PL166897B1

PL166897B1 - Sposób wytwarzania mocznika PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL166897B1
Application number: PL90286834A
Authority: PL
Inventors: Giuseppe Carloni; Franco Granelli
Original assignee: Snam Progetti
Priority date: 1989-09-15
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1995-06-30
Also published as: DE69016540T2; CA2023316C; IT8921741A0; ES2068328T3; ATE117985T1; CA2023316A1; IT1232669B; CN1041086C; EP0417830A1; AR246561A1; GR3015110T3; DK0417830T3; EP0417830B1; US5849952A; MX172230B; CN1050184A; RU2017727C1; DE69016540D1

Abstract

1. Sposób wytwarzania mocznika przez synteze amoniaku i dwutlenku wegla obejmujacy etap syntezy pod cisnieniem 13-22 MPa i w temperaturze 175-200°C, przy stosunku molowym amoniaku do dwutlenku wegla w zakresie pomiedzy 3-5, i co najmniej dwa kolejne etapy rozkladu karbaminianu amonowego, który nie ulegl przetworzeniu do mocznika, z których jeden odbywa sie pod wysokim cisnieniem, takim samym jak cisnienie w reaktorze syntezy, a drugi odbywa sie pod srednim cisnieniem 1-3 MPa, produkty wytworzone w omawianych etapach rozkladu skrapla sie w celu odzyskania ich ciepla skraplania, znamienny tym, ze pierwszy etap rozkladu prowadzi sie pod tym samym cisnieniem co synteza, przez rozklad termiczny z ciaglym samoodpedzaniem nadmiaru amoniaku zawartego w odcieku z reaktora syntezy, prz y czym opary wytworzone przez omawiany rozklad skrapla sie pod wysokim cisnieniem w dwóch etapach skraplania o róznych temperaturach, z których pierwszy prowadzi sie w wyzszej temperaturze i z którego cieplo skraplania przekazuje sie bezposrednio w wymienniku ciepla HE2 do roztworu mocznika, który wprowadza sie do drugiego sredniocisnieniowego etapu rozkladu termicznego, przy czym ten drugi etap prowadzi sie w nizszej tempera- turze i z którego cieplo przekazuje sie do wody w wymienniku ciepla HE3 z wytworzeniem pary niskocisnieniowej, a otrzymany w czasie skraplania wysokocisnieniowego roztwór karbaminianu amonowego zawraca sie do reaktora syntezy przez zastosowanie dyszy cieczowo/cieczowej J 1 i amoniaku wprowadzanego do reaktora jako nosnika, a drugi etap rozkladu karbaminianu amonowego realizuje sie w dwóch czesciach, przy czym w czesci pierwszej termiczny rozklad przeprowadza sie przez cieplo przenoszone w wymienniku ciepla HE2 ze skraplajacego sie strumienia pary pochodzacego z pierwszego etapu rozkladu pod takim samym cisnieniem jak synteza, i drugiej czesci obejmujacej etap adiabatycznego odpedzania przeciwpradowego w kolumnie C1 za pomoca gazowego dwutlenku wegla w ilosci 3-20% dwutlenku wegla wprowadzanego do reaktora syntezy, przy czym stosunek molowy amoniaku do dwutlenku wegla w roztworze mocznika opuszczajacym kolumne C1 utrzymuje sie w zakresie 2,2-4, a gazowe produkty otrzymane w dwóch czesciach drugiego etapu rozkladu nastepnie laczy sie i skrapla razem w wymienniku HE5 z odzyskaniem ciepla kondensacji, natomiast roztwór mocznika opuszczajacy kolumne C l wprowadza sie do trzeciego etapu rozkladu karbaminianu amonowego, który prowadzi sie pod cisnieniem 0,4 MPa, w którym resztkowy karbaminian amonowy rozklada sie z wytworzeniem drugiego roztworu mocznika i fazy gazowej, która nastepnie skrapla sie pod okolo tym samym cisnieniem 0,4 MPa i odzyskuje sie cieplo kondensacji, które wykorzystuje sie do przegrzania am o n iak u wprowadzonego do reaktora syntezy, a ten drugi roztwór mocznika opuszczajacy trzeci etap rozkladu karbaminianu amonowego zateza sie w wymienniku ciepla HE5 za pomoca ciepla kondensacji gazowych produktów otrzymanych z drugiego etapu rozkladu, po czym zatezony wodny roztwór mocznika zasadniczo zawiera 80-95% wagowych mocznika. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mocznika na drodze syntezy amoniaku i dwutlenku węgla, który jest wysokosprawny energetycznie, a zwłaszcza o bardzo niskim zużyciu ciepła.

Mocznik jest jednym z przemysłowych produktów chemicznych najszerzej stosowanych w rolnictwie jako nawóz sztuczny i w samym przemyśle chemicznym jako produkt pośredni. Produkcja jego jest znaczna tak, że jakiekolwiek obniżenie zużycia energii w tym procesie jest ważne z przemysłowego punktu widzenia.

Proces wytwarzania mocznika bazuje na znanej syntezie z amoniaku i dwutlenku węgla, zgodnie z następującym schematem.

Amoniak i dwutlenek węgla wprowadza się do strefy syntezy, gdzie tworzy się karbaminian amonu zgodnie z reakcją egzotermiczną 2 NH3 4 CO2 -> NH2COONH4. 'Część karbaminianu amonu następnie odwadnia się tworząc mocznik i wodę zgodnie z endotermiczną reakcją odwracalną NH2 CO0NH4 NH2 CNH2 + H2O

W normalnie stosowanych warunkach syntezy tj. pod ciśnieniem pomiędzy 12 a 30 MPa i w temperaturach _ pomiędzy 170 a 250°C reakcja tworzenia się karbaminianu jest niezwykle szybka i praktycznie całkowita, podczas gdy reakcja odwadniania zachodzi powoli w kierunku równowagi.

Część karbaminian amonu, która ulega odwodnieniu tworząc mocznik określona jest nie tylko temperaturą reakcji i ciśnieniem, ale również stosunkiem różnych reagentów i czasem rezydencji w strefie syntezy.

Normalnie stosuje się następujące stosunki molowe: amoniak /dwutlenek węgla 2,5 - 7 woda /dwutlenek węgla 0-1

Woda obecna jest zarówno jako produkt reakcji, jak i jako składnik każdego zawracanego strumienia z części instalacji znajdującej się po strefie syntezy.

Czas rezydencji w strefie syntezy wynosi 20-90 minut.

Produkt reakcji syntezy składa się zasadniczo z roztworu zawierającego karbaminian amonu, mocznik, wodę i wolny amoniak, z tym, że wszystkie procesy przemysłowe prowadzi się z istotnym nadmiarem amoniaku w celu uzyskania wysokich wydajności i ograniczenia tworzenia się szkodliwych produktów ubocznych takich jak biuret.

