PL110971B1 - Method of the manufacture of urea in process comprisingconcurrent ammonia production - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mocz¬ nika w procesie polaczonym z wytwarzaniem amonia¬ ku. J We wloskim opisie patentowym nr 907469 opisano absorpcje C02 zawartego w gazach do syntezy amo¬ niaku, zachodzqcq w amoniakalnym roztworze wodnym, w warstewkowym wymienniku ciepla. Amoniakalny roz¬ twór wodny doprowadza sie u dna i u szczytu tego wy¬ miennika. Podczas etapu absorpcji odparowuje jednak okolo 20% amoniaku, w zwiazku z czym amoniak trzeba czesciowo skraplac i zawracac do absorbera CO2. Po¬ zostala czesc amoniaku obecna nadal w gazach opusz¬ czajacych strefe absorpcyjna C02, w której tworzy sie karbaminian amonowy, przesyla sie po zakonczeniu wspomnianego czesciowego skraplania do absorbera amoniaku. W absorberze tym absorbowany jest w wo¬ dzie równiez amoniak dostarczany z urzadzenia do syn¬ tezy amoniaku.Wadami opisanego procesu jest skomplikowanie cyklu produkcyjnego i wysoki koszt operacji absorpcji C02.Wad tych nie wykazuje sposób wedlug wynalazku.Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania moczni¬ ka w procesie polaczonym z wytwarzaniem amoniaku, obejmuje wytwarzanie amoniaku w urzadzeniu do syn¬ tezy amoniaku, absorpcje amoniaku opuszczajacego urza¬ dzenie do syntezy prowadzona w wodzie, wytworzenie w ten sposób stezonego roztworu wodnego amoniaku, za¬ stosowanie stezonego roztworu amoniaku do absorpcji C02 zawartego w gazach kierowanych do syntezy amo- 15 20 'niaku, wytwarzanie karbaminianu amonowego, czescio¬ wa przemiane karbaminianu amonowego w mocznik w urzadzeniu do syntezy mocznika, termiczny rozklad kar¬ baminianu nie poddawanego przemianie w mocznik, od¬ pedzanie produktów rozkladu przy zastosowaniu gazo¬ wego amoniaku lub C02 lub gazów obojetnych, korzyst¬ nie amoniaku, odprowadzanie ze strefy odpedzania roz¬ tworu mocznika zawierajacego nadal karbaminian, za¬ wracania produktów rozkladu karbaminianu do urza¬ dzenia do syntezy mocznika, jedno- lub wielostopniowe oddestylowywanie pod cisnieniem 3^-30 atm roztworu mocznika w celu otrzymania cieklego amoniaku oraz jed¬ nego roztworu lub wielu roztworów amoniakalnych we¬ glanu amonowego z jednej strony i wodnego roztworu mocznika wolnego od karbaminianu amonowego z dru¬ giej strony.Cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze gazy za¬ wierajace C02 wprowadza sie u dha lub w poblizu dna do absorbera podzielonego na dwie sekcje, z- których dolna stanowi absorber typu warstewkowego, a górna sianowi absorber typu pólkowego, przy czym roztworem absorbujacym w dolnej sekcji jest jeden roztwór lub wiecej roztworów wodno-amoniakalnych weglanu amo¬ nowego, otrzymywanych droga jedno- lub wielostopnio¬ wej, prowadzonej pod cisnieniem 3^30 atm destylacji roztworu mocznika I zawierajacych ewentualnie dodatek roztworu odprowadzanego z górnej sekcji, a roztworem absorbujacym w sekcji górnej jest stezony wodny roz¬ twór amoniaku zawierajacy ewentualnie dodatek ciek¬ lego amoniaku. 110 9711 3 Przy takim sposobie postepowania C02 ulega absor¬ pcji w dwu odrebnych sekcjach tego samego urzadze¬ nia. Glówna czesc C02 jest absorbowana w sekcji wy¬ posazonej w rurki, po których sciankach splywa tworzac cienka warstwe roztwór absorbujacy, który stanowi wod- no-amoniakalny roztwór weglanu amonowego otrzymany droga niskocisnieniowej destylacji roztworu mocznika, prowadzonej po oddzieleniu glównej czesci karbami- nianu amonowego pod cisnieniem zasadniczo równym cisnieniu syntezy. Cieplo absorpcji usuwa sie stosujac ciecz chlodzaca plynaca na zewnatrz rurek. Pozostala czesc C02 usuwa sie w sekcji pólkowej, pracujacej za¬ sadniczo adiabatycznie. W sekcji tej absorpcje prowa- pzT^Te w" stf^trfrfjppztworze amoniakalno-wodnym.