PL159061B1 - Sposób wytwarzania mocznika PL - Google Patents

Abstract

18,0-30,0 M Pa i w tem- peraturze 180-210°C z pelna recyrkulacja nieprzereago- wanych surowców oddzielanych od roztw oru mocznika przez ekspansje i rozklad przy pom ocy czynnika grze- wczego w kilku stopniach pod zmniejszajacymi sie kolejno cisnieniami a nastepnie absorbow anych i kon- densowanych pod tymi samymi cisnieniami w kolejnych stopniach absorpcji i kondensacji i zawracanych do reak- tora, znamienny tym, ze przedostatnim bezposrednio bezcisnieniowy stopien rozkladu z przedm uchem roz- tworu powietrzem, roztw ór mieszaniny poreakcyjnej rozklada sie kolejno w dwóch aparatach: w kolumnie destylacyjnej zaopatrzonej w przelewowe pólki sitowe i rurowy grzejnik cyrkulacyjny oraz w grzejniku ocieko- wym, przy czym roztw ór doprow adza sie najpierw do kolum ny destylacyjnej, w której splywa poprzez pólki do grzejnika cyrkulacyjnego, w którym nastepuje czesciowe odpedzenie nieprzereagowanych surow ców a nastepnie roztw ór przechodzi do grzejnika ociekowego, w którym nastepuje dalsze odpedzenie nieprzereagowanych surow - ców, przy czym opary z grzejnika ociekowego kieruje sie do kolum ny destylacyjnej, gdzie mieszaja sie z oparam i z grzejnika cyrkulacyjnego kolum ny destylacyjnej, i przez pólki sitowe odprow adzane sa z kolum ny destylacyjnej do procesu absorpcji, natom iast roztw ór z grzejnika ociekowego kieruje sie do bezcisnieniowego stopnia roz- kladu z przedm uchem roztw oru . ... PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mocznika z amoniaku i dwutlenku węgla pod ciśnieniem 18,0-30,0 MPa i w temperaturze H^(^^210°C z pełną recyrkulacją nieprzereagowanych surowców oddzielanych od roztworu mocznika poprzez ekspansję i rozkład przy pomocy czynnika grzewczego w kilku stopniach pod zmniejszającymi się kolejno ciśnieniami a następnie absorbowanych i kondensowanych pod tymi samymi ciśnieniami w kolejnych stopniach absorbcji i kondensacji i zawracanych do reaktora.

W znanym sposobie wytwarzania mocznika z amoniaku i dwutlenku węgla mieszanina poreakcyjna wychodząca z reaktora syntezy mocznika poddawanajest ekspansji i rozkładowi przy pomocy ogrzewania parą wodną w kilku stopniach, przykładowo kolejno pod ciśnieniem 1,8 MPa; 0,35 MPa; 0,13 MPa oraz w stopniu bezciśnieniowym dodatkowo poddawana jest przedmuchowi powietrzem. Gazy zawierające NH3, CO2 i H2O ze stopnia rozkładu 0,13 MPa; 0,35 MPa i 1,8 MPa przechodzą do absorpcji i kondesacji i w postaci wodnego roztworu karbaminianu i ciekłego NH3 zawracane są do reaktora syntezy.

Gazy ze stopnia bezciśnieniowego wraz z powietrzem odprowadzane są do atmosfery a oczyszczony od nieprzereagowanych surowców roztwór wodny mocznika zawierający jeszcze pewną niewielką ilość NH3 przechodzi do krystalizacji. Aparaty do rozkładu mieszaniny poreakcyjnej w przedostatnim stopniu pod ciśnieniem 0,13 MPa i ostatnim bezciśnieniowym z przedmuchem powietrzem, zwane wyparkami, są pionowymi, cylindrycznymi aparatami z grzejnikami mającymi postać pęku U-rurek, zasilanymi parą grzewczą. Konstrukcja taka nie sprzyja odpędzeniu NH3 i CO2 w przedostatniej wyparce pracującej pod ciśnieniem 0,13 MPa a stosunkowo długi czas przebywania roztworu w wysokiej temperaturze ok. 120-125°C sprzyja procesowi hydrolizy mocznika do NH3 i CO2. Powoduje to przejście stosunkowo dużej ilości NH3 do wyparki bezciśnieniowej.

