Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mocznika z amoniaku i dwutlenku wegla.Gdy amoniak i dwutlenek wegla wprowadzi sie do strefy syntezy pod odpowiednim cis¬ nieniem (na przyklad 12-35 MPa) i w odpowiedniej temperaturze (na przyklad 170-250°C) naj¬ pierw tworzy sie karbaminian amonu zgodnie z reakcja: 2NH3 + C02 t^N-CO-ONH^ nastepnie z otrzymanego karbamlnianu amonu przez odwodnienie tworzy sie mocznik zgodnie z reakcja: t^N-CO-ON^ ^N-CO-NHg + t^O Stopien do którego zachodzi konwersja mocznika zalezy miedzy innymi od temperatury i od uzy¬ tego nadmiaru amoniaku. Produktem reakcji otrzymywanym w tym procesie jest roztwór zlozony zasadniczo z mocznika, wody, karbamlnianu amonu i niezwiazanego amoniaku* Karbaminian amonu i amoniak musza byc usuniete z roztworu i w wiekszosci przypadków zawracane sa do strefy syntezy. Strefa syntezy moze skladac sie z odrebnych stref do tworzenia karbaninianu i mocz¬ nika. Strefy te jednakze moga byc równiez polaczone w jednym urzadzeniu* Stosowany czesto sposób wytwarzania mocznika opisany jest w European Chemical News, Urea Supplement z 17 stycznia 1969, str. 17-20. W tym sposobie syntezy mocznika roztwór pow¬ staly w strefie syntezy w wysokiej temperaturze i pod wysokim cisnieniem odpedza sie.pod cisnieniem, pod którym prowadzona byla synteza, przez kontaktowanie roztworu w przeciwpradzie z gazowym dwutlenkiem wegla z doprowadzeniem ciepla, tak ze wiekszosc karbaminianu obecnego w roztworze ulega rozkladowi do amoniaku i dwutlenku wegla i te produkty rozkladu odpedza sie w postaci gazowej z roztworu i odprowadza z mala iloscia pary wodnej oraz dwutlenkiem wegla stosowanym do odpedzania. Rza stosowaniem dwutlenku wegla, tak jak opisano w tej pu¬ blikacji, odpedzanie mozna przeprowadzic przy uzyciu amoniaku, gazu obojetnego lub miesza¬ niny co najmniej dwóch z powyzszych gazów.2 141 369 Cieplo potrzebne do odpedzania otrzymuje sie przez kondensacje wysokopreznej pary wodnej 1,5-2,5 MPa po stronie plaszcza pionowego plaszczowo-rurkowego wymiennika ciepla, w którym prowadzi sie odpedzanie* Wiekszosc mieszaniny gazowej otrzymanej w procesie odpe¬ dzania skrapla sie w pierwszej strefie kondensacji i absorbuje w roztworze wodnym pochodza¬ cym z dalszej obróbki roztworu zawierajacego mocznik, po czym utworzony w tym procesie wod¬ ny roztwór karbaminianu, jak równiez nieskroplona mieszanine gazowa przeprowadza sie do strefy syntezy gdzie wytwarza sie mocznik. Tutaj cieplo potrzebne dla konwersji karbaminia¬ nu do mocznika otrzymuje sie z dalszej kondensacji mieszaniny gazowej.Odpedzony roztwór syntezowy mocznika rozpreza sie nastepnie do niskiego cisnienia, na przyklad 0,2-0,6 MPa i ogrzewa para wodna w celu usuniecia z roztworu amoniaku i dwu¬ tlenku wegla czesciowo jeszcze obecnych w odpedzonym roztworze mocznika w postaci.karbami¬ nianu. Otrzymana mieszanine gazowa, która zawiera równiez pare wodna skrapla sie i absorbuje w wodnym roztworze w drugiej strefie kondensacji pracujacej pod niskiem cisnieniem a utwo¬ rzony w tym procesie rozcienczony roztwór karbaminianu z powrotem pompuje sie do wysokocis¬ nieniowej sekcji syntezy mocznika i ewentualnie przeprowadza do strefy syntezy. Rzostaly roztwór zawierajacy mocznik poddaje sie dalszemu rozprezaniu i jakosciowemu ulepszaniu two¬ rzac roztwór lub stop mocznika, który moze byc dalej przerabiany na staly mocznik.W tym celu wodny roztwór mocznika odparowuje sie zazwyczaj w dwóch etapach odparo¬ wania: pierwszym przy umiarkowanie niskim cisnieniu i drugim przy bardziej obnizonym cisnie¬ niu, przy czym jako czynnik grzewczy stosuje sie pare niskoci snieniowa zas otrzymany stopio¬ ny mocznik przerabia sie na granulki, badz roztwór mocznika krystalizuje sie. Gazy otrzymane w etapie odparowania lub krystalizacji, które zawieraja poza para wodna, amoniak, dwutlenek