PL103111B1 - Sposob kondensacji karbaminianu w instalacji syntezy mocznika - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób konden¬ sacji karbaminianu w instalacji syntezy mocznika.

W róznych sposobach produkcji mocznika stosu¬ je sie wymienniki, w których kondensuje sie pary amoniaku, dwutlenku wegla i wody wytworzone w kilku etapach rozkladu i zawracania karbami¬ nianu do reaktora syntezy mocznika.

Znane sa rózne sposoby postepowania zwiazane z róznymi systemami zawracania karbaminianu do reaktora w jednym lub kilku etapach oraz pod róznymi cisnieniami i w róznych temperaturach.

Przy odpedzaniu, prawie cala ilosc karbaminia¬ nu zawraca sie w jednym obiegu pod cisnieniem w zasadzie równym cisnieniu w reaktorze, a pary amoniaku, dwutlenku wegla i wody otrzymywane w kolumnie odpedowej, pracujacej pod cisnieniem zasadniczo równym cisnieniu w reaktorze, ulegaja kondensacji w kondensatorze karbaminianu w wy¬ sokiej temperaturze.

Cieplo wydzielane w czasie kondensacji zuzyt- kowuje sie do wytwarzania pary wodnej.

W tradycyjnych sposobach karbaminian zawraca sie w kilku etapach pracujacych pod zmniejszaja¬ cymi sie cisnieniami rózniacymi sie zasadniczo od cisnienia panujacego w reaktprze. Tylko czesc cie¬ pla kondensacji odzyskiwana jest w stanie nada¬ jacym sie do wytwarzania pary w wymienniku, który pracuje pod wyzszym cisnieniem.

- We wszystkich przypadkach krytyczna operacja jest kondensacja oparów amoniaku, dwutlenku 2 wegla i wody, zwlaszcza w zakresie skladu mie¬ szaniny NH3+C02+H20, z mala zawartoscia wody, jak to ma miejsce przy zawracaniu karbaminianu w obiegu pracujacym pod wyzszym cisnieniem.

W celu umozliwienia tej kondensacji, zwlaszcza gdy opary amoniaku, dwutlenku wegla i wody, które maja byc kondensowane pochodza z eta¬ pów wysokocisnieniowych, a zatem sa ubogie w wode, kondensator karbaminianu jednoczesnie z oparami zasila sie roztworem weglanu bogatym w wode, w stanie normalnie wytwarzanym na eta¬ pach kondensacji i zawracania karbaminianu, któ¬ re pracuja pod nizszym cisnieniem.

Za cisnienie wysokie uwaza sie cisnienie 100— —300 ata, cisnienie niskie 2—50 ata. Wspomniany roztwór weglanu spelnia role srodka absorbujace¬ go i jest bardzo wazne, aby osiagnac jednolite wy¬ mieszanie fazy gazowej zlozonej z amoniaku, dwu¬ tlenku wegla i wody i dodanego roztworu.

Osiaga sie to zwyklymi sposobami w odpowied¬ nich ukladach mieszania i rozprowadzania opa¬ rów i dodanego weglanu.

W znanych sposobach, w celu osiagniecia rów¬ nego wymieszania par i absorbujacej cieczy, kon¬ densatory karbaminianu, które pracuja pod wyz¬ szymi cisnieniami, sa na ogól typu pionowego, a plyny podlegajace przerobowi znajduja sie we¬ wnatrz rur.

Kondensacje znanym sposobem przeprowadza sie tak jak przedstawiono na fig. 1 zalaczonego ry- 103 1113 103111 4 sunku. Pary amoniaku, dwutlenku wegla i wody zasilaja przewodem 3 mieszalnik 4, w którym mie¬ szaja sie z roztworem weglanu amonowego doply¬ wajacego przewodem 2 z niskocisnieniowych eta¬ pów procesu.