Wolny amoniak i karbaminian amonu oddziela się od roztworu mocznika otrzymanego ze strefy syntezy i zawraca do strefy syntezy dla ich całkowitej konwersji w mocznik. Roztwór mocznika poddaje się dalszej obróbce dla otrzymania granulowanego produktu zgodnego z bieżącym zapotrzebowaniem handlu. Różne przemysłowe procesy wytwarzania mocznika charakteryzuje się dokładnie przez ich metody rozdziału i zawracania tych składników, które nie zostały przekształcone w mocznik.

Dla lepszego zilustrowania problemów technicznych związanych z obecnym wynalazkiem, zostanie opisany znany proces wytwarzania mocznika.

Cały proces wytwarzania mocznika podzielono na następujące główne etapy, jak opisano w brytyjskim opisie patentowym zgłaszającego nr 1 542 371, przedstawiającym uwieńczone sukcesem jego wykonanie, wychodząc z amoniaku i dwutlenku węgla:

a) wprowadzanie do reaktora syntezy mocznika, pracującego pod wysokim ciśnieniem, dwutlenku węgla i nadmiaru amoniaku w stosunku do ilości stechiometrycznej, dla otrzymania wodnego roztworu wodnego mocznika, karbaminianu amonu i wolnego amoniaku,

b) wprowadzenie tego roztworu do wysokociśnieniowego urządzenia do przeprowadzania rozkładu zasadniczo takim samym ciśnieniem jak w reaktorze syntezy i rozkład tej części karbaminianu amonu zawartego w tym roztworze do amoniaku i dwutlenku węgla jaka została określona równowagą termodynamiczną ustaloną w przeważających warunkach temperatury i ciśnienia roztworu mocznika i dostarczenie ciepła koniecznego do podtrzymania reakcji rozkładu.

c) pod wysokim ciśnieniem, jeszcze zasadniczo równym ciśnieniu w etapie a) skroplenie w skraplaczu produktów rozkładu z etapu b) tj. amoniaku i dwutlenku węgla, które są produkowane w fazie gazowej, w celu odzyskania ciepła skraplania wyżej wymienionych produktów gazowych,

166 897

d) zawracanie kondensatu z etapu c) do strefy syntezy a),

e) wprowadzanie roztworu mocznika otrzymanego z wysokociśnieniowego urządzenia do przeprowadzania rozkładu, pochodzącego z etapu b) zawierającego jeszcze znaczne ilości kabaminianu amonu i rozpuszczonego mocznika do średniociśnieniowego urządzenia do rozkładu, pracującego pod znacznie niższym ciśnieniem, rzędu 2 MPa, w którym przeprowadza się dalszy rozkład w celu otrzymania czystszego roztworu mocznika plus dalsze produkty gazowe; reakcja rozkładu z drugiego etapu rozkładu jest również podtrzymywana przez dostarczanie koniecznego ciepła,

f) przekazywanie produktów gazowych otrzymanych z średmociśmeniowego urządzenia do rozkładu, do skraplacza pod tym samym ciśnieniem, pod którym się je skrapla,

g) rozdzielenie kondensatu z etapu f) na pierwszą fazę ciekłą zawierającą karbaminian amonu i drugą fazę ciekłą składającą się zasadniczo z czystego amoniaku.

h) zawracanie pierwszej fazy ciekłej zawierającej karbaminian amonu do wysokociśnieniowego skraplacza,

i) zawracanie drugiej fazy ciekłej zawierającej zasadniczo czysty amoniak do reaktora syntezy,

j) przekazanie roztworu mocznika ze średniociśnieniowego urządzenia do rozkładu etapu e) do niskociśnieniowego urządzenia do rozkładu pracującego pod ciśnieniem rzędu 0,4 MPa gdzie powstaje produkt górny stanowiący strumień oparów składających się z amoniaku, dwutlenku węgla i wody oraz produkt dolny składający się z roztworu mocznika zawierającego jeszcze małe ilości amoniaku i dwutlenku węgla,

k) skroplenie górnego strumienia oparów z poprzedniego etapu w skraplaczu niskociśnieniowym,

l) zatężenie wodnego roztworu mocznika z niskociśnieniowego urządzenia do przeprowadzania rozkładu w strefie zatężania próżniowego, w jednym lub kilku etapach, dla otrzymania roztopionego mocznika i strumienia oparów składających się zasadniczo z wody z małymi ilościami amoniaku, dwutlenku węgla i mocznika,

m) skroplenie strumienia oparów wody, amoniaku i dwutlenku węgla z etapu 1)

n) poddanie obróbce kondensatu z etapu m) w celu oczyszczenia odcieku, hydroliza mocznika i odzysk amoniaku i dwutlenku węgla.

Wysokociśnieniowy etap b) rozkładu karbaminianu obejmuje termiczny rozkład do amoniaku i dwutlenku węgla z jednoczesnym samo-odparowaniem nadmiaru amoniaku jak w brytyjskim opisie patentowym zgłaszającego nr 1 184 004 i zwykle realizuje się go w wymienniku ciepła o spływającej warstwie cieczy jak w brytyjskim opisie zgłaszającego nr 1 552 682.

Etap c) tj. skraplanie strumienia oparów z wysokociśnieniowego urządzenia do przeprowadzania rozkładu, składających się z amoniaku, dwutlenku węgla i wody, stanowi podstawowy etap procesu z energetycznego punktu widzenia. Ciepło zaangażowane tym etapie jest znaczne i zwykle stosowane jest do wytwarzania pary niskociśnieniowej, jak na przykład opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 356 723 (na rzecz firmy Stamicarbon) i stosowane jest jako źródło podtrzymania niskociśnieniowej reakcji rozkładu z etapu j), do zatężania roztworu mocznika w etapie 1) i w strefie oczyszczania odcieku w etapie n).

Jednakże poziom temperatury pary produkowanej w wysokociśnieniowym skraplaczu nie jest wystarczający do wprowadzania medium średniociśnieniowego rozkładu z etapu e), dla którego wymaganajest temperatura przekraczająca 160°C, i dla tego etapu musi być dostarczane medium grzewcze o temperaturze przekraczającej temperaturę dostępnej pary z wysokociśnieniowego skraplacza, co bardzo ujemnie wpływa na bilans energetyczny procesu.

