Sposób wytwarzania mocznika Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mocznika z amoniaku i dwutlenku wegla.Amoniak i dwutlenek wegla reaguja ze soba two¬ rzac karbaminian amonu, który nastepnie zostaje rozlozony na mocznik i wode.Rozklad karbaminianu na mocznik i wode jest niecalkowity, wobec czego nierozlozony karbami¬ nian jest zwykle odzyskiwany i zawracany do re¬ aktora, w którym wytwarza sie mocznik.Jak szczególowo opisano ponizej, ogólnie znane sa i stosowane w przemysle rózne sposoby zawra¬ cania reagentów nieprzereagowanych w trakcie syntezy do reaktora w którym odbywa sie synteza mocznika. I tak, znana jest metoda zawracania nieprzereagowanych reagentów w postaci wodnych roztworów amoniaku i karbaminianu amonu lub tez w postaci zawiesiny karbaminianu amonu w weglowodorze.Sposoby te maja cztery wady a mianowicie: po pierwsze — poza urzadzeniem do syntezy, niezbedne jest rozbudowane urzadzenie do odzyskiwania nie¬ przereagowanych reagentów.Urzadzenie do regeneracji sklada sie z kilku ko¬ lumn absorpcyjnych dla C02 i NH3, wymienników ciepla w polaczeniu z adsorberami i desorberami tych gazów oraz pomp niezbednych rurociagów laczacych poszczególne elementy aparatury.Takie skomplikowane urzadzenie w znacznym stopniu podraza koszty produkcji. Po drugie, spo¬ soby te sa nieekonomiczne z punktu widzenia go- 2 spodarki cieplnej poniewaz cieplo powstajace w czasie syntezy karbaminianu amonu jest w wiek¬ szosci stracone w wodzie chlodzacej w procesie absorpcji NH3 i CO2. Po trzecie — konieczne w tym 5 sposobie przepompowywanie goracego i stezonego roztworu lub zwiazku karbaminianu amonu z po¬ wrotem do reaktora, w którym odbywa sie synteza mocznika, pociaga za soba trudnosci w obsludze, wysokie koszty utrzymania itp. Po czwarte — w 10 sposobach tych, do reaktora wprowadza sie duze ilosci wody lub weglowodoru co powoduje zmniej¬ szenie stopnia przemiany NH3 i C02 oraz koniecz¬ nosc zwiekszenia pojemnosci reaktora.Te omówione wyzej niedogodnosci mozna wy- 15 eliminowac, poprzez zawracanie nieprzereagowa¬ nych reagentów do reaktora w formie strumienia goracego gazu o odpowiednio wysokiej temperatu¬ rze, który jest sprezony do cisnienia takiego jak cisnienie panujace w czasie syntezy. (Opis patento- 20 wy niemiecki nr 301279.) Metoda ta ma jednak takze szereg wad, które opisano ponizej.Jezeli sprezenie goracego gazu dokonuje sie za pomoca sprezarek tlokowych proces ten wymaga duzej przestrzeni, kosztownej instalacji, obslugi 25 i konserwacji. Ponadto w praktyce wylanialy sie trudnosci zwiazane z niemozliwoscia unikniecia kon¬ densacji i wytwarzania stalego karbaminianu amo¬ nu w sprezarce, co w konsekwencji powodowalo trudnosci w obsludze. Inna wada jest to, ze w so sprezarce o chlodzeniu wielostopniowym cenne cie- 79 0043 79 004 4 plo traci sie w wodzie chlodzacej lub powietrzu chlodzacym.Jezeli sprezania dokonuje sie za pomoca spreza¬ rek turbinowych (opis patentowy Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3 200 148) to wprawdzie nie ma trudnosci opisanych wyzej, ale wystepuja inne trudnosci a mianowicie — sprezarki turbinowe wy¬ magaja stosunkowo duzych objetosci gazu a ko¬ nieczny przeplyw gazu liczony w NmVh wzrasta wraz ze wzrostem cisnienia przy wylocie. Z tego wzgledu, sprezarki turbinowe stosuje sie tylko w wielkich zakladach produkcyjnych. Jak wynika z li¬ teratury (jCbem. and Eng. News" 6.09.1965, str. 10), sprezarki takie, stb*suje sie w zakladach