PL81118B1 - - Google Patents

Description

Sposób wytwarzania mocznika Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mocznika, z zastosowaniem amoniaku i dwutlenku wegla jako substratów.W ostatnich latach opracowano nowa. technologie wytwarzania mocznika pozwalajaca na znaczne obnizenie nakladów inwestycyjnych i technologicznych. Na podstawie tej nowej technologii karbaminian zawarty w od¬ cieku z reaktora dysocjuje i oddziela sie z roztworu mocznika za pomoca czynnika odpedzajacego przy calko¬ witym cisnieniu, które moze miec wielkosc cisnienia panujacego w reaktorze do syntezy, co pozwala zapobiec termicznemu rozkladowi przy niskim cisnieniu. Te nowe sposoby pozwalaja znacznie zmniejszyc koszty wytwa¬ rzania, umozliwiajac w sposób konwencjonalny odzyskiwanie ciepla wytworzonego podczas kondensacji czyn¬ nika wyplywajacego z aparatury do rozkladu karbaminianu i dostarczenie pary wodnej która mozna ponownie zuzytkowac w innych stopniach procesu.W powyzszych sposobach jako czynnik odpedzajacy stosuje sie amoniak lub dwutlenek wegla.W sposobie, w którym jako czynnik odpedzajacy stosuje sie NH3, wystepuje praktycznie calkowite usuwa¬ nie C02 zawartego w strumieniu dosylanym z reaktora, niemniej jednak w strumieniu tym pozostaje znaczna ilosc amoniaku.Z opisu patentowego PRL nr 44 325 znany jest sposób wytwarzania mocznika z NH3 i C02 w tempera¬ turze co najmniej 150°C, pod cisnieniem co najmniej 150 atm i oddzielania nieprzereagowanych w mocznik substratów na drodze dwuetapowego rozkladu karbamianianu, przy czym pierwszy etap rozkladu przebiega tylko pod wplywem temperatury, zas drugi etap rozkladu przebiega w obecnosci strumienia gazu obojetnego.Opary pochodzace z pierwszego i drugiego etapu, zawierajace równiez gazy obojetne laczy sie i przemywa dla wydzielenia pozostalych ilosci C02 i NH3. W tym przypadku njskie cisnienie pod którym prowadzi sie wydziela¬ nie nieprzereagowanych substratów i obecnosc gazów obojetnych, które dodatkowo obnizaja cisnienie czastkowe produktów rozkladu nie pozwala na wysoka zawartosc ciepla w produktach rozkladu i tym samym odzyskiwa¬ nie ciepla. Ponadto podczas etapu wydzielania roztwór karbaminianu, który odbiera sie u dolu kolumny przemy¬ wajacej, musi byc sprezony do cisnienia syntezy. Powoduje to koniecznosc dodatkowego dostarczania energii.W sposobie, w którym jako czynnik odpedzajacy stosuje sie C02, w strumieniu opuszczajacym aparature2 81 118 rozkladowa, w porównaniu do wyzej wymienionego sposobu, zawartosc pozostalego amoniaku jest mniejsza, lecz znaczna jest ilosc pozostalego dwutlenku wegla. Dlatego tez nie jest oczywiste znaczne zwiekszenie zalet, gdyz oba sposoby wymagaja uciazliwych stopni dla koncowego traktowania roztworu zarówno do odzyskiwania ilosciowego NH3 i C02 dla zawracania do obiegu do syntezy, jak i otrzymywania wodnego roztworu mocznika wolnego od C02 i NH3.vRównoczesnie sa znane sposoby umozliwiajace rozklad termiczny bez stosowania czynnika odpedzajacego.