wegla i porwane drobne kropelki mocznika skrapla sie w miare jak tworzy sie tak zwany kon¬ densat, procesowy. Czesc kondensatu procesowego stosuje sie jako absorbent dla mieszaniny gazowej w drugiej strefie kondensacji. fbzostala czesc mozna traktowac para wysokoprezna w celu rozlozenia zawartego tam mocznika na amoniak i dwutlenek wegla i odzyskania tych pro¬ duktów rozkladu z amoniakiem i dwutlenkiem wegla, które sa obecne jako takie.Proponowano juz wprowadzenie do takiego procesu dodatkowego etapu rozkladu, w którym dalsze ilosci karbaminianu jeszcze obecnego w odpedzonym roztworze syntezowym mocznika roz¬ klada sie pod cisnieniem 1,2-2,5 MPa (patrz brytyjski opis patentowy nr 2 083 472). Cieplo uwalniajace sie przy skraplaniu mieszaniny gazowej otrzymane w tym dodatkowym etapie rozkla¬ du odprowadza sie za pomoca zawiesiny krystalicznego mocznika, przepuszczanej przez strefe kondensacji przez rurki chlodzace, przy czym cieplo wymagane do odparowania wody przekazuje sie do zawiesiny krysztalów.Niedogodnoscia jest utrzymywanie zawiesiny krysztalów w obiegu przez rurki chlodza¬ ce za pomoca pompy, poniewaz obecnosc stalych czastek daje zwiekszone zaburzenia przy obslu¬ dze procesu, podczas gdy ponadto moze wystapic erozja rurek chlodzacych. Fbnadto w opisanym procesie, cieplo absorbowane przez zawiesine krysztalów wykorzystuje sie tylko czesciowo w procesie krystalizacji, poniewaz czesc obecnych krysztalów odprowadza sie jako produkt.Proponowano juz wykorzystanie ciepla wydzielanego przy skraplaniu mieszaniny gazowej zawierajacej amoniak i dwutlenek wegla do zatezania roztworu mocznika (patrz brytyjski opis patentowy nr 1 091 925). Ten znany proces nie zawiera etapu odpedzania, ale stanowi proces, w którym roztwór syntezowy mocznika rozpreza sie i ogrzewa w dwóch etapach cisnieniowych a uwolnione przy tym rozprezaniu gazy oddziela sie od roztworu. Roztwór otrzymany w pierwszym etapie cisnieniowym, po oddzieleniu mieszaniny gazowej wydzielonej przy rozprezaniu, ogrze¬ wa sie a utworzona w tej operacji mieszanine gazowa poddaje sie wymianie cieplnej z odparo¬ wywanym roztworem mocznika w wyniku czego roztwór ten ulega stezeniu. Przy tej obróbce mie¬ szanina gazowa chlodzi sie i czesciowo skrapla* Obecnie stwierdzono, ze przy odparowaniu roztworów mocznika, mozna bardziej ekono¬ micznie wykorzystac cieplo wydzielane przy skraplaniu mieszanin gazowych, zawierajacych amo¬ niak i dwutlenek wegla, otrzymywanych w procesie wytwarzania mocznika przy wystarczajaco141 369 3 wysokim poziomie cisnienia, jesli podwyzszy sie temperature rosy skraplanej mieszaniny tak, ze przy wymianie cieplnej mieszanina gazowa wykropli sie rzeczywiscie calkowicie. Jest to wiec nie tylko cieplo wyczuwalne, ale równiez cieplo rozpuszczania i cieplo skraplania, któ¬ re moga byc wykorzystane prawie calkowicie.Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mocznika, w którym ekonomicznie wykorzystuje sie, w czasie odparowania otrzymanego roztworu mocznika, cieplo, które moze byc wydzielone w dalszej obróbce odpedzonego roztworu syntezowego mocznika. Wedlug wynalazku osiaga sie to przez rozklad karbaminianu obecnego jeszcze w odpedzonym roztworze syntezowym mocznika w co najmniej dwóch dalszych etapach pod obnizonym cisnieniem, calkowite skroplenie oddzielonych gazów w pierwszym z tych etapów i przekazanie ciepla wydzielonego w tym procesie do odparo¬ wywanego roztworu mocznika. Azeby osiagnac rzeczywiscie kompletne skroplenie, temperature rosy mieszaniny gazowej przeznaczonej do skroplenia podnosi sie przez dodanie wody lub wod¬ nego roztworu NH, i C02 obecnego w port-ci tzw# wód technologicznych i mieszanine gaz-ciecz utworzona w tym procesie poddaje sie wymianie ciepla z odparowywanym roztworem mocznika.Tak wiec wynalazek dotyczy wytwarzania mocznika w