159 061

W wyparce bezciśnieniowej także zachodzi dodatkowy rozkład mocznika na skutek hydrolizy w temp. 105-110°C i w efekcie wraz z powietrzem odprowadzane są do atmosfery stosunkowo duże ilości NH3 co powoduje podwyższenie wskaźnika zużycia NH3 w procesie i zanieczyszczenie środowiska. Przykładowo: przy wydajności instalacji mocznika 500t/d, do atmosfery odprowadzane jest 70-150 kg NH3 na godzinę. Znany jest sposób likwidacji tych strat NH3, polegający na tym, że powietrze opuszczające wyparkę bezciśnieniową kierowane jest do absorbera, w którym prawie cały zawarty w nim NH3 ulega absorpcji w wodzie. Powietrze jest ogrzewane i zawracane do wyparki, a wodny roztwór NH3 podlega destylacji i NH3 jest odzyskiwany.

Sposób otrzymywania mocznika według wynalazku ogranicza znacznie emisję NH3 w ostatnim bezcćśnieniowym stopniu rozkładu tak, że nie jest konieczne stosowanie dodatkowej instalacji likwidującej te straty. Według wynalazku w przedostatnim nieskociśnieniowym stopniu rozkładu poprzedzającym bezpośrednio bez^ćśnieniowy stopień rozkładu z przedmuchem roztworu powietrzem, roztwór mieszaniny poreakcyjnej rozkłada się kolejno w dwóch aparatach: w kolumnie destylacyjnej zaopatrzonej w przelewowe półki sitowe i rurowy grzejnik cyrkulacyjny oraz w grzejniku ociekowym, przy czym roztwór doprowadza się najpierw do kolumny destylacyjnej, w której spływa poprzez półki do grzejnika cyrkulacyjnego, w którym następuje częścćowe odpędzenie nieprzereagowanych surowców a następnie roztwór przechodzi do grzejnika ociekowego, w którym następuje dalsze odpędzenie nieprzereagowanych surowców, przy czym opary z grzejnika ociekowego kieruje się do kolumny destylacyjnej, gdzie mieszają się z oparami z grzejnika cyrkulacyjnego kolumny destylacyjnej i przez półki sitowe odprowadzane są z kolumny destylacyjnej do procesu absorpcji, natomiast roztwór z grzejnika ociekowego kieruje się do bezciśnieniowego stopnia rozkładu z przedmuchem roztworu powietrzem, w którym następuje ostateczny rozkład roztworu mieszaniny poreakcyjnej w wyparce filmowej z przedmuchem roztworu powietrzem, przy czym opary wraz z powietrzem doprowadzane są do atmosfery, natomiast roztwór z wyparki filmowej kieruje się do krystalizacji.

Zgodnie z wynalazkiem rozkład mieszaniny poreakcyjnej w przedostatnim stopniu pracującym przykładowo pod ciśnieniem 0,13 MPa i w temperaturze końcowej roztworu 125°C prowadzi się w układzie technologicznym złożonym z dwóch aparatów: kolumny destylacyjnej zaopatrzonej w półki sitowe przelewowe i rurowy grzejnik cyrkulacyjny oraz grzejnika ociekowego, w którym roztwór spływa w dół cienką warstewką po ścćankach wewnętrznych rur a opary płyną ku górze stykając się z roztworem i następnie doprowadzane są do kolumny destylacyjnej pod dolną półką sitową. Do części płaszczowej obydwu grzejników doprowadza się parę grzewczą. Takie rozwiązanie przedostatniego, niskociśnieniowego stopnia rozkładu zapewnia, dzięki zastosowaniu półek sitowych i grzejnika ociekowego, w którym rozwinięta jest powierzchnia styku roztworu i oparów płynących w przeciwprądzie, dokładne odpędzenie NH3 i CO2 z roztworu. Zastosowanie grzejnika ociekowego skraca także czas przebywania roztworu mocznika w wysokiej temperaturze, co ogranicza jego hydrolizę. Dzięki temu do ostatniego, bezciśnieniowego stopnia rozkładu przechodzi roztwór mocznika zawierający minimalną ilość NH3. Problemem występującym, przy stosowaniu grzejników ociekowych, jest zachłystywanie się rur grzejnika na skutek przepływu dużych ilości oparów w górę.