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu, który umozliwi wyeliminowanie powyzszych wad i pozwoli na zawrócenie od obiegu wszystkich pozostalych zwiazków (karbaminian, weglany, NH3) zawarty w strumieniu, odplywajacym z reaktora, z otrzymaniem praktycznie czystego wodnego roztworu mocznika.Sposób wytwarzania mocznika z zastosowaniem NH3 i C02 jako substratów wedlug wynalazku polega na tym, ze w celu calkowitego przeksztalcenia reagentów w gotowy produkt, wyplywajacy z reaktora odciek, za¬ wierajacy nieprzereagowane skladniki, takie jak karbamianian, dwutlenek wegla, wolny amoniak i wode wprowa¬ dza sie do pierwszego etapu rozkladu, w którym wieksza ilosc karbamianianu zawartego w odcieku rozklada sie i oddziela za pomoca lub bez czynnika odpedzajacego w postaci strumienia NH3, nastepnie ciekly odciek z pierwszego etapu rozkladu wprowadza sie do drugiego etapu rozkladu, w którym calkowicie oddziela sie nieprzereagowane skladniki za pomoca czynnika odpedzajacego, stanowiacego gaz obojetny lub mieszanine N2 i H2, pochodzaca z urzadzenia do syntezy amoniaku, przy czym obydwa etapy rozkladu i oddzielania prowadzi, sie pod tym samym lub zasadniczo tym samym cisnieniem co w reaktorze, to jest 50—300 atmosfer.W sposobie wedlug wynalazku produkt gotowy otrzymuje sie w postaci wodnego roztworu praktycznie czystego mocznika.W sposobie wedlug wynalazku, do reaktora wprowadza sie strumien amoniaku i dwutlenku wegla. Miesza¬ nine reakcyjna utrzymuje sie pod cisnieniem 50—300 atmosfer i w temperaturze 150—3009C, Mieszanine wyplywajaca z reaktora zawierajaca mocznik, karbaminian, amoniak, dwutlenek wegla, i wode, wprowadza sie do aparatu do rozkladu karbaminianu, pracujacego zasadniczo pod cisnieniem równym cisnieniu w reaktorze syntezy. Aparatem tym moze byc aparat destylacyjny (bez jakiegokolwiek czynnika odpedzajacego). Ewentual¬ nie stosuje sie przeciwpradzie do powyzszego roztworu przeplyw strumienia przegrzanego amoniaku gazowego, który przeslany jako czynnik odpedzajacy sprzyja calkowitemu rozkladowi karbaminianu.W pierwszym przypadku nastepuje prosty rozklad termiczny. Aparat do rozkladu karbaminianu, równiez w przypadku uzycia czynnika odpedzajacego, jest dla ulatwienia rozklad podgrzewany.Strumien gazu wyplywajacego z górnej czesci aparatu do rozkladu karbaminianu, który glównie stanowi: - NH3, C02 i H20, poddaje sie skraplaniu, w skraplaczu, w którym wytwarza sie para wodna o duzej entalpii, która mozna ponownie zuzytkowac w innych czesciach aparatury. Faze skroplona wyplywajaca ze skraplacza * zawraca sie do obiegu kierujac ja do strefy syntezy. Faze ciekla, odbierana u dolu aparatu do rozkladu karba¬ minianu, praktycznie wolna od C02, kieruje sie do drugiego aparatu do rozkladu, w którym jako czynnik odpedzajacy stosuje sie gaz obojetny (azot, azot i wodór, i/lub inne gazy).Równiez drugi aparat do rozkladu jest nagrzewany i pracuje zasadniczo pod cisnieniem równym cisnieniu panujacemu w reaktorze syntezy. Strumien gazu, wyplywajacy z drugiego aparatu do rozkladu i zawierajacy zasadniczo gaz obojetny nasycony amoniakiem i woda, przesyla sie do skraplacza, gdzie odzyskuje sie cieplo, wytwarzajac pare wodna o duzej entalpii. Czesc skroplona