Etap f) skraplania strumienia oparów produkowanych w średmo-ciśnieniowym urządzeniu do rozkładu przedstawia inny punkt głównej niesprawności cieplnej procesu. Roztwór mocznika produkowanego w wysokociśnieniowym etapie rozkładu b) zawiera nie tylko pozostałość karbaminianu amonu, mocznika i wody, ale również znaczną ilość wolnego amoniaku, na skutek czego strumień oparów generowany w średniociśnieniowym etapie rozkładu e) jest bogatszy w amoniak od stosunku stechiometrycznego 2 : 1 wymaganego przez karbaminian. Ten wysoki stosunek molowy amoniaku do dwutlenku węgla negatywnie wpływa na temperaturę, przy której ciepło skraplania strumienia oparów produktu z etapu e) dostępne jest w średniociśnieniowym

166 897 skraplaczu etapu f) i nie może być skutecznie wykorzystane w wytwórni co w konsekwencji niekorzystnie odbija się na bilansie energetycznym.

Dalszy punkt niesprawności cieplnej opisanego procesu związany jest z etapem skraplania k) fazy oparów otrzymanych z niskociśnieniowego etapu rozkładu j). I znowu przy tym skraplaniu wysoki stosunek amoniak/ dwutlenek węgla negatywnie wpływa na temperaturę skraplania i względne ciepło kondensacji nie może być odzyskane użytecznie. Ponadto całkowita absorpcja wolnego amoniaku wymaga znacznej ilości wody, która ma w końcu być zawrócona do strefy syntezy, gdzie wpływa negatywnie na konwersację karbaminianu do mocznika i na sprawność energetyczną wytwórni.

Techniczny problem powodowany przez powyższe niskosprawne energetycznie etapy, rozwiązany jest według obecnego wynalazku przez podwyższenie poziomu temperatury, przy której odzyskuje się ciepło w trakcie skraplania strumieni oparów produkowanych na etapach rozkładu karbaminianu tak, że ciepło to może być bardziej skutecznie użytkowane w procesie.

Dla lepszego wykorzystania pary o niskim ciśnieniu, produkowanej w etapie skraplania c/ dla fazy gazowej produktu z etapu b/ w literaturze proponowano podniesienie jego poziomu za pomocą kompresora lub sprężarki czołowej, ażeby umożliwić zastosowanie jej w średniociśnieniowym etapie e/ rozkładu. To rozwiązanie komplikuje pracę wytwórni i wymaga dodatkowej elektryczności lub stosowania wysoko lub średniociśnieniowej pary przy dyskusyjnych korzyściach w stosunku do całego bilansu energetycznego.

Proponowano również bezpośrednie przekazywanie ciepła wysokociśnieniowego skraplania do średniociśnieniowego urządzenia do rozkładu. W europejskim zgłoszeniu patentowym nr 212 744 firmy Stamicarbon to bezpośrednie przekazanie ciepła realizuje się w procesie, w którym strumień wysokociśnieniowych skraplających się oparów i roztworu mocznika przekazany do śn^^i^it^tciśn^i^^^i^^^^go urządzenia do rozkładu, pochodzący z pierwszego etapu rozkładu jednocześnie odpędza się dwutlenkiem węgla. Stosowanie odpędzania z pomocą dwutlenku węgla oznacza, że stosunek amoniak/dwutlenek węgla w etapie a/ musi być ograniczony, ograniczając tym konwersję karbaminianu do mocznika.

W opisanym procesie strumień oparów nie ma takiego układu, aby umożliwić, by ciepło skraplania było dostępne w temperaturze dostatecznie wysokiej do zastosowania w średniociśnieniowym urządzeniu do rozkładu.

Aby to uzyskać konieczne jest zastosowanie wysokociśnieniowego skraplacza o dużej objętości znanego jako skraplacz zbiornikowy, którego wielkość zapewnia czas rezydencji wystarczający do przekształcenia znacznej części skroplonego karbaminianu, na przykład 30% ilości równowagowej, do mocznika. Tak więc, wysokociśnieniowy skraplacz staje się reaktorem wstępnym syntezy. Ta modyfikacja jest bardzo droga zarówno w odniesieniu do kosztów inwestycyjnych jak i instalacyjnych.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 354 040 na rzecz firmy Toyo Eng. Corp. to bezpośrednie przekazywanie ciepła realizuje się w procesie analogicznym do opisanego w europejskim zgłoszeniu patentowym nr 212 744, ale z wyższym stosunkiem amoniak/dwutlenek węgla. Wymaga to wyższych ciśnień roboczych we wszystkich etapach wysokociśnieniowych tj. w reaktorze syntezy, urządzeniu do rozkładu i skraplaczu, z obniżeniem sprawności urządzenia do rozkładu i zwiększonym zużyciem energii na sprężanie dwutlenku węgla i zawracanie nieprzekształconych reagentów ze strefy niższego ciśnienia. W każdym razie średniociśnieniowy rozkład karbaminianu amonu jest niewystarczający i należy doprowadzać z zewnątrz ciepło uzupełniające dla podtrzymania średniociśnieniowego rozkładu takie jak w postaci pary wysoko lub średniociśnieniowej.

Procesy opisane w europejskim opisie patentowym Nr EP-212744 i opisie Stanów Zjedn. Ameryki nr 4 354 040 charakteryzując się wysokociśnieniowym etapem rozkładu z jednoczesnym odpędzaniem dwutlenku węgla, produkując roztwór karbaminianu amonu o bardzo niskiej zawartości wolnego amoniaku tak, że wydzielony strumień oparów ma stosunek amoniak /dwutlenek węgla adekwatny dla skutecznego wykorzystania średniociśnieniowego ciepła skraplania.

Przeciwnie, w tych procesach zawierających wysokociśnieniowy etap rozkładu z jednoczesnym samoodpędzeniem z wolnym amoniakiem zawartym w odcieku z reaktora syntezy,

166 897 stosunek molowy amoniak/dwutlenek węgla w strumieniu oparów przeznaczonych do skroplenia w etapach średnio i niskociśnieniowych jest niesprzyjający zarówno efektywnemu wykorzystaniu ciepła wydzielonego w trakcie skraplaniajak i z powodu ilości wody lub innych wodnych rozpuszczalników, które należy wprowadzić do cyklu dla jego całkowitego skroplenia.

Proponowano różne modyfikacje w celu poprawy warunków skraplania niskociśnieniowego.

W opisie patentowym Stanów Zjedn. Ameryki nr 4 354 040 proponuje się wprowadzenie części dwutlenku węgla bezpośrednio do etapu niskociśnieniowego rozkładu, aby uzyskać lepszy poziom temperatury skraplania przez dostosowanie stosunku NH3/CO2.

Jednakże względne ciepło skraplania, wydzielone w niskociśnieniowym skraplaczu nie nadaje się do całkowitego wykorzystania, co jest niekorzystne dla cieplnej sprawności procesu.