Mieszanina ta przewodem 5 zasila pionowy kon¬ densator 1, przez którego plaszcz chlodzacy prze¬ plywa woda doprowadzana przewodem 6. Wytwa¬ rzana para wodna w plaszczu kondensatora 1 przeplywa przewodem 9 do rozdzielacza 7 pary, z którego odbierana jest para przewodem 8 a woda przewodem 6. Roztwór wytworzonego karbaminia- nu amonowego wyplywa przewodem 10.

W celu wykorzystania wydzielanego ciepla kon¬ densacji do tworzenia pary wodnej kondensator karbaminianu zaopatruje sie w urzadzenia do od¬ dzielania pary wodnej od wody.

Poniewaz jednolite wymieszanie cieczy i oparów w koncowym etapie, przy prawidlowej pracy kon¬ densatora jest niezmiernie wazne oraz aby wyko¬ rzystac/cieplo wydzielane przy kondensacji opa¬ rów amoniaku, dwutlenku wegla i wody na naj¬ wyzszym mozliwym poziomie, stosuje sie kosztow¬ ne urzadzenia mieszajace przy wlocie do mieszal¬ nika. Zapewnienie wlasciwej pracy mieszalników i wlasciwego sposobu zasilania, jest równiez zada¬ niem uciazliwym, gdyz moga zachodzic wypadki zatykania sie przewodów przez krystalizujacy kar- baminian.

W dodatku wyposazenie pionowego wymiennika w niezbedne konstrukcje nosne jest bardzo kosz¬ towne, zwlaszcza gdy urzadzenie posiada duza wy¬ dajnosc i jest zaopatrzone w rozdzielacz, przy wytwarzaniu pary przez wykorzystanie ciepla kondensacji. Trudno jest równiez osiagnac jedno¬ lite wymieszanie, gdy w instalacjach o duzej wy¬ dajnosci urzadzenie jest znacznych rozmiarów.

Nieoczekiwanie stwierdzono, ze jest mozliwe przezwyciezenie licznych wyzej opisanych niedo¬ godnosci jesli kondensacje prowadzi sie w ruro¬ wej poziomej strefie kondensacji.

Wedlug wynalazku kondensacje karbaminianu w instalacji syntezy mocznika prowadzi sie przez wprowadzanie mieszaniny roztworu weglanu amo¬ nowego powstalego w etapie _ jiiskocisnieniowym oraz par amoniaku, dwutlenku wegla i wody po¬ wstalych z rozkladu karbaminianu w etapie wyso¬ kocisnieniowym (cisnienie takiej mieszaniny wy¬ nosi 50—300 atmosfer) do strefy kondensacyjnej poziomego wymiennika rurowego o cisnieniu hy¬ drostatycznym {AP), wynoszacym 0,5—5 atmosfer.

Podana wartosc AP osiaga sie kazdym ze zna¬ nych stosowanych sposobów, na przyklad zawo¬ rem redukcyjnym, korzystnie jednak przez zasto¬ sowanie cisnienia hydrostatycznego slupa cieczy (AH) na wylocie.

Sposób wedlug wynalazku polegn na przepro¬ wadzaniu kondensacji w kondensatorze z wiazka poziomych rur pod cisnieniem hydrostatycznym, w którym stosunek wysokosci slupa cieczy (AH) do srednicy D zewnetrznego okregu wiazki rur wynosi 5—30, korzystnie 10. - Roztwór o zawartosci cieczy powyzej 20%> po wejsciu do rur ulega kondensacji i opuszcza kon¬ densator a cieplo kondensacji wykorzystuje Sie do wytwarzania pary wodnej w plaszczu chlodzacym kondensatora.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy- kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia kondensator 1 zasilany roztworem weglanu amonowego 2 z niskocisnieniowych eta¬ pów rozkladu - oraz mieszanina par amoniaku, dwutlenku wegla i wody doprowadzana przewo- dem 3 tworzaca sie w wysokocisnieniowych eta¬ pach procesu podczas rozkladu karbaminianu. Po¬ ziomo ustawiona wyparka zaopatrzona jest w wy¬ lotowa rure 5, która pozwala na utrzymanie wy¬ maganego slupa cieczy AH 6, równowazonego do- plywem mieszaniny weglanu i kondensujacych par amoniaku, dwutlenku wegla i wody. Tworzaca sie podczas kondensacji para wodna opuszcza kon¬ densator przewodem 4.