Według wynalazku likwiduje się tą wadę, poprzez podział procesu odparowania na dwa grzejniki: cyrkulacyjny kolumny destylacyjnej i ociekowy, co zmniejsza ilość oparów przepływających w rurach drugiego z nich.

W ostatnim, bezciśnieniowym stopniu rozkładu pracującym w temperaturze 100°C zasadniczym procesem jest zatężenie roztworu mocznika, a więc odparowanie wody oraz usunięcie resztek NH3 i CO2. Stosuje się tu przedmuch roztworu gorącym powietrzem. Ułatwia to odparowanie wody w niskiej temperaturze i zapewnia prawie całkowite usunięcie NH3 i CO2 z roztworu przechodzącego do dalszej przeróbki w krystalizacji.

Do atmosfery wraz z powietrzem i parą wodną przechodzi tylko ta niewielka ilość NH3, która doprowadzona została z roztworem z przedostatniego niskociśnieniowego stopnia rozkładu. Problem w bezciśnieniowym stopniu rozkładu i odparowania roztworu jest ograniczenie hydrolizy mocznika w wysokiej temperaturze, a tym s^mym ograniczenie dodatkowych strat NH3 do atmosfery.

159 061

Według wynalazku odparowanie prowadzi się w wyparce filmowej, którą jest podobny do opisanego wcześniej, grzejnik ociekowy. Od góry wprowadza się do niego powietrze ogrzane w nagrzewnicy. Powietrze płynie przez rurki wyparki filmowej we współprądzie z oparami i cienką warstewką roztworu spływającego po ściankach wewnętrznych rur. Rury ogrzewane są z zewnątrz parą grzejną. Takie rozwiązanie ze względu na skrócony do kilku sekund czas przebywania roztworu mocznika w wysokiej temperaturze ogranicza hydrolizę mocznika i likwiduje dodatkowe straty NH3 do atmosfery.

Istotne dla sposobu według wynalazku jest współprądowy przepływ roztworu, oparów i powietrza przez rury wyparki w dół, co przeciwdziała ewentualnemu zachłystywaniu się rur.

Zastosowanie wynalazku ogranicza znacznie emisję NH3 z powietrzem odprowadzanym z ostatniego, bezciśnieniowego stopnia rozkładu do atmosfery. Przykładowo: przy wydajności instalacji mocznika 500 t/d do atmosfery odprowadzane jest maksymalnie 15 kg NH3 na godzinę.

Wynalazek objaśnia się bliżej w oparciu o rysunek przedstawiający schemat urządzeń do stosowania sposobu według wynalazku.