| Cisnienie destylffcjf mocznika wynosi 3—30 atm, aby jmozliwe bylo otrzymywanie amoniakalnego roztworu we- Yglamr amonowego* i I l^«.Stf^kcl\ pof^werfwrai ze stezonym roztworem amo¬ niakalno-wodnym stosuje sie korzystnie ciekly amoniak.Korzystny stosunek wagowy cieklego amoniaku do ste¬ zonego roztworu amoniakalno-wodnego wynosi 1:5.Ciecz absorbujaca wprowadza sie do sekcji warstew- kowej za pomoca dozownika umieszczonego w strefie bedacej strefa posrednia miedzy obiema sekcjami. Ciecz absorbujaca (stezony roztwór amoniakalno-wodny, ewen¬ tualnie z dodatkiem cieklego amoniaku) stosowana w sekcji pólkowej wprowadza sie u szczytu lub w poblizu szczytu tej .sekcji. Roztwór opuszczajacy sekcje pólkowa przesyla sie bezposrednio do urzadzenia do syntezy mo¬ cznika lub za pomoca odpowiedniego dozownika wpro¬ wadza do sekcji warstewkowej, w której roztwór ten moze splywac w postaci warstewki po powierzchni rurek wraz z amoniakalnym roztworem weglanu amonowego kiero¬ wanego bezposrednio do sekcji warstewkowej. W sekcji warstewkowej absorpcja C02 zachodzi w takim stopniu, ze resztkowa jego zawartosc w gazach wynosi 2—3% objetosciowe.Podczas operacji absorpcji w sekcji warstewkowej za¬ chodzi w pewnym stopniu odparowanie amoniaku, w zwiazku z czym zawartosc amoniaku w gazie wolnym od C02 wynosi okolo 10-12% objetosciowych. Gaz ten wprowadza sie nastepnie do sekcji pólkowej, w której dzieki wyzej wspomnianej operacji odpedzania mozliwa jest calkowita absorpcja dwutlenku wegla i amoniaku.Sposób wedlug wynalazku umozliwia nie tylko zmniej¬ szenie niezbednych powierzchni wymiany, ale takze prace w warunkach zwiekszonego bezpieczenstwa dzie¬ ki znacznemu nadmiarowi amoniaku i korzystnym warun¬ kom termicznym.Jest oczywiste, ze sposób wedlug wynalazku pozwala na prowadzenie absorpcji C02 w dwóch usytuowanych szeregowo sekcjach, a wiec w sekcjach, z których zad¬ na nie zachodzi na druga. W pierwszej sekcji absporp- cja zachodzi metoda warstewkowa, natomiast w drugiej, zawierajacej uklad pólek, absorbowane sa resztkowe ilosci CO2, które nie ulegly absorpcji w sekcji warstew¬ kowej.Tak wiec zawierajace C02 gazy, kierowane do syn¬ tezy amoniaku, wprowadza sie u dna lub w poblizu dna sekcji warstewkowej, do której ciecz absorbujaca (amo¬ niakalny roztwór weglanu amonowego) wprowadza sie u szczytu lub w poblizu szczytu, po czym gaz odprowa¬ dzany ze szczytu sekcji warstewkowej wprowadza sie u dna lub w poblizu dna sekcji pólkowej, do której ciecz 971 4 absorbujaca (stezony roztwór wodno-arrjoniakalny, ewen¬ tualnie z dodatkiem cieklego amoniaku) wprowadza sie u szczytu. Ze szczytu sekcji pólkowej odprowadza sie gaz wolny od CO2, podczas gdy roztwór otrzymywany u dna 5 sekcji pólkowej moze byc korzystnie stosowany jesli jest to pozadane, jako dodatkowa ciecz absorbujaca w sek¬ cji warstewkowej.Podany ponizej przyklad ilustruje sposób wedlug wy¬ nalazku nie ograniczajac jego istoty, o Przyklad. W celu wytworzenia 1000 ton/godzine mocznika, u dna sekcji warstewkowej 1 absorbera (po¬ kazanego na zalaczonej figurze), pracujacego pod cis¬ nieniem 195 kG/cm2, wprowadza sie przewodem 2 za- 5 silajacy gaz o nastepujacym objetosciowym skladzie pro¬ centowym : Ar 215 Nm3/godzine 0,24% H2 55425 NnWgodzine 61,52% N2 18161 Nm3/godzine 19,99% 3 CH4 251 Nm3/godzine 