевины (варианты), установка для получения мочевины и способ модернизации установки |
JP4358428B2 (ja) | 2000-11-01 | 2009-11-04 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 尿素製造方法 |
EP2153880A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-17 | Urea Casale S.A. | Process and plant for the production of a urea solution for use in SCR process for reduction of Nox |
WO2020130817A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Stamicarbon B.V. | Urea production process and plant with heat integration in low pressure recovery section |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3137725A (en) * | 1960-02-11 | 1964-06-16 | Chemical Construction Corp | Heat recovery in urea synthesis process |
US3147304A (en) * | 1960-06-21 | 1964-09-01 | Chemical Construction Corp | Method for heat recovery in urea synthesis process |
NL127236C (no) * | 1964-05-29 | |||
NL168506C (nl) * | 1970-12-31 | 1982-04-16 | Stamicarbon | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
AR206244A1 (es) * | 1975-05-06 | 1976-07-07 | Mitsui Toatsu Chemicals | Procedimiento para tratar vapor de agua generado al concentrar una solucion acuosa de urea |
JPS5268129A (en) * | 1975-12-05 | 1977-06-06 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Recovery of unreacted material and heat on urea synthesis |
NL7612162A (nl) * | 1976-11-03 | 1978-05-08 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van een ureum- oplossing uit nh3 en co2. |
JPS5746954A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-17 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Synthesis of urea |
JPS5750954A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-25 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Synthesis of urea |
AU8825782A (en) * | 1981-09-01 | 1983-03-28 | Unie Van Kunstmestfabrieken B.V. | Process for the preparation of urea |
AU8825882A (en) * | 1981-09-01 | 1983-03-28 | Unie Van Kunstmestfabrieken B.V. | Process for the preparation of urea |
NL8201652A (nl) * | 1982-04-21 | 1983-11-16 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
NL8400839A (nl) * | 1984-03-16 | 1985-10-16 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
-
1983
- 1983-11-13 NL NL8303888A patent/NL8303888A/nl not_active Application Discontinuation
-
1984
- 1984-11-06 EP EP84201600A patent/EP0145054B1/en not_active Expired
- 1984-11-06 DE DE8484201600T patent/DE3470038D1/de not_active Expired
- 1984-11-06 AT AT84201600T patent/ATE33132T1/de not_active IP Right Cessation
- 1984-11-07 ZA ZA848715A patent/ZA848715B/xx unknown
- 1984-11-07 ZW ZW176/84A patent/ZW17684A1/xx unknown
- 1984-11-08 MA MA20486A patent/MA20262A1/fr unknown
- 1984-11-08 NZ NZ210148A patent/NZ210148A/en unknown
- 1984-11-09 PT PT79483A patent/PT79483A/pt unknown
- 1984-11-09 YU YU01888/84A patent/YU188884A/xx unknown
- 1984-11-12 IL IL73489A patent/IL73489A/xx unknown
- 1984-11-12 FI FI844426A patent/FI844426L/fi not_active Application Discontinuation
- 1984-11-12 BR BR8405765A patent/BR8405765A/pt unknown
- 1984-11-12 PL PL1984250403A patent/PL141369B1/pl unknown
- 1984-11-12 ES ES537569A patent/ES8601114A1/es not_active Expired
- 1984-11-12 AU AU35314/84A patent/AU569555B2/en not_active Ceased
- 1984-11-12 TR TR8674/84A patent/TR22384A/xx unknown
- 1984-11-12 NO NO844516A patent/NO161315C/no unknown
- 1984-11-12 SU SU843814605A patent/SU1450735A3/ru active
- 1984-11-12 RO RO116259A patent/RO91348B/ro unknown
- 1984-11-12 EG EG699/84A patent/EG16095A/xx active
- 1984-11-12 BG BG067493A patent/BG45699A3/xx unknown
- 1984-11-12 HU HU844202A patent/HU199405B/hu not_active IP Right Cessation
- 1984-11-13 PH PH31441A patent/PH20867A/en unknown
- 1984-11-13 DD DD84269433A patent/DD233124A5/de unknown
- 1984-11-13 KR KR1019840007102A patent/KR870001143B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1984-11-13 JP JP59237721A patent/JPS60166656A/ja active Pending
- 1984-11-13 GR GR80927A patent/GR80927B/el unknown
- 1984-11-13 OA OA58437A patent/OA07860A/xx unknown
- 1984-11-13 CS CS848658A patent/CS249529B2/cs unknown
- 1984-11-14 IN IN867/MAS/84A patent/IN162987B/en unknown
-
1986
- 1986-10-06 US US06/898,610 patent/US4801747A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9732033B2 (en) | Urea production plant | |
NO150480B (no) | Fremgangsmaate for gjenvinning av uomsatte materialer og varme fra en urea-syntese | |
NO851044L (no) | Fremgangsmaate ved fremstilling av urea | |
US4801745A (en) | Improved process for the preparation of urea | |
AU592107B2 (en) | Process for the preparation of urea | |
JPS58189153A (ja) | 尿素の製造方法 | |
CN113195449A (zh) | 在低压回收段具有热整合的尿素生产方法和装置 | |
NO752079L (no) | ||
US4433146A (en) | Process for the preparation of melamine | |
NO161315B (no) | Fremgangsmaate ved fremstilling av urea. | |
WO2016099269A1 (en) | Process for urea production | |
CA2779841C (en) | A urea stripping process for the production of urea | |
NO149734B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av urea | |
NO137385B (no) | Fremgangsm}te for fremstilling av urea. | |
NO874557L (no) | Fremgangsmaate ved fremstilling av urea. | |
NO345213B1 (no) | Fremgangsmåte for oppkonstruering av en vandig ammoniumkarbamatstrøm for fremstilling av urea | |
CS228529B2 (en) | Process for the production of urea | |
US4053508A (en) | Process and installation for preparing urea from ammonia and carbon dioxide | |
EP1688411A1 (en) | Process for the preparation of melamine |