NO820778L - Fremgangsmaate ved fremstilling av urea. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av urea hvori ammonium og karbondioksyd omsettes ved forhøyet temperatur og trykk til å gi et syntesereakt;or-avløp inneholdende dannet urea, ammoniumkarbamat og over-f skuddsammoniakk, hvoretter ammoniumkarbamatet spaltes hvoretter det dannede ammoniakk og karbondioksyd sammen med over-skuddsammoniakk fjernes fra ureaproduktstrømmen i minst t:o trykktrinn. I

i

.Ved slike fremgangsmåter har hovedhensikten vært å konstruere midler for effektivt å fjerne ammoniakk og karbondioksyd; frigjort under ammoniumkarbamatspaltningen og for å resirku-lere disse gasser tilbake til ureasyntesereaktoren for ytterr ligere omsetning for dannelse av urea. En oppstått vanskelig-het i denne forbindelse er at det generelt er nødvendig å ekspandere ureaoppløsningen til et trykk vesentlig under syntesereaktortrykket for å fjerne den resterende del av! ammoniakk og karbondioksyd for å oppnå en ureaoppløsningi som i det vesentlige er fri for ammoniumkarbamat. Ammoniakkj

i og karbondioksydgassblandingen ved dette lave trykk, erholdtj ved denne spaltning ved nedsatt trykk, må deretter bringes tilbake til syntesetrykket for å kunne gjenutnyttes, men som følge av faren for dannelse av fast ammoniumkarbamat er det meget vanskelig å komprimere slike gassblandinger til slike høye trykk, uten spesielle forholdsregler. Generelt har det derfor vært vanlig først å kondensere disse gasser i nærvær , av vann til å gi en vandig ammoniumkarbamatoppløsning som deretter kan pumpes til det nødvendige syntesetrykk og således resirkuleres til reaktoren som en væske.

i i Imidlertid er det også ønskelig å minimalisere vanninnholdet,

i den resirkulerte ammoniumkarbamatoppløsning fordi innføring av overskuddsvann til ureasyntesereaktoren nedsetter omdan-nelseseffektiviteten. !

i

I henhold til fremgangsmåten ifølge US patent nr. 3.867.442 blir hoveddelen, av ammoniumkarbamatinnholdet i ureasyntese- ;

reaktoren spaltet og strippet ut fra ureaproduktstrømmen' i et høytrykkstrinn,i det vesentlige holdt ved det samme j

trykket som synteseureareaktoren, dvs. et trykk i området: I 12000-15000 kPa. I praksis er det imidlertid mulig å anvende høyere trykk. I høytrykkstrinnet oppvarmesureareaktor-avløpet for å spalte ammoniumkarbonat og blir samtidig strippet med karbondioksyd i en strippekolonne og ammoniakk og karbondioksyd som inneholdes i den således dannede avgass kondenseres ved det samme høye trykk og det dannede kondensat resirkuleres til ureareaktoren. Høytrykkstrinnet inn - befatter også en vaskekolonne som arbeider ved omtrent det samme trykk hvori ammoniakk og karbondioksyd inneholdt i J en inert spylegass. fra toppen av reaktoren gjenvinnes ved vask-j ing med en fortynnet oppløsning av ammoniumkarbamat dannet i i et lavtrykkstrinn og returneres til høytrykkskondensatoren. Den utarmede ureaproduktstrøm ■ fra bunnen av strippekolonhienekspanderes gjennom en trykkreduksjonsventil og føres til en! rektifiseringskolonne ved et lavere trykktrinn som holdes under et trykk i området 300-400 k Pa hvori en ytterligere mengde ammoniumkarbamat spaltes og fjernes fra ureaprodukt-strømmen. Den resulterende blanding av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp ved lavt trykk blir deretter kondensert j og den vandige ammoniumkarbamatoppløsning isom således dannesjpumpes opp til et trykk tilsvarende høytrykkstrinnet og j. anvendes som vaskevæske i vaskekolonnen og føres til slutt ■

i til reaktoren.

i

Således ved spaltning, kondensering og resirkulering av

i hovedmengden av ammoniumkarbamatet som inneholdes i ure.a-synteseavløpet innen høytrykkstrinnet, samt å spalte og gjenvinne kun en mindre andel av ammoniumkarbamatet ved det . vinne kun en mindre andel av ammoniumkarbamatet ved I lavere trykk,var det mulig å redusere mengden av vann som i ble resirkulert med karbamatet til reaktoren sammenlignet med de tidligere fremgangsmåter hvori en større andel av ammoniakk og karbondioksydet ble gjenvunnet ved et meget lavere trykk.,