0,28% CO 390 Nm3/godzine 0,43% C02 15804 Nm3/godzin 17,54% Temperatura pracy wynosi 175°C.Przewodem 3 wprowadza sie roztwór amoniakalny o temperaturze 50°C i nastepujacym skladzie w procentach wagowych: NH3 25370 kg/godzine 80% H20 6343 kg/godzine 20% Ogólem 31713 kg/godzine 100% U szczytu sekcji warstewkowej 1 absorbera wprowadza sie przewodem 4 obiegowy weglan o temperaturze 103°C i nastepujacym skladzie w procentach wagowych: NH3 5558 kg/godzine 26,75% C02 7076 kg/godzine 34,24% H2Q 8059 kg/godzine 39,01% Ogólem 20663 kg/godzine 100% Stezony roztwór karbaminianu opuszczajacy dno sek¬ cji warstewkowej 1 przesyla sie do urzadzenia do syn- 45 tezy mocznika przewodem 5 w temperaturze 140°C i na¬ stepujacym skladzie w procentach wagowych: NH3 24834 kg/godzine 35,43% CO2 31343 kg/godzine 44,71% ^ HsO 13920 kg/godzine 10,86% Ogólem 70097 kg/godzine 100% Odprowadzany z sekcji warstewkowej 1 gaz, z którego C02 zostal czesciowo odpedzony, przesyla sie do sekcji 55 pólkowej 6 w temperaturze 125°C i w nizej podanych ilosciach w procentach objetosciowych: Ar 215 NrrWgodzine 0,25% Hj 55425 NnWgodzine 63,44% 60 N2 18161 NrrWgodzine 20,78% CH4 251 Nm3/godzine 0,29% CO 390 NnWgodzine 0,45% C02 3451 NnWgodzine 3,95% NH3 9467 NnWgodzine 10,84% 65 Ogólem 87360 NnWgodzine 100%110971 Cieplo absorpcji odprowadza sie z plaszcza absorbera i wykorzystuje do wytwarzania niskocisnieniowej pary wodnej.U szczytu sekcji pólkowej wprowadza sie plynacy prze¬ wodem 3 roztwór amoniakalny o temperaturze 50°C i na¬ stepujacym skladzie w procentach wagowych: NH3 12684 kg/godzine 80% H20 3172 kg/godzine 20% oraz 35878 kg/godzine plynacego przewodem 7 obie¬ gowego bezwodnego amoniaku o temperaturze 38°C.Z dna sekcji pólkowej odprowadza sie przewodem 8, w temperaturze 117°C, roztwór o nastepujacym skladzie w procentach wagowych: NH3 45939 kg/godzine 82,20% C02 6778 kg/godzine 12,13% H20 3172 kg/godzine 5,67% Ogólem 55889 kg/godzine 100% Roztwór ten przesyla sie do urzadzenia do syntezy amoniaku.Ze szczytu sekcji pólkowej odprowadza sie przewodem 9 gaz o temperaturze 43°C wolny od C02 i o nastepu¬ jacym skladzie w procentach objetosciowych: Ar 215 Nm3/godzine 0,25% H2 55425 Nm3/godzine 63,44% N2 18161 Nm3/godzine 20,79% CH4 251 Nm3/godzine 0,29% CO 390 Nm3/godzine 0,45% NH3 12918 Nm3/godzine 14,78% Ogólem 87360 Nm3/godzine 100%.Gaz ten poddaje sie procesowi metanizacji.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania mocznika w procesie polaczo¬ nym z wytwarzaniem amoniaku, obejmujacy wytwarzanie amoniaku w strefie syntezy amoniaku, absorpcje wytwa¬ rzanego amoniaku w wodzie z utworzeniem stezonego wodnego roztworu amoniaku, stosowanego do absorpcji C02 zawartego w gazach kierowanych do syntezy amo¬ niaku, kierowanie wytworzonego przez absorpcje karbami- nianu amonowego do strefy syntezy mocznika gdzie na¬ stepuje czesciowa przemiana karbaminianu amonowego w mocznik, poddanie termicznemu rozkladowi karbami¬ nianu nie przeksztalconego w mocznik, odpedzanie pro¬ duktów rozkladu karbaminianu przy zastosowaniu gazo¬ wego amoniaku lub C02 lub gazów obojetnych, korzystnie amoniaku, odprowadzanie ze strefy odpedzania roztwo¬ ru mocznika zawierajacego nadal karbaminian, zawra¬ canie produktów rozkladu karbaminianu do urzadzenia do syntezy mocznika, jedno- lub wielostopniowe oddes¬ tylowanie pod cisnieniem 3—30 atm roztworu mocznika w celu otrzymania cieklego amoniaku oraz jednego roz¬ tworu lub wielu roztworów amoniakalnych weglanu amo¬ nowego z jednej strony i wodnego roztworu mocznika wolnego od