W wymienionym europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-212 744 proponuje się poddanie roztworu mocznika ze średniociśnieniowego etapu rozkładu dodatkowemu odpędzaniu za pomocą strumienia oparów pochodzących z poprzedniego adiabatycznego etapu rozprężania, tj. oddzielania nieskroplonych gazów prowadzonego roztworem mocznika z etapu wysokociśnieniowego rozkładu.

Ta czynność odpędzania umożliwia zasilanie nisk<^^iśn^^^ii^'w^go etapu rozkładu roztworem mocznika o niskiej zawartości amoniaku i ogranicza ilość wody lub rozpuszczalników wodnych potrzebnych do zakończenia niskociśnieniowego skraplania. Takie rozwiązanie nie jest jednakże w pełni zadawalające z uwagi na znaczne ilości amoniaku w fazie oparów stosowanych w odpędzaniu.

W polskich opisach patentowych o numerach PL-103 111, PL-125 631 i PL-132 177 przedstawiono sposoby wytwarzania mocznika, jednak nie zaproponowano w nich jakiegokolwiek sposobu odzyskiwania ciepła rozkładu karbaminianu amonu.

Opis patentowy RFN nr DE-2 819 218 odnosi się do sposobu syntezy mocznika, który charakteryzuje się podwójnym izobarycznym recyklen produktów rozkładu karbaminianu amonu do reaktora. Zawracanie tych produktów prowadzi się bez dodatkowego aparatu do pompowania, a więc kolejne etapy rozkładu karbaminianu umieszczone są jeden nad drugim, co prowadzi do nadmiernej rozbudowy wysokości instalacji, małego bezpieczeństwa tej instalacji oraz wzrostu kosztów.

Opis patentowy Wielkiej Brytanii nr GB-1 184 004 dotyczy sekcji syntezy wytwórni amoniaku, która obejmuje reaktor oraz urządzenie do rozkładu karbaminianu amonu, pracujące zasadniczo pod tym samym ciśnieniem co reaktor. Uzyskiwany w tym sposobie współczynnik konwersji mocznika wynosi 55%, podczas gdy sposobem według wynalazku uzyskuje się 65% współczynnik. Ponadto opis ten nie ujawnia żadnego sposobu poprawy wydajności energetycznej procesu syntezy mocznika.

Opis patentowy Wielkiej Brytanii nr GB-952 764 przedstawia sposób syntezy mocznika, w którym strumień produktów pochodzący z reaktora odpędza się za pomocą dwutlenku węgla pod ciśnieniem równym lub niższym od ciśnienia w reaktorze. Sposób ten pracuje przy stosunku amoniak/dwutlenek węgla wynoszącym około 2, w wyniku czego osiąga się niską konwersję mocznika. W sposobie tym nie zaproponowano jednak działań zmierzających do poprawy sprawności energetycznej procesu syntezy i wyodrębnienia nie skonwertowanych reagentów. Sposób ujawniony w opisie patentowym Stanów Zjedn. Ameryki można uznać za ulepszenie powyższego procesu. Stosuje się w nim odpędzanie nieprzereagowanych reagentów za pomocą dwutlenku węgla. Wprowadza się jednak pewne recykle gazów, które tylko stanowią niepotrzebną komplikację w stosunku do rozwiązania według niniejszego wynalazku, a nie uzyskuje się jednak skutecznej metody odzyskiwania ciepła.

Opis patentowy Stanów Zjedn. Ameryki nr US-4 504 679 przedstawia sposób syntezy mocznika pod bardzo wysokim ciśnieniem i z dużym nadmiarem amoniaku. Powoduje to, że w etapie rozkładu, prowadzonym przez odpędzanie za pomocą dwutlenku węgla, rozkłada się co najwyżej 59% karbaminianu, co oznacza, że pozostałe 49% karbaminianu musi zostać rozłożone w następnych etapach prowadzonych pod średnik i wysokim ciśnieniem. W opisie tym nie ujawniono żadnych dodatkowych informacji dotyczących odzyskiwania ciepła pochodzącego z procesu kondensacji.

166 897

W publikacji Urea Synthesis, str. 30 - 40 przedstawiono historyczne ujęcie rozwoju sposobów wytwarzania mocznika. Przeprowadzono w niej analizę kosztów zużycia pary dla każdej omawianej w tej publikacji technologii wytwarzania mocznika. Analiza ta potwierdza innowacyjną wartość niniejszego wynalazku.

Obecny wynalazek unika wad wyżej omówionych procesów, przez znalezienie bardziej wydajnego zastosowania ciepła otrzymanego w strumieniach skraplanych oparów z różnych etapów rozkładu w ramach procesu. Sposób według wynalazku obejmuje średniociśnieniowy etap rozkładu karbaminianu amonu, w którym ciepło potrzebne do tego rozkładu dostarczane jest bezpośrednio ze skraplania strumienia oparów produkowanych przez rozkład wysokociśnieniowy bez potrzeby dodatkowych źródeł wysokiej temperatury i etap w którym roztwór mocznika produkowany prcez etap średnitocśnieniowego rozkładu poddawany jest adiabatycznemu odpędzaniu z częścią wprowadzanego dwutlenku węgla, zapewniając podwójnie korzystny efekt mianowicie korzystniejszy stosunek NH3/CO2 w etapie średniociśnieniowego skraplania i dostępność wprowadzania do strefy niskociśnieniowej roztworu mocznika zasadniczo wolnego od wolnego amoniaku, w celu generowania w wymienionej niskociśnieniowej strefie strumienia oparów, które mogą być skraplane całkowicie z niewielkim dodatkiem wody, poprawiając również sprawność reakcji.

Obecny wynalazek obejmuje sposób wytwarzania mocznika w następujących głównych etapach. Schemat blokowy przedstawiony na załączonym rysunku dotyczący poniższego przykładu, podano dla lepszego zrozumienia schematu.

A/ Etap syntezy prowadzi się w temperaturze 175-195°C, korzystnie 180-195°C i odpowiadającym ciśnieniu 13-22 MPa, korzystnie w 14-18 MPa, z wprowadzanym surowcem składającym się z amoniaku, dwutlenku węgla zawierającego składniki obojętne i pasywujące powietrze (nazywane ogólnie dalej jako materiały nie ulegające skraplaniu) niepreekształcony zawracany karbaminian amonu, utrzymując w reaktorze syntezy stosunek molowy NH3/CO2 pomiędzy 3,0 a 5,0 korzystnie 3,2 - 3,7.

B/Produkt syntezy, składający się z roztworu wodnego mocznika, karbaminianu i wolnego amoniaku przesyła się do wysokociśnieniowego etapu rozkładu składającego się z wymiennika ciepła o spływającej warstwie i pracującego w zasadzie pod takim samym ciśnieniemjak synteza. W tym wymienniku ciepła zachodzi rozkład termiczny karbaminianu amonu z jednoczesnym samoodpędzeniem wolnego amoniaku.