I et ytterligere trinn av fremgangsmåten ble den vandige, ureaoppløsning som fremdeles inneholdt gjenværende mengder av ammoniakk og karbondioksyd vanligvis konsentrert ved av-dampning eller krystallisering og den resulterende gassf6r- j mige blanding inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vann ble kondensert. Ammoniakk og karbondioksyd ble gjenvunnet i•en desorber og resirkulert til lavtrykkstrinnet. |

i

I

Det er nå funnet at det er mulig å utnytte effektivt ekspansjonsenergien som frigjøres ved. overgangen fra høytrykks-ji-trinriet til lavtrykkstrinnet, hvilket fører til en reduksjon i energiforbruket i prosessen som et hele og ytterligere utnytte denne ekspansjdnsenergi for ytterligere å redusere vanninnholdet i karbamatet som returneres til syntesereak-.toren og således ytterligere forsterke prosessens effektivi-tet.

l

Spesielt er det funnet at ved å anordne en trykkreduserehde

i

anordning mellom høy- og lavtrykkstrinnene, i hvilken enéI rgii! frigjort ved trykkreduksjon omdannes til kinetisk energij og | deretter utnytte denne kinetiske energi for å komprimere ! ammoniakk og karbondioksydinneholdende avgass, dannet i lav-j trykkstrinnet, til et trykk mellomliggende til høy- og låI v^- II trykkstrinnene, kan en mere konsentrert ammoniumkarbamat- i oppløsning dannes i karbamatkondensatoren som arbeider ved dette mellomliggende trykk. Som et resultat vil mindre vann pumpes tilbake til høytrykkstrinnet og sliittligen inn. i j j syntesereaktoren. Fortrinnsvis vil dette mellomliggendei1 j trykk være minst 100 kPa over trykket i lavtrykkstrinnet.

Ved en mindre forøkning i trykket vil fordelene som erholdes vanligvis være for små til å være av praktisk anvendelse,.

j

En type trykknedsettende anordning som er egnet for anvendelse ifølge oppfinnelsen er en ejektor hvori høytrykksvæsken fra høytrykkstrinnet tjener som bevegelig fluidum for å ekstrahere karbondioksyd og ammoniakkinneholdende avgassr blanding fra lavtrykkstrinnet. Den resulterende gass-væske-i blanding utføres ved et mellomliggende trykk, og gassfasen | separeres fra ureaproduktstrømmen, kondenseres og pumpes; til det høyere trykktrinn. Den separerte ureaproduktstrøm inn-■'■ mates til det lavere trykktrinn hvori en ytterligere mengde '; ammoniumkarbamat .spaltes og fjernes fra oppløsningen i form j av en ammoniakk- og karbondioksydinneholdende avgassblanding

ved lavt trykk. Det er funnet at en slik ejektor er effeI ktivI mgeed nerheenlt syn 15t0-il 25å 0 khpeva e og trmyukkleigt enfos r sdå emnnege eat vgsoam ssb10la0n0 dkipnga eon vmered trykket.i lavtrykkstrinnet. En annen type trykkreduserende En annen type I anordning funnet nyttig for anvendelse i henhold til oppfinnelsen er en ekspansjonsturbin som er tilpasset til å drive J en kompressor for komprimering av avgassblandingen fra lavtrykkstrinnet til det mellomliggende trykk, ved hvilket

blandingen kondenseres og kondensatet pumpes til høytrykks-trinnet. Når det anvendes en slik ekspansjonsturbin er det mulig å øke trykket av avgassblandingen fra et trykk i området 3 00-400 kPa opptil det mellomliggende trykk i området J 800-400 kPa. I henhold til den første foretrukne utførelsesi-j form av foreliggende oppfinnelse innpresses en lavtrykksr avgassblanding av ammoniakk og karbondioksyd, dannet i

desorberen til det mellomliggende trykk via en ejektor ved hjelp av den ekspanderende ureaproduktstrøm fra høytrykks-trinnet. Den kombinerte væske- og gassblanding som-forlater ejektoren innføres i en rektifiseringskolonne holdt ved| det mellomliggende trykk hvori en ammoniakk og karbondioksydgass-blanding separeres fra væsken og deretter kondenseres ved det mellomliggende trykk til å gi en ammoniumkarbamatoppr j løsning * Denne ammoniumkarbamatoppløsning blir deretter; pumi-pet til vaskekolonnen i høytrykkstrinnet.