Roztwór, ze stopni rozkładu przebiegających pod wyższym ciśnieniem zawierający mocznik, wodę, CO2 i NH3 kierowany jest do przedostatniego nieskociśnieniowego stopnia rozkładu bezpośrednio poprzedzającego stopień bezciśniemowy rozkładu. Roztwór doprowadzany jest przewodem 2 na górną półkę kolumny destylacyjnej 1 z półkami sitowymi przelewowymi pracującej przykładowo pod ciśnieniem 0,13 MPa. Kolumna zaopatrzona jest w rurowy grzejnik cyrkulacyjny, w którym roztwór ogrzewany parą grzejną ulega rozkładowi. Opary po zmieszaniu z oparami z grzejnika ociekowego przechodzą przez otwory półek sitowych i opuszczają kolumnę przewodem 3 a roztwór doprowadzany jest do przewodem 4 do współpracującego z kolumną grzejnika ociekowego 6. W grzejniku ociekowym 6 roztwór spływa w dół w postaci cienkiej warstewki po ścianach wewnętrznych rur a opary wydzielające się z roztworu na skutek ogrzewania go parą doprowadzaną do części płaszczowej grzejnika, płyną ku górze stykając się z roztworem. Opary przewodem 5 przechodzą pod dolną półkę kolumny destylacyjnej 1 i po zmieszaniu z oparami z kolumny i przejściu przez półki opuszczają ją przewodem 3, a roztwór o temperaturze 126°C przepływa przewodem 7 do wyparki filmowej 8, pracującej pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 100°C. Roztwór w wyparce filmowej 8 spływa cienką warstwką po wewnętrznych ściankach rur a we współprądzie z nim płyną w dół opary wydzielające się z roztworu na skutek ogrzewania parą, doprowadzoną do części płaszczowej wyparki oraz powietrze doprowadzane z atmosfery przewodem 11 i wentylatorem 12 tłoczone przez nagrzewnicę 13, gdzie parą podgrzewana jest do 100°C. Powietrze z oparami, zawierające niewielką ilość NH3 oddzielane jest do roztworu w dolnej części wyparki filmowej 8 i odprowadzone do atmosfery przewodem 10. Roztwór mocznika uwolniony od NH3 przechodzi przewodem 9 do dalszej przeróbki w krystalizacji.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patento we

   1. Sposób wytwarzania mocznika z amoniaku i dwutlenku węgla pod ciśnieniem 18,0-30,0 MPa i w temperaturze 180-210°C z pełną recyrkulacją nieprzereagowanych surowców oddzielanych od roztworu mocznika przez ekspansję i rozkład przy pomocy czynnika grzewczego w kilku stopniach pod zmniejszającymi się kolejno ciśnieniami a następnie absorbowanych i kondensowanych pod tymi samymi ciśnieniami w kolejnych stopniach absorpcji i kondensacji i zawracanych do reaktora, znamienny tym, że przedostatnim bezpośrednio bezciśnieniowy stopień rozkładu z przedmuchem roztworu powietrzem, roztwór mieszaniny poreakcyjnej rozkłada się kolejno w dwóch aparatach: w kolumnie destylacyjnej zaopatrzonej w przelewowe półki sitowe i rurowy grzejnik cyrkulacyjny oraz w grzejniku ociekowym, przy czym roztwór doprowadza się najpierw do kolumny destylacyjnej, w której spływa poprzez półki do grzejnika cyrkulacyjnego, w którym następuje częściowe odpędzenie nieprzereagowanych surowców a następnie roztwór przechodzi do grzejnika ociekowego, w któiym następuje dalsze odpędzenie nieprzereagowanych surowców, przy czym opary z grzejnika ociekowego kieruje się do kolumny destylacyjnej, gdzie mieszają się z oparami z grzejnika cyrkulacyjnego kolumny destylacyjnej, i przez półki sitowe odprowadzane są z kolumny destylacyjnej do procesu absorpcji, natomiast roztwór z grzejnika ociekowego kieruje się do bezciśnieniowego stopnia rozkładu z przedmuchem roztworu powietrza, w którym następuje ostateczny rozkład roztworu mieszaniny poreakcyjnej w wyparce filmowej z przedmuchem roztworu powietrza, przy czym opary wraz z powietrzem odprowadzane są do atmosfery, natomiast roztwór z wyparki filmowej kieruje się do krystalizacji.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w wyparce filmowej roztwór przepływa współprądowo z powietrzem i oparami, rurami do dołu.