PL202056B1 - Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów zawierającej NH₃, H₂O i CO₂ - Google Patents

Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów zawierającej NH₃, H₂O i CO₂

Info

Publication number
PL202056B1
PL202056B1 PL366735A PL36673502A PL202056B1 PL 202056 B1 PL202056 B1 PL 202056B1 PL 366735 A PL366735 A PL 366735A PL 36673502 A PL36673502 A PL 36673502A PL 202056 B1 PL202056 B1 PL 202056B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
gas mixture
ammonium carbamate
gas
mpa
weight
Prior art date
Application number
PL366735A
Other languages
English (en)
Other versions
PL366735A1 (pl
Inventor
Guillaume Mario Hubert Jozef Lardinois
Original Assignee
Dsm Ip Assets Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dsm Ip Assets Bv filed Critical Dsm Ip Assets Bv
Publication of PL366735A1 publication Critical patent/PL366735A1/pl
Publication of PL202056B1 publication Critical patent/PL202056B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/12—Carbamic acid or thiocarbamic acid; Salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/10—Separation of ammonia from ammonia liquors, e.g. gas liquors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów, która zawiera wi ecej ni z 40% wagowych NH 3 , poni zej 50% wagowych CO 2 i poni zej 40% wagowych H 2 O i bed acej pod ci snieniem pomi edzy 0,1 MPa i 4 MPa, polega na tym, ze przeprowadza si e etap sprezania, w którym ci snienie mieszaniny gazów zwi eksza si e do warto sci pomi edzy 0,5 MPa i 25 MPa, a na- st epnie prowadzi si e etap cz esciowej kondensacji, w którym mieszanin e gazów przekszta lca si e w mieszanin e gaz/ciecz, po którym prowadzi si e etap absorpcji. W drugim wariancie sposób ten pole- ga na tym, ze przeprowadza si e pierwszy etap cz esciowej kondensacji, w którym mieszanin e gazów przekszta lca si e w mieszanin e gaz/ciecz, nast epnie pierwszy etap rozdzielania, w którym mieszanin e gaz/ciecz rozdziela si e na recyklowany roztwór karbaminianu amoniowego i st ezon a mieszanin e ga- zow a, która zawiera ponad 60% wagowych NH 3 , poni zej 30% wagowych CO 2 i poni zej 10% wago- wych H 2 O, nast epnie etap absorpcji, przy czym przeprowadza si e etap spr ezania co najmniej jednej z dwóch mieszanin, z których pierwsza stanowi mieszanin e gazów, a druga stanowi stezon a miesza- nin e gazow a, które to mieszaniny spr eza si e do ci snienia pomi edzy 0,5 MPa i 25 MPa. PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów zawierającej NH3, H2O i CO2.
Taki sposób stosuje się w procesach otrzymywania melaminy, takich jak w procesie typu Stamikarbon, opisanym w „Melamine and Guanamines”, rozdział 4.1.3 Encyclopedia of Industrial Chemistry Ullmann'a, wydanie szóste 2001, Electronic Release. W znanym sposobie mieszaninę gazów otrzymuje się ze strefy oziębienia, w której ochładza się strumień zawierający melaminę, wypływający z reaktora. Mieszaninę gazów, pod ciśnieniem w przybliżeniu 0,7 MPa, później poddaje się absorpcji, w wyniku której, oprócz roztworu karbaminianu amoniowego, otrzymuje się także strumień gazowego NH3. W dalszej części opisu termin roztwór karbaminianu amoniowego odnosi się do wodnego roztworu, który oprócz karbaminianu amoniowego, może także zawierać wolny NH3 i/lub CO2 i/lub inne związki pochodzące od NH3 i CO2, takie jak wodorowęglan amonu.
Strumień gazowego NH3 odzyskanego z etapu absorpcji stosuje się w innym etapie procesu produkcji melaminy, jako gaz fluidyzacyjny w reaktorze. W procesie typu Stamikarbon ponadto stosuje się wymiennik ciepła, w którym mieszanina gazów częściowo kondensuje przed poddaniem jej absorpcji.
W wielu przypadkach roztwór karbaminianu amoniowego otrzymany z mieszaniny gazów poddaje się następnie obróbce, stosując go jako surowiec do otrzymywania mocznika. Wytwarzanie mocznika z amoniaku i ditlenku węgla poprzez karbaminian amoniowy zachodzi pod podwyższonym ciśnieniem, zazwyczaj pomiędzy 12,5 MPa i 25 MPa, według następującego schematu reakcji.
2NH3 + CO2 θ H2N-CO-ONH4 θ H2N-CO-NH2 + H2O amoniak ditlenek węgla karbaminian amoniowy mocznik woda
Dalsze przetwarzanie roztworu karbaminianu amoniowego w szczególności obejmuje uwalnianie z roztworu części NH3, który następnie zawraca się do procesu produkcji melaminy, oraz redukcję ilości wody w roztworze.
Wadą znanych procesów takich jak proces typu Stamikarbon jest to, że opisane powyżej dalsze przetwarzanie wymaga wiele energii w postaci pary. Ponadto, dalsze przetwarzanie jest technicznie skomplikowane, co oznacza, że można je zrealizować tylko przy bardzo wysokich kosztach.
Celem wynalazku jest w dużej mierze usunięcie tej wady.