Væsken som forlater rektif iser ingskolonnen blir ytterligere'' trykkredusert for å spalte en ytterligere andel av ammoniumkarbamatet som fjernes fra den ammoniakk- og karbondioksyd- : inneholdende avgassblanding hvoretter denne avgassblanding kondenseres. Det resulterende kondensat oppsamles i.en I j prosesskondensattank. Den resulterende vandige ureaoppliøs- ! ning blir ytterligere bearbeidet i en. inndampningsseksjoIn

eller en utkrystalliseringsseksjon. Dampene som utføres<1>

i fra denne seksjon kondenseres og det således erholdte j kondensat oppsamles i prosesskondensattanken. Dette prosesskondensat behandles i en desorber for å gjenvinne tilstede^ J værende ammoniakk og karbondioksyd. Ved denne utførelses-form er det mulig å innmate gassblandirigen fra desorberen, som generelt erholdes ved et trykk på ca. 300 kpa, til rekti-

fiseringskolonnen uten behov for en tilbakeløpskondensatqr. Ytterligere ved denne utførelsesform muliggjøres anvendeljse

av lavtrykksdamp i desorpsjonskolonnen, og gjør det mulig å utføre desorpsjonen ved et trykk lavere enn 320 kpa, eksempelvis ved 100 kPa. Ved den andre foretrukne utførelsesform i henhold til oppfinnelsen innbefatter lavtrykkstrinnet jen rektifiseringskolonne og konsentreringsseksjonen innbefatter en desorpsjonskolonne hvorfra gassblandinger av ammoniakk! og karbondioksyd erholdes ved et trykk i området 300-400 kPa og komprimeres i ejektoren til et mellomliggende trykk i i området 450-650 kPa ved hjelp av ekspansjon av den urea• inine-> holdende produktstrøm fra høytrykkstrinnet. Den resulterende gass-væskeblanding innmates til separatoren hvorfra gassfasen separeres fra væsken og kondenseres i karbamatkondensatoren ved det mellomliggende trykk. Den separerte væske fra bunnen av separatoren ekspanderes ytterligere til trykket tilsvarende lavtrykkstrinnet gjennom en ekspansjonsventil og innmates i I<j>i lavtrykkstrinnets rektifiseringskolonne hvori ytterligere mengder ammoniumkarbamat spaltes og fjernes fra ureaprodukt-- . I

strømmen som en ammoniakk- og karbondioksydstrøm ved lavt trykk. Den resulterende vandige ureaoppløsning behandles i på o''i samme måte som i den første utførelsesform. Det erholdte j prosesskondensat behandles i en desorber for å fjerne ammoniakk og karbondioksyd.

i

Ved utførelse av foreliggende fremgangsmåte i henhold til denne

. i ■ ■ andre foretrukne utførelsesform heves trykket i de avtrukne gasser fortrinnsvis med 150-250 kPa. Ved det erholdte høyere trykk er det mulig å danne en ammoniumkarbamatoppløsning !i j ammoniumkarbamatkondenseren som inneholder mindre vann enn i hvis blandingen ble kondensert ved trykket tilsvarende lavtrykkstrinnet. Følgelig innmates mindre vann til vaske- !

i kolonnen i høytrykkstrinnet og følgelig resirkuleres mindre ; vann til syntesereaktoren, hvilket kan føre til en betydelig! innsparing i dampmengden.

'i

i :■ Anvendelse av ejektorer i ureasynteseprosesser er i og fdr j seg ikke ny. Eksempelvis i henhold til det ovenfor nevnte US patent nr. 3.867.442 anvendes en ejektor innen høytrykks-

trinnet, drevet av høytrykksammoniakkinnmatningen, for a 0 |I sirkIu-lere væske dannet i bunnen av vaskekolonnen, sammen med ein mindre mengde av en væskeblanding fra reaktoren til høytrykks-kondensatorén. I henhold til japansk patentansøkning nr. 41-6334 ekspanderes en ureasynteseoppløsning ved 20000-40^000 kPa gjennom en ejektor inn i én første separator holdt ved et trykk på 1500-3500 kPa, under en samtidig innføring av damp fra en andre separator holdt ved et lavere trykk på-lca. 1000 kPa inn i den første separator, i den hensikt å minimalisere vanninnholdet i oppløsningen som sluttligen resirkuleres til reaktoren.

I henhold til US patent nr. 3.357.901 reduseres karbamat-innholdet i et ureasynteseavløp i en totrinnsdestillasjoris-kolonne, idet den første del arbeider ved et høyt trykk, såsom 1000-3000 kPa, mens den andre arbeider ved ét lavt trykk såsom 0-500 kPa. En ejektor er anordnet mellom syntesereaktoren og høytrykksdelen av destillasjonskolonnen for å avtrekke damp fra lavtrykksdelen og innmate denne til høytrI ykks'•-delen. li'