C/ Fazę gazową otrzymaną z etapu B/ i składającą się z amoniaku, dwutlenku węgla i wody przesyła się do skroplenia w niskociśnieniowym etapie rozkładu.

Dl Roztwór mocznika opuszczający wysokociśnieniowy etap rozkładu wprowadza się do strefy średniociśnieniowej pracującej pod ciśnieniem 1-3 MPa, korzystnie 1,3-2,5 MPa, gdzie po oddzieleniu nieskroplonych oparów, roztwór mocznika przesyła się do średniociśnieniowego etapu rozkładu, w którym zachodzi rozkład termiczny karbaminianu zawartego jeszcze w tym roztworze przez bezpośrednie doprowadzenie ciepła wydzielanego przez częściowe wysokociśnieniowe skroplenie strumienia oparów z poprzedniego etapu C/.

E/ Roztwór karbaminianu amonu i nieskroplone opary podczas skraplania w etapie D/ przesyła się do dalszego wysokociśnieniowego etapu skraplania, w którym kończy się odzysk ciepła dostępnego z wysokociśnieniowych oparów. Na tym etapie ciepło odzyskuje się w celu produkcji pary niskociśnieniowej, korzystnie o ciśnieniu 0,4-0,7 MPa, do użytku w innych sekcjach wytwórni. Substancje nie ulegające skropleniu oddziela się a roztwór karbaminianu amonu zawraca się do syntezy za pomocą eżektora ciecz/ciecz przy użyciu amoniaku jako płynu napędowego.

F/ Roztwór mocznika opuszczający etap średmociśnieniowego rozkładu stosowany jest w etapie adi^^^t^c^^i^^go odpędzania zasadniczo pod tym samym ciśnieniem co etap średniociśnieniowego rozkładu, i w którym oddzielanie gazu produkowanego przez rozkład karbaminianu amonu, roztwór mocznika, pozostały karbaminian i wolny amoniak wprowadza się w praeciwprądowy kontakt z gazowym dwutlenkiem węgla. Dla tego traktowania stosowana jest część wprowadzanego dwutlenku węgla, która stanowi pomiędzy 3% a 20%, korzystnie 5%-15% dwutlenku węgla stosowanego jako surowiec.

166 897

Po tej obróbce otrzymuje się wodny roztwór mocznika zawierający małą ilość wolnego amoniaku, ze stosunkiem molowym NH3/CO2 wynoszącym 2,2-4,0 a korzystnie 2,5-3,5.

G/ Przekazanie fazy gazowej otrzymanej z etapu średnitociśnieniowego rozkładu i fazy gazowej otrzymanej ze średniociśnieniowego adiabatycznego odpędzania z dwutlenkiem węgla do etapu zatężania wstępnego roztworu mocznika w celu odzyskania ciepła kondensacji wymienionych strumieni gazowych.

H/ Przekazanie roztworu mocznika i karbaminianu amonu z etapu średniociśnieniowego odpędzania F/ do etapu niskociśnieniowego rozkładu, pr^(^,^j;^c^(ego pod ciśnieniem około 0,4 MPa i składającego się z wymiennika ciepła ze spływającą warstwą, w którym karbaminian amonu jeszcze obecny w roztworze ulega dalszemu rozkładowi dla otrzymania jako produktu dolnego roztworu mocznika zawierającego resztkowe ilości amoniaku i dwutlenku węgla.

I/ Przekazanie roztworu mocznika otrzymanego w etapie H/ do etapu próżniowego zatężania wstępnego, gdzie w wymienniku ciepła ze spływającą warstwą pracującym pod ciśnieniem 0,03-0,095 MPa ciśnienia absolutnego a korzystnie 0,035-0,05 MPa, roztwór ulega zatężeniu wstępnemu do stężenia mocznika 80-95% wagowych a korzystnie 85-94% wagowych, przez bezpośrednie przekazanie ciepła wydzielonego przy częściowym skropleniu strumienia oparów z etapu GL

U Wprowadzenie zatężonego wstępnie roztworu mocznika do etapu końcowego zatężenia i zestalenie go przez granulowanie w wieży z wytworzeniem granulowanego mocznika w postaci drobnych perełek, lub wytworzenia zwyczajnie granulowanego mocznika.

M/ Wykroplenie strumieni oparów produkowanych w etapach zatężenia I/ i L/, obróbka kondensatu w celu otrzymania praktycznie czystego odcieku i zawrócenie amoniaku i dwutlenku węgla do etapu niskociśnieniowego skraplania.

N/ Niskociśnieniowe wykroplenie strumieni oparów otrzymanych z etapów H/ i M/ w etapie skraplania pracującym zasadniczo pod tym samym ciśnieniem co etap niskociśnieniowego rozkładu, z zastosowaniem ciepła skraplania do wstępnego ogrzewania amoniaku wprowadzanegojako surowiec do strefy wysokociśnieniowej syntezy i zawracanie kondensatu otrzymanego do etapu I/ na stronę skraplających się oparów.

O/ Przekazanie roztworu karbaminianu amonu i oparów uzyskanych z częściowego skroplenia po stronie płaszcza cienkowarstwowego wymiennika ciepła z etapu I do etapu skropleniarozdzielenia, w którym wytwarza się pierwszą fazę ciekłą zawierającą karbaminian amonu i drugą fazę ciekłą zawierającą zasadniczo czysty amoniak.

P/ Zawraca się pierwszą fazę zawierającą karbaminian amonu do wysokociśnieniowych obszarów skraplania oparów D/ i E/.

Q/ Mieszanie drugiej fazy ciekłej składającej się praktycznie z czystego amoniaku z amoniakiem stanowiącym surowiec dla wytwórni, ogrzewanie wstępne całego amoniaku w poprzedzającym niskociśnieniowym etapie skraplania N/ i wprowadzanie go do strefy wysokociśnieniowej syntezy AJ przez ażektor ciecz/ciecz służący do zawracania karbaminianu amonu, w którym ciekły amoniak działa jak płyn napędzający.

Etapy C/, D/, F/, G/, I/ i N/ tworzą część znamienną sposobu według wynalazku.

W porównaniu ze znanymi procesami, sposób według wynalazku pozwala na korzystne ponowne wykorzystanie ciepła skraplania strumieni oparów produkowanych w różnych etapach rozkładu karbaminianu, w samym procesie, co znacznie redukuje ilość ciepła dostarczanego z zewnątrz.