Zgodnie z pierwszym wariantem wynalazku sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów, która zawiera więcej niż 40% wagowych NH3, poniżej 50% wagowych CO2 i poniżej 40% wagowych H2O i będącej pod ciśnieniem pomiędzy 0,1 MPa i 4 MPa, polega na tym, że przeprowadza się etap sprężania, w którym ciśnienie mieszaniny gazów zwiększa się do wartości pomiędzy 0,5 MPa i 25 MPa, a następnie prowadzi się etap częściowej kondensacji, w którym mieszaninę gazów przekształca się w mieszaninę gaz/ciecz, po którym prowadzi się etap absorpcji.
Przed wejściem do etapu sprężania mieszanina gazów znajduje się pod ciśnieniem korzystnie pomiędzy 0,5 i 2,5 MPa. W etapie sprężania ciśnienie mieszaniny gazów zwiększa się korzystnie co najmniej o 0,4 MPa, korzystniej co najmniej o 0,7 MPa. W etapie tym ciśnienie mieszaniny gazów korzystnie zwiększa się do ciśnienia pomiędzy 1 MPa i 5 MPa, korzystniej do ciśnienia pomiędzy 1,5 MPa i 3 MPa, w szczególności jeśli sposób według wynalazku stanowi część procesu wytwarzania melaminy. Alternatywnie, ciśnienie mieszaniny gazów korzystnie zwiększa się do ciśnienia pomiędzy 12,5 MPa i 25 MPa, w szczególności jeśli sposób według wynalazku stanowi część procesu wytwarzania mocznika.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że w sposobie według wynalazku ilość amoniaku, która jest porywana przez roztwór karbaminianu amoniowego, albo w postaci wolnego amoniaku albo w postaci jonu amoniowego, jest niższa niż w znanym sposobie, tak, że dalsze przetwarzanie nie jest konieczne lub może zostać zmniejszone. Ta zaleta przesuwa zużycie energii w postaci prądu elektrycznego lub pary w etapie sprężania.
Następną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że roztwór karbaminianu amoniowego, otrzymany z mieszaniny gazów może mieć niższą zawartość procentową H2O pod wyższym ciśnieniem bez - niepożądanego - powstawania substancji stałych. Zatem sposób według wynalazku można stosować w przypadku mieszanin gazowych o zawartości procentowej H2O, która jest na tyle mała, że mogłaby powodować problemy wynikające z powstawania części stałych w znanych sposobach. Mieszanina gazów korzystnie zawiera więcej niż 50% wagowych NH3, pomiędzy 10 i 30% wagowych CO2 i poniżej 35% wagowych H2O. Roztwór karbaminianu amoniowego otrzymany z mieszaniny gazów korzystnie zawiera więcej niż 10% wagowych wody w celu zapobiegania powstawaniu substancji stałych, w szczególności gdy ciśnienie roztworu jest niższe niż 3 MPa.
PL 202 056 B1
Jeszcze inną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że jeśli ciśnienie w etapie sprężania zwiększy się aż do w przybliżeniu 1,5 MPa, korzystnie 1,8 MPa lub jeszcze wyższego, takiego jak np. 2 MPa lub więcej, strumień gazowego NH3 otrzymany z etapu absorpcji można całkowicie lub częściowo skondensować w prosty sposób, ponieważ temperatura kondensacji NH3 w podanych ciśnieniach zwiększa się do temperatury powyżej poziomu, w którym zazwyczaj pracują obiegi wody chłodzącej.
Jeszcze inną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że jeśli stanowi on część procesu wytwarzania melaminy, w którym mieszaninę gazów otrzymuje się w przybliżeniu pod ciśnieniem reaktora, nie jest konieczne zwiększanie ciśnienia w reaktorze, uzyskując roztwór karbaminianu amoniowego pod wyższym ciśnieniem. W efekcie np. istniejące reaktory nie wymagają przystosowania, a nowe reaktory mogą mieć prostszą, a zatem tańszą budowę.
Etap sprężania, którego celem jest zwiększenie ciśnienia mieszaniny gazów, można prowadzić w jakikolwiek sposób znany fachowcom w tej dziedzinie, np. za pomocą sprężarki. Ze względu na korozyjne właściwości karbaminianu amoniowego w każdych ilościach, powstającego po kondensacji, temperaturę elementów sprężarki, które kontaktują się z mieszaniną gazów, korzystnie utrzymuje się na takim poziomie, aby kondensacja nie występowała. Można to osiągnąć np. przez ogrzewanie sprężarki, lub przez zawracanie części mieszaniny gazów, której ciśnienie, a zatem także temperatura jest podwyższona, do wlotu sprężarki. Ponadto korzystne może być zainstalowanie urządzenia rozdzielającego przed sprężarką w celu wychwytywania wszelkich występujących kropli cieczy. Ponadto może być konieczne lub pożądane przeprowadzenie etapu sprężania z zastosowaniem kilku sprężarek szeregowo.
Etap absorpcji obejmuje traktowanie strumienia wejściowego, w sposobie według wynalazku składającego się z mieszaniny gazów, której ciśnienie zwiększyło się, stosując ciekły NH3 i ewentualnie wodę lub wodny roztwór np. NH3, karbaminianu amoniowego lub mocznika. To prowadzi do powstawania roztworu karbaminianu amoniowego. Etap absorpcji można prowadzić różnymi sposobami znanymi fachowcom w tej dziedzinie, np. w kolumnie z wypełnieniem lub w kolumnie półkowej. W etapie absorpcji ciekły NH3 absorbuje CO2 i H2O z mieszaniny gazów tak, że powstaje roztwór karbaminianu amoniowego. Później CO2 występuje w roztworze karbaminianu amoniowego, np. w postaci jonu karbaminianowego. Ciekły NH3 można otrzymać całkowicie lub częściowo na drodze kondensacji części strumienia gazowego NH3 otrzymanego z etapu absorpcji. Jeśli ilość H2O jest tak niska, że może zachodzić niepożądane powstawanie części stałych, korzystnie wprowadza się wodę lub wodny roztwór np. NH3, karbaminianu amoniowego lub mocznika.