procesie kilku etapowym obejmuja¬ cym: a) etap reakcji NH, i C02 w warunkach syntezy mocznika w celu sporzadzenia roztworu syntezowego mocznika, który poza mocznikiem i woda zawiera równiez karbaminian amonu i wolny amoniak; b) pierwszy etap rozkladu karbaminianu w celu rozlozenia czesci karbaminianu amonu pod cisnieniem równym cisnieniu w etapie syntezy lub nizszym, przez dostarczenie ciepla; c) drugi etap rozkladu w celu rozlozenia dalszej ilosci karbaminianu amonu, pod .cisnieniem w zakresie 0,4-4 MPa; d) trzeci etap rozkladu w celu rozlozenia pozostalej ilosci karbaminia¬ nu amonu pod cisnieniem nizszym niz w etapie c) i skroplenie w ten sposób otrzymanej miesza¬ niny gazowej; e) etap odparowania w celu przeksztalcenia roztworu mocznika otrzymanego w eta¬ pie d) w stezony roztwór mocznika, przy czym w powyzszym sposobie dotyczy obróbki na etapie odparowania, Zatezanie roztworu mocznika otrzymanego z syntezy mocznika zazwyczaj prowadzi sie w dwóch etapach: w pierwszym etapie roztwór mocznika zateza sie od okolo 70-75% do okolo 90-95% wagowych i w drugim etapie roztwór mocznika z etapu pierwszego zateza sie do stezenia co najmniej 99% wagowych.Wedlug wynalazku cieplo potrzebne dla pierwszego etapu odparowania moze byc dostar¬ czone przez cieplo uwolnione przez skroplenie mieszaniny gazowej otrzymanej w drugim etapie rozkladu karbaminianu. Proces ten prowadzi sie w wymienniku ciepla plaszczowo-rurkowym.Wedlug wynalazku sposób wytwarzania mocznika, w którym, w strefie syntezy mocznika pod cisnieniem 12,5-35 MPa i w odpowiadajacej temu cisnieniu temperaturze, tworzy sie z dwu¬ tlenku wegla i nadmiaru amoniaku roztwór syntezowy mocznika zawierajacy karbaminian i wolny amoniak zawarty w roztworze karbaminian rozklada sie, przy czym w pierwszym etapie rozkladu pod cisnieniem takim jak w strefie syntezy lub nizszym rozklada sie czesc karbaminianu za pomoca dostarczonego ciepla a otrzymana w tym procesie faze gazowa skrapla sie w pierwszej strefie kondensacji, w drugim etapie rozkladu pod cisnieniem 0,4-4 MPa rozklada sie dalsza czesc karbaminianu za pomoca dostarczonego ciepla i oddziela sie utworzona faze gazowa, w na¬ stepnym etapie usuwa sie pozostaly karbaminian w postaci mieszaniny gazowej zawierajacej amoniak i dwutlenek wegla i przerabia sie te mieszanine gazowa na roztwór amoniaku i dwutlen¬ ku wegla w wodzie, zas pozostaly roztwór zawierajacy mocznik przerabia sie na stezony roz¬ twór mocznika polega na tym, ze zatezony roztwór mocznika wprowadza sie do pierwszego etapu odparowania w plaszczowo-rurkowym wymienniku ciepla do posredniej wymiany ciepla z przeply¬ wajaca w przeciwpradzie mieszanina gazowa zawierajaca amoniak, dwutlenek wegla i pare wodna otrzymana z drugiego etapu rozkladu, która skraplajac sie dostarcza cieplo potrzebne do za- tezenia i której temperature rosy podnosi sie przez kontaktowanie z roztworem amoniaku i dwu¬ tlenku wegla w wodzie, przy czym zatezany roztwór mocznika wprowadza sie do rurek plaszcze- wo-rurkowego wymiennika ciepla, zas mieszanine gazowa z drugiego etapu rozkladu wprowadza sie do plaszcza wymiennika ciepla w koncu przeciwnym do miejsca wprowadzania zatezanego roz-4 141 369 tworu mocznika, roztwór amoniaku i dwutlenku wegla w wodzie wprowadza sie do plaszcza w miej¬ scu usytuowanym pomiedzy wejsciem wprowadzanej mieszaniny gazowej a wejsciem zatezanego roz¬ tworu mocznika, zas kondensat skladajacy sie z roztworu amoniaku i dwutlenku wegla w wodzie odbiera sie z plaszcza po tej stronie wymiennika ciepla po której roztwór mocznika wprowadza sie do rurek.Tak wiec pierwszy etap odparowania zatezanego roztworu mocznika prowadzi sie w plasz¬ czowo-rurkowym wymienniku ciepla. Zatezany roztwór przeprowadza sie przez rurki, podczas gdy cieplo potrzebne do odparowania wody genezowane jest w wymienniku po stronie