Pierwszenstwo Zgloszenie ogloszono: 05 o4 73 Opis patentowy opublikowano: 10 04 76 80 725 — 1 fElYTELNIAl MKP C07c 127/02 Twórcy wynalazku: Andrzej Golebiowski, Edward Patyk Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Nawozów Sztucznych, Pulawy /Polska/ SPOSÓB ABSORPCJI AMONIAKU I DWUTLENKU WCGLA WYDZIELONYCH ¥ PROCESIE PRODUKCJI MOCZNIKA Z PELN^ RECYRKULACJA NIEPRZEREAGOWANYCH NA MOCZNIK SUROWCÓW Z ROZTWORU MOCZNIKA POD NISKIMI CISNIENIAMI Przedmiotem wynalazku jest sposób absorpcji amoniaku i dwutlenku wegla wydzielonych, w procesie produkcji mocznika z pelna recyrkulacja, z roztworu mocznika pod niskimi cisnie¬ niami uniemozliwiajacymi kondensacje czystego amoniaku w urzadzeniaoh oblodzonych woda.We wszystkich dotychczasowych sposobach produkcji mocznika z dwutlenku wegla i amonia¬ ku mieszanina poreakcyjna zawiera pewna ilosc karbaminianu amonu nie przetworzonego w mocz¬ nik. Obok karbaminianu amonu w mieszaninie poreakcyjnej znajduje sie takze wolny amoniak, poniewaz synteze mocznika przeprowadza sie zawsze przy stosunku amoniaku do dwutlenku weg¬ la wiekszym od stechiometrycznego.Karbaminian amonu i nadmiar amoniaku musza byc oddzielone od wodnego roztworu mocznika i zawrócone do reaktora syntezy, chyba ze wskazane jest uzycie nie przereagowanego karbami¬ nianu i amoniaku do innych celów.Znane sa rózne sposoby wydzielania dwutlenku wegla i amoniaku z roztworu mocznika i rózne sposoby zawracania ich do reaktora syntezy. Najczesciej stosowany jest sposób z pelna recyrkulacja tzn. z calkowitym zawracaniem do reaktora nie przereagowanego na mocznik dwu¬ tlenku wegla i amoniaku. Ponizej w ogólnych zarysach przedstawiono opis procesu z pelna recyrkulaoja. W opisie tym przez wysokocisnieniowe ekspansje rozumie sie procesy rozpreza¬ nia mieszaniny poreakcyjnej, z ewentualnym doprowadzeniem ciepla, prowadzone pod cisnieniami wyzszymi od 10 ata. Przez niskocisnieniowe ekspansje analogiczne prooesy wydzielania nie- przereagowanyoh surowców prowadzone pod olsnieniami nizszymi od 10 ata; a przez wysokocis¬ nieniowe i niskocisnieniowe absorpcje i kondensaoje prooesy absorpcji i kondensaoji nie-2 80725 przereagowanyoh surowoów i pary wodnej, wydzielonych z mieszaniny poreakoyjneJ9 prowadzone z odbiorem ciepla i ewentualnym dodatkiem wody i roztworu mocznika pod cisnieniami zblizo¬ nymi odpowiednio do olsnien wysokocisnieniowych i niskocisnieniowych ekspansji* Z mieszaniny poreakcyjnej zawierajacej mocznik, wode, amoniak i karbaminianu amonu odparowuje sie, pod wplywem ciepla, amoniak, dwutlenek wegla i pewne ilosci pary wodnej kolejno w wysokocisnieniowych i niskooisnieniowyoh ekspansjaoh, zas z pozostalosoi po wykry¬ stalizowaniu i odwirowaniu uzyskuje sie gotowy produkt. Gazy z niskooisnieniowyoh ekspansji kondensuje sie calkowicie z ewentualnym dodaniem, w charakterze absorbenta, wody i roztworu mocznika. Powstaly roztwór uzywa sie w wysokocisnieniowych absorpojaoh do oalkowitej absor- poji dwutlenku wegla i pary wodnej z gazów wydzielonyoh z mieszaniny poreakcyjnej w wyso¬ kocisnieniowych ekspansjach, Amoniak zawarty w gazach z wysokocisnieniowych ekspansji ab¬ sorbuje sie na ogól tylko ozesoiowo. Niezaabsorbowany amoniak