W celu umożliwienia przeprowadzenia etapu absorpcji w efektywny sposób, korzystnie strumień, który wchodzi do etapu absorpcji ma punkt rosy pomiędzy 65°C i 140°C. Korzystniej punkt rosy znajduje się pomiędzy 80°C i 110°C.
Etap częściowej kondensacji można prowadzić w sposób znany fachowcom w tej dziedzinie, np. za pomocą wymiennika ciepła, który schładza mieszaninę gazów tak, aby zachodziła częściowa kondensacja. Podczas etapu częściowej kondensacji, już duża ilość występującego w mieszaninie gazowego CO2 przechodzi do fazy ciekłej, poprzez powstawanie np. karbaminianu amoniowego w roztworze wodnym. Dzięki etapowi częściowej kondensacji ilość gazowego CO2, który wchodzi do etapu absorpcji jest zatem niższa tak, że strumień gazowego NH3 otrzymuje się bardziej efektywnie w etapie absorpcji, co powoduje że wymagane jest mniej ciekłego NH3 i/lub możliwa jest większa wydajność.
Dalsze przetwarzanie roztworu karbaminianu amoniowego w celu zmniejszenia zawartości wody jest technicznie skomplikowane, obejmuje wiele etapów procesu, a zatem jest kosztowne. Z tego powodu następnym celem wynalazku jest opracowanie sposobu, który może zapobiegać konieczności dalszej obróbki, ponieważ stężony roztwór karbaminianu amoniowego otrzymywany z mieszaniny gazowej zawierającej NH3, H2O i CO2 można stosować do otrzymywania mocznika bez dalszej obróbki mającej na celu zmniejszenie zawartości wody. W tym kontekście termin stężony odnosi się do sytuacji, gdy masowe natężenie przepływu H2O zostało zmniejszone w porównaniu z mieszaniną gazową; korzystnie masowe natężenie przepływu H2O zostało zmniejszone o więcej niż 25%.
Zgodnie z drugim wariantem wynalazku sposób otrzymywania stężonego roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów, która zawiera więcej niż 40% wagowych NH3, poniżej 50% wagowych CO2 i poniżej 40% wagowych H2O i będącej pod ciśnieniem pomiędzy 0,1 MPa i 4 MPa, polega na tym, że przeprowadza się pierwszy etap częściowej kondensacji, w którym mieszaninę gazów przekształca się w mieszaninę gaz/ciecz, następnie pierwszy etap rozdzielania, w którym mieszaninę gaz/ciecz rozdziela się na recyklowany roztwór karbaminianu amoniowego i stężoną mieszaninę gazową, która zawiera ponad 60% wagowych NH3, poniżej 30% wagowych CO2 i poniżej 10% wagowych H2O, następnie etap absorpcji, przy czym przeprowadza się etap sprężania co najmniej jednej
PL 202 056 B1 z dwóch mieszanin, z których pierwsza stanowi mieszaninę gazów, a druga stanowi stężoną mieszaninę gazową, które to mieszaniny spręża się do ciśnienia pomiędzy 0,5 MPa i 25 MPa.
Korzystnie spręża się mieszaninę gazów.
Korzystnie po pierwszym etapie rozdzielania stężoną mieszaninę gazów poddaje się drugiemu etapowi częściowej kondensacji, w którym powstaje druga mieszanina gaz/ciecz jako strumień zasilający dla etapu absorpcji.
Korzystnie pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego oddziela się od drugiej mieszaniny gaz/ciecz w drugim etapie rozdzielania, prowadzonym pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji.
Korzystnie etap sprężania prowadzi się po pierwszym etapie rozdzielania.
Korzystnie stężoną mieszaninę gazów poddaje się drugiemu etapowi częściowej kondensacji, prowadzonemu pomiędzy etapem sprężania i etapem absorpcji, w którym powstaje druga mieszanina gaz/ciecz jako strumień zasilający dla etapu absorpcji.
Korzystnie pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego oddziela się od drugiej mieszaniny gaz/ciecz w drugim etapie rozdzielania, prowadzonym pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji.
Korzystnie przed pierwszym etapem częściowej kondensacji, ciśnienie mieszaniny gazów zwiększa się do wartości pomiędzy 0,3 MPa i 7,5 MPa w etapie sprężania wstępnego.
Korzystnie otrzymuje się stężony roztwór karbaminianu amoniowego zawierający pomiędzy 25 i 50% wagowych NH3, pomię dzy 25 i 50% wagowych CO2 i pomiędzy 1 i 30% wagowych H2O.
W pierwszym etapie częściowej kondensacji, kondensacji ulega więcej wody niż NH3 lub CO2. Po kondensacji, w roztworze powstaje karbaminian amoniowy. Jest to zaletą sposobu według wynalazku, w którym zawartość wody w stężonej mieszaninie gazów można zmniejszyć do takiego zakresu, że otrzymany później stężony roztwór karbaminianu amoniowego z etapu absorpcji można bezpośrednio stosować w produkcji mocznika. Strumień cieczy odebrany z pierwszego etapu rozdzielania według wynalazku określa się w dalszej części opisu jako cyrkulujący roztwór karbaminianu amoniowego. Jeśli sposób stosuje się w procesie wytwarzania melaminy, korzystne jest zastosowanie cyrkulującego roztworu karbaminianu amoniowego jako bezpośredniego środka chłodzącego do oziębiania strumienia wychodzącego z reaktora. Jest to zaletą, ponieważ obecność karbaminianu amoniowego podczas oziębiania może zapobiegać niepożądanym reakcjom melaminy z wytwarzaniem związków takich jak amelina i amelid.