o produkcji minimum 1500 ton~ mocznika/dobe.Odpowiednio wysokie cisnienie rzedu od 20— 25*do 320 ate i odpowiednio niski ciezar czastecz¬ kowy*-^*^JokiÓlor &l)j wymagaja jednej lub kilku sprezarek turbinowycn wielostopniowych a wtedy instalacje sprezarkowe staja sie bardzo kosztowne.Znany jest sposób rozkladu nieprzereagowanego karbaminianu amonu zawartego w mieszaninie re¬ akcyjnej, która opuszcza reaktor przez kilkustop¬ niowe rozprezenie tej mieszaniny z jednoczesnym podgrzewaniem lub bez i zawracanie otrzymanych produktów gazowych do reaktora przez sprezanie ich na przyklad w sprezarce turbinowej, która pra¬ cuje bez posredniego miedzystopniowego chlodzenia, lecz która jest chlodzona bezposrednio przez doda¬ wanie miedzy kazda sprezarka i urzadzeniem roz¬ kladu karbaminianu zimnego gazu z urzadzen roz¬ prezajacych (opis patentowy francuski nr 1 386 540).Metoda ta ma jednak dwie wady: po pierwsze konieczne jest rozprezenie mieszaniny poreakcyjnej do stosunkowo niskiego cisnienia np. 20—25 ata, w celu usuniecia jak najwiekszej ilosci NH3 i CO2 co pociaga za soba wysoki stosunek cisnien przy powtórnym sprezaniu gazu w celu zawrócenia go do reaktora mocznika a to z kolei pociaga za soba koniecznosc posiadania bardzo kosztownej insta¬ lacji sprezarkowej. Poza tym, rozprezenie musi byc dokonywane wielostopniowo co zwieksza inwestycje na urzadzenie rozprezajace i zbiorniki w których nastepuje rozklad karbaminianu a ponadto kompli¬ kuje proces. Po drugie — niemozliwe jest tym spo¬ sobem usuniecie dostatecznej ilosci NH3 w postaci gazowej co pozwoliloby na zlikwidowanie urzadze¬ nia do regeneracji NH8 po ostatnim stopniu roz¬ prezenia do cisnienia 1 atm. Ostatnio wymienione urzadzenie do regeneracji sklada sie korzystnie z kolumny absorpcyjnej z dodatkowym wymienni¬ kiem ciepla i pompy obiegowej oraz pompy nurni¬ kowej dla odprowadzania zregenerowanego NH3 i COa w postaci roztworu karbaminianu amonu do reaktora rozkladu karbaminianu. Tego rodzaju urzadzenie do regeneracji podwyzsza zuzycie sily elektrycznej i wody chlodzacej, wymaga zwiekszo¬ nych inwestycji i komplikuje proces.Znany jest rozklad nieprzemienionego karbami¬ nianu amonu zawartego w mieszaninie reakcyjnej, w obecnosci gazu obojetnego (opis patentowy nor¬ weski nr 101 761). Duza ilosc gazu obojetnego, jaka musi byc utrzymywana w obiegu — jest jednak niekorzystna z punktu widzenia ekonomicznego. W procesach otrzymywania mocznika, gdzie nieprze- mienione reagenty sa zawracane do reaktora w po¬ staci roztworu karbaminianu, gaz obojetny utrudnia kondensacje usunietego gazu. W procesach otrzy¬ mywania mocznika, w których nieprzemienione re¬ agenty zawracane sa do reaktora w postaci gora¬ cego gazu, stosowanie gazu obojetnego pociaga za soba koniecznosc powiekszenia objetosci reaktora, w którym odbywa sie synteza mocznika.Znany jest ponadto, rozklad nieprzemienionego karbaminianu amonu zawartego w mieszaninie po¬ reakcyjnej opuszczajacej reaktor syntezy mocznika przez odpedzenie przy wysokim cisnieniu i wyso¬ kiej temperaturze z jednoczesnym dostarczaniem gazowego amoniaku (opis patentowy francuski nr 1 356 508). Sposób ten ma powazna wade a miano¬ wicie mieszanina poreakcyjna zawiera duza ilosc rozpuszczonego NH3, który nalezy odprowadzic i zre¬ generowac co podraza i komplikuje proces otrzy¬ mywania mocznika.Wreszcie znany jest rozklad nieprzemienionego karbaminianu amonu zawartego w mieszaninie re¬ akcyjnej opuszczajacej