i I

.! - i

i

I tysk patentsøknad nr. 1.443.529 avgasses syntesereaksjons-| produktet fra reaktoren i to trinn idet den første avgassing! finner sted ved et trykk i området 1000-5000 kPa og den I, andre finner sted ved et trykk i området 0-800 kPa. Gass-blåndingen som erholdes i det andre avgassingstrinn kompri- i meres til et trykk på 1000-5000 kpa, blandes med gassblandingen erholdt fra det første avgassingstrinn,og den kombinerte! ! gassblanding omdannes til en ammoniumkarbamatsuspensjon ved tilføring av ny ammoniakk, hvilken suspensjon resirkuleres . til reaktoren ved hjelp av en pumpe. I henhold til en fpre-! trukket utførelsesform ifølge den nevnte søknad er en ejék- j tor anordnet mellom reaktoren og det første avgassingstrinn i og anvendes for å trekke damp ut fra den andre avgassingskolonne og komprimere den til et trykk på 1000-5000 kPa.

■ ■ i

I henhold til en annen utførelsesform avtrekkes damp fra den' første avgassingskolonne og komprimeres til et trykkj på \

r1ø0r0l0e-dSnOiOnO gkePn a fovr ed amhmjoenlp iakav k, en hvoerjeektttoer r dinenn sksuåtlt edei s<hkøyomtrpy>rkimkser-te

damp kan blandes med damp fra den første avgassingskolonrie<1>og innmates i reaktoren ved hjelp av en pumpet

I henhold til britisk patent nr. 509.987, publisert i 1939,

i

er det antydet at energi kan innspares ved å anvende en ejektor for å heve væsker under anvendelse av reaktorblanding.en som føres ut av autoklaven under trykk som bevegelsesmedium, uten å anvende ytterligere energi.

Selv om den ovenfor omtalte patentlitteratur antyder at det mulig å utnytte ekspansjonsenergien. i et ureasyntesesystem ved hjelp av en ejektor, er det ikke i noen av disse referan-ser antydet den spesielle arbeidssekvens i henhold til foreliggende oppfinnelse, i henhold til hvilken en ejektor eller annen passende trykkreduserende anordning anordnes i urea-produktstrømmen som kommer fra høytrykksammoniumkarbamat-j-

i spaltetrinnet til ét lavtrykksammoniumkarbamatspaltetrinn, idet den således gjenvunnende energi utnyttes til å komprimere damper som frigjøres i lavtrykkstrinnet til et mellom- | liggende trykk,hvoretter gassene kan kondenseres til å gi \ enj i karbamatoppløsning med nedsatt vanninnhold som kan resirku- j leres til reaktoren.Nettoresultatet ved forbedringen ifølge!

i • . oppfinnelsen er en forøkelse i prosesseffektiviteten, enj j betydelig innsparing av damp og mindre kapitalomkostninger<1>for prosessutstyret.<!>

Oppfinnelsen skal belyses mere detaljert ved hjelp av den følgende utførelsesform hvori en ejektor anvendes.som trykkreduserende middel.

' ■ ' I 1

I fig. 1 er vist skjematisk en mulig apparaturkonfigurasjon,: hvori i henhold til oppfinnelsen anvendes en ejektor for,å forøke trykket i karbamatkondensatoren i hvilken gassbland- I ingen fra lavtrykkstrinnet heves til ca. 600 kPa. j i

Fig. 2 viser skjemtisk en alternativ utførelsesform hvori en ejektor anvendes for å avtrekke ammoniakk og karbondioksydinneholdende avgass fra desorpsjonskolonnen i lavtrykkstrin-l net og innføre denne blanding til en rektifiseringskolonne som arbeider ved det mellomliggende trykk.'

' I reaktoren 1 dannes en synteseoppløsning som inneholder ved siden av urea og vann en viss mengde ammoniumkarbamat og fri ammoniakk. Denne oppløsning føres fra reaktoren via et overløp og rørledningen 18 inn i en strippekolonne 3. I strippekolonnen 3 oppvarmes synteseoppløsningen indirekte eksempelvis ved hjelp av damp og br■ inges i kontakt med og<i>strippes med karbondioksyd tilført via rørledningen 13. Ved hjelp av denne strippebehandling spaltes en større andel av ammoniumkarbamatet som opprinnelig var tilstede i syntesé-oppløsningen til ammoniakk,og karbondioksyd og de frigjorte gasser og oppløste gasser utdrives fra oppløsningen. j Den gjenværende ureaproduktstrøm med et nedsatt ammonium- . !