karbaminianu amonowego z drugiej strony, 5 znamienny tym, ze gazy zawierajace C02 wprowadza sie u dna lub w poblizu dna do absorbera podzielonego na dwie sekcje, z których dolna stanowi absorber typu warstewkowego, a górna stanowi absorber typu pólko¬ wego, przy czym roztworem absorbujacym w dolnej sek- 10 cji jest jeden roztwór lub wiecej roztworów wodno- amo¬ niakalnych weglanu amonowego, otrzymywanych droga jedno- lub wielostopniowej, prowadzonej pod cisnie¬ niem 3-30 atm destylacji roztworu mocznika i zawiera¬ jacych ewentualnie dodatek roztworu odprowadzanego 15 z górnej sekcji, a roztworem absorbujacym w sekcji gór¬ nej jest stezony wodny roztwór amoniaku zawierajacy ewentualnie dodatek cieklego amoniaku. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym! ze sto- __ sunek wagowy cieklego amoniaku do stezonego wod- 20 nego roztworu amoniaku wynosi 1-i-5. 3. Sposób wytwarzania mocznika w procesie polaczo¬ nym z wytwarzaniem amoniaku, obejmujacy wytwarza¬ nie amoniaku w strefie syntezy amoniaku, absorpcje 25 wytwarzanego amoniaku w wodzie z utworzeniem stezo¬ nego wodnego roztworu amoniaku, stosowanego do absorpcji C02 zawartego w gazach kierowanych do syn¬ tezy amoniaku, kierowanie wytworzonego przez absorp¬ cje karbaminianu amonowego do strefy syntezy mocz- 30 nika, gdzie nastepuje czesciowa przemiana karbami¬ nianu amonowego w mocznik, poddanie termicznemu rozkladowi karbaminianu nie przeksztalconego w mocz¬ nik, odpedzanie produktów rozkladu karbaminianu przy zastosowaniu gazowego amoniaku lub C02 lub gazów 35 obojetnych korzystnie amoniaku, odprowadzanie ze stre¬ fy odpedzania roztworu mocznika zawierajacego nadal karbaminian, zawracanie produktów rozkladu karbami¬ nianu do urzadzenia do syntezy mocznika, jedno- lub wielostopniowe oddestylowanie pod cisnieniem 3—30 atm 40 roztworu mocznika w celu otrzymania cieklego amonia¬ ku oraz jednego roztworu lub wielu roztworów amonia¬ kalnych weglanu amonowego z jednej strony i wodnego roztworu mocznika wolnego od karbaminianu amono¬ wego z drugiej strony, znamienny tym, ze sekcja warstew- 45 kowa i sekcja pólkowa sa umieszczone szeregowo i nie zachodza na siebie wzajemnie, przy czym zawierajace C02 gazy kierowane do syntezy mocznika wprowadza sie u dna lub w poblizu dna sekcji warstewkowej, od¬ prowadza ze szczytu tej sekcji i wprowadza u dna lub 50 w poblizu dna sekcji pólkowej, natomiast roztwory amoniakalne weglanu amonowego, otrzymywane droga jedno- lub wielostopniowej, prowadzonej pod cisnie¬ niem 3—30 atm destylacji roztworu mocznika i zawiera¬ jace ewentualnie dodatek roztworu odprowadzanego 55 z sekcji pólkowej, stanowiace roztwór absorbujacy' w sekcji warstewkowej oraz stezony wodny roztwór amo¬ niaku, zawierajacy ewentualnie dodatek cieklego amo¬ niaku, stanowiacy roztwór absorbujacy w sekcji pólko¬ wej, wprowadza sie u szczytu lub w poblizu szczytu tych 60 sekcji.110 971 U Lh _8^ +1 5 v LDA _ Zaklad 2 - zam. 854/81 - 110 szt.Cena 45 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania mocznika w procesie polaczo¬ nym z wytwarzaniem amoniaku, obejmujacy wytwarzanie amoniaku w strefie syntezy amoniaku, absorpcje wytwa¬ rzanego amoniaku w wodzie z utworzeniem stezonego wodnego roztworu amoniaku, stosowanego do absorpcji C02 zawartego w gazach kierowanych do syntezy amo¬ niaku, kierowanie wytworzonego przez absorpcje karbami- nianu amonowego do strefy syntezy mocznika gdzie na¬ stepuje czesciowa przemiana karbaminianu amonowego w mocznik, poddanie termicznemu rozkladowi karbami¬ nianu nie przeksztalconego