reaktor mocznika przy cis¬ nieniu wyzszym niz 10 ata przez odpedzanie przy równoczesnym ogrzewaniu i przy równoczesnym wprowadzaniu gazowego dwutlenku wegla w prze- ciwpradzie do mieszaniny poreakcyjnej. (Opis pa¬ tentowy norweski nr 102 962.) Rozklad przez wpro¬ wadzenie gazowego COa w przeplywie przeciwpra- dowym do stopionego mocznika ma pewna prze¬ wage w porównaniu z innymi znanymi sposobami rozkladu karbaminianu amonu, lecz sposób opisany w wymienionym patencie posiada pewne zasadni¬ cze wady. Z patentu tego wynika, ze jezeli odpe¬ dzania dokonuje sie przy cisnieniu równym cisnie¬ niu w czasie syntezy, to cisnienie to i temperatura musza byc odpowiednio niskie. Do tego celu sto¬ suje sie reaktory o duzej pojemnosci.Ze wspomnianego wyzej opisu patentowego wy¬ nika równiez, ze jezeli odpedzenia dokonuje sie przy nizszych cisnieniach niz cisnienie panujace w czasie syntezy, to goracy, stezony roztwór kar¬ baminianu amonu nalezy przepompowac z powro¬ tem do reaktora w którym odbywa sie synteza mocznika, co pociaga za soba trudnosci operacyj¬ ne. Poza tym, do kondensacji karbaminianu nalezy dodac odpowiednia ilosc wody, uzalezniona od ilos¬ ci C02, która oddzialuje niekorzystnie na stan rów¬ nowagi w reaktorze mocznika.Celem wynalazku jest wytwarzanie mocznika z NHS i C02, w procesie wymagajacym mniejszego nakladu kapitalu, nizszych kosztów produkcyjnych, a ponadto bedacego prostszym od dotychczas zna¬ nych sposobów produkcji mocznika.Sposób wedlug wynalazku jest nowym sposobem wytwarzania mocznika laczacym w sobie znane omówione wyzej sposoby to znaczy recyrkulacje goracego sprezonego gazu i odpedzanie karbami¬ nianu amonowego dwutlenkiem wegla.Stwierdzono nieoczekiwanie, ze polaczenie sposo¬ bu odpedzania karbaminianu amonu C02 z recyr¬ kulacja goracego sprezonego gazu prowadzi do uzy¬ skania efektów znacznie wiekszych od tych, któ¬ rych mozna byloby spodziewac sie przez to pola¬ czenie to znaczy przez zsumowanie efektów uzys¬ kiwanych w poszczególnych etapach. 10 15 20 25 30 35 45 50 55 6079 094 5 6 Sposobem wedlug wynalazku mocznik wytwarza sie przez reakcje NH3 i COs w temperaturze 180— 220°C pod cisnieniem 100—400 atm przy czym nie- przeksztalcony w mocznik karbaminian amonu roz¬ klada sie na gazowy NH3 i C02 z zastosowaniem jedno lub kilkustopniowego rozprezania mieszaniny poreakcyjnej do cisnienia 30—150 atm przed kon¬ cowym rozprezaniem do cisnienia w przyblizeniu atmosferycznego i przy jednoczesnym przepuszcza¬ niu w jednym lub kilku stopniach rozprezania, w przeciwpradzie do mieszaniny poreakcyjnej dwu¬ tlenku wegla jako gazu odpedzajacego w ilosci 60— 100f/o COj potrzebnego do syntezy mocznika oraz przy dostarczaniu ciepla przynajmniej w jednym stopniu rozprezenia po czym otrzymane produkty gazowe zawierajace NHS i C02 spreza sie do cis¬ nienia syntezy i zawraca sie do reaktora syntezy mocznika a mocznik odprowadza sie z ukladu.W sposobie wedlug wynalazku korzystne jest, aby calkowita ilosc swiezego CO* niezbednego do syn¬ tezy mocznika dostarczyc w postaci goracego gazu do sekcji rozkladu karbaminianu. W celu usuniecia z mieszaniny reakcyjnej jak najwiekszej ilosci za¬ wartego w niej NHj korzystnie jest, aby goracy gazowy COj, który jest doprowadzany do sekcji rozkladu karbaminianu byl w calosci doprowadzo¬ ny do ostatniego stopnia rozprezania.Termin goracy C02 oznacza gazowy CO2, który sprezono przed wprowadzeniem go do procesu nie schladzajac go. Cieplo