oczyszczony od dwutlenku we¬ gla i pary wodnej kondensuje sie w urzadzeniach chlodzonych woda i zawraca do reaktora. Do r reaktora zawraca sie takze wodny roztwór amoniaku, karbaminian amonu i ewentualnie mocznika powstaly w wysokocisnieniowych absorpojaoh. Z tego wzgledu, ze niezaabsorbowany w wysoko¬ cisnieniowych absorpcjach amoniak musi byc skroplony przy uzyoiu wody chlodzacej cisnienia w wysokocisnieniowych ekspansjach i wysokocisnieniowych absorpojaoh musza byc wyzsze od 10 ata.Znane sa takze sposoby produkcji mocznika w których do wydzielenia z mieszaniny pore¬ akcyjnej nieprzereagowanyoh surowców uzywa sie amoniaku lub dwutlenku wegla* Rozklad karba¬ minianu przeprowadza sie pod wplywem oiepla w kolumnach desorpoyjnyoh praoujacych pod cis¬ nieniem zblizonym do olsnienia syntezy wykorzystujac jako czynnik odpedowy amoniak lub dwu¬ tlenek wegla.Y tyoh spoaobaoh, tak Jak przy wszystkich innyoh sposobach produkoji mocznika z amo¬ niaku i dwutlenku wegla, usuniecie resztek amoniaku i dwutlenku wegla z wodnego roztworu mocznika odbywa sie pod niskimi cisnieniami, przy których nie mozna skondensowac czystego amoniaku w urzadzeniach chlodzonych woda.V niektóryob procesach produkoji mooznika np. firm Snam Progetti i Monteoatini do re¬ aktora syntezy wprowadza sie tylko ozesc gazowego dwutlenku wegla a pozostala czesc dwu¬ tlenku wegla doprowadza sie do kondensatorów oparów wydzielonyoh z mieszaniny poreakcyjnej przy cisnieniaoh wyzszyoh od 60 ata. Celem takiego rozwiazania jest wykorzystanie oiepla tworzacego sie karbaminianu do produkoji pary. Ilosc wody doprowadzana do tych kondensato¬ rów jest tak dobrana by mozna bylo calkowicie w niej zaabsorbowac amoniak i dwutlenek we¬ gla wydzielone z roztworu mocznika w niskooisnieniowyoh ekspansjach. Korzystnym jest, by amoniak i dwutlenek wegla wydzielone z wodnego roztworu mooznika pod niskimi olsnieniami zaabsorbowac w jak najmniejszej ilosci wody. Przykladowo w opisanym wyzej w zarysie proce¬ sie produkcji mocznika z pelna recyrkulacja nieprzereagowanyoh surowców, cala praktycznie * ilosc amoniaku i dwutlenku wegla, doprowadzana z roztworem mocznika do niskocisnieniowych * ekspansji, winna byc zaabsorbowana w takiej ilosci wody, która jest niezbedna do absorp¬ cji dwutlenku wegla w wysokocisnieniowych absorpcjach, Wynika to z tego, ze woda zmniBj- sza wydajnosc reakcji syntezy mocznika i nalezy nieprzereagowany dwutlenek wegla doprowa¬ dzic do autoklawu z mozliwie najmniejsza jej iloscia. Aby ten cel osiagnac, tzn. do wysoko¬ cisnieniowych absorpcji doprowadzic minimalna ilosc wody, nalezy, w obecnie stosowanych sposobach, koncowy etap wysokocisnieniowej ekspansji prowadzic przy jak najnizszym cis¬ nieniu i w wysokiej temperaturze, by do niskocisnieniowych ekspansji doprowadzic jak naj¬ mniejsze ilosci amoniaku. Komplikuje to aparature, utrudnia proces kondensacji amoniaku, nasila problemy korozyjne bardzo intensywne w wysokioh temperaturach.Przeprowadzajac absorpcje amoniaku i dwutlenku wegla wedlug wynalazku unika sie po¬ wyzszych mankamentów dotychczasowych sposobów, poniewaz mozna dopuscic do zwiekszenia ilosci amoniaku doprowadzanego do niskocisnieniowych ekspansji