PL94001B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia mocznika przez reakcje dwutlenku wegla, za¬ wartego w surowym gazie stosowanym do synte¬ zy amoniaku, ze stezonym roztworem wodnym amoniaku.Z opisu patentowego St. Zj. Am. nr 3 303 215 znany jest sposób wytwarzania mocznika z zasto¬ sowaniem surowego gazu do syntezy amoniaku, skladajacego sie glównie z wodoru, dwutlenku we¬ gla i azotu i zawierajacego niewielkie ilosci meta¬ nu i gazów obojetnych. Gaz ten spreza sie i wpro¬ wadza do górnej czesci kolumny, w której dwu¬ tlenek wegla zostaje zaabsorbowany w roztworze amoniaku, otrzymanym przez rozcienczenie ciekle¬ go amoniaku. Wytworzony karbaminian amonowy przeplywa do dolnej czesci kolumny, w której ule¬ ga przeksztalceniu w mocznik. Ze wzgledu na znaczna zawartosc wodoru i azotu w gazie synte¬ zowym, w celu utrzymania odpowiedniego cisnie¬ nia czastkowego par amoniaku oraz dwutlenku we¬ gla, proces nalezy prowadzic pod wysokim cisnie¬ niem, wynoszacym okolo 250 kG/cm2. Poza tym, aby umozliwic odprowadzanie nadmiaru ciepla wy¬ dzielajacego sie podczas reakcji wytwarzania kar- baminianu amonowego, w procesie tym stosuje sie zimny roztwór absorpcyjny.Z opisu patentowego St. Zj. Am. nr 3 349 126 znany jest inny sposób wytwarzania mocznika przy wykorzystaniu dwutlenku wegla zawartego w su¬ rowym gazie syntezowym o wyzej podanym skla- dzie. W procesie tym tylko z czesci gazu syntezo¬ wego absorbuje sie dwutlenek wegla w wodnym roztworze amoniaku, natomiast z drugiej czesci tego gazu wyosobnia sie zwyklymi sposobami czy¬ sty dwutlenek wegla. W procesie tym wytwarzanie karbaminianu amonowego i jego przeksztalcanie w mocznik prowadzi sie w oddzielnych aparatach, totez w celu utrzymania dostatecznie wysokiej tem¬ peratury w strefie syntezy mocznika, konieczne jest stosowanie co najmniej czesci dwutlenku wegl? czystego, aby nie powodowac obnizenia tempera¬ tury przez pozostale skladniki gazu syntezowego.Absorpcje dwutlenku wegla z czesci gazu syntezo¬ wego prowadzi sie pod cisnieniem nizszym od cis¬ nienia w strefie syntezy mocznika i wodny roz¬ twór, zawierajacy produkty rozkladu karbaminianu amonowego nie przeksztalconego w mocznik, ewen¬ tualnie z dodatkiem swiezego amoniaku, stosuje sie do absorpcji dwutlenku wegla z czesci gazu syntezowego.Sposobem wedlug wynalazku mocznik wytwarza sie przez reakcje dwutlenku wegla, zawartego w surowym gazie stosowanym do syntezy amoniaku i majacym wyzej podany sklad, ze stezonym roz¬ tworem wodnym amoniaku, otrzymanym na drodze absorpcji, nastepnie wprowadzanie wytworzonego roztworu karbaminianu amonowego do strefy syn¬ tezy mocznika, ogrzewanie otrzymanego roztworu mocznika, zawierajacego karbaminian amonowy 94 0013 94 001 4 i odpedzanie produktów rozkladu karbaminianu amonowego gazowym amoniakiem.Cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze amoniak zawarty w gazach odlotowych z syntezy amoniaku absorbuje sie w wodzie lub w rozcien¬ czonym roztworze wodnym amoniaku, po czym w otrzymanym stezonym roztworze amoniaku absorbuje sie dwutlenek wegla zawarty w suro¬ wym gazie do syntezy amoniaku i otrzymany roz¬ twór karbaminianu amonowego wprowadza sie do strefy syntezy mocznika, a nastepnie karbaminian amonowy nie przeksztalcony w mocznik odpedza sie^^fiaaaw^rt^^SSiiakiem, a produkty rozkladu "llo^ijylljiiiiinli -^mollowego wraz z gazowym amo- Liiakiem, stanowialym czynnik odpedzajacy, za¬ wraca siedo^gtr^jl syntezy mocznika. W procesie lymPIBtCSBrp^cja ^mrfrmaku, absorpcje dwutlenku we- l*"[i?iYnl ' II" " ] i rozklad karbaminianu amo¬ nowego prowadzi sie w zasadzie pod takim samym cisnieniem, wynoszacym 100 — 250 kG/cm2, przy czym absorpcje dwutlenku wegla prowadzi sie w temperaturze 100 — 250°C, w przeciwpradowym absorberze cienkowarstwowym.Zalety sposobu wedlug wynalazku polegaja na tym, ze nie wydziela sie cieklego amoniaku z ga¬ zów opuszczajacych strefe syntezy amoniaku, ani tez nie wyosobnia sie czystego dwutlenku wegla z gazu syntezowego, dzieki czemu zmniejsza sie znacznie wielkosc i koszt urzadzen. Poza tym, spo¬ sób wedlug wynalazku umozliwia kontrole równo¬ wagi cieplnej procesu zarówno w strefie absorpcji dwutlenku wegla, jak i w strefie syntezy moczni¬ ka.Sposób wedlug wynalazku zilustrowano na za¬ laczonym schemacie i opisano ponizej. Surowy gaz syntezowy przeznaczony do syntezy mocznika, spreza sie do cisnienia nieco wyzszego od cisnienia syntezy mocznika i wprowadza przewodem 1 do wymiennika ciepla 2. Wymiennik ten jest wymien¬ nikiem cienkowarstwowym, w którym wewnatrz rurek gazy stykaja sie z cienka warstwa roztworu amoniaku, wytwarzajac karbaminian amonowy, przy czym jednoczesnie odbiera sie cieplo reakcji, na przyklad za pomoca wody wplywajacej przewodem 32 i wyplywajacej przewodem 33. Wytworzony ste¬ zony roztwór karbaminianu wprowadza sie przewo¬ dem 23 do reaktora syntezy mocznika.Gazy odchodzace z wymiennika 2, zawierajace sladowe ilosci dwutlenku, wegla i nasycone amo¬ niakiem, podaje sie przewodem 3 do oziebiacza 4, w którym amoniak skrapla sie na sciankach i jest kierowany z powrotem do wymiennika 2. Schlo¬ dzone gazy poddaje sie metanizacji, a mianowicie przewodem 5 wprowadza sie je do podgrzewacza 6, a nastepnie do wymiennika ciepla 7, po czym do reaktora 8, w którym nastepuje metanizacja.Zmetanizowane gazy oddaja cieplo w podgrzewa¬ czu 6, a nastepnie chlodzi sie je w wymienniku 9 i przesyla do cienkowarstwowego absorbera 12, do którego sa równiez wprowadzane gazy pochodzace z reaktora syntezy amoniaku 20, chlodzone w urza¬ dzeniu 22. W absorberze 12 amoniak jest absorbo¬ wany przez wode lub rozcienczony wodny roztwór amoniaku, podawany przewodem 28. Cieplo reakcji odbiera sie za pomoca wody chlodzacej, wplywa¬ jacej przewodem 30 i wyplywajacej przewodem 31.Amoniak przesyla sie przewodem 13 do odbieraja¬ cego cieplo urzadzenia 14, w którym zachodzi kon¬ densacja rozcienczonego roztworu amoniaku, który przesyla sie przewodem 49 i 50 do przewodu 47, dodatkowo chlodzi i osusza w urzadzeniu Ventur- iego 15 cieklym amoniakiem, wprowadzanym prze¬ wodem 24. Cala ilosc wody oddzielonej z amoniaku usuwa sie z oddzielacza 16 przewodem 25, w po¬ lo staci bardzo stezonego roztworu amoniaku.Otrzymany stezony roztwór amoniaku kieruje sie przez przewód 50 do przewodu 47. Osuszony gaz ochlodzony w urzadzeniu 14 przesyla sie prze¬ wodem 17 do sprezarki 18 i dalej przewodem 19 do reaktora syntezy amoniaku 20. Stezony roztwór karbaminianu amonu, pochodzacy z wymiennika 2, miesza sie z zawracanym przewodem 48 roztworem karbaminianu i przewodem 34 mieszanine te wpro¬ wadza sie do dolnej czesci reaktora syntezy mocz¬ nika 35. Do tej czesci reaktora wprowadza sie tak¬ ze przewodem 43 amoniak pochodzacy z niskocis¬ nieniowej czesci urzadzenia. Amoniak ten rozdzie¬ la sie na dwa strumienie i jeden z nich podaje przewodem 24 w celu odwodnienia w urzadzeniu , natomiast pozostala czesc wprowadza sie prze¬ wodem 42 i odparowuje w wymienniku 41. Na¬ stepnie czesc amoniaku jako czynnik odpedzajacy wprowadza sie przewodem 39 do reaktora rozkladu karbaminianu 38, a pozostala czesc amoniaku wprowadza sie do reaktora syntezy mocznika 35 przewodem 40.U góry reaktora odprowadza sie przewodem 36 gazy obojetne, a przewodem 37 wodny roztwór mocznika i karbaminianu z nadmiarem amoniaku i wprowadza go do reaktora rozkladu 38, w któ¬ rym przeplywa wewnatrz rurek w przeciwpradzie do par amoniaku wprowadzanych przewodem 39.Do górnej czesci reaktora 38 wprowadza sie prze¬ wodem 45 odpowiedni czynnik ogrzewczy i odpro¬ wadza go przewodem 46. W ten sposób, zarówno na skutek odpedzania amoniaku jak i ogrzewania roztworu odplywajacego z reaktora, rozklad karba¬ minianu na amoniak i dwutlenek wegla zachodzi w fazie gazowej. Przewodem 44 wprowadza sie produkty rozkladu karbaminianu do strumienia amoniaku i kieruje do dolnej czesci reaktora 35, przy czym wodny roztwór mocznika, zawierajacy rozpuszczony w nim amoniak wolny od karbami¬ nianu, odbiera sie przewodem 47 i poddaje dalszej obróbce.Nizej podany przyklad ilustruje sposób wedlug wynalazku nie ograniczajac jego zakresu. Oznacze¬ nia przewodów i aparatów podane w przykladach odnosza sie do omówionego powyzej rysunku.Przyklad. Proces prowadzi sie w urzadzeniu o wydajnosci 1000 ton amoniaku na dobe, z wy¬ twarzaniem 990 t/d karbaminianu amonu, który przeksztalca sie w 1700 t/d mocznika i 10 t/d in¬ nych produktów.Przewodem 1 do wymiennika 2 wprowadza sie surowy gaz do syntezy o nastepujacej charakterys¬ tyce: przeplyw 151900 Nm3/godzine, cisnienie 200 kG/cm2, temperatura 125°C. Gaz ten sklada sie z 61,22% objetosciowych H2, 0,38% objetosciowych CO, 17,77% objetosciowych C02, 19,95% objetos- 40 45 50 55 605 94 001 6 ciowych N2, 0,50% objetosciowych CH4 i 0,24% objetosciowych gazów szlachetnych, oznaczanych dalej symbolem A. Przewodem 26 wprowadza sie wodny roztwór amoniaku o temperaturze 45°C w ilosci 7835G kg/godzine, zawierajacy 78,8% wago¬ wych NH3 i 21,2% wagowych HzO, a przewodem 27 wprowadza sie ciekly amoniak w ilosci 8500 kg/godzine, o temperaturze 40°C.Z wymiennika 2 odbiera sie przewodem 23 kar¬ baminian i roztwór amoniaku o temperaturze 150°C, w ilosci 117050 kg/godzine, zawierajacy 80,00% wagowych NH2COONH4, 5,90% wagowych NH3 i 14,10% wagowych H20.Przewodem 3 odbiera sie 154900 Nm3/godzine, odweglonego gazu o temperaturze 75°C pod cisnie¬ niem 199,9 kG/cm2, zawierajacego 60,02% 'objetos¬ ciowych H2, 0,38% objetosciowych CO, 19,58% obje¬ tosciowych N2, 0,49% objetosciowych CH4, 0,23% objetosciowych A i 19,30% objetosciowych NH3. .Cieplo reakcji wynoszace 14500000 kcal/godzine odbiera sie za pomoca wody, która ulega ogrzaniu do temperatury 140°C i zostaje wykorzystana do zasilania kotla parowego.Do wymiennika 12 wprowadza sie przewodem 11 gaz o temperaturze 40°C, pochodzacy z reaktora syntezy w ilosci 466000 Nm3/godzine pod cisnieniem 198 kG/cm2, zawierajacy 56,12% objetosciowych H2, 18,71% objetosciowych N2, 8,77% objetoscio¬ wych CH4, 2,40% objetosciowych A i 14,00% obje¬ tosciowych NH3.Przewodem 10 wprowadza sie zmetanizowany gaz o temperaturze 40°C w ilosci 141960 Nm3/godzine, cisnieniu 198 kG/cm2, zawierajacy 64,26% objetos¬ ciowych H2, 21,37% objetosciowych N2, 0,94% obje¬ tosciowych CH4, 13,18% objetosciowych NH3 i 0,25% objetosciowych A. Przewodem 28 wprowa¬ dza sie wode o temperaturze 40°C w ilosci 16290 kg/godzine.Z wymiennika 12 poprzez przewód 13 odprowa¬ dza sie gaz o temperaturze 45°C w ilosci 513600 Nm3/godzine pod cisnieniem 197,8 kG/cm2, zawie¬ rajacy 67,01% objetosciowych H2, 22,34% objetos¬ ciowych N2, 7,97% objetosciowych CH4, 2,18% obje¬ tosciowych A, 0,50% objetosciowych NH3 i wode w ilosci 200 kg/godzine.Przewodem 29 odprowadza sie gaz o temperatu¬ rze —17°C w ilosci 521000 Nm3/godzine pod cisnie¬ niem 195 kG/cm2, zawierajacy 66,00% wagowych H2, 22,00% wagowych N2, 7,85% wagowych CH4, 2,00% wagowych NH3, 2,15% wagowych A i 3 cze¬ sci wagowe H20 na milion. Gaz ten po ochlodzeniu w oziebiaczu 14 spreza sie w sprezarce 18 do cis¬ nienia 207 kG/cm2 i przesyla do reaktora syntezy .Do reaktora odwadniania karbaminianu 35, pra¬ cujacego pod cisnieniem 195 kG/cm2 i umozliwiaja¬ cego uzyskanie konwersji 70%, wprowadza sie przewodem 23 wyzej wymieniony karbaminian i roztwór amoniaku, a przewodem 48 roztwór we¬ glanu o temperaturze 100°C w ilosci 39950 kg/go¬ dzine, zawierajacy 30,9% wagowych C02, 39,0% wagowych NH3, 30,1% wagowych H20. Przewodem 40 wprowadza sie amoniak w ilosci 34780 kg/godzi¬ ne, o temperaturze 140°C. Przewodem 44 wprowa¬ dza sie pary o temperaturze 190°C w ilosci 117370 kg/godzine, pochodzace z reaktora rozkladu 38, za¬ wierajace 7,9% wagowych C02, 85,3% wagowych NH3, 6,8%,wagowych H20. " Z tego samego reaktora przewodem 37 odbiera sie roztwór mocznika o temperaturze i 180°C w ilosci 309545 kg/godzine, zawierajacy 7,2% wago¬ wych C02, 51,3% wagowych NH3, 18,5% wagowych H20 i 23,0% wagowych mocznika.Z reaktora rozkladu 38 przewodem 47 odbiera sie roztwór mocznika o temperaturze 220DC, w ilos¬ ci 192175 kg/godzine, zawierajacy 6,8% wagowych C02, 30,5% wagowych NH3, 25,7% wagowych H20 i 37,0% mocznika. Roztwór ten jest poddawany dalszej obróbce w zwykly sposób.Odpowiednia ilosc ciepla dostarcza sie przez wprowadzenie pary w ilosci 4,5 tony/godzine pod cisnieniem 40 kG/cm2. ¦- - W opisanym przykladzie nie przewiduje sie do¬ starczania odparowanego NH3 poprzez przewód 39 do reaktora rozkladu 38. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania mocznika przez reakcje dwutlenku wegla, zawartego w surowym gazie stosowanym do syntezy amoniaku, skladajacym sie glównie z azotu, wodoru i dwutlenku wegla, ze stezonym roztworem wodnym amoniaku, otrzyma¬ nym na drodze absorpcji, nastepnie wprowadzanie wytworzonego roztworu karbaminianu amonowego do strefy syntezy mocznika, ogrzewanie otrzymane¬ go roztworu mocznika, zawierajacego karbaminian amonowy i odpedzanie produktów rozkladu karba¬ minianu amonowego gazowym amoniakiem, zna¬ mienny tym, ze amoniak zawarty w gazach odlo¬ towych z syntezy amoniaku absorbuje sie w wo¬ dzie lub w rozcienczonym roztworze wodnym amo¬ niaku, po czym w otrzymanym stezonym roztwo¬ rze amoniaku absorbuje sie dwutlenek wegla za¬ warty w surowym gazie do syntezy amoniaku i otrzymany roztwór karbaminianu amonowego wprowadza sie do strefy syntezy mocznika, a na¬ stepnie karbaminian amonowy nie przeksztalcony w mocznik odpedza sie gazowym amoniakiem, a produkty rozkladu karbaminianu amonowego wraz z gazowym amoniakiem, stanowiacym czyn¬ nik odpedzajacy, zawraca sie do strefy syntezy mocznika.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze absorpcje amoniaku, absorpcje dwutlenku wegla, synteze mocznika i rozklad karbaminianu amono¬ wego prowadzi sie pod takim samym cisnieniem, wynoszacym 100 — 250 kG/cm2.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze absorpcje dwutlenku wegla prowadzi sie w tempe¬ raturze 100 — 250°C. 10 15 20 25 20 35 40 45 50 5594 001 OZGraf. Zam. 1682 (110+25 egz.) Cena 10 zl PL