zawarte w tym gazie jest jednak niewystarczajace do rozkladu karbaminianu co pociaga za soba koniecznosc dodatkowego do¬ starczenia ciepla.Jesli stopiony mocznik rozpreza sie dwustopnio¬ wo, to cisnienie w pierwszym stopniu powinno wy¬ nosic 50—150 ata, w drugim 30—100 ata. W pierw¬ szym stopniu rozprezania moze zachodzic jedynie rozprezanie co powoduje pewien rozklad karbami¬ nianu amonu, ale korzystne jest dostarczenie w tym stopniu równiez pewnej ilosci ciepla gdyz wtedy stopien rozkladu karbaminianu zwieksza sie. Jesli stopiony mocznik rozpreza sie tylko jednostopnio- wo to cisnienie w tym stopniu powinno wynosic 50—150 ata, przy czym korzystnie jest gdy jest ono równe cisnieniu wynoszacemu okolo 40—50ty« cis¬ nienia panujacego w reaktorze do syntezy.Czesc swiezego gazowego COs potrzebnego do wytwarzania mocznika moze byc wprowadzana bez¬ posrednio do sekcji syntezy poza sekcja rozkladu karbaminianu. Zamiast dostarczania czesci swiezego gazowego CO3 bezposrednio do reakcji syntezy moz¬ na go doprowadzic równiez do strumienia gazu obiegowego od strony ssacej jednej ze sprezarek.Najdogodniejsze jednak jest, gdy swiezy gazowy C02 niezbedny do syntezy mocznika dostarczany jest w calosci do stopionego mocznika w ostatnim stopniu rozprezania.W przypadku rozprezania jednostopniowego pro¬ dukty gazowe zostaja sprezone do cisnienia synte¬ zy adiabatycznie. W przypadku rozprezania dwu lub wielostopniowego pomiedzy kazda sprezarka i urzadzeniem do rozkladu karbaminianu odpro¬ wadza sie cieplo przez dodanie zimnego gazu z urza¬ dzen rozprezajacych. Po koncowym rozprezeniu do cisnienia zblizonego do atmosferycznego stopiony zawodniony mocznik zostaje przepompowany do na¬ stepnych urzadzen celem odparowania i rozpylania w zwykly sposób.W sposobie wedlug wynalazku swiezy amoniak stosowany jako substrat dodawany jest w postaci gazowej lub cieklej przy czym zanim zostanie wprowadzony do sekcji syntezy zostaje zmieszany z goracymi gazami powrotnymi zawracanymi do re¬ aktora pochodzacymi z rozkladu karbaminianu.Sekcja syntezy mocznika moze obejmowac jeden lub kilka szeregowo polaczonych reaktorów, jak na przyklad wymiennik ciepla stosowany samo¬ dzielnie lub uzyty jako reaktor wstepny poprze¬ dzajacy jeden lub kilka wlasciwych reaktorów. Wy¬ tworzona w reakcji syntezy para wystarcza zwykle do pokrycia zapotrzebowania na pare w calym pro¬ cesie. Gazy obojetne, które glównie wchodza do procesu razem z dwutlenkiem wegla, moga byc do¬ prowadzone w znany sposób przy pelnym cisnie¬ niu panujacym w czasie syntezy, które wynosi 100—400 ata korzystnie 200—250 ata. Temperatu¬ ra w sekcji syntezy wynosi 180—220°C w zaleznos¬ ci od cisnienia oraz od stosunku molowego NH3/CO2 w etapie zasilania, który wynosi 2:1—4:1, korzyst¬ nie zawiera sie pomiedzy 2:1 a 3:1.W przypadku jednostopniowego rozprezania, roz¬ kladu dokonuje sie przez odpedzanie goracym Co2.Przed kolumna odpedzajaca ustawia sie w znany sposób zbiornik rozprezeniowy lub reaktor roz¬ kladu i oddzielacz tak, ze czesc rozkladu zachodzi w rozprezarce lub w reaktorze rozkladu, przez co kolumna zostaje odciazona lub tez instaluje sie podgrzewacz bez oddzielnego oddzielacza. Podczas rozkladu, dostarcza sie cieplo jednorazowo lub w czesciach podczas odpedzania gazowym COj przy uzyciu wewnetrznej wezownicy parowej lub wy¬ mienników ciepla w kolumnie odpedowej albo przy uzyciu zewnetrznych wymienników ciepla pola¬ czonych z kolumna odpedzajaca. W