Szczególnie ważne są następujące korzyści:

- cieplowydzielyne w ntapiewysokociśnioniowegoskraplanra jasn stoso wanie wetapie średn koc iśnien iowego rozkładu bez potrzeby doprowadzania dodatkowego wysokotemperaturowego ciepła z zewnątrz,

-ciepło wydzielone w etapie średnizciśgioniowoao skraplagiajest skutecznie stosowane w próżniowym zatężaniu roztworu mocznika w aparacie cienkowarstwowym, umożliwiając otrzymanie na tym etapie zatężogegp roztworu mocznika aż do 90-95% wagowych, - etap niskociśnieniowego skraplania prowadzi się przy minimalnym dodatku wody absprbcyjnoj, z poprawioną konwersją karbaminianu do mocznika i w temperaturze jeszcze dostatecznie wysokiej, by wstępnie podgrzać wprowadzany amoniak.

166 897

Cechy charakterystyczne i korzyści ze sposobu według wynalazku staną się bardziej widoczne z następującego przykładu, który ilustruje typowe jego wykonanie w nawiązaniu do schematu przedssawionego na załączonym rysunku.

Przykład. W wytwórni zgodnej z załączonym schematem produkowano 300 ton mocznika/dobę, co odpowiada 12500 kg/h. Do ssącej części sprężarki K1 a stąd do wytwórni przewodem 1 wprowadzano 9167 kg/h dwutlenku węgla, 21 kg/h substancji obojętnych i 61 kg/h powietrza jako środka pasywującego. 910 kg/h z 8 kg/h towarzyszących substancji obojętnych pobrano z pośredniego stopnia K1 pod ciśnieniem 1,7 MPa, w temperaturze 220°C i doprowadzono przewodem 2 do adiabatycznej kolumny odpędowej C1. Pozostałe 8257 kg/h dwutlenku węgla i 74 kg/h substancji obojętnych wprowadzono do reaktora syntezy R1 przewodem 3 o temperaturze 120°C i ciśnieniu 15,5 MPa.

Przewodem 4 do reaktora R1 wprowadzono również mieszaninę amoniaku i karbaminianiu amonu zawierającą 18970 kg/h amoniaku, 6184 kg/h dwutlenku węgla i 2954 kg/h wody.

Po czasie rezydencji wynoszącym 30 minut mieszanina reakcyjna opuszczała reaktor R1 w temperaturze 190°C i ciśnieniu 15 MPa i składała się z 11 717 kg/h amoniaku, 5054 kg/h dwutlenku węgla, 12 800 kg/h mocznika, 6794 kg/h wody i 74 kg/h substancji nie ulegających skropleniu. Wprowadzano ją przewodem 5 do etapu rozkładu HE1 spływającą cienką warstwą, pracującego zasadniczo pod takim samym ciśnieniem co reaktor R1.

Przewodem 101 do strony płaszcza etapu rozkładu HE1 wprowadzono 5875 kg/h nasyconej pary pod ciśnieniem 2,2 MPa i skroplono. Otrzymany Kondensat wprowadzono po stronie płaszcza skraplacza karbaminianu HE3 przewodem 102, w celu wytworzenia dalszej pary, tym razem niskociśnieniowej.

Od dołu etapu rozkładu HE1 otrzymano roztwór mocznika o temperaturze 202°C zawierający 7588 kg/h amoniaku, 2582 kg/h dwutlenku węgla, 12 560 kg/h mocznika i 6286 kg/h wody i wprowadzono go przewodem 6 do zaworu rozprężnego X1 na którym zredukowano ciśnienie od 15 MPa do 1,7 MPa. Uzyskaną mieszaninę wprowadzono następnie przewodem 7 do separatora V2, w którym uwalniają się nie ulegające skropleniu opary, dolny roztwór mocznika wprowadzono przewodem 15 do etapu średniociśnieniowego rozkładu HE2.

Strumień oparów z góry etapu wysokociśnieniowego rozkładu HE1 składał się z 4265 kg/h amoniaku, 2648 kg/h dwutlenku węgla, 436 kg/h wody i 74 kg/h substancji nie ulegających skraplaniu, pod ciśnieniem 15 MPa i temperaturze 190°C i po wymieszaniu z zawracanym roztworem karbaminianu amonu wprowadzany był do etapu HE2 średniociśnieniowego rozkładu, przewodem 8, dostarczając ciepło potrzebne dla średniociśnieniowego rozkładu. Zawracany karbaminian amonu, składający się z 4427 kg/h amoniaku, 3536 kg/h dwutlenku węgla i 2518 kg/h wody doprowadzono przewodem 9. Strumień ten jest bardzo przydatny, ponieważ dostarcza wodę, która umożliwia skroplenie, które może być prowadzone przy maksymalnym odzysku ciepła. Może on również być zmieniany przez podzielenie go pomiędzy górną i dolną stronę wymiennika HE2. Wysokociśnieniowe opary ulegają częściowemu skropleniu w etapie He2 średniociśnieniowego rozkładu i ciecz/opary opuszczające w temperaturze 170°C wprowadza się do skraplacza HE3 karbaminianu amonu, stanowiącego korzystnie poziomy reboiler typu kotła, gdzie jeszcze dostępne ciepło skraplania wykorzystuje się do produkcji 4925 kg/h pary o temperaturze 147°C i ciśnieniu 0,44 MPa, którą wprowadza się do niskociśnieniowego rozgałęzionego przewodu rurowego przewodem 103.

Mieszaninę skroplonego karbaminianu amonu i substancji nie ulegających wykropleniu w temperaturze 155°C opuszczającej skraplacz karbaminianu HE3 wprowadza się przewodem 11 do separatora V1 gdzie oddziela się faza ciekła składająca się z 7767 kg/h amoniaku, 6184 kg/h dwutlenku węgla i 2954 kg/h wody i wprowadzana jest przewodem 12 do ssącej strony eżektora J1 ciecz/ciecz, który zużywa 11203 kg/amoniaku jako płynu napędowego wprowadzanego pod ciśnieniem 20 MPa i w temperaturze 100°C przewodem 13.

Uzyskaną w rezultacie mieszaninę wprowadza się następnie do reaktora syntezy przewodem 4.

Faza oparów uwalnianych od góry separatora V1, składająca się z 925 kg/h amoniaku i 74 kg/h substancji nie ulegających skraplaniu wprowadzana jest przewodem 14 przez zawór rozprężny X2 do strefy Z1 skraplania /oddzielania amoniaku. Roztwór mocznika opuszczający

166 897 separator V2 wprowadzany jest przewodem 15 do etapu HE2 średniociśnieniowego rozkładu, gdzie ulega rozkładowi dając produkt górny fazy oparów, które są zawracane do separatora V2 przewodem 16 i jako produkt dolny roztwór mocznika o temperaturze 155°C składający się 1344 kg/h amoniaku, 536 kg/h dwutlenku węgla, 12560 kg/h mocznika i 5269 kg/h wody, którą wprowadza się przewodem 17 do diabatycznej kolumny odpędowej C1 gdzie wchodzi w ścisły kontakt przeciwprądowy z dwutlenkiem węgla pobieranym z etapu pośredniego sprężarki K1 i doprowadzanym przewodem 2.

