RU2160626C2 - Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе - Google Patents

Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе Download PDF

Info

Publication number
RU2160626C2
RU2160626C2 RU98109585/12A RU98109585A RU2160626C2 RU 2160626 C2 RU2160626 C2 RU 2160626C2 RU 98109585/12 A RU98109585/12 A RU 98109585/12A RU 98109585 A RU98109585 A RU 98109585A RU 2160626 C2 RU2160626 C2 RU 2160626C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
specified
casing
liquid phase
gaseous phase
phase
Prior art date
Application number
RU98109585/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU98109585A (ru
Inventor
Пагани Джорджио
ЗАРДИ Федерико
Original Assignee
Эреа Казали С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=4247125&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2160626(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Эреа Казали С.А. filed Critical Эреа Казали С.А.
Publication of RU98109585A publication Critical patent/RU98109585A