przypadku roz¬ kladu dwu lub wielostopniowego pod róznymi cis¬ nieniami, ostatni stopien wykorzystany jest do od¬ pedzania za pomoca goracego gazowego CO2 i o ile jest to pozadane polaczony jest on ze zbiorni¬ kiem rozprezajacym, reaktorem rozkladu lub pod¬ grzewaczem, jak to omówiono w rozwiazaniu jed- nostopniowym.Cieplo musi byc dodane w co najmniej jednym stopniu rozprezania. Gazy, które zostaja odpedzane, sa doprowadzane z powrotem do reaktora do syn¬ tezy w postaci strumienia goracego gazu za pomo¬ ca sprezarek turbinowych. Tak traktowany roztwór mocznika, który opuszcza ostatni etap rozprezania jest praktycznie wolny od amoniaku i moze byc przeslany do dalszej przeróbki.Sposób wedlug wynalazku daje szereg korzysci w stosunku do dotychczas znanych sposobów a mianowicie: — cisnienie w urzadzeniu do odpedzania moze byc w optymalnych granicach dowolnie wybrane niezaleznie od cisnienia kondensacji, — cisnienie kondensacji tj. cisnienie przy któ¬ rym odbywa sie synteza, moze byc zwiekszone do wartosci optymalnej niezaleznie od cisnienia od¬ pedzania co powoduje dodatkowe korzysci a mia¬ nowicie: nie jest konieczne dodawanie wody pod¬ lo u 20 25 30 SB 40 45 80 6070 7 czas kondensacji oraz para wytwarzana dzieki cie¬ plu kondensacji i reakcji ma stosunkowo wysokie cisnienie i dlatego moze byc wykorzystana w pro¬ cesie.Przez „kondensacje" nalezy rozumiec kondensa¬ cje pary wodnej do wody i jednoczesna kondensa¬ cje i reakcje gazowego NH3 i gazowego CO2 do wodnego roztworu karbaminianu amonu. Jezeli kondensacje prowadzi sie pod niskim cisnieniem i w niskiej temperaturze konieczne jest dodanie wody w celu uzyskania wodnego roztworu karba¬ minianu.Stosujac gazowy CO2 w czasie rozkladu karba¬ minianu amonu, wystarczy rozprezac mieszanine reakcyjna jedynie do okolo 40—50 ata, aby od¬ zyskac nieprzereagowany NHs, podczas gdy do¬ tychczas, bez rozkladowego CO* konieczne bylo rozprezenie do okolo 20—25 ata. Przy cisnieniu w czasie syntezy, na przyklad 220 ata stosunek tego cisnienia do powtórnego sprezania gazów zostaje zgodnie z wynalazkiem obnizony z okolo 10-krot- nego do okolo 5-krotnego. Redukcja stosunku cis¬ nien umozliwia w praktyce obnizenie ilosci spre¬ zarek turbinowych na przyklad z trzech do dwóch.Przez dodanie wiekszosci swiezego gazowego CO2 niezbednego do syntezy mocznika do sekcji rozkla¬ du karbaminianu, sredni ciezar czasteczkowy usu¬ wanych gazów zwieksza sie z okolo 21, do okolo 28—52, co umozliwia zmniejszenie ilosci kól w sprezarkach turbinowych. Sposób wedlug wynalaz¬ ku daje dalsze dwie korzysci wynikajace ze spre¬ zenia gazów. W sprezarkach turbinowych, przemy¬ slowo dajace sie uzyskac cisnienie koncowe jest proporcjonalne do ilosci gazu obliczonego w Nm*/h.W sposobie wedlug wynalazku, w którym glówna ilosc gazowego CO2 dla syntezy mocznika dodaje sie korzystnie do ostatniego stopnia rozkladu kar¬ baminianu, cisnienie koncowe w sprezarce CO2 jest znacznie nizsze od cisnienia w czasie syntezy, pod¬ czas gdy ilosc gazu przechodzaca przez sprezarki turbinowe dla recyrkulacji goracego gazu do re¬ aktora mocznika wzrasta z dodawana iloscia swie¬ zego gazowego C02. Nizsze cisnienie umozliwia w praktyce wykorzystanie sprezarek turbinowych równiez dla dostarczenia calej ilosci swiezego ga¬ zowego CÓ2, podczas gdy w tym samym czasie, dzieki wiekszej ilosci gazu, uzyskuje sie wyzsza wydajnosc w sprezarkach turbinowych, które spre¬ zaja goracy gaz do cisnienia odpowiadajacego