Pierwszy etap częściowej kondensacji można prowadzić w sposób znany fachowcom w tej dziedzinie, np. za pomocą wymiennika ciepła, który schładza mieszaninę gazów tak, aby częściowo kondensowała.
Celem pierwszego etapu rozdzielania jest oddzielenie cieczy występującej po pierwszym etapie częściowej kondensacji od fazy gazowej. Pierwszy etap rozdzielania można prowadzić w sposób znany fachowcom w tej dziedzinie. Możliwe jest np. połączenie pierwszego etapu rozdzielania z pierwszym etapem częściowej kondensacji, np. w wymienniku ciepła zbudowanym tak, aby możliwe było odbieranie fazy ciekłej i jej oddzielanie. Możliwe jest też prowadzenie pierwszego etapu rozdzielania w tak zwanym cyklonie (knockout drum). W tym zbiorniku wykorzystuje się grawitację do przeprowadzenia pierwszego etapu rozdzielania: mieszaninę gaz/ciecz podaje się do cyklonu, w którym strumienie cieczy spływają w dół po ściankach i są następnie usuwane, a gaz usuwa się ze środka zbiornika poprzez pokrywę górną.
Jak wskazano powyżej, mieszaninę gazów i/lub stężoną mieszaninę gazów poddaje się sprężaniu. W korzystnym rozwiązaniu spręża się mieszaninę gazów. Etap sprężania prowadzi także do zwiększenia temperatury mieszaniny gazów. Jest to zaletą, ponieważ pierwszy etap częściowej kondensacji można prowadzić w podwyższonej temperaturze, tak aby dzięki ciepłu uwalnianemu podczas kondensacji mogła powstawać para o wyższej jakości. Korzystniej stężoną mieszaninę gazów następnie poddaje się drugiej częściowej kondensacji po pierwszym etapie rozdzielania, w której powstaje druga mieszanina gaz/ciecz jako strumień zasilający dla etapu absorpcji. Podczas drugiego etapu częściowej kondensacji już większość występującego CO2 przechodzi do fazy ciekłej, poprzez powstawanie np. karbaminianu amoniowego. Ilość gazowego CO2, która wchodzi do etapu absorpcji jest zatem niższa, tak, że strumień gazowego NH3 otrzymuje się bardziej efektywnie z etapu absorpcji, co powoduje, że wymagane jest mniej ciekłego NH3 i/lub możliwa jest większa wydajność. Nawet korzystniej, do tego rozwiązania dodaje się drugi etap rozdzielania, który jest prowadzony pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji, i w którym pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego oddziela się od drugiej mieszaniny gaz/ciecz. Zaletą tego rozwiązania jest to, że mniejszy strumień
PL 202 056 B1 przechodzi do etapu absorpcji, zmniejszając obciążenie etapu absorpcji. Następną zaletą tego rozwiązania jest to, że skład pierwszego stężonego roztworu karbaminianu amoniowego różni się tak znacznie od składu stężonego roztworu karbaminianu amoniowego odzyskanego z etapu absorpcji, że te dwa roztwory można stosować do różnych celów. Jeśli to pożądane dwa stężone roztwory karbaminianu amoniowego można także połączyć w celu dalszego przetwarzania.
W innym korzystnym rozwiązaniu według wynalazku stosuje się inną kolejność, niż opisana powyżej, sprężaniu poddaje się mieszaninę gazów nie przed pierwszym etapem częściowej kondensacji i pierwszym etapem rozdzielania, lecz stężoną mieszaninę gazów wychodzą c ą z pierwszego etapu rozdzielania. W efekcie strumień, który wchodzi do etapu sprężania jest mniejszy niż w przypadku, gdy sprężaniu poddaje się wcześniejszą mieszaninę gazów, ponieważ oddzielono już cyrkulujący roztwór karbaminianu amoniowego. Korzystniej stężoną mieszaninę gazów następnie poddaje się drugiemu etapowi częściowej kondensacji pomiędzy etapem sprężania i etapem absorpcji, prowadząc w efekcie do powstawania drugiej mieszaniny gaz/ciecz jako strumienia zasilającego etap absorpcji. Jak opisano powyżej jest to korzystne gdy, jako konsekwencja drugiego etapu częściowej kondensacji, większość występującego CO2 już przeszła do fazy ciekłej, poprzez powstawanie np. karbaminianu amoniowego. To daje mniejszą ilość gazowego CO2 wprowadzaną do etapu absorpcji tak, że strumień gazowego NH3 można otrzymać z etapu absorpcji w bardziej efektywny sposób, który powoduje że wymagane jest mniej ciekłego NH3 i/lub możliwa jest większa wydajność. Ponadto ciepło uwalniane w tym drugim etapie częściowej kondensacji można stosować do wytwarzania pary. Nawet korzystniej do tego rozwiązania dodaje się drugi etap rozdzielania, prowadzony pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji, w którym pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego oddziela się od drugiej mieszaniny gaz/ciecz. Jego zaletą, jak opisano powyżej, jest to, że mniejszy strumień wchodzi do etapu absorpcji, zmniejszając obciążenie tego etapu. Następną zaletą tego rozwiązania jest to, że skład pierwszego stężonego roztworu karbaminianu amoniowego różni się znacznie od składu stężonego roztworu karbaminianu amoniowego odzyskanego z etapu absorpcji tak, że te dwa roztwory można stosować do różnych celów. Jest oczywiście także możliwe połączenie tych dwóch stężonych roztworów karbaminianu amoniowego w celu dalszego przetwarzania. Ponadto korzystne może być zwiększenie ciśnienia mieszaniny gazów przed pierwszym etapem częściowej kondensacji, do pomiędzy 0,3 MPa i 7,5 MPa, w etapie sprężania wstępnego. Jest to szczególnie korzystne, jeśli sposób według wynalazku stanowi część procesu wytwarzania melaminy, w którym reaktor pracuje pod niskim ciśnieniem, np. pod ciśnieniem atmosferycznym.