plaszcza. W tym celu mieszanine gazowa otrzymana w etapie c) skrapla sie po stronie plaszcza podczas jej przeplywu w przeciwpradzie w posredniej wymianie ciepla z zatezanym roztworem mocznika. Zgod¬ nie z wynalazkiem skraplanie mieszaniny gazowej otrzymanej w etapie c) osiaga sie poprzez podwyzszenie jej temperatury rosy, które uzyskuje sie poprzez doprowadzenie roztworu amoniaku i dwutlenku wegla w wodzie otrzymanego w etapie d) do wymiennika po stronie plaszcza w punkcie umiejscowionym miedzy punktami wlotu mieszaniny gazowej skraplanej po stronie plaszcza a roztworu mocznika do zatezania po stronie rurek.Dla lepszego zilustrowania wynalazku graficznie przedstawiono przebieg procesu na wykresie w ukladzie Q-t, na którym cieplo uwalniane z kondensacji róznych gazów zawierajacych amoniak, dwutlenek wegla i wode i/lub cieklych mieszanin (krzywe a i b) wykreslono w funkcji temperatury skraplania mieszaniny. Na tym wykresie krzywa skraplania mieszaniny gazowej za¬ wierajacej amoniak, dwutlenek wegla i pare wodna pod nieobecnosc rozcienczonego wodnego roz¬ tworu karbaminianu zilustrowana jest krzywa "a", zas krzywa skraplania tej mieszaniny gazo¬ wej w obecnosci rozcienczonego wodnego roztworu karbaminianu zilustrowana jest krzywa "b".Krzywa "c" przedstawia krzywa odparowania zatezanego roztworu mocznika.W sposobie wedlug wynalazku istotne jest stworzenie dostatecznie duzej róznicy tempe¬ ratur miedzy zatezanym roztworem mocznika po stronie rurek a skraplana mieszanina gazowa po stronie plaszcza wymiennika ciepla wzdluz calej krzywej odparowania, azeby zwiekszyc do mak¬ simum wymiane ciepla miedzy plaszczem a rurkami. Takie maksymalne zwiekszenie uzyskuje sie, gdy skraplanie mieszaniny gazowej po stronie plaszcza przebiega wzdluz krzywej UVWX na wy¬ kresie Q-t, na którym U oznacza temperature, przy której wprowadzana jest mieszanina gazowe, V oznacza temperature rosy, W - punkt przeciecia krzywych skraplania a X oznacza temperature, przy której odbiera sie kondensat. Aby skraplanie przebiegalo wzdluz krzywej UVWX wodny roz¬ twór karbaminianu amonu powinien wejsc w kontakt ze skraplajaca sie mieszanina gazowa w pun¬ kcie przeciecia krzywej kondensacji pod nieobecnosc roztworu wodnego (krzywa "a") z krzywa kondensacji w obecnosci roztworu wodnego (krzywa "b"), to jest w punkcie W# Gdy zachodzi ten przypadek istnieje dostatecznie duza róznica temperatury miedzy zatezanym roztworem mocznika (krzywa wclf) a skraplajaca sie mieszanina gazowa (krzywa UVWX).Temperatura rosy skraplanej mieszaniny gazowej po stronie plaszcza wymiennika ciepla zwieksza sie poprzez staranne zlokalizowanie miejsca wprowadzania roztworu karbaminianu amo¬ nu, tak ze nie zachodzi potrzeba wykorzystania czesci jego ciepla skraplania na ogrzanie za¬ tezanego roztworu mocznika. W proponowanej tutaj kombinacji mozliwe jest*bardzo sprawne wy¬ korzystanie ciepla wyczuwalnego Jak równiez ciepla kondensacji i ciepla absorpcji mieszaniny gazowej z drugiego etapu rozkladu.Przy stosunkowo niskich cisnieniach w drugim etapie rozkladu, we wskazanych granicach, uzyskuje sie glównie wzrost ilosci wymienialnego ciepla. Przy stosunkowo wysokich cisnieniach w drugim etapie rozkladu, we wskazanych granicach, osiaga sie glównie wzrost róznicy tempe¬ ratur miedzy plaszczem a rurkami wymiennika ciepla, tak, ze przy danej ilosci wymienianego ciepla potrzeba mniejszej powierzchni wymiany ciepla.Przy wyzszych cisnieniach w drugim etapie rozkladu, ilosc skraplanej mieszaniny ga¬ zowej a stad równiez i ilosc ciepla wydzielanego przy wykraplaniu jest mniejsza i moze okazac sie konieczne grzanie roztworu mocznika para. Tak wiec na ogól cisnienie w drugim etapie roz-141 369 5 kladu bedzie utrzymywana ponizej 2,5 MPa a zwlaszcza miedzy 1,5 a 2,2 MPa. W tym przypadku pozadany jest trzeci etap rozkladu