cis¬ nieniu panujacemu w czasie syntezy.Po drugie rozprezenie moze byc dokonane w mniejszej ilosci stopni niz w proponowanych do¬ tychczas procesach z recyrkulacja goracego gazu za pomoca sprezarek turbinowych. To obniza ilosc zbiorników rozprezeniowych oraz reaktorów w któ¬ rych odbywa sie rozklad karbaminianu jak rów¬ niez upraszcza proces.Po trzecie, stosujac sposób wedlug wynalazku nie sa potrzebne urzadzenia do regeneracji NH3 z gazu otrzymanego z ostatniego stopnia cisnienia (1 ata), strata NH8 w stopionym moczniku przez rozpre¬ zenie do 40—50 ata z odpedzeniem gazowym CO2 wynosi tylko jedna czwarta straty NH3 przy kon¬ wencjonalnym rozprezeniu do 20—25 ata.Jezeli jednak dopusci sie nieco wieksza strate m 8 NHj w koncowym stopniu rozprezenia 1 ata/lub, jesli gazu opuszczajacego koncowy stopien rozpre¬ zania (do 1 ata) uzywa sie do produkcji HNO3, NH4NOs, 5 konywane tylko w jednym stopniu cisnienia, na przyklad okolo 100 ata.Sposób wedlug wynalazku umozliwia w praktyce uzycie recyrkulacyjnego goracego gazu i turbospre¬ zarek do calego procesu sprezania gazu w znacz- *• nie mniejszych urzadzeniach niz zezwalaly na to znane dotychczas sposoby produkcji mocznika. Ce¬ lem wykorzystania zalet jakie daje recyrkulacja goracego gazu i turbosprezarki dla calego procesu sprezania gazu konieczne bylo przy dotychczas zna- 15 nych sposobach osiaganie minimalnej wydajnosci produkcyjnej 1400—1500 ton mocznika na dobe, podczas gdy sposób proponowany umozliwia obni¬ zenie tej granicy ponizej 1000 ton mocznika na dobe. 20 Wszystko to prowadzi do tego, ze sposób wedlug wynalazku jest znacznie prostszy od dotychczas znanych sposobów.Stosujac sposób wedlug wynalazku obniza sie inwestycje budowlane, upraszcza wyposazenie za- 25 kladu, umozliwia latwiejsza i bezpieczniejsza ob¬ sluge, obniza koszty konserwacji, zmniejsza obszar zakladu.Sposób wedlug wynalazku omówiono dokladnie ponizej, opierajac sie na zalaczonych rysunkach. 30 Rysunek na fig. 1 przedstawia sposób prowadzenia reakcji polegajacy na dwustopniowym rozprezeniu roztworu stopionego mocznika z rozkladem karba¬ minianu i doprowadzeniem ciepla w obydwu stop¬ niach, natomiast rysunek na fig. 2 przedstawia 35 sposób polegajacy na jednostopniowym rozprezeniu stopionego mocznika z jednoczesnym ogrzewaniem.Zgodnie z rysunkiem na fig. 1 ciekly amoniak przewodem 1 przez pompe 2 i przewodem 3 dopro¬ wadza sie do odparowywacza lub podgrzewacza *• amoniaku 4. Strumien amoniaku, który opuszcza urzadzenie 4 miesza sie ze strumieniem ochlodzo¬ nego gazu obiegowego wychodzacego z wymienni¬ ka ciepla 2. Mieszanine te doprowadza sie do re¬ aktora 9. Jezeli jest to konieczne, czesc dwutlenku 45 wegla moze byc takze bezposrednio przewodem 10 doprowadzona do reaktora 0, ale glówna ilosc swie¬ zego CO2 niezbednego do syntezy mocznika dodaje sie w ostatnim etapie rozkladu karbaminianu. Do plaszcza reaktora 9 przewodem 11, doprowadza sie go zasilajaca wode kotlowa przy czym wytwarza sie para, która moze byc odprowadzona przewodem 44 i wykorzystana w formie pary nasyconej dla po¬ krycia zapotrzebowania procesu na cieplo i/lub moze byc przegrzana w wymienniku ciepla 7 pod- 55 czas chlodzenia goracych gazów obiegowych i uzy¬ ta jako para przegrzana w turbinie parowej. Z re¬ aktora 9 mieszanina reakcyjna zawierajaca mocz¬ nik, wode, nieprzemieniony w mocznik karbaminian amonu i rozpuszczony NH3 przeplywa przewodem 60 14 do separatora gazu obojetnego 15, z