RU1519176C

RU1519176C - Method for production of granulated carbamide

Info

Publication number: RU1519176C
Authority: RU
Inventors: В.И. Кучерявый; Ю.А. Сергеев; В.В. Лебедев; Б.Н. Басаргин; А.И. Гусев; Т.И. Цесарева; Н.В. Симагин
Original assignee: Научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: production of urea. SUBSTANCE: initially gases being dissolved in carbamide melt are removed by adsorption in the first fluid device. Thus treated melt is sprayed in granulation zone while contacting with stream of cooling air. The process is followed by purification, absorbing solution which is preliminary saturated by CO₂. being used. The process is carried out in the second fluid device. Temperature of absorbing solution is 5-15 C; air after its heating to 30-35 C in the second fluid device is fed at granulation stage. EFFECT: decreases waste gases. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии производства карбамида и может быть использовано в химической промышленности. The invention relates to a technology for the production of urea and can be used in the chemical industry.

Цель изобретения сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу. The purpose of the invention is the reduction of emissions of harmful substances into the atmosphere.

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными примерами со ссылкой на схему, изображенную на чертеже. The invention is illustrated by the examples with reference to the circuit shown in the drawing.

П р и м е р 1. Расплав карбамида (поток 1) с температурой 136^оС, содержащий, кг/ч: карбамид 63636; NH₃ 128; СО₂ 64; вода 321, подают в резервуар 2, расположенный в верхней части грануляционной башни 2. В резервуаре 2 при остаточном давлении 500 мм рт. ст. и температуре 135^оС отделяют от жидкой фазы растворенные газы (поток 4, NH₃ 102, СО₂ 35 и Н₂О 20 кг/ч), с помощью инжекционных элементов первого струйного аппарата 5, в котором инжектирующим потоком является первый поток 6 поглотительного раствора (NH₃ 9420, СО₂ 3240 и Н₂О 47340 кг/ч), имеющий температуру 25^оС и циркулирующий между струйным аппаратом 5 и сборником 7. В сборник 7 подают воду (493 кг/ч; поток 8), а из него выводят на переработку в цикл производства карбамида раствор углеаммонийных солей (поток 9, NH₃ 102, CО₂ 35 и Н₂О 513 кг/ч).PRI me R 1. The urea melt (stream 1) with a temperature of 136 ^about With, containing, kg / h: urea 63636; NH ₃ 128; CO ₂ 64; water 321, is fed into the tank 2, located in the upper part of the granulation tower 2. In the tank 2 at a residual pressure of 500 mm RT. Art. and a temperature of 135 ° ^C was separated from the liquid phase, dissolved gases (stream 4, NH ₃ 102 CO ₂ 35 and H ₂ O to 20 kg / hr), via the injection elements of the first jet apparatus 5, wherein the injecting flow is first stream 6 scavenger solution (NH ₃ 9420, 3240 CO ₂ and h ₂ O 47340 kg / h), having a temperature of 25 ° ^C and circulated between jet apparatus 5 and receiver 7. In the collector 7 the water is fed (493 kg / h, stream 8) and from it a solution of carbon ammonium salts (stream 9, NH ₃ 102, CO ₂ 35 and Н ₂ О 513 kg / h) is taken out for processing into the urea production cycle.

Жидкую фазу из резервуара 2 диспергируют на капли грануляторами 10 в потоке 11 охлажденного воздуха, поступающего в башню 3 с температурой 30^оС. (643000 нм³/ч; Н₂О 10707, карбамида 21,5 и NH₃ 6,4 кг/ч). При введении капли затвердевают с образованием гранул карбамида, выводимых из башни 3 (поток 12, карбамида 63336, NH₃ 8, СО₂ 29 и Н₂O 301 кг/ч) с температурой 45^оС.The liquid phase from the tank 2 granulators dispersed into droplets 10 in the stream 11 of cooled air entering the tower 3 with a temperature of 30 ^° C (643 000 Nm ³ / h H ₂ O 10707, urea and 21.5 kg of 6.4 NH ₃ / h). Upon introduction, the droplets solidify with the formation of urea granules discharged from tower 3 (stream 12, urea 63336, NH ₃ 8, СО ₂ 29 and Н ₂ O 301 kg / h) with a temperature of 45 ^о С.