strumienia zawraca sie ponownie do syntezy, podczas gdy nieskroplony gaz; gaz obojetny, jesli w ogóle wystepuje, przemywa sie dla odzyskania pozostalego amo¬ niaku. Po przemyciu gaz obojetny jest praktycznie oczyszczony i po sprezeniu zawraca sie go do drugiego etapu rozkladu, jak wyzej podano. Wyplywajacy z dolu drugiego aparatu do rozkladu roztwór wodny praktycznie czystego amoniaku poddaje sie dalszej obróbce.Oczywiste sa korzysci pracy w kazdej czesci instalacji przy cisnieniu równym cisnieniu w reaktorze syntezy.Poza parami, które stosuje sie do skroplenia pod duzym cisnieniem przez co umozliwia sie wytworzenie pary wodnej uzywanej w róznych stopniach instalacji, faktycznie nastepuje znaczne uproszczenie kontroli procesu technologicznego oraz zmniejsza sie ilosc potrzebnych aparatów w porównaniu do sposobów prowadzonych przy róznych cisnieniach. Ponadto, z uwagi na to, ze nie jest wymagany duzy stopien sprezania, zuzycie energii jest male, i w tej czesci instalacji przemyslowej ogranicza sie do energii niezbednej do cyrkulacji strumienia gazu obojetnego. Szczególowy opis schematu prowadzenia sposobu wedlug wynalazku objasnia dokladnie istote wynalazku dla szczególnego przypadku, przy czym w pierwszym aparacie do rozkladu karbaminianu jako czyn¬ nik odpedzajacy stosuje sie amoniak.Na fig. 1 podano schemat prowadzenia opisanego wyzej sposobu. Do reaktora 5 przewodem 1 wprowadza sie amoniak, a przewodem 2 wprowadza sie dwutlenek wegla.Produkty syntezy, które glównie stanowia mocznik, karbaminian, NH3,C02 i wode, wprowadza sie prze-81118 3 wodem 6 do pierwszego aparatu do rozkladu, w przeciwpradzie do amoniaku. Amoniak ten jest pobierany przewodem 3 z przewodu 1, przeprowadzony w stan pary, podgrzewany w wymienniku ciepla 4 i przewodem 7 wprowadzany do aparatu 8 do rozkladu. W aparacie 8 nastepuje rozklad karbaminianu spowodowany nagrzewa¬ niem i dzialaniem odpedzajacym amoniaku. Pary wyplywajace z górnej czesci aparatu do rozkladu wprowadza sie przewodem 9 do skraplacza 10, w którym wytwarza sie pare wodna, a faza skroplona przewodem 11 zawraca sie do syntezy.Z aparatu 8 roztwór mocznika, zasadniczo wolny od C02, przewodem 12 wprowadza sie do górnej czesci aparatu 13 do rozkladu i styka sie w przeciwpradzie-z gazem obojetnym wprowadzonym przewodem 16 do dolnej czesci aparatu 13. Przez kolejne odpedzanie wydziela sie z roztworu calosc amoniaku i w ten sposób, z dolu aparatu 13 odprowadza sie roztwór czystego mocznika, który przewodem 14 przesyla sie do dalszej obróbki.Mieszanine gazów i par opuszczajaca górna czesc aparatu 13 i skladajaca sie glównie z NH3 i gazu obojet¬ nego wprowadza sie przewodem 15 do skraplacza 17, a czesc skroplona wprowadza sie przewodem 23 do przewodu 11 i zawraca ponownie do syntezy, nieskondensowane gazy przechodza przewodem 18 do wiezy przemywajacej 19 i stykaja sie w przeciwpradzie z ciecza pluczaca, wprowadzana przewodem 24. Z dolu wiezy 19 roztwór amoniaku odprowadza sie przewodem 22, a z górnej czesci odbiera sie oczyszczone gazy obojetne, które przewodem 20 wprowadza sie do sprezarki 21, a nastepnie przewodem 16 zawraca sie do dolnej czesci aparatu 13 w celu odpedzenia amoniaku.Jest duza mozliwosc przeprowadzania sposobu w róznych odmianach w odniesieniu do systemu oczysz¬ czania gazu obojetnego, który wprowadza sie w obieg zamkniety w aparacie 13 oraz odnosnie cisnienia robocze¬ go w róznych aparatach, takich jak reaktor 5, aparaty 8 i 13 rozkladu karbaminianu, skraplacz karbaminia¬ nu 10 itd.Istotna odmiane schemytu przedstawionego na fig. 1 mozna przeprowadzac przez rozklad w pierwszym aparacie do rozkladu bez czynnika odpedzajacego, to znaczy przy dokonywaniu w tym etapie tylko rozkladu termicznego. W tym przypadku zbedne sa przewody 3 i 7 oraz wymiennik ciepla 4.Ewentualnie do aparatur 13 do rozkladu, jako czynnik odpedzajacy wprowadza sie gaz obojetny doply¬ wajacy z zewnatrz, który moze byc zawracany po procesie oczyszczania. Na przyklad stosuje sie gaz zawierajacy N2-3H2 i doprowadzany z aparatury, przygotowujacej mieszanine gazu do syntezy amoniaku. W tym przypadku do aparatury dolacza sie przewody 15 i 16.Korzystnie w poblizu wytwórni mocznika znajduje sie fabryka syntezy amoniaku. Ze wzgledu na to, ze mozna dokonac calkiem oczywistych zmian i modyfikacji wchodzacej w zakres wynalazku, nalezy rozumiec, ze opis nie jest ograniczeniem wynalazku. Ponizszy przyklad objasnia przedmiot wynalazku, przy czym sklad podano w stosunku wagowym.Przyklad. Sposób prowadzi sie wedlug schematu przedstawionego na fig. 1. Do przewodu 6 wpro¬ wadza sie mieszanine zawierajaca NH3 40,0% C02 14,0% CO/NH2/2 29,0% H20 JJ7,0% 100~,0% < .Po przejsciu mieszaniny do aparatu 8 w przewodzie 12 znajduje sie mieszanina o skladzie NH3 27,0% C02 2,0% CO/NH2/2 40,0% H20 31,0% 100,0% Ciecz o powyzszym skladzie, wprowadza sie do aparatu 13 i w przewodzie 14 mieszanina ma nastepujacy sklad: NH3 0,5% C02 0,5% CO/NH2/2 76,2% H20 22,8% 100,0% Z przykladu wynika, ze sposobem wedlug wynalazku uzyskuje sie bardzo czysty mocznik, co oznacza równiez bardzo dobre odzyskiwanie nie przereagowanych substratów.4 81118 PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania mocznika z zastosowaniem NH3 i C02 jako substratów, polegajacy na tym, ie w celu calkowitego przeksztalcenia reagentów w gotowy produkt wyplywajacy z reaktora, odciek zawierajacy nieprze- reagowane skladniki, takie jak karbaminian, dwutlenek wegla, amoniak i wode, wprowadza sie do pierwszego etapu rozkladu termicznego, w którym wieksza ilosc karbaminianu, zawartego w odcieku rozklada sie i oddziela za pomoca lub bez czynnika odpedzajacego w postaci strumienia NH3, nastepnie ciekly odciek z pierwszego etapu rozkladu wprowadza sie do drugiego etapu rozkladu, w którym calkowicie oddziela sie nieprzereagowane skladniki za pomoca czynnika odpedzajacego, stanowiacego gaz obojetny lub mieszanine N2 i H2, pochodzaca z urzadzenia do syntezy amoniaku, znamienny tym, ze obydwa etapy: rozkladu i oddzielenia prowadzi sie pod tym samym lub zasadniczo tym samym cisnieniem co w reaktorze, to jest pod cisnieniem 50—300 atmo¬ sfer. ^0V4J 20 19 24 22 vr "<& I 23 nt. t Prac. Poligraf. UPPRL. Naklad 120+18 eg2. Cena 10 zl PL PL