i karbamatinnhold forlater strippekolonnen 3 via rørledningen 19. Fra toppen av strippekolonnen 3 fjernes en gassblaniing inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp via rør-ledningen 14 og blir deretter delvis kondensert i kondensatoren 2. Den resulterende blanding av vandig ammoniumkar-bamatoppløsning og fri gassformig ammoniakk- og karbondioksyd strømmer fra kondensatoren 2 inn i bunndelen av syntese-! reaktoren 1 via rørledningen 10. Dannelse av ammoniumkarbamat fullstendiggjøres i reaktoren med en eventuell tilførsel av ny ammoniakk via rørledningen 7 og en hovedandel av det. tilstedeværende ammoniumkarbamat omdannes til urea og vann. Inerte gassformige bestanddeler innført i prosessen, hoved-sakelig sammen med nye reaksjonskomponenter og eventuelt'med passiverende luft, oppsamles i toppen av reaktoren 1 sammen ; med likevektsmengder av gassformig ammoniakk og karbondioksyd. Denne gassblanding spyles fra toppen av reaktoren og i den hensikt å gjenvinne verdifulle bestanddeler deri føres den via rørledningen 11 til en vaskekolonne 4 hvori den vaskes med en fortynnet ammoniumkarbamatoppløsning tilført fra lavtrykkstrinnet via rørledningen 29. Ammoniakk, og karbondioksyd som er tilstede i blandingen fra rørledningen 11 blir j nesten fullstendig oppløst og kondensert i vaskevæsken. . I i De . i' ikke kondenserbare inerte gasser utføres gjennom rørledningen 12 via en ikke vist ekspansjonsventil.

Vaskekolonnen 4 er normalt installert i en liten høyde over 1 reaktoren 1. Imidlertid er det statiske trykk dannet som følge av høydeforskjellen mellom væskenivået i bunnet av vaskekolonnen 4 og innløpet til kondensatoren 2 ikke til-strekkelig til at ammoniumkarbamatoppløsningen vil strømme inn i kondensatoren. Fordi det er ønskelig at molforholdet mellom ammoniakk og karbondioksyd i kondensatoren 2 holdes ved en spesiell verdi ved et gitt trykk for å oppnå en opti-^ mal kondensasjonstemperatur så innføres minst en del av ammoniakken'som er nødvendig for syntese av urea til kondensatoren via en rørledning 8. Energien som er tilstede i den flytende ammoniakk tilført gjennom rørledningene 6 og

8 anvendes for å utligne trykkforskjellen mellom vaskekolonnen og kondensatoren ved hjelp av en strålepumpe eller e]ek-

i

tor 5. Denne strålepumpe eller ejektor 5 anvendes også for å avtrekke en mindre mengde av væskeblandingen tilstede i

I

reaktoren via rørledningen 16 og for å innføre denne i kondensatoren 2.

■ I

I henhold til oppfinnelsen føres høytrykksoppløsningen som forlater bunnen av stripperen 3 i høytrykkstrinnet, nå med et nedsatt ammoniumkarbamatinnhold, gjennom rørledningen l9jog ekspanderes iejektoren 20. Den derved frigjorte energijj anvendes for å avtrekke ammoniakk og karbondioksydinneholdende avgasser fra rektifiseringskolonnen 1 og eventuelt også av- j gasser fra desorpsjonskolonnen som utgjør en del av konsén-treringsseksjonen 22 og utføres henholdsvis gjennom rørled- 1

i ■ ningene 36 og 34 og til ejektoren 20 via rørledningen 35:

Ved hjelp av denne ejektor heves trykket fbr avgassblandingen fra lavtrykkstrinnet ved et trykk på ca. 300 kPa til .et mellomliggende trykk i området 400-1000 kPa og innmates ved! i dette trykk til separatoren 23. I separatoren 23 separeres j gassblandingen fra væsken og væsken utføres gjennom rørlei d- ■ i! ningene 30 og 31 via en ekspans jonsventil 37 og innmates i i til|I toppen av rektifiseringskolonnen 21. Væsken utført fra rektif iseringskolcpnnen 21 avgasses ytterligere og dens ureainnhold heves i et antall operasjoner og gassblandingen''som derved skilles ut kondenseres og absorberes til å gi en oppløsning hvorfra ammoniakkj og karbondioksyd gjenvinnes i prosessapparåtur innbefattende .desorbere. Disse trinn er kjent innen teknikkens stand og ' eir således i fig. 1 skjematisk indikert med rektangelet 22. ■ Ureaoppløsningen eller smeiten som utføres gjennom rørled-ningen 33 kan eksempelvis innmates til en krystalliserings-seksjon og/eller pelletiserings- eller granuleringsseksjon\ hvilke operasjoner ogsa er velkjente og vil ikke bli beskrevet ytterligere. Den separerte gassblanding fjernet fra separatoren 23 via rørledningen 27 kondenseres til å gi en oppløsning av ammoniumkarbarnat i kondensatoren 2 4 og den således dannede oppløsning føres ut av kondensatoren 24 gjennom rørledningen 28 og oip<p>-l ..i' i løsningens trykk heves ved hjelp av karbamatpumpen 25 og! j innføres i vaskekolonnen 4 i høytrykkstrinnet via rørledningen 29. Ved å heve trykket i karbamatkondensatoren 24 fra ca. 300 kPa i lavtrykkstrinnet til et.nivå på 400-1000 kPa ka!n mengden av vandig væske som må innmates i kondensatoren via rørledningen 38,for å holde karbamatet i oppløsning, nedsettes .fordi ved 3 00 kPa må den dannede oppløsning inneholde ca. 3.5% vann, mens ved 600 kPa er den nødvendige mengde kun 32% j og ved 900 kPa bare 27%. Denne nedsettelse av vanninnholdet<1>Ii karbamatet dannet i kondensatoren 24 er viktig for reak- j sjonsbetingelsene i reaktoren 1 fordi spaltning av ammoniumkarbamat er en likevektsreaksjon hvori vann spaltes ut og j en lav konsentrasjon eller partialtrykk for vanndamp i reak-<1>toren forskyver likevektsreaksjonen mot dannelse av urea. Således,ved å anvende den forbedrede fremgangsmåte kan en mindre mengde væske innføres i ammoniumkarbamatkondensatbren 24 via rørledningen 38. En alternativ og enklere utførelses-, form av den forbedrede fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen] er ; vist i fig. 2 hvori ekspansjonen av ureaproduktstrømmen fira høytrykkstrinnet anvendes for å avtrekke og komprimere avgassblandingen fra desorberen i prosess-seksjonen 20 og , innmate blandingen til rektifiseringskolonnen 21 ved et i j •<j>1 høyere trykk. i praksis vil trykket av avgassblandingen; erholdt fra desorpsjonskolonnen i prosess-seksjonen 22 generelt være 50 kPa lavere enn trykket som hersker i rektifiserings-!

i kolonnen 21. For å returnere dampen fra desorpsjonskolohneri til rektifiseringskolonnen for ytterligere gjenvinning og 1

resirkulering av frigjort ammonium og karbondioksyd kan ei tilbakeløpskondensator anvendes. En alternativ mulighet vJ il<1>være å heve trykket i desorpsjonskolonnen ved oppvarming med høytrykksdamp. Imidlertid vil disse forholdsregler skje på

i bekostning av ekstra energi og en ytterligere vanskelighejt er at ofte er damp ved et spesielt trykk som ville være nød-vendig for å justere desorpsjonskolonnen til det ønskede trykk ikke tilgjengelig. Disse problemer kan unngås ved anvendelse av en ejektor i en konfigurasjon slik som vist i fig. 2. I fig. 2 er hele høytrykkstrinnet innbefattendel I syntesereaktoren vist som firkanten 1-18 som representerer | de tilsvarende bestanddeler i konfigurasjonen vist i fig. 1. Den flytende ureaproduktstrøm som forlater høytrykkstrinnet gjennom rørledningen 19 ekspanderes i ejektoren 20 og utsuger avgassblandingen fra desorpsjonskolonnen i prosess-seksjonen 22 gjennom rørledningen 34. Den resulterende gjass-væskeblanding med et trykk som ligger mellom de for høy- bg

i i lavtrykkstrinnene innmates i rektif iseringskolonnen via.r,ør-j ledningen 41. Fra rektifiseringskolonnen 21 utføres gass- i blandingen.via rørledningen 4 2 og innmates til karbamatkondensatoren 24 hvori den kondenseres ved dette mellomliggendej trykk og resirkuleres til vaskekolonnen ved det høyere trykkj trinn ved hjelp av rørledningene 28 og 29 og karbamatoppløs-! ningspumpen 25. Den flytende ureaproduktoppløsning utføres fra rektifiseringskolonnen 21 gjennom rørledningen 32 og \ bearbeides ytterligere i lavtrykkssystemet, innebefattende i desorps jonskolonnen i prosess-seks jonen 2'2. Ureaprodukt-j ■ oppløsning som utføres fra seksjonen 22 bearbeides ytter-j ligere eksempelvis i en granulerings- eller pelleter ings-;

seksjon. j

j De følgende eksempler viser effekten av den forbedrede frem-i gangsmåte innarbeidet i et ureaanlegg med en konfigurasjon | lik den vist i fig. 1 med en kapasitet på ca..1500 tonn pr. j døgn og hvor høytrykkstrinnet holdes ved -ureasyntesereaktor-] trykket på 14300 kPa. Fra ureasyntesereaktoren 1 utføres et avløp inneholdende 27 0 tonn pr. døgn C02, 200 tonn pr i : døgn NH3, 710 tonn pr. døgn H20 og 1532 tonn pr. døgn urea. Dette avløp som har en temperatur på 17 0°C og et trykk på