Produktem dolnym z etapu odpędzania jest roztwór mocznika w temperaturze 147°C składający się z 803 kg/h amoniaku, 669 kg/h dwutlenku węgla 12560 kg/h mocznika i 5085 kg/h wody, o molowym stosunku NH3CO2 wynoszącym 3,1.

Roztwór ten wprowadza się następnie przez przewód 18 i zawór rozprężny X3 do etapu HE4 niskociśnieniowego rozkładu produktu w postaci spływającej cienkiej warstwy, pracującego pod ciśnieniem 0,4 MPa.

Strumień oparów otrzymanych od góry separatora V2 i adiabatycznej kolumny odpędowej C1 i składający się z 6785 kg/h amoniaku, 2823 kg/h dwutlenku węgla, 1201 kg/h wody i 8 kg/h substancji nie ulegających skropleniu, łączy się i po wymieszaniu z zawracanym niskociśnieniowym karbaminianem amonu wprowadza od strony płaszcza do wstępnego zatężania HE5 przewodem 19. Zawracany karbaminian amonu składa się z 837 kg/h amoniaku, 713 kg/h dwutlenku węgla i 917 kg/h wody, ma temperaturę 55°C i wprowadzany jest przewodem 20.

Niskociśnieniowe opary częściowo ulegają skropleniu w wymienniku ciepła HE5 i w rezultacie mieszanina ciecz/opary składająca się roztworu karbaminianu amonu i par amoniaku w temperaturze 110^oC zawracana jest do strefy Z1 skraplania/oddzielania amoniaku, przewodem 21.

Strefa Z1 skraplania/oddzielania amoniaku jest analogiczna do całkowicie opisanej już, odnośnie do konfiguracji i warunków pracy, w wymienionym opisie patentowym GB nr 1 542 371 zgłaszającego.

Przewodem 22 do sekcji Z1 wprowadza się również 400 kg wody. Wodę tę stosuje się do przemywania substancji obojętnych i w celu całkowitego usunięcia zawartego w nich amoniaku.

Ze strefy Z1 rozdzielania/skraplania otrzymuje się następujące:

- roztwór karbaminianu amonu, w temperaturze 85°C, składający się z 4427 kg/h amoniaku, 3536 kg/h dwutlenku węgla i 2518 kg/h wody, który wprowadza się przewodem 23 do strony ssącej wysokociśnieniowej pompy P1 karbaminianu amonu. Roztwór karbaminianu amonu zawraca się następnie do strefy wysokociśnieniowego skraplania przewodem 9, po ogrzaniu wstępnym do temperatury 120°C za pomocą kondensatu procesowego z sekcji Z2 w wymienniku ciepła HE6, w którym realizuje się wymianę ciepła między płynami z przewodów 33 i 9. Dla uproszczenia schematu wymiennik ciepła HE6 pokazany jest dwukrotnie na rysunku na przewodzie 9 i raz na przewodzie 33, ale w rzeczywistości jest to ta sama jednostka;

- strumień składający się z 4120 kg/h zawracanego ciekłego amoniaku, który łączy się z 7083 kg/h świeżego amoniaku wprowadzanego do wytwórni przewodem 24; całkowity amoniak 11203 kg/h wprowadza się przewodem 25 do strony ssącej wysokociśnieniowej pompy P2 amoniaku. Amoniak pompowany jest do ciśnienia 20 MPa i następnie ogrzewany wstępnie w wymienniku ciepła HE7 do temperatury 100°C i wprowadzany przewodem 13 do strefy reakcji, w której, przed zastosowaniem w syntezie, wykorzystany jest jako płyn napędowy eżektora J1. Amoniak ogrzewany jest wstępnie przy użyciu ciepła skraplania strumienia oparów w niskociśnieniowej strefie skraplania.

Jak w przypadku wymiennika ciepła HE6 jest tylko jeden wymiennik ciepła HE7, ale jest on pokazany dwukrotnie na schemacie, na każdym z przewodów płynu, w celu uproszczenia rysunku tych przewodów;

- strumień składający się z 82 kg/h substancji nie ulegających skropleniu, który jest wypuszczany z wytwórni przez przewód 26 i zawór regulacyjny ciśnienia X4.

Niskociśnieniowy, cienkowarstwowy etap rozkładu HE4 zasilany jest 1150 kg/h niskociśnieniowej pary przewodem 104, w celu powodowania dalszego rozkładu pozostałości karbaminianu amonu i otrzymania jako produktu dolnego roztworu mocznika składającego się z 245 kg/h amoniaku, 70 kg/h dwutlenku węgla, 12560 kg/h mocznika i 4594 wody w temperaturze 138°C. Roztwór ten wprowadzono przez przewód 27 i zawór rozprężny X5 do cienko166 897 warstwowego zatężania wstępnego w HE5 pracującym pod ciśnieniem absolutnym 0,035 MPa, gdzie przez częściowe wykroplenie strumienia średniociśnieniowych oparów wprowadzanych przewodem 19 roztwór mocznika ulega zatężeniu do 90,1% wagowych.

Roztwór mocznika wprowadzany jest z natężania wstępnego w HE5 przewodem 28 do zatężania końcowego HE8 i do separatora V3, gdzie strumień roztopionego mocznika składający się z 12500 kg/h mocznika i 25 kg/h wody jest oddzielany i wprowadzany do etapu końcowego wykańczania w celu granulowania lub perełkowania.

Etap końcowy wymaga 1825 kg/h niskociśnieniowej pary, którą doprowadza się przewodem 105.

Strumienie oparów produkowanych w tych końcowych etapach tj. HE5 i w HE8/V3 wprowadzane są przewodami 30 i 31 do strefy Z2 skraplania/obróbki odcieków, do której doprowadza się 1950 kg/h niskociśnieniowy strumień przewodem 106 w celu próżniowej ekstrakcji oparów i do odpędzenia amoniaku i dwutlenku węgla zawartego w kondensacie procesowym. Do sekcji Z2 przewodem 107 wprowadza się również 250 kg/h wysokociśnieniowej pary w celu całkowitej hydrolizy mocznika porwanego przez opary w strefie HE5 zatężania wstępnego i w HE8/V3 zatężania końcowego.

Strefa zatężania końcowego Z2 jest analogiczna do już w pełni opisanej w odniesieniu do konfiguracji i warunków roboczych w wymienionym opisie patentowym GB patent nr 1 542 371 zgłaszającego.

Z sekcji Z2 otrzymuje się następujące strumienie:

- strumień gazowy składający się z 279 kg/h amoniaku, 114 kg/h dwutlenku węgla i 426 kg/h wody, który zawraca się przewodem 32 do niskociśnieniowej strefy skraplania.