w mocznik, odpedzanie pro¬ duktów rozkladu karbaminianu przy zastosowaniu gazo¬ wego amoniaku lub C02 lub gazów obojetnych, korzystnie amoniaku, odprowadzanie ze strefy odpedzania roztwo¬ ru mocznika zawierajacego nadal karbaminian, zawra¬ canie produktów rozkladu karbaminianu do urzadzenia do syntezy mocznika, jedno- lub wielostopniowe oddes¬ tylowanie pod cisnieniem 3—30 atm roztworu mocznika w celu otrzymania cieklego amoniaku oraz jednego roz¬ tworu lub wielu roztworów amoniakalnych weglanu amo¬ nowego z jednej strony i wodnego roztworu mocznika wolnego od karbaminianu amonowego z drugiej strony, 5 znamienny tym, ze gazy zawierajace C02 wprowadza sie u dna lub w poblizu dna do absorbera podzielonego na dwie sekcje, z których dolna stanowi absorber typu warstewkowego, a górna stanowi absorber typu pólko¬ wego, przy czym roztworem absorbujacym w dolnej sek- 10 cji jest jeden roztwór lub wiecej roztworów wodno- amo¬ niakalnych weglanu amonowego, otrzymywanych droga jedno- lub wielostopniowej, prowadzonej pod cisnie¬ niem 3-30 atm destylacji roztworu mocznika i zawiera¬ jacych ewentualnie dodatek roztworu odprowadzanego 15 z górnej sekcji, a roztworem absorbujacym w sekcji gór¬ nej jest stezony wodny roztwór amoniaku zawierajacy ewentualnie dodatek cieklego amoniaku.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym! ze sto- __ sunek wagowy cieklego amoniaku do stezonego wod- 20 nego roztworu amoniaku wynosi 1-i-5.
3. 3. Sposób wytwarzania mocznika w procesie polaczo¬ nym z wytwarzaniem amoniaku, obejmujacy wytwarza¬ nie amoniaku w strefie syntezy amoniaku, absorpcje 25 wytwarzanego amoniaku w wodzie z utworzeniem stezo¬ nego wodnego roztworu amoniaku, stosowanego do absorpcji C02 zawartego w gazach kierowanych do syn¬ tezy amoniaku, kierowanie wytworzonego przez absorp¬ cje karbaminianu amonowego do strefy syntezy mocz- 30 nika, gdzie nastepuje czesciowa przemiana karbami¬ nianu amonowego w mocznik, poddanie termicznemu rozkladowi karbaminianu nie przeksztalconego w mocz¬ nik, odpedzanie produktów rozkladu karbaminianu przy zastosowaniu gazowego amoniaku lub C02 lub gazów 35 obojetnych korzystnie amoniaku, odprowadzanie ze stre¬ fy odpedzania roztworu mocznika zawierajacego nadal karbaminian, zawracanie produktów rozkladu karbami¬ nianu do urzadzenia do syntezy mocznika, jedno- lub wielostopniowe oddestylowanie pod cisnieniem 3—30 atm 40 roztworu mocznika w celu otrzymania cieklego amonia¬ ku oraz jednego roztworu lub wielu roztworów amonia¬ kalnych weglanu amonowego z jednej strony i wodnego roztworu mocznika wolnego od karbaminianu amono¬ wego z drugiej strony, znamienny tym, ze sekcja warstew- 45 kowa i sekcja pólkowa sa umieszczone szeregowo i nie zachodza na siebie wzajemnie, przy czym zawierajace C02 gazy kierowane do syntezy mocznika wprowadza sie u dna lub w poblizu dna sekcji warstewkowej, od¬ prowadza ze szczytu tej sekcji i wprowadza u dna lub 50 w poblizu dna sekcji pólkowej, natomiast roztwory amoniakalne weglanu amonowego, otrzymywane droga jedno- lub wielostopniowej, prowadzonej pod cisnie¬ niem 3—30 atm destylacji roztworu mocznika i zawiera¬ jace ewentualnie dodatek roztworu odprowadzanego 55 z sekcji pólkowej, stanowiace roztwór absorbujacy' w sekcji warstewkowej oraz stezony wodny roztwór amo¬ niaku, zawierajacy ewentualnie dodatek cieklego amo¬ niaku, stanowiacy roztwór absorbujacy w sekcji pólko¬ wej, wprowadza sie u szczytu lub w poblizu szczytu tych 60 sekcji.110 971 U Lh _8^ +1 5 v LDA _ Zaklad 2 - zam. 854/81 - 110 szt. Cena 45 zl PL