z roztworem mooznika.80725 3 Istota wynalazku polega na tym, ze w procesie produkoji mooznika z pelna reoyrkulaoja ozesc gazowego dwutlenku wegla doprowadza sie nie bezposrednio do autoklawu i nie do wyso¬ kocisnieniowego kondensatora, Jak obeonie, ale do ukladu absorpcji i kondensacji oparów w wodzie i ewentualnie roztworze mocznika /lugi pokrystaliozne/ wydzielonych z wodnego roz¬ tworu mocznika, zawierajacego obok karbaminianu amonu wolny amoniak, pod niskimi olsnie¬ niami, uniemozliwiajacymi kondensacje ozystego amoniaku w urzadzeniaoh chlodzonych woda.Poniewaz dwutlenek wegla zwieksza znacznie zdolnosc absorpoyjna amoniaku w roztworaoh wod¬ nych mozna oalkowioie zaabsorbowac amoniak w mpiejszej ilosci wody.Sposób wedlug wynalazku jest korzystny nie tylko w procesie produkcji mocznika opisa¬ nym wyzej lecz takze w innyoh prooesaoh np. wtedy, gdy roztwory powstale w wyniku absorp¬ cji amoniaku i dwutlenku wegla pod niskimi olsnieniami rozdestylowuje sie nastepnie pod podwyzszonym cisnieniem, poniewaz wówczas mniejsza jest niz w obecnie stosowanyoh sposobaoh ilosc roztworu, co powoduje obnizenie kosztów destylacji.Istote wynalazku objasniono w oparciu o zalaozony schemat nie ograniczaJaoy istoty projektu.Rurociagiem 1 dochodzi do wstepnego ekspandera niskooisnieniowego 2, pracujacego pod olsnieniem wyzszym od atmosferycznego, roztwór z wysokocisnieniowej ekspansji zawierajacy pewne ilosci karbaminianu amonu i wolnego amoniaku. Cieplo do aparatu 2 dostaroza grzejnik 3. Odgazowany ozesciowo roztwór opuszcza ekspander 2 rurooiagiem k i rozpreza sie do ols¬ nienia zblizonego do atmosferycznego na zaworze 5, umieszczonym na wlocie roztworu do kon- , cowego ekspandera 6 zaopatrzonego w grzejnik 7. Prawie oalkowioie oozyszozony wodny roztwór mocznika opuszcza rurooiagiem 8 ekspander 6, a rurociagiem 9, od góry aparatu 6, odprowa¬ dza sie opary amoniaku, dwutlenku wegla i wody, które kondensuja w chlodnioy 10. Roztwór z chlodnicy 10 splywa do zbiornika 11, do którego doprowadza sie rurooiagiem 12 wode te¬ chnologiczna. Powstala mieszanine podaje sie pompa 13 do górnej ozesoi absorbera niskoois¬ nieniowego 14, do którego od dolu doprowadza sie opary zawierajace amoniak, dwutlenek wegla i pare wodna z ekspandera 2 rurociagiem 15. Do tego rurooiagu doprowadza sie takze przewo¬ dem 16 pewna ilosc dwutlenku wegla, wstepnie sprezonego w kompresorze zasilajacym w dwu¬ tlenek wegla reaktor syntezy. Absorber niskocisnieniowy tk Jest zaopatrzony w ohlodnioe wodna 17* Roztwór powstaly w absorberze ih opuszcza go rurooiagiem 18. Ilosc doprowadzone¬ go dwutlenku wegla jest uzalezniona od skladu roztworu dochodzaoego do ekspandera 2. Jezeli przykladowo roztwór opuszozajacy niskooisnieniowa absorpcje rurooiagiem 18 ma byc uzyty do absorpoji dwuutlenku wegla z gazów po wysokocisnieniowej ekspansji, w opisanym wyzej prooesie produkoji mooznika z pelna reoyrkulaoja ilosc dwutlenku wegla doprowadzona ru¬ rociagiem 16 powinna byc tak dobrana by ilosc wody w roztworze z absorbera ]k byla nie wieksza od takiej ilosci, która jest niezbednie potrzebna do przeprowadzenia oalkowitej absorpcji dwutlenku wegla z gazów po wysokocisnieniowej ekspansji. PL PL