którego przewodem 17 i przez zawór 18 uchodza gazy obo¬ jetne.Zamiast przewodu 17 jesli jest to pozadane moz¬ na zainstalowac urzadzenie dla chlodzenia gazów 65 w celu kondensacji gazowego amoniaku, dzieki7* 9 czemu zmniejsza sie ilosc amoniaku, który ucho¬ dzi z gazami obojetnymi. Mieszanine reakcyjna na¬ stepnie rozpreza sie w zaworze 20 do cisnienia 50—150 ata i doprowadza sie od dolu do ogrzewa¬ nego para urzadzenie 21 w którym nastepuje roz¬ klad karbaminianu a nastepnie przewodem 22 prze¬ syla sie do separatora 23 z którego strumien cie¬ czy, po rozprezeniu w zaworze 25 do cisnienia np. 30—100 ata, doprowadzony jest do szczytu kolum¬ ny odpedzajacej 26. Do kolumny tej doprowadzany jest w przeeiwpradzie do cieczy od dolu przewo¬ dem 27 dwutlenek wegla przy równoczesnym ogrze¬ waniu calej kolumny przez co zostaje praktycznie osiagniety calkowity rozklad karbaminianu amonu i usuniecie substancji gazowych.Mozna równiez pominac doprowadzenie ciepla do kolumny 26 i wprowadzic przez sprezarke tur¬ binowa 30 goracy gazowy CO2 w celu dokonania rozkladu karbaminianu i usuniecia gazu z pod¬ grzanego goracego stopionego mocznika.Swiezy gazowy CO2 dostarczany jest do kolum¬ ny 26 po sprezaniu go w sprezarce turbinowej 30 do cisnienia np. 30—100 ata. Gaz wychodzacy z wierzcholka kolumny 26 jest sprezany w spre¬ zarce 32 do cisnienia panujacego w pierwszym stopniu rozprezania i mieszany ze strumieniem ga¬ zu wychodzacego z separatora 23 po czym ta mie¬ szanina gazów jest sprezana w sprezarce 35, chlo¬ dzona w wymienniku ciepla 7 i mieszana ze swie¬ zym amoniakiem jak opisano wczesniej. Zamiast uzywania dwóch sprezarek 32 i 35, mozliwe jest uzycie tylko jednej sprezarki do której gaz opusz¬ czajacy separator 23 (z pierwszego stopnia rozpre¬ zania) doprowadza sie pod odpowiednim cisnieniem.Mozna czesc swiezego C02 doprowadzac do spre¬ zarki 32 zamiast do reaktora syntezy 9.Roztwór mocznika opuszczajacy od dolu kolum¬ ne 26 zawiera poza woda i mocznikiem ponizej l°/o wagowego amoniaku oraz ponizej 4ty« wagowych dwutlenku wegla. Roztwór ten zostaje rozprezony w zaworze 38 do cisnienia w przyblizeniu atmo¬ sferycznego, przechodzi do separatora 40, gdzie zo¬ staja oddzielone gazowe produkty a czysty roztwór mocznika, pompa 42 przekazany jest do dalszej przeróbki.Fig. 2 przedstawia sposób wedlug wynalazku po¬ legajacy na jednostopniowym rozkladzie karbami¬ nianu amonu pod wplywem doprowadzonego ciepla i gazowego CO2. W przeciwienstwie do fig. 1, na której pokazano konwencjonalne urzadzenie do roz¬ kladu karbaminianu i kolumne odpedzajaca pra¬ cujaca przy nizszym cisnieniu, niz cisnienie panu¬ jace w urzadzeniu do rozkladu karbaminianu, na fig. 2 pokazano te same urzadzenie ale pracujace przy jednakowym cisnieniu.Cisnienie w kolumnie 21 gdzie nastepuje rozklad karbaminianu amonu i w kolumnie odpedowej 26 wynosi 50—150 ata korzystnie 40—50°/o wartosci cisnienia pod którym prowadzona jest synteza.W ten sposób proces bardzo sie upraszcza. Takie rozwiazanie jest szczególnie korzystne, gdy w in¬ nych oddzialach moga byc wykorzystane male ilosci amoniaku i dwutlenku wegla w roztworze mocznika wychodzacego z kolumny 26. Jezeli to konieczne, pozostale gazy mozna absorbowac zwy- 004 10 kla metoda w malej ilosci wody i przepompowac z powrotem do kolumny 26.Ponizsze przyklady ilustruja sposób wedlug wy¬ nalazku. 