- strumień ciekły składający się z 6325 kg/h oczyszczonej wody o temperaturze 139°C, który jest usuwany z wytwórni przewodem 33 po odzyskaniu z niego wyczuwalnego ciepła w wymienniku ciepła HE6 do ogrzewania wstępnego zawracanego karbaminianu amonu do strefy wysokociśnieniowego skraplania.

Obiegowy strumień oparów ze strefy Z2 zawracany przewodem 32 miesza się z oparami opuszczającymi górę HE4 przewodem 34 i następnie wprowadza do niskociśnieniowych skraplaczy karbaminianu amonu HE7 i HE9.

W skraplaczu HE7 część ciepła skraplania stosuje się do ogrzewania wstępnego wysokociśnieniowego strumienia amoniaku wprowadzanego do wysokociśnieniowej strefy przewodem 13. W skraplaczu HE9 opary wykraplają się całkowicie w temperaturze 55°C a ciepło skraplania usuwa się za pomocą wody chłodzącej.

Roztwór karbaminianu amonu opuszczający skraplacz HE9 składa się z 837 kg/h amoniaku, 713 kg/h dwutlenku węgla i 917 kg/h wody i wprowadzany jest przewodem 35 do ssącej strony pompy P3 która zawraca roztwór karbaminianu amonu do ś^^i^i^^i^i^^śn^^i^^^wego etapu schładzania przewodem 20.

Zapotrzebowanie na parę niskociśnieniową końcowych sekcji procesu zaspakajane jest przez produkcje pary niskociśnieniowej otrzymanej ze skraplacza HE3.

Opisane wykonanie charakteryzuje się bardzo niskim zużyciem energii i łącznie z obróbką produkowanych odcieków, właściwe zużycie na tonę wyprodukowanego mocznika jest nastę-

pujące: - para średniociśnieniowa - para wysokociśnieniowa - elektryczność - woda chłodząca	470 kg/t 20 kg/tonę 20 kWh/( 60 m TO
Uwaga: * - nie obejmuje kompresji CO2 ** - o temperaturze 10°C.

166 897

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania mocznika przez syntezę amoniaku i dwutlenku węgla obejmujący etap syntezy pod ciśnieniem 13-22 MPa i w temperaturze 175-200°C, przy stosunku molowym amoniaku do dwutlenku węgla w zakresie pomiędzy 3-5, i co najmniej dwa kolejne etapy rozkładu karbaminianu amonowego, który nie uległ przetworzeniu do mocznika, z których jeden odbywa się pod wysokim ciśnieniem, takim samym jak ciśnienie w reaktorze syntezy, a drugi odbywa się pod średnim ciśnieniem 1-3 MPa, produkty wytworzone w omawianych etapach rozkładu skrapla się w celu odzyskania ich ciepła skraplania, znamienny tym, że pierwszy etap rozkładu prowadzi się pod tym samym ciśnieniem co synteza, przez rozkład termiczny z ciągłym samoodpędzaniem nadmiaru amoniaku zawartego w odcieku z reaktora syntezy, przy czym opary wytworzone przez omawiany rozkład skrapla się pod wysokim ciśnieniem w dwóch etapach skraplania o różnych temperaturach, z których pierwszy prowadzi się w wyższej temperaturze i z którego ciepło skraplania przekazuje się bezpośrednio w wymienniku ciepła HE2 do roztworu mocznika, który wprowadza się do drugiego średniociśnieniowego etapu rozkładu termicznego, przy czym ten drugi etap prowadzi się w niższej temperaturze i z którego ciepło przekazuje się do wody w wymienniku ciepła HE3 z wytworzeniem pary niskociśnieniowej, a otrzymany w czasie skraplania wysokociśnieniowego roztwór karbaminianu amonowego zawraca się do reaktora syntezy przez zastosowanie dyszy cieczowo/cieczowej J1 i amoniaku wprowadzanego do reaktorajako nośnika, a drugi etap rozkładu karbaminianu amonowego realizuje się w dwóch częściach, przy czym w części pierwszej termiczny rozkład przeprowadza się przez ciepło przenoszone w wymienniku ciepła HE2 ze skraplajiącego się strumienia pary pochodzącego z pierwszego etapu rozkładu pod takim samym ciśnieniem jak synteza, i drugiej części obejmującej etap adiabatycznego odpędzania przeciwprądowego w kolumnie C1 za pomocą gazowego dwutlenku węgla w ilości 3-20% dwudenku węgla wprowadzanego do reaktora syntezy, przy czym stosunek molowy amoniaku do dwutlenku' węgla w roztworze mocznika opuszczającym kolumnę Cl utrzymuje się w zakresie 2,2-4, a gazowe produkty otrzymane w dwóch częściach drugiego etapu rozkładu następnie łączy się i skrapla razem w wymienniku HE5 z odzyskaniem ciepła kondensacji, natomiast roztwór mocznika opuszczający kolumnę Cl wprowadza się do trzeciego etapu rozkładu karbaminianu amonowego, który prowadzi się pod ciśnieniem 0,4 MPa, w którym resztkowy karbaminian amonowy rozkłada się z wytworzeniem drugiego roztworu mocznika i fazy gazowej, którą następnie skrapla się pod około tym samym ciśnieniem 0,4 MPa i odzyskuje się ciepło kondensacji, które wykorzystuje się do przegrzania amoniaku wprowadzonego do reaktora syntezy, a ten drugi roztwór mocznika opuszczający trzeci etap rozkładu karbaminianu amonowego zatęża się w wymienniku ciepła HE5 za pomocą ciepła kondensacji gazowych produktów otrzymanych z drugiego etapu rozkładu, po czym zatężony wodny roztwór mocznika zasadniczo zawiera 80-95% wagowych mocznika.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawracany roztwór karbaminianu amonu z niskociśnieniowych etapów procesu dodaje się do strumienia produktu gazowego z etapu rozkładu wysokociśnieniowego przed skropleniem go w wymiennikach ciepła HE2 i/lub HE3, w których prowadzi się skraplanie wysokociśnieniowe.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dwutlenek węgla do średniociśnieniowego adiabatycznego odpędzania w kolumnie Cl pobiera się z pośredniego etapu ze sprężarki K1 dwutlenku węgla w ilości wynoszącej 3-20%, korzystnie 5-15% dwutlenku węgla wprowadzanego do produkcji.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że adiabatyczne odpędzanie w kolumnie Cl prowadzi się do uzyskania stosunku molowego amoniaku do dwutlenku węgla w roztworze mocznika opuszczającym kolumnę C1 do wartości korzystnie pomiędzy 2,5 a 3,5.

* * *

166 897