14300 kPa "innmates til ejektoren 20 hvori den ekspanderes! til et trykk på 500 kPa hvilket fører til en gass-væskeblandi|ng méd en temperatur på 120°C.Ejektoren utsuger en avgassblanding fra lavtrykkstrinnet gjennom rørledningen 35 slik at gass-væskeblandingen som utføres gjennom rørledningen 26 inn i'separatoren 23 inneholdt 402 tonn/døgn C02, 332 tonn/døgri NH-. , 900 tonn/døgn U00 og 1532 tonn/døgn urea. Dampblandingén

ol' separert i separatoren 23 med en temperatur på 120 C og et trykk på 500 kPa og med en sammensetning på 293 tonn/døgri C02, 227 tonn/døgn NH^ og 100 tonn/døgn H20 ble innmatet !til karbamatkondensatoren 24 hvori den ble kondensert ved hjelp av 139 tonn/døgn H20 innmatet i kondensatoren via rørledningen 38 ved et trykk på 500 kPa og en temperatur på 86°C til a gi en vandig oppløsning av ammoniumkarbamat. Denne karbamatopp-løsning inneholdt 293 tonn/døgn C02, 227 tonn/døgn NH^ og i 239 tonn/døgn E^ O og ble innmatet ved hjelp åv pumpen 25 i r gjennom rørledningen 29 til vaskekolonnen i høytrykkstrinneti

Ureaproduktstrømmen separert fra gassfase-n i separatoren 23 ble utført via ekspansjonsventilen 37 til et trykk på 300 kPa og en temperatur ved 112°C. Denne ekspanderte ureaprodukt- ! strøm bestående avl532 tonn/døgn urea, 109 tonn/døgn C02, 105 tonn/døgn NH^og 800 tonn/døgn H20 ble innmatet i rektifi-séringskolpnnen 21 fra hvilken en avgassblanding bestående i

■ i av 93 tonn/døgn C02, 7 0 tonn/døgn NH^ og 52 tonn/døgn H20<1>ble utført gjennom rørledningen 36 og innsuget i- ejektoren i 20. Denne avgassblanding utført fra rektifiseringskolonnen ;

21 hadde et trykk på 300 kPa og en temperatur på 113°C. ' Denne avgassblanding ble blandet med avgassblandingen erholdt fra desorps jonskolonnen i prosess-seks jonen 22 via rørled- j. ningen 34 og inneholdt 39 tonn/døgn C02, 53 tonn/døgn NH-j ogi 138 tonn/døgn H20 og hadde et trykk på 300.kPa og en tempe- ' råtur pa o 122 o C. Den resulterende kombinerte avgassblanding !'

i bestod av 132 tonn/døgn C02, 123 tonn/døgn NH3og 190 tonn/ døgn HO og hadde en temperatur på 117°C og et trykk på 3 00 kPa og ble innmatet til ejektoren 20 via rørledningen 35J

! i

i i Den ureainneholdende produktstrøm utført fra rektifiserings-j kolonnen 21 gjennom rørledningen 3 2 hadde et trykk på 3 00 \

kPa og en temperatur på ^135 o C og inneholdt 1532 tonn/døgn 1V urea, 16 tonn/døgn C02, 3 5 tonn/døgn NH^ og 748 tonn/døgn H20. Fra denne ureaproduktstrøm ble ytterligere mengder ammoniakk I og karbondioksyd gjenvunnet ved hjelp av desorpsjonsseksjonen og resirkulert til ejektoren 20.

Ved å arbeide i henhold til foreliggende oppfinnelse, som indikert ovenfor inneholdt væskestrømmen som ble resirkulert til høytrykkstrinnet via rørledningen 29 kun 31,5% vann, i mens uten anvendelse av ejektoren ville denne resirkulerende!