5 Przyklad I. Do reaktora 9 (fig. 1) wprowadza sie 28,75 t/h NHS i 86,46 t/h goracego dodatkowo ogrzanego cieplem sprezania gazu o skladzie: 31,95 t/h NHS, 52,35 t/h C02 i 2,15 t/h HaO, oraz prze¬ wodem 11 zasilajaca wode kotlowa. Cisnienie w 10 reaktorze wynosi 220 ata a temperatura 200°C.Mieszanine reakcyjna skladajaca sie z 50 t/h mocz¬ nika, 32,35 t/h, 15,7 Vh COt i 17,15 t/h HjO rozpreza sie do cisnienia 100 ata przeprowa¬ dzajac ja przez zawór redukcyjny 20 i ogrze- 15 wa para w wymienniku ciepla 21 do tem¬ peratury 180°C. Z separatorem 23 przewodem 33 przeplywa 25,65 t/h gazu o skladzie 18,10 t/h NH3, 7,80 t/h CO2 i 0,70 t/h H2O do sprezarki tur¬ binowej 35. Z dna separatora 23, przewodem 24 20 przechodzi 88,55 t/h roztworu mocznika zawiera¬ jacego 50 t/h mocznika, 14,20 t/h NH„ 7fi t/h CO, i 16,45 t/h HjO. Ten roztwór rozpreza sie do cisnie¬ nia 45 ata w zaworze redukcyjnym 25 i wprowa¬ dza u wierzcholka do kolumny odpedowej W, gdzie 25 jest poddany dzialaniu w przeeiwpradzie 38,80 t/h goracego CO2, ogrzanego cieplem sprezania tego CO2 doprowadzonego bez chlodzenia przewodem 27 ze sprezarki turbinowej 30 i równoczesnie ogrza¬ nego para z kolumny odpedowej 26 do temperatu- 30 ry 140°C.Para jest dostarczana do kolumny odpedowej 26 przewodem 28. Przewodem 37 z wierzcholka ko¬ lumny 26 odchodzi 59,80 t/h gazu zawierajacego 13,80 t/h NHS, 44,55 t/h C02 i 1,45 t/h H20. Gaz 35 przechodzi przewodem 31 do sprezarki turbinowej 32 i tu jest sprezony do cisnienia 100 ata, zmie¬ szany ze strumieniem gazu z przewodu 33 odcho¬ dzacego z separatora 23 i mieszanina gazu prze¬ chodzi do sprezarki odsrodkowej 35, gdzie jest 40 sprezona do cisnienia równego cisnieniu panuja¬ cemu podczas syntezy. Goracy sprezony gaz jest chlodzony w wymienniku ciepla 7, z którego prze¬ wodem 44 i 45 odprowadzany jest, odpowiednio na¬ sycony i przegrzany strumien, a nastepnie zmiesza- 45 ny z doprowadzonym swiezym NHS zawracany jest do reaktora 9. Z dna kolumny odpedowej 26 prze¬ wodem 37 w sposób ciagly odprowadzane jest 67,55 t/h roztworu mocznika skladajacego sie z 50 t/h mocznika, 0,40 Vh NH8, 2,13 t/h C02 i 15,0 t/h HaO. 50 Wodny roztwór mocznika odprowadzany jest z procesu pompa 42 i przewodem 43.Przyklad II. Do reaktora 9 (fig. 2) wprowa¬ dza sie 29,10 t/h NH3 i 92,45 t/h goracego sprezo¬ nego gazu zawierajacego 29,85 t/h NH3, 61,10 t/h 55 COj i 1,5 t/h H20. Cisnienie w reaktorze 9 wyno¬ si 210 ata a temperatura 200°C. Mieszanina reak¬ cyjna zawierajaca 50 t/h mocznika, 30,6 t/h NHj, 24,45 t/h CO2 i 16,50 t/h H20, jest rozprezona do cisnienia 100 ata w zaworze redukcyjnym 20 60 i ogrzana para w wymienniku ciepla 21 a nastepnie przechodzi do separatora 23.Z separatora 23 stop jest w sposób ciagly dopro¬ wadzany do kolumny odpedowej 26 gdzie jest pod¬ dany w przeeiwpradzie dzialaniu strumienia 39,50 65 t/h COa, doprowadzonego przewodem 27 przy rów-70 094 11 noczesnym podgrzaniu go do takiej temperatury, aby temperatura cieczy wyplywajacej z dna ko¬ lumny wynosila 145°C. Calkowita ilosc gazu z ko¬ lumny odpadowej 26 i separatora 23 sklada sie z 29,85 t/h NH3, 61,10 t/h C02 i 1,50 t/h H20 i gaz ten sprezany jest w sprezarce 32 do cisnienia odpo¬ wiadajacego cisnieniu pod jakim prowadzona jest synteza.Goracy sprezony gaz jest chlodzony w wymien¬ niku ciepla 7, mieszany ze swiezym NH3 i zawra¬ cany do reaktora 9. Z dna kolumny odpedowej 26 przewodem 37 odprowadzane jest 68,60 t/h roz¬ tworu mocznika o nastepujacym skladzie: 50 t/h mocznika, 0,75 t/h NH3, 2,85 t/h C02 i 15 t/h H20. PL PL PL PL