pracujacy pod cisnieniem 0,1-1 MPa. Mozliwa jest jednakze praca drugiego etapu rozkladu pod cisnieniem miedzy 0,4 a 1 MPa. W tym przypadku, roztwór mocznika otrzymany w tym etapie moze byc przeslany bezposrednio do etapu zatezania, gdzie jednoczesnie zachodzi rozklad pozostalego karbaminianu oraz zatezania.Jesli rozklad karbamianu nieprzeksztalconego w mocznik zachodzi w trzech etapach, korzystnie jest prowadzic mieszanine gazowa do wykroplenia do wymiennika ciepla z tempera¬ tura rosy miedzy 110 a 160°C, tak, zeby tutaj równiez róznica temperatur pomiedzy skrapla¬ jacym sie gazem i odparowywanym roztworem ciepla byla nizsza minimalnej wartosci, przy któ¬ rej zachodzi wymiana ciepla. Jako zasada, wystarczajaca bedzie temperatura mieszaniny gazo¬ wej miedzy 125 a 180°C.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany w procesach wytwarzania mocznika, w któ¬ rych karbaminian rozklada sie przez obróbke polegajaca na odpedzaniu i nastepnie grzaniu w jednym lub kilku etapach cisnieniowych jak równiez w procesach, w których zachodzi rozklad karbaminianu tylko przez grzanie w kilku etapach cisnieniowych.Wynalazek zostanie blizej przedstawiony w nawiazaniu do rysunku i przykladu, które jednakze nie ograniczaja jego zakresu.W wykonaniu przedstawionym na rysunku zastosowano nastepujace oznaczenia: 1 - ozna¬ cza strefe syntezy, 2 - pierwszy etap rozkladu, na przyklad strefe odpedzania, 3 - pierwsza strefe kondensacji a 4 skruber* Urzadzenia te tworza czesc wysokocisnieniowa syntezy mocz¬ nika, w której utrzymuje sie cisnienie na przyklad 12,5-35,0 MPa. Symbolami 5, 8 i 10 ozna¬ czono zawory rozprezne, 6 - strefe ogrzewania, 7 i 9 separatory gaz-ciecz, 11 - zbiornik magazynowy roztworu mocznika do odparowania. Przez 12 i 13 oznaczono odpowiednio pierwszy i drugi etap odparowania, 14 - druga strefe kondensacji a 15 zbiornik magazynowy roztworu karbaminianu otrzymanego w wyniku wymiany ciepla w pierwszym etapie odparowania. 16 oznacza pompe do pompowania roztworu karbaminianu a 17 ezektor cieczy.Przez przewód 18 i ezektor 17 doprowadza sie amoniak, lacznie z roztworem karbaminia¬ nu doprowadzanym przewodem 19 ze skrubera 4, poprzez przewód 20 do pierwszej strefy 3 kon¬ densacji, do której przewodem 21 wprowadza sie mieszanine gazowa ze strefy 2 odpedzania. Te mieszanine gazowa otrzymuje sie przez przeprowadzenie przez strefe 2 odpedzania, podczas dostarczania ciepla, syntezowego roztworu mocznika odprowadzonego przewodem 22 ze strefy syntezy 1 w przeciwpradzie do dwutlenku wegla wprowadzanego do tej strefy przewodem 27.Ta pierwsza strefa kondensacji moze, na przyklad, byc zaprojektowana w postaci plasz¬ czowo-rurowego wymiennika ciepla. Cieplo wydzielone w tej strefie przy tworzeniu karbaminia¬ nu amonu odprowadza sie np. za pomoca kotla zasilanego woda. Gieplo to przeksztalcone zostaje w tym procesie w pare niskoprezna 0,4-0,5 MPa. Strefa odpedzania równiez moze byc zaprojekto¬ wana w postaci pionowego plaszczowo-rurowego wymiennika ciepla. Cieplo potrzebne do odpedza¬ nia dostarcza sie w postaci pary wysokopreznej na przyklad 1,5-3 MRa. Roztwór karbaminianu powstaly w pierwszej strefie 3 kondensacji oraz nieskroplony gaz wprowadza sie do strefy 1 syntezy przewodem 23. W strefie tej wydziela sie dostateczna ilosc ciepla w wyniku dalszej kondensacji amoniaku i dwutlenku wegla do karbaminianu, aby pokryc zapotrzebowanie na cieplo endotermicznej konwersji karbaminianu do mocznika. Gazowa mieszanine nieskroplona w tej stre¬ fie, która zawiera obojetne gazy wprowadzone do procesu ze swiezym amoniakiem i dwutlenkiem wegla i ewentualnie pasywujace powietrze lub tlen, wprowadza sie przewodem 24 do skrubera 4, gdzie obecne w gazie amoniak i dwutlenek wegla sa wymywane roztworem karbaminianu dostarcza¬ nym przewodem 26. Gazy obojetne odprowadza sie przewodem 25# Odpedzany syntezowy roztwór mocznika odbiera sie ze strefy odpedzania 2 i przepro¬ wadza przez przewód 28, zawór rozprezny 5, w którym obniza sie cisnienie do 0,4-4 MP&, na przyklad okolo 2,4 MPa i poprzez strefe grzania 6, w której mieszanina reakcyjna ulega ogrza¬ niu poprzez wymiane cieplna do temperatury 125-180°C na przyklad do okolo 165°C, w trakcie której to obróbki czesc obecnego jeszcze karbaminianu ulega rozkladowi,do separatora 7 gaz-6 141 369 ciecz. Utworzona faze gazowa, mieszanine zawierajaca zasadniczo amoniak, dwutlenek wegla i pare wodna odprowadza sie z tego separatora przewodem 29 a pozostala faze ciekla przewo¬ dem 30. Cisnienie fazy cieczy obniza sie za pomoca zaworu rozpreznego 8 do 0,1-1 MPa na przyklad 0,7 MPa a utworzona w tym procesie mieszanine gaz-ciecz przepuszcza sie przez se¬ parator 9 gaz-ciecz. Wydzielona w nim faze gazowa, mieszanine zawierajaca zasadniczo amo¬ niak, dwutlenek wegla i pare wodna przepuszcza sie przewodem 31 do drugiej strefy konden¬ sacji 14 i skrapla tam tworzac roztwór karbaminianu z pomoca roztworu wodnego, na przyklad kondensatu procesowego doprowadzanego przewodem 41.Cieplo wydzielane w trakcie skraplania odprowadza sie za pomoca wody chlodzacej.Faza ciekla otrzymana w separatorze 9 gaz-ciecz przeplywa przez przewód 32 i zawór rozprez¬ ny 10, w którym roztwór ten rozprezany jest do cisnienia atmosferycznego lub nizszego, na przyklad 0,06 MPa, do zbiornika magazynowego 11. Z tego zbiornika magazynowego otrzymany roztwór, zawierajacy na przyklad okolo 70# wagowych mocznika i zawierajacy jeszcze amoniak i dwutlenek wegla dostarcza sie przewodem 34 do pierwszego etapu odparowania 12. Nastepnie roztwór mocznika zatezony juz, na przyklad do ponad 9096 wagowych mocznika przeprowadza sie przewodem 35 do drugiego etapu odparowania 13. Dla sposobu wedlug wynalazku strefa grzania w tych etapach odparowania korzystnie zaprojektowana jest w postaci pionowego plaszczowo- rurowego wymiennika ciepla.W zasadzie mozna równiez stosowac poziomy plaszczowo-rurowy wymiennik ciepla, ale wy¬ maga to stosowania urzadzenia o bardziej zlozonej konstrukcji. I&ra wodna otrzymana w dwóch etapach odparowania, zawierajaca male ilosci cieklego mocznika, amoniaku i dwutlenku wegla, przesylana jest po kondensacji odpowiednio przewodami 39 i 40 do nie przedstawionej instalacji przerobu kondensatu procesowego, jak równiez i faza gazowa odprowadzona przewodem 38 ze zbiornika magazynowego 11.Cieplo potrzebne do odparowania w drugim etapie odparowania 13 dostarczane jest z kondensacji pary niskopreznej. Cieplo potrzebne w pierwszym etapie 12 odparowania dostar¬ cza sie przez kondensacje mieszaniny gazowej odprowadzanej przewodem 29 z separatora 7 gaz-ciecz. W tym celu mieszanine gazowa doprowadza sie po stronie plaszcza plaszczowo-ruro¬ wego wymiennika ciepla pierwszego etapu 12 odparowania, do którego jednoczesnie dostarcza sie przewodem 33 roztwór karbaminianu z drugiej strefy 14 kondensacji. Tak wiec zostaje pod¬ niesiona temperatura rosy skraplanej mieszaniny gazowej. Roztwór karbaminianu pelni równiez funkcje srodka kondensujacego i rozpuszczalnika dla skraplanej mieszaniny gazowej.Preferuje sie przepuszczanie mieszaniny gazowej przez strefe grzania w przeciwpra- dzie z odparowywanym roztworem mocznika* Roztwór karbaminianu utworzony po stronie plaszcza w procesie kondensacji przeprowadza sie przewodem 36 do zbiornika magazynowego 15f doprowa¬ dza do cisnienia syntezy za pomoca pompy 16 i przeprowadza przewodem 26 na góre skrubera 4 w celu usuniecia amoniaku i dwutlenku wegla z mieszaniny gazowej zawierajacej obojetne gazy, które byly odprowadzone ze strefy 1 syntezy przewodem 24i Odparowany roztwór mocznika od¬ prowadza sie przewodem 37* Jesli cieplo wydzielone przy kondensacji mieszaniny gazowej dostarczane