i ! væske inneholde 34% vann. Således ved den viste konfigurasjon hvori foreliggende oppfinnelse ble anvendt var det mulig Jå- j nedsette forbruket av høytrykksdamp fra 848 kg/tonn til 829 kg/tonn urea, dvs. med 19 kg/tonn urea, samt også nedsette forbruket av lavtrykksdamp med 19 kg/tonn urea. Dette for-bruk av lavtrykksdamp er differansen mellom mengden av leiv-trykksdamp produsert i systemet og mengden av overskudds-lavtrykksdamp som utføres fra anlegget. Ytterligere kunne i! investeringsomkostningene for prosessutstyret nedsettes med ca. 1% når forbedringen i henhold til oppfinnelsen ble anvendt.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av urea i en syntesere <i> ak-tor ved forhøyet temperatur og trykk hvori ammoniumkarbamat spaltes til ammoniakk og karbondioksyd og gjenvinnes i en væskestrøm inneholdende dannet urea i et antall påhverandre følgende trykktrinn til å gi en vandig oppløsning av urea, ■hvori: ammoniumkarbamat i en første ureaproduktstrøm i et ; høytrykkstrinn spaltes og den resulterende første gassf i blanding inneholdende ammoniakk og karbondioksyd sepa- i reres fra en andre ureaproduktstrøm med et nedsatt I 1 ammoniumkarbamatinnhold, og i ytterligere trinn ved lavere trykk spaltes ytterligere mengder ammoniumkarbamat og hvor det.dannes ytterligere gassblandinger inneholdende ikke omdannet ammoniakk og karbondioksyd, hvilke ytterligere gassblandinger kondenseres og de således dannede væskekon-densater pumpes til høytrykkstrinnet, karakterisert ved at trykket for den andre ureaproduktstrøm nedsettes i en trykkreduserende anordning hvorved energi frigjort som følge av trykkreduks jonen .-omdannes til kinetisk energi ved hjelp av hvilken minst en del av de ytterligere gassblandinger komprimeres til et nivå som ligger mellom trykket for høytrykkstrinnet og det for det første av de ytterligere trinn, hvoretter den resulterende komprimerte gassblanding kondenseres og det således erholdte kondensat pumpes til høytrykkstrinnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at høytrykkstrinnet innebefatter en stripper, en kon-densator og en vaskekolonne og holdes ved i det vesentlige det samme trykk som syntesereaktoren, nemlig ved 12000-15 00 0 kPa.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det første av de ytterligere trinn inne-j befatter en rektifiseringssoné og at de ytterligere gassblandinger som dannes i denne sone komprimeres til det mellomlig-! gende trykket. ; j

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karaktelri-sert. ved at de ytterligere trinn innbefatter et Ikonr sentreringstrinn i hvilket den vandige oppløsning av ureaproduktet konsentreres og den resulterende gassblanding inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vann som fjernes kondenseres og det således dannede kondensat behandles i en desorp- i sjonssone for å fjerne ammoniakk og karbondioksyd som en 'ytterligere gassblanding, hvilken ytterligere gassblanding komprimeres til det mellomliggende trykk. i

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at som trykkreduserende anordning anvendes en ejektor ved hjelp av hvilken minst en del av de ytterligere gassblandinger innføres i den andre ureaproduktstrøm og den resulterende gass-væskeblanding innføres i en separator som holdes ved det mellomliggende trykk hvorfra separert gass inneholdende gass og karbondioksyd kondenseres ved det mellomliggende trykk og det således dannede kondensat pumpes til høytrykkstrinnet og at den separerte væske inneholdende ureaprodukt og ammoniumkarbamat innmates i det første av de ytterligere, trinn.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved ytterligere trinn som innebefatter en rektifiseringssoné og en desorpsjonssone og at separert væske ekspanderes fra det mellomliggende trykk til trykket i det første av de . ytterligere trinn og behandles i rektifiseringssonen for å spalte en ytterligere mengde ammoniumkarbamat og hvor den vandige oppløsning av ureaproduktet konsentreres, den resulterende gassformige blanding inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vann som derved fjernes blir kondensert og det erholdte kondensat behandles i desorpsjonssonen for å gjenvinne en gassblanding inneholdende ammoniakk og karbondioksyd fra rektifiserings- og desorpsjonssonene avtrekkes ved hjelp] av ejektoren og komprimeres, til det mellomliggende trykk.[

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert > ved at det mellomliggende trykk holdes minst 100 kPa,' fortrinnsvis 150-250 kPa over trykket i det første av de : ytterligere trinn. i

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at separatoren er en rektifiseringskolonne som holdes ved det mellomliggende trykk hvorfra separert gass innehold-' ende ammoniakk og karbondioksyd kondenseres ved det mellomliggende trykk og at det således dannede kondensat pumpes til høytrykkssonen og den vandige o <p> plø sning av ureaproduktet -1 i konsentreres og den resulterende gassformige blanding inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vann som derved fjernes, blir.kondensert og det dannede kondensat behandles i en desorpsjonssone for å gjenvinne ammoniakk og karbondioksyd som en ytterligere gassblanding som avtrekkes ved hjelp av ejektoren og innmates i rektifiseringskolonnen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at som trykkreduserende anordning anvendes en . ekspansjonsturbin som driver en kompressor ved hjelp av hvilken minst en del av de ytterligere gassblandinger komprimeres til det mellomliggende trykk.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at lavtrykkstrinnet holdes ved et trykk i området 300-400 kPa og det mellomliggende trykk holdes i området' 800-4000 kPa.