Korzysci wynikajace z zastosowania sposobu wedlug wynalazku sa nastepujace: — Zmniejszenie kosztów inwestycyjnych dzieki pozbyciu sie ukladu mieszalnikowego, zmniejsze¬ nie konstrukcji nosnej, zlikwidowanie rozdziela¬ cza pary w przypadku usuwania ciepla dla wy- twarzania pary wodnej.

— Niezawodnosc pracy w optymalnych warunkach bez krystalizacji karbaminianu i koniecznosci do¬ boru warunków przeplywu.

— Wymiana ciepla jest korzystniejsza, gdy zacho- 80 dzi przy wyzszym cisnieniu, gdyz otrzymuje sie pare lepszej jakosci.

Nizej podany przyklad ilustruje wynalazek.

Przyklad. Zastosowano wymiennik typu ko- tlowego o poziomej wiazce rur (fig. 2).

Pary doprowadzane przewodem 3 o cisnieniu 150 ata, temperaturze 190°C i szybkosci przeplywu 60 ton, wychodzace z sekcji rozkladu karbaminia¬ nu (nie pokazanej na rysunku) i skladajace sie z 40 amoniaku, dwutlenku wegla i wody poddano kon¬ densacji wewnatrz rur 7 po uprzednim zmieszaniu z wodnym roztworem weglanu amonowego dopro¬ wadzanym przewodem 2, pochodzacym z sekcji niskocisnieniowej i przepompowywanym pod cis- 45 nieniem 150 ata, w temperaturze roztworu 70°C i szybkosci przeplywu 25 ton.

Cieplo kondensacji .powodowalo wrzenie cieczy w plaszczu wymiennika, wytworzona w ten sposób para opuszczala wymiennik przewodem 4. 50 Utrzymywano stosunek AH/D równy 10 iw tych warunkach poziome rury wymiennika byly calkowicie wypelnione a kondensacja zachodzila w sposób niezaklócony. Wytworzona para miala temperature 147°C, podczas gdy zwykle stosowana 56 aparatura nie jest w stanie wytworzyc pary o temperaturze wyzszej niz 138°C. i

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 60 1. Sposób kondensacji karbaminianu w instalacji syntezy mocznika przez wprowadzanie do strefy kondensacji mieszaniny zlozonej z roztworu we¬ glanu amonowego z etapów niskocisnieniowych oraz oparów NH3, C02 i H20 pochodzacych z roz- 65 kladu karbaminianu pod wysokim cisnieniem, r103111 znamienny tym, ze kondensacje prowadzi sie w poziomej rurowej strefie kondensacji pod cisnie¬ niem hydrostatycznym AP wynoszacym 0,5—5 at¬ mosfer.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako rurowa strefe kondensacji stosuje sie skrap¬ lacz o poziomej wiazce rur posiadajacy na wylocie cisnienie hydrostatyczne slupa cieczy AH, które jest przezwyciezane przez mieszanine skroplonych oparów NH3, C02 i H20 oraz weglanu amonowego. 10

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze proces prowadzi sie przy stosunku wysokosci slu-. pa cieczy AH do srednicy D zewnetrznego okregu wiazki rur poziomych wynoszacym 5—30, korzyst¬ nie 10.

4. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, ze do wiazki rur doprowadza sie mieszanine, w której zawartosc cieczy jest wieksza od 20°/o.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kondensacje prowadzi sie z jednoczesnym wytwa¬ rzaniem pary. 5H QgJ 1-J T 6 Ho ^ QgJ •4 Ti a