przewodem 29 nie wystarcza na pokrycie calego zapotrzebowania na cieplo pierwszego etapu odparowania, to brak ten moze byc pokryty przez kondensacje pary niskopreznej, W tym przypadku strona plasz¬ cza strefy grzania musi byc podzielona na dwa przedzialy.Przyklad I. Opisanym powyzej sposobem wytwarzano mocznik wedlug wykonania przedstawionego na rysunku, w instalacji o wydajnosci 1500 ton/dobe. Ilosci podano w kg/h.W sekcji wysokocisnieniowej instalacji cisnienie wynosilo 17»73 MPa, w drugim etapie rozkla¬ du i w wymienniku ciepla pierwszego etapu odparowania, po stronie plaszcza, cisnienie wyno¬ silo 2,35 MPa. Dd sekcji wysokocisnieniowej instalacji doprowadzano 25560 kg NH,, który za¬ wieral 107 kg 1^0 i który ogrzano wstepnie do temperatury 85°C oraz 38681 kg roztworu kar¬ baminianu zawierajacego 16521 kg C02» 13392 kg NH^ i 8228 kg HgO* w strefie reakcji otrzymy-141 369 7 wano temperature na poziomie 183° C i stosunek molowy N/c 2,95» Do strefy odpedzania wpro¬ wadzano 179594 kg roztworu syntezowego mocznika i odpedzano za pomoca 48133 kg mieszaniny gazowej zawierajacej 46079 kg C02 zas reszte stanowily gazy obojetne, glównie powietrze.Ze strefy odpedzania odprowadzono 120382 kg mocznika, 291 kg biuretu, 15556 kg CO2, 13193 kg NH,, 27775 kg H20 i 27 kg skladników obojetnych* Cisnienie odpedzonego roztworu syntezowego mocznika obnizono do 2,35 MBa i poprzez wymiane ciepla temperature rozprezonej mieszaniny doprowadzono do 165°C. Tak wiec w separatorze gaz-ciecz otrzymano 724183 kg mieszaniny gazowej zawierajacej 14681 kg C02, 7062 kg NH^, 2413 kg H20 i 27 kg skladników obojetnych* Ebnadto pozostalo 96199 kg fazy cieklej zawierajacej 63539 kg mocznika, 291 kg biuretu, 876 kg C02, 6131 kg NH, i 25362 kg H20i Cisnienie tej fazy cieklej obnizono do 0,69 kg a otrzymana mieszanine przeslano do separatora 9 gaz-ciecz. Tutaj oddzielono 4392 kg mieszaniny gazowej skladajacej sie z 552 kg C02, 2612 kg NH, i 1228 kg HgO. Cisnienie po¬ zostalych roztworów obnizono do 0,065 MPa, co dalo 84663 kg roztworu mocznika o temperatu¬ rze 90°C skladajacego sie z 63477 kg mocznika, 324 kg biuretu, 24 kg CO^, 593 kg NH* i 20245 kg H20« Mieszanine gazowa otrzymana w separatorze 9 gaz-ciecz skroplono w drugiej strefie kondensacji za pomoca roztworu karbaminianu utworzonego z przerobu kondensatu procesowego, który to roztwór karbaminianu zawieral 2059 kg CO^, 2875 kg NH, i 4623 kg HgO* W drugiej strefie kondensacji otrzymano 15750 kg roztworu o temperaturze 45°C zawierajacego 2611 kg C02, 7289 kg NH, i 5850 kg 1^0. Roztwór odbierano pod cisnieniem 2,35 MPa i wprowadzano ra¬ zem z mieszanina gazowa z separatora gaz-ciecz na góre od strony plaszcza sekcji grzejnej pierwszego etapu odparowania, w przeciwpradzie do roztworu odparowywanego mocznika* Miesza¬ nine gazowa nastepnie skroplono, w wyniku czego utworzylo sie 38681 kg roztworu karbaminianu o temperaturze 124 C.Roztwór mocznika przeprowadzono przez rurki sekcji grzania, zatezono w tym procesie i odprowadzono z grzejnika w temperaturze 130°C* Sklad tego roztworu byl nastepujacy 67874 kg mocznika, 425 kg biuretu, 216 kg NH* i 3379 kg wody* Z góry pierwszego etapu odparowania uszlo 17798 kg mieszaniny par zlozonej z 16774 kg HgO, 275 kg C02, 581 kg NH,, 23 kg skladni¬ ków obojetnych i 146 kg mocznika* Jesli grzanie w pierwszym etapie odparowania przeprowadza¬ no za pomoca pary niskopreznej do uzyskania tego samego wyniku potrzeba bylo 18390 kg pary o cisnieniu 0,4 MPa.Przykl ad II. Mocznik wytwarzano wedlug wykonania przedstawionego na rysunku w instalacji o wydajnosci 1000 ton/dobe. Ilosci podano w kg/h. W drugim etapie rozkladu, w którym otrzymano cisnienie 1,8 MPa, otrzymano mieszanine gazowa zawierajaca 9440 kg C02, 5680 kg NH-z i 1810 kg HgO. Temperatura mieszaniny gazowej wynosila 153°C a jej temperatura rosy wynosila 139°C. Te mieszanine gazowa; skraplano za pomoca roztworu karbaminianu o tempe¬ raturze 45°C, zawierajacego 1470 kg C02, 4440 kg NH, i 4470 kg H20 po stronie plaszcza pio¬ nowego plaszczowo-rurowego wymiennika ciepla, który tworzyl sekcje grzania w pierwszym eta¬ pie odparowania.W tym celu mieszanine gazowa wprowadzano na góre strony plaszcza, w przeciwpradzie do zawierajacego mocznika roztworu do odparowania, zawierajacego 41667 kg mocznika, 132 kg C02, 1343 kg NH, i 14639 kg HgO. Roztwór zawierajacy mocznik, który przepuszczano przez rur¬ ki sekcji grzewczej zatezano cieplem tam wydzielonym do stezenia roztworu 9596 wagowych mocz¬ nika. Opuszczal on sekcje grzewcza w temperaturze 130°C. Jesli grzanie w pierwszym etapie odparowania przeprowadzono za pomoca pary niskopreznej do uzyskania takich samych wyników potrzeba bylo 13100 kg pary o cisnieniu 0,4 MPa.8 141 369 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania mocznika, w którym, w strefie syntezy mocznika pod cisnieniem 12,5-35 MPa i w odpowiadajacej temu cisnieniu temperaturze tworzy sie z dwutlenku wegla i nadmiaru amoniaku roztwór syntezowy mocznika zawierajacy karbaminian i wolny amoniak, zawarty w roztworze karbaminian rozklada sie, przy czym w pierwszym etapie rozkladu pod cis¬ nieniem takim jak w strefie syntezy lub nizszym rozklada sie czesc karbaminianu za pomoca dostarczonego ciepla a otrzymana w tym procesie faze gazowa skrapla sie w pierwszej strefie kondensacji, w drugim etapie rozkladu pod cisnieniem 0,4-4 MPa rozklada sie dalsza czesc kar¬ baminianu za pomoca dostarczonego ciepla i oddziela sie utworzona faze gazowa, w nastepnym etapie usuwa sie pozostaly karbaminian w postaci mieszaniny gazowej zawierajacej amoniak i dwutlenek wegla i przerabia sie te mieszanine gazowa na roztwór amoniaku i dwutlenku wegla, w wodzie zas pozostaly roztwór zawierajacy mocznik przerabia sie na stezony roztwór moczni¬ ka, znamienny tym, ze zatezany roztwór mocznika wprowadza sie do pierwszego etapu odparowania w plaszczowo-rurkowym wymienniku ciepla do posredniej wymiany ciepla z przeplywajaca w przeciwpradzie mieszanina gazowa zawierajaca amoniak, dwutlenek wegla i pare wodna otrzymana z drugiego etapu rozkladu, która skraplajac sie dostarcza cieplo potrzebne do zatezania a której temperature rosy podnosi sie przez kontaktowanie z roztworem amoniaku i dwutlenku wegla w wodzie, przy czym zatezany roztwór mocznika wprowadza sie do rurek plasz¬ czowo-rurkowego wymiennika ciepla, zas mieszanine gazowa z drugiego etapu rozkladu wprowadza sie do plaszcza wymiennika ciepla w koncu przeciwnym do miejsca wprowadzania zatezanego roz¬ tworu mocznika, roztwór amoniaku i dwutlenku wegla w wodzie wprowadza sie do plaszcza w miej¬ scu usytuowanym pomiedzy wejsciem wprowadzanej mieszaniny gazowej a wejsciem zatezanego roz¬ tworu mocznika, zas kondensat skladajacy sie z roztworu amoniaku i dwutlenku wegla w wodzie odbiera sie z plaszcza po tej stronie po której roztwór mocznika wprowadza sie do rurek. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze roztwór amoniaku i dwu¬ tlenku wegla w wodzie wprowadza sie po stronie plaszcza wymiennika ciepla w miejscu, gdzie temperatura po stronie plaszcza w zasadzie odpowiada temperaturze, przy której na wykresie Q-tf na którym Q oznacza ilosc ciepla przekazanego od strony plaszcza do strony rurek a t oznacza temperature po stronie plaszcza, krzywa kondensacji mieszaniny gazowej pod nieobec¬ nosc rozcienczonego roztworu karbaminianu przecina sie z krzywa kondensacji mieszaniny gazo¬ wej w obecnosci rozcienczonego roztworu karbaminianu. 3« Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze od strony plasz¬ cza wymiennika ciepla wprowadza sie mieszanine gazowa do kondensacji o temperaturze rosy 110-160°C.141 369 U 90 O (10^ KCAL) PL PL PL