Stosując te rozwiązania sposobu według wynalazku, w których otrzymuje się stężony roztwór karbaminianu amoniowego, ten roztwór na ogół zawiera pomiędzy 25 i 50% wagowych NH3, pomiędzy 25 i 50% wagowych CO2 i pomię dzy 1 i 30% wagowych H2O. Z mieszaniny gazów dodatkowo usuwa się ilość wody co, jak opisano wcześniej, jest szczególnie korzystne jeśli stężony roztwór karbaminianu amoniowego stosuje się do otrzymywania mocznika. Ponadto z mieszaniny gazów odbiera się gazowy NH3, który można dowolnie wykorzystać. Gazowy NH3 można np., jeśli sposób według wynalazku stosuje się do mieszaniny gazów otrzymanej w procesie wytwarzania melaminy, wprowadzać do reaktora melaminy, gdzie służy on jako gaz fluidyzacyjny.
Przemysłowe zastosowanie sposobu według wynalazku nie jest, jak wskazano wcześniej, ograniczone do wykorzystania w procesach otrzymywania melaminy. W szczególności, możliwe jest wprowadzenie go w procesach otrzymywania mocznika. Np. w typowych procesach otrzymywania mocznika występują mieszaniny gazowe, z których powinno się otrzymać roztwór karbaminianu amoniowego. Typowe procesy mocznika obejmują te procesy, w których w eluacie strefy syntezy zmniejsza się ciśnienie przed przeprowadzeniem późniejszych etapów procesu, takich jak oddzielanie nie przereagowanego NH3 i CO2 i/lub rozkład karbaminianu amoniowego.
Jeśli wynalazek stosuje się do procesu wytwarzania mocznika, ciśnienie mieszaniny gazów korzystnie podnosi się do ciśnienia równego lub nieznacznie powyżej ciśnienia w strefie syntezy mocznika, tj. do ciśnienia pomiędzy 12,5 MPa i 25 MPa, korzystniej do ciśnienia pomiędzy 14 MPa i 22 MPa. Zaletą tego jest to, że zmniejsza się zawartość wody w strumieniu zawracanym do strefy syntezy mocznika, prowadząc do większego stopnia konwersji w strefie syntezy, w wyniku którego odzysk nie przereagowanych składników można przeprowadzić przy zmniejszonym zaangażowaniu technicznym (tj. zmniejszonym zużyciu ciepła lub pary, zmniejszonym zużyciu środka odpędzającego).
Na fig. 1 przedstawiono rozwiązanie z etapem sprężania, po którym bezpośrednio następuje etap absorpcji.
Sposób według wynalazku wyjaśniono na podstawie fig. 2 - 7.
PL 202 056 B1
Na fig. 2 przedstawiono rozwiązanie z pierwszym etapem częściowej kondensacji i etapem rozdzielania, z etapem sprężania prowadzonym albo przed pierwszym etapem częściowej kondensacji albo pomiędzy etapem rozdzielania i etapem absorpcji;
Na fig. 3 przedstawiono rozwiązanie, w którym, oprócz etapu sprężania, pierwszego etapu częściowej kondensacji, etapu rozdzielania i etapu absorpcji, występuje także drugi etap częściowej kondensacji, ten etap prowadzi się pomiędzy pierwszym etapem rozdzielania i etapem absorpcji;
Na fig. 4 przedstawiono rozwiązanie, w którym, w porównaniu z fig. 3, dodano drugi etap rozdzielania, pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji;
Na fig. 5 przedstawiono rozwiązanie, w którym, w porównaniu z fig. 3, etap sprężania prowadzi się po etapie rozdzielania;
Na fig. 6 przedstawiono rozwiązanie, w którym, w porównaniu z fig. 5, dodano drugi etap rozdzielania, który prowadzi się pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji;
Na fig. 7 przedstawiono rozwiązanie, w którym mieszaninę gazów poddaje się sprężaniu wstępnemu, po którym następuje albo pierwszy etap częściowej kondensacji, etap rozdzielania, etap sprężania i etap absorpcji, albo seria etapów procesu jak na fig. 6;
Na fig. 8 przedstawiono rozwiązanie według dotychczasowego stanu techniki.
Pierwsza cyfra liczby na rysunku jest taka sama jak numer fig. Jeśli ostatnie dwie cyfry liczby różnych rysunków są takie same, odnoszą się do tego samego elementu.
Na fig. 1 mieszaninę gazów, która np. wpływa ze strefy oziębiania procesu wytwarzania melaminy, podaje się poprzez linię 102 do sprężarki 104. Następnie mieszaninę gazów, której ciśnienie zwiększono podaje się poprzez linię 106 do absorbera 108. Do absorbera 108 wpływa także ciekły amoniak poprzez linię 110 i woda lub wodny roztwór np. karbaminianu amoniowego poprzez linię 112. Linie 110 i 112 można ewentualnie połączyć z wytworzeniem jednej linii. Poprzez linię 114 roztwór karbaminianu amoniowego wychodzi z absorbera 108, a poprzez linię 116 strumień gazowego NH3.
Na fig. 2 przedstawiono skraplacz 218, w którym mieszaninę gazów poddaje się pierwszej częściowej kondensacji. Środek chłodzący, np. wodę, dostarcza się poprzez linię 220 i odprowadza poprzez linię 222. Następnie mieszanina gaz/ciecz przechodzi poprzez linię 224 do rozdzielacza 226. Z rozdzielacza 226 z jednej strony otrzymuje się cyrkulujący roztwór karbaminianu amoniowego, poprzez linię 228, a z drugiej strony stężona mieszanina gazów przechodzi poprzez linię 230 do absorbera 208, który następnie pracuje w układzie opisanym na fig. 1. Możliwe jest połączenie skraplacza 218 i rozdzielacza 226 w jedno urządzenie. Na fig. 2 przedstawiono za pomocą linii punktowej dwie możliwe lokalizacje sprężarki 204: albo przed skraplaczem 218 tak, że mieszaninę gazów dostarczaną poprzez linię 202 poddaje się sprężaniu, albo przed absorberem 208 tak, że stężoną mieszaninę gazów wychodzącą z rozdzielacza 226 poddaje się sprężaniu.
Na fig. 3 przedstawiono rozwiązanie, w którym mieszanina gazów wchodzi do sprężarki 304 poprzez linię 302 i poddaje się ją etapowi sprężania, po którym mieszanina gazów, o zwiększonym ciśnieniu wchodzi, poprzez linię 328, do skraplacza 318, w którym zachodzi pierwsza częściowa kondensacja. Następnie mieszanina gaz/ciecz przechodzi poprzez linię 324 do rozdzielacza 326. Stężoną mieszaninę gazów wychodzącą z rozdzielacza 326 podaje się poprzez linię 334 do następnego skraplacza 336, w którym zachodzi drugi etap częściowej kondensacji. Skraplacz 336 ochładza się za pomocą środka chłodzącego, np. wody, którą dostarcza się poprzez linię 338 i odbiera poprzez linię 340. Następnie drugą mieszaninę gaz/ciecz podaje się poprzez linię 342 do absorbera 308.
Na fig. 4 przedstawiono rozwiązanie z fig. 3 rozbudowane o podanie drugiej mieszaniny gaz/ciecz, po drugim etapie częściowej kondensacji, prowadzonym w skraplaczu 436, poprzez linię 444 do rozdzielacza 446, w którym prowadzi się drugi etap rozdzielania. Pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego wychodzi z rozdzielacza 446 poprzez linię 448, natomiast pozostały strumień podaje się poprzez linię 450 do absorbera 408.
Sposób przedstawiony na fig. 5 bazuje na rozwiązaniu przedstawionym na fig. 2; w tym przypadku sprężarkę 504 zainstalowano za pierwszym etapem częściowej kondensacji (w skraplaczu 518) i pierwszym etapem rozdzielania (w rozdzielaczu 526). Sprężarkę zasila się stężoną mieszaniną gazów poprzez linię 552. Sprężony strumień ze sprężarki 504 podaje się poprzez linię 554 do skraplacza 536; w którym zachodzi drugi etap częściowej kondensacji. Następnie drugą mieszaninę gaz/ciecz podaje się poprzez linię 542 do absorbera 508.
Na fig. 6 przedstawiono rozwiązanie na bazie pokazanego na fig. 5, rozbudowane według wynalazku dodatkowo przez instalację drugiego rozdzielacza 656, w którym zachodzi drugi etap rozdzielania. Drugi rozdzielacz 656 zasila się poprzez linię 642 drugą mieszaniną gaz/ciecz. Drugą mieszaninę
PL 202 056 B1 gaz/ciecz rozdziela się na pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego, który odbiera się poprzez linię 658 i silnie stężoną mieszaninę gazów, którą podaje się do absorbera 608 poprzez linię 660.
Na fig. 7 przedstawiono rozwiązanie, w którym prowadzi się etap sprężania wstępnego w sprężarce 762, po którym sprężoną wstępnie mieszaninę gazów podaje się poprzez linię 764 do skraplacza 718, w którym prowadzi się pierwszy etap częściowej kondensacji. Sam etap sprężania następuje po pierwszym etapie częściowej kondensacji i pierwszym etapie rozdzielania (prowadzonym w rozdzielaczu 726). Ewentualnie, co wskazano linią punktową, można jeszcze prowadzić drugą częściową kondensację w skraplaczu 736 i potem ewentualnie drugie rozdzielanie w rozdzielaczu 756, przed etapem absorpcji zachodzącym w absorberze 708.
Poniżej, wynalazek zilustrowano przez następujący przykład oraz rozwiązanie porównawcze.
P r z y k ł a d I
W przykładzie I zastosowano konfigurację pokazaną na fig. 5. Składy różnych strumieni zestawiono w tabeli 1.
T a b e l a 1
Strumień 502 524 552 528 554 542 514 510 512 516
NH3 (% wagowe) 63 63 74 36 74 74 41 100 0 100
CO2 (% wagowe) 18 18 17 20 17 17 39 0 0 0
H2O (% wagowe) 19 19 9 44 9 9 20 0 100 0
T [°C] 111 70 70 70 215 105 100 45 33 45
P [MPa] 0,6 0,6 0,6 0,6 2 2 2 2 2 2
% wagowe gazu 100 71 100 0 100 55 0 0 0 100
Ogółem [t/godzinę] 86 86 61 25 61 61 28 12 0,5 45
Doświadczenie porównawcze A
Układ przedstawiony na fig. 8. W doświadczeniu porównawczym A mieszaninę gazów podaje się poprzez linię 802 do skraplacza 818, w którym zachodzi częściowa kondensacja. Mieszaninę gaz/ciecz wychodzącą ze skraplacza 818 podaje się poprzez linię 866 do absorbera 808. Strumienie 802 i 866 nie są poddane sprężaniu. Do absorbera 808 wprowadza się także strumień ciekłego NH3 poprzez linię 810 oraz strumień wodny poprzez linię 812. Roztwór karbaminianu amoniowego i strumień gazowego NH3 wychodzą z absorbera 808 odpowiednio poprzez linię 814 i linię 816. Składy strumieni podano w poniższej tabeli 2.
T a b e l a 2
Strumień 802 866 814 810 812 816
NH3 (% wagowe) 59 59 36 100 0 100
CO2 (% wagowe) 13 13 19 0 0 0
H2O (% wagowe) 28 28 45 0 100 0
T [°C] 119 7 3 72 45 33 5
P [MPa] 0,6 0,6 0,6 2 0,6 0,6
% wagowe gazu 100 46 0 0 0 100
Ogółem [t/godzinę] 81 81 53 12 1 41
Analizując dane przykładu I i doświadczenia porównawczego A, stężony roztwór karbaminiany amoniowego 514 w przykładzie 1 zawiera mniej amoniaku (około 11 t/godzinę, lub 41% wagowych w 28 t/godzinę) niż roztwór karbaminianu amoniowego 814 doświadczenia porównawczego A (około 19 t/godzinę, lub 36% wagowych w 53 t/godzinę), pomimo tego, że strumień 802 w doświadczeniu porównawczym ma dość niskie początkowe stężenie amoniaku (59% wagowych w porównaniu z 63%
PL 202 056 B1 wagowych dla strumienia 502). Ponadto stężony roztwór karbaminianu amoniowego 514 z przykładu 1 ma niższą zawartość procentową wody (20% wagowych, prawie 6 t/godzinę) niż roztwór karbaminianu amoniowego 814 z doświadczenia porównawczego A (45% wagowych, prawie 24 t/godzinę). W efekcie, stężony roztwór karbaminianu amoniowego 514 można stosować bez dalszego przetwarzania, polegającego na zmniejszeniu zawartości wody, w wytwarzaniu mocznika, co nie jest możliwe w efektywny sposób dla roztworu karbaminianu amoniowego 814.

Claims (11)

1. Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów, która zawiera więcej niż 40% wagowych NH3, poniżej 50% wagowych CO2 i poniżej 40% wagowych H2O i będącej pod ciśnieniem pomiędzy 0,1 MPa i 4 MPa, znamienny tym, że przeprowadza się etap sprężania, w którym ciśnienie mieszaniny gazów zwiększa się do wartości pomiędzy 0,5 MPa i 25 MPa, a następnie prowadzi się etap częściowej kondensacji, w którym mieszaninę gazów przekształca się w mieszaninę gaz/ciecz, po którym prowadzi się etap absorpcji.
2. Sposób otrzymywania stężonego roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów, która zawiera więcej niż 40% wagowych NH3, poniżej 50% wagowych CO2 i poniżej 40% wagowych H2O i będącej pod ciśnieniem pomiędzy 0,1 MPa i 4 MPa, znamienny tym, że przeprowadza się pierwszy etap częściowej kondensacji, w którym mieszaninę gazów przekształca się w mieszaninę gaz/ciecz, następnie pierwszy etap rozdzielania, w którym mieszaninę gaz/ciecz rozdziela się na recyklowany roztwór karbaminianu amoniowego i stężoną mieszaninę gazową, która zawiera ponad 60% wagowych NH3, poniżej 30% wagowych CO2 i poniżej 10% wagowych H2O, a następnie etap absorpcji, przy czym przeprowadza się etap sprężania co najmniej jednej z dwóch mieszanin, z których pierwsza stanowi mieszaninę gazów, a druga stanowi stężoną mieszaninę gazową, które to mieszaniny spręża się do ciśnienia pomiędzy 0,5 MPa i 25 MPa.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że spręża się mieszaninę gazów.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po pierwszym etapie rozdzielania stężoną mieszaninę gazów poddaje się drugiemu etapowi częściowej kondensacji, w którym powstaje druga mieszanina gaz/ciecz jako strumień zasilający dla etapu absorpcji.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego oddziela się od drugiej mieszaniny gaz/ciecz w drugim etapie rozdzielania, prowadzonym pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji.
6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że etap sprężania prowadzi się po pierwszym etapie rozdzielania.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stężoną mieszaninę gazów poddaje się drugiemu etapowi częściowej kondensacji, prowadzonemu pomiędzy etapem sprężania i etapem absorpcji, w którym powstaje druga mieszanina gaz/ciecz jako strumień zasilający dla etapu absorpcji.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że pierwszy stężony roztwór karbaminianu amoniowego oddziela się od drugiej mieszaniny gaz/ciecz w drugim etapie rozdzielania, prowadzonym pomiędzy drugim etapem częściowej kondensacji i etapem absorpcji.
9. Sposób według zastrz. 6 albo 7, albo 8, znamienny tym, że przed pierwszym etapem częściowej kondensacji, ciśnienie mieszaniny gazów zwiększa się do wartości pomiędzy 0,3 MPa i 7,5 MPa w etapie sprężania wstępnego.
10. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienny tym, że otrzymuje się stężony roztwór karbaminianu amoniowego zawierający pomiędzy 25 i 50% wagowych NH3, pomiędzy 25 i 50% wagowych CO2 i pomiędzy 1 i 30% wagowych H2O.
11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że otrzymuje się stężony roztwór karbaminianu amoniowego zawierający pomiędzy 25 i 50% wagowych NH3, pomiędzy 25 i 50% wagowych CO2 i pomiędzy 1 i 30% wagowych H2O.
PL366735A 2001-07-24 2002-07-03 Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów zawierającej NH₃, H₂O i CO₂ PL202056B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1018624 2001-07-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL366735A1 PL366735A1 (pl) 2005-02-07
PL202056B1 true PL202056B1 (pl) 2009-05-29

Family

ID=19773779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL366735A PL202056B1 (pl) 2001-07-24 2002-07-03 Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów zawierającej NH₃, H₂O i CO₂

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6914157B2 (pl)
EP (1) EP1429996B1 (pl)
JP (1) JP2004536011A (pl)
CN (1) CN1278928C (pl)
AT (1) ATE295827T1 (pl)
CA (1) CA2454168A1 (pl)
DE (1) DE60204231T2 (pl)
ES (1) ES2239236T3 (pl)
MY (1) MY128719A (pl)
NO (1) NO20040150L (pl)
PL (1) PL202056B1 (pl)
SA (1) SA02230223B1 (pl)
TW (1) TWI228102B (pl)
WO (1) WO2003010089A1 (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101175717B (zh) * 2005-05-13 2011-07-06 斯塔米卡邦有限公司 浓缩含水氨基甲酸铵流的方法
CN102190601A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 中国科学院兰州化学物理研究所 合成小分子氨基甲酸烷基酯的方法
CN103269980A (zh) * 2011-03-31 2013-08-28 住友精化株式会社 氨的精制方法及氨精制系统
US10604432B2 (en) * 2015-01-14 2020-03-31 Bion Environmental Technologies, Inc. Process to recover ammonium bicarbonate from wastewater
US10106447B2 (en) 2015-01-14 2018-10-23 Bion Environmental Technologies, Inc. Process to recover ammonium bicarbonate from wastewater
GB2552040B (en) 2016-12-01 2018-08-01 Univ Loughborough Process for reducing nitrogen oxides
US10315986B1 (en) * 2018-04-06 2019-06-11 Solenis Technologies, L.P. Systems and methods for forming a solution of ammonium carbamate
ES2969008T3 (es) 2019-07-08 2024-05-16 A Y Lab Ltd Procedimiento de producción de una solución de carbamato de amonio

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3310558A (en) * 1967-03-21 Melamine recovery
DE62559C (de) A. HUBER in Köln a. Rh,, Gereonsmühlengasse 9 Ventilations - Einrichtung für gewerbliche Anlagen, in welchen in offenen Gefäfsen mit heifsem Wasser gearbeitet wird
DD62559A (pl) *
BE581293A (pl) * 1958-08-08 1900-01-01
US3301897A (en) * 1965-11-08 1967-01-31 Chemical Construction Corp Process for urea synthesis
US3503970A (en) * 1967-07-19 1970-03-31 Mitsui Toatsu Chemicals Integrated process for producing urea and melamine
DE1770969C3 (de) * 1968-07-25 1978-08-24 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Rückführung der Abgase der Melaminsynthese in die Hamstoffsynthese
NL8201479A (nl) * 1982-04-07 1983-11-01 Stamicarbon Werkwijze voor het bereiden van melamine.

Also Published As

Publication number Publication date
EP1429996A1 (en) 2004-06-23
TWI228102B (en) 2005-02-21
CN1533362A (zh) 2004-09-29
ES2239236T3 (es) 2005-09-16
CN1278928C (zh) 2006-10-11
DE60204231D1 (de) 2005-06-23
SA02230223B1 (ar) 2006-11-11
EP1429996B1 (en) 2005-05-18
DE60204231T2 (de) 2006-01-26
PL366735A1 (pl) 2005-02-07
US20040199013A1 (en) 2004-10-07
US6914157B2 (en) 2005-07-05
WO2003010089A1 (en) 2003-02-06
CA2454168A1 (en) 2003-02-06
JP2004536011A (ja) 2004-12-02
ATE295827T1 (de) 2005-06-15
MY128719A (en) 2007-02-28
NO20040150L (no) 2004-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9765041B2 (en) Integrated process for urea and melamine production
CN105829289A (zh) 尿素和三聚氰胺的一体化生产
EA035936B1 (ru) Способ получения мочевины и установка для получения мочевины
PL202056B1 (pl) Sposób otrzymywania roztworu karbaminianu amoniowego z mieszaniny gazów zawierającej NH₃, H₂O i CO₂
EP1525187B1 (en) Process for increasing the capacity of a urea plant
EP2521710B1 (en) A urea stripping process for the production of urea
US7622609B2 (en) Process for the preparation of urea
US4801747A (en) Process for preparing urea
EP1504045A1 (en) Process for the production of melamine from urea, and particularly to obtain melamine-free off-gas in the first separation step
US7214795B2 (en) Process for preparing melamine
US6664392B2 (en) Process for the preparation of melamine
CN120035577A (zh) 尿素和三聚氰胺生产
PL111842B1 (en) Method of isolation of substantially pure ammonia and substantially pure carbon dioxide from the mixtures containing these compounds

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20110703