Воздух, выходящий из башни 3 (поток 13; 643000 нм³/ч воздуха, Н₂О 10707, карбамида 322 и NH₃ 24 кг/ч) и имеющий температуру 65^оС, поступает в инжекционные элементы второго струйного аппарата 14, где он контактирует со вторым потоком 15 поглотительного раствора (900 м³/ч, карбамида 35,5, NH₃ 2,1, СО₂ 3,5, Н₂О 58,9%). Поток 15 поступает в инжекционные элементы с температурой 5^оС и под давлением 12 кгс/см² и циркулирует в контуре, включающем резервуар 16 поглотительного раствора (в котором происходит сепарация фаз) и теплообменник 17, в котором циркулирующий раствор охлаждают от 17 до 5^оС. В линию между теплообменником 17 и инжекционными элементами второго струйного аппарата СО₂ (30 кг/ч, поток 18). В резервуар 16 вводят 500 кг/ч сточной воды производства карбамида (поток 19, карбамида 0,04, NH₃ 0,01%), а из резервуара выводят на переработку раствор карбамида (поток 20, карбамида 301, NH₃ 18, СО₂ 30 и Н₂О 500 кг/ч). Воздух, выходящий из резервуара 16 (поток 21) с температурой 18^оС, подогревают в теплообменнике 22 до 30^оС и вентилятором 23 возвращают в башню 3.The air exiting the tower 3 (stream 13; 643,000 ^Nm3 / h of air, H ₂ O 10707, carbamide 322 and NH ₃ 24 kg / h) and having a 65 ^{° C} temperature is supplied into the injection elements of the second jet unit 14 where it is in contact with the second stream 15 of the absorption solution (900 m ³ / h, urea 35.5, NH ₃ 2.1, CO ₂ 3.5, H ₂ O 58.9%). Stream 15 enters the injection elements at 5 ^{° C} and under a pressure of 12 kgf / cm ² and circulates in the loop comprising tank 16 of wash solution (in which the phase separation) and the heat exchanger 17, wherein the circulating solution is cooled from 17 ^to 5 ° C. In line between the heat exchanger 17 and the injection elements of the second jet apparatus CO ₂ (30 kg / h, stream 18). In the tank 16, 500 kg / h of urea production wastewater (stream 19, urea 0.04, NH ₃ 0.01%) is introduced, and a urea solution (stream 20, urea 301, urea 301, NH ₃ 18, CO _{2 is} removed for processing 30 and H ₂ O 500 kg / h). The air coming from the reservoir 16 (stream 21) with a temperature of 18 ^{° C,} warmed in heat exchanger 22 ^to 30 ° C, and the fan 23 is returned to the tower 3.

Чтобы избежать накопления в замкнутом воздушном цикле избыточного количества газа (азота) периодически, примерно один раз в месяц, осуществляют продувку башни в атмосферу по линии 24 в течение 5-10 мин, сбрасывают воздух после сепаратора 16 в атмосферу, одновременно подсасывая воздух из атмосферы по линии 25. To avoid the accumulation of an excess amount of gas (nitrogen) in a closed air cycle, periodically, approximately once a month, the tower is purged into the atmosphere through line 24 for 5-10 minutes, air is discharged after separator 16 into the atmosphere, while sucking air from the atmosphere through line 25.

П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1 с некоторыми отличиями. Поток 15 поглотительного раствора поступает в инжекционные элементы второго струйного аппарата 14 с температурой 10^оС и под давлением 10 атм, нагреваясь при контакте с потоком 13 воздуха до 21^оС. Количество паров воды в циркулирующем потоке воздуха составляет 14110 кг/ч. Воздух, охладившийся при контакте с раствором до 23^оС, подвергают в теплообменнике 22 до 35^оС. Карбамид, выходящий из башни 3, имеет температуру 50^оС.PRI me R 2. The process is carried out analogously to example 1 with some differences. The flow of the absorption solution 15 enters the second injection elements of the jet device 14 at a temperature ^of 10 C and a pressure of 10 atm, heated by contact with a stream of air 13 to 21 ^C. The amount of water vapor in the circulating air stream is 14110 kg / h. The air cooled by contact with the solution to 23 ^{° C,} is subjected to a heat exchanger 22 to 35 ° ^C. Urea exiting the tower 3 has a temperature of 50 ° ^C.

П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 с некоторыми отличиями. Поток 15 поглотительного раствора поступает в инжекционные элементы второго струйного аппарата 14 с температурой 15^оС, нагреваясь при контакте с потоком воздуха 13 до 25^оС. Воздух из гранулированной башни (поток 13) имеет температуру 57^оС и содержит пары воды (19090 кг/ч). Этот поток, охлаждающийся при контакте с раствором до 25^оС, подвергают в теплообменнике 22 до 30^оС.PRI me R 3. The process is carried out analogously to example 1 with some differences. The flow of the absorption solution 15 enters the second injection elements of the jet device 14 at a temperature of 15 ^{° C,} heated by contact with the air flow 13 to ^about 25 C. Air from granular tower (stream 13) has a temperature of 57 ^{° C} and contains water vapor (19090 kg / h). This stream is cooled by contact with the solution ^to 25 ° C, is subjected to a heat exchanger 22 to 30 ° ^C.

Указанное в приведенных примерах сочетание технологических параметров обеспечивает возможность осуществления замкнутого цикла по воздуху при одновременном удовлетворении требований к качеству карбамида. The combination of technological parameters indicated in the above examples makes it possible to carry out a closed cycle through the air while satisfying the quality requirements for urea.

Нижний предел температуры второго потока поглотительного раствора обусловлен условиями обеспечения гомогенного фазового состояния этого раствора. Экспериментальным путем установлено, что при температуре поглотительного раствора ниже 5^оС появляется твердая фаза. Ее появление приводит к инкрустации внутренней поверхности аппаратов и трубопроводов и вызывает аварийные ситуации.The lower temperature limit of the second stream of the absorption solution is due to the conditions for ensuring a homogeneous phase state of this solution. It was established experimentally that at a temperature of the absorption solution the solid phase appears below 5 ^{° C.} Its appearance leads to inlay of the inner surface of the apparatus and pipelines and causes emergency situations.

Верхний предел температуры второго потока поглотительного раствора представляет собой максимальную температуру, обеспечивающую получение продукта соответствующего качества. При температуре поглотительного раствора выше 15^оС происходит чрезмерное увлажнение воздуха и поглощение влаги из него гранулами, что приводит к слеживаемости и снижению прочности гранул.The upper limit of the temperature of the second stream of the absorption solution is the maximum temperature that provides a product of appropriate quality. When the absorption solution temperature above 15 ^{° C} there is excessive air humidification and absorption of moisture therefrom granules, which leads to caking of the granules and the decrease in strength.

Интервал температур воздуха, возвращаемого в грануляционную башню, обусловлен следующими технологическими особенностями процесса. При температуре воздуха ниже 30^оС его влажность после контактирования с поглотительным раствором (даже при температуре этого раствора 5^оС) будет слишком высока и произойдет увлажнение гранул выше допустимого предела. При температуре воздуха выше 35^оС не удается обеспечить требуемую температуру гранул на выходе из башни.The temperature range of the air returned to the granulation tower is determined by the following technological features of the process. At temperatures below 30 ^{° C} after contacting it with the humidity absorbing solution (even at the temperature of this solution is 5 ° ^C) will be too high and will hydration of granules above the permissible limit. When the air temperature is above 35 ^{° C} can not provide the required temperature of pellets at the outlet of the tower.

Сравнительные характеристики качества карбамида для известного и заявляемого способов приведены в таблице. Comparative characteristics of the quality of urea for the known and proposed methods are shown in the table.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет получать продукт такого же качества, как в известном способе. The table shows that the proposed method allows to obtain a product of the same quality as in the known method.

Таким образом, при поддерживании указанных в изобретении параметров поглотительного раствора перед вторым струйным аппаратом (путем охлаждения раствора) и воздуха после второго струйного аппарата (путем подогрева воздуха) оказывается возможным осуществить процесс грануляции с замкнутым циклом, т. е. исключить непрерывный выброс в окружающую среду воздуха из грануляционной башни, а следовательно, и тех примесей аммиака и карбамида, которые неизбежно присутствуют в этом воздухе. Сброс газа из грануляционной башни осуществляют лишь 1 раз в месяц с продувкой башни свежим воздухом в течение 5-10 мин. Thus, while maintaining the parameters of the absorption solution indicated in the invention in front of the second jet apparatus (by cooling the solution) and air after the second jet apparatus (by heating the air), it is possible to carry out a granulation process with a closed cycle, i.e., to exclude continuous discharge into the environment air from the granulation tower, and consequently, those impurities of ammonia and urea that are inevitably present in this air. Gas discharge from the granulation tower is carried out only 1 time per month with the tower being purged with fresh air for 5-10 minutes.

Реализация данного способа на практике позволит создать экологически чистое производство карбамида, в котором предусмотрены замкнутые циклы по всем основным материальным и тепловым потокам. The implementation of this method in practice will allow you to create an environmentally friendly production of urea, which provides for closed cycles for all major material and heat flows.

Claims

METHOD FOR PRODUCING GRANULATED CARBAMIDE, including the separation of dissolved gases from a urea melt and their absorption by an absorption solution in the first jet apparatus, spraying of the remaining melt in the granulation zone in contact with the cooling air stream, and subsequent purification of air from the granulation zone by its contact with the injected air absorption solution into which carbon dioxide is first introduced, characterized in that, in order to reduce emissions of harmful substances into the atmosphere, an absorption solution with a temperature of from 5 to 15 ^{° C. is} used in the second jet apparatus, and the air after the second jet apparatus is heated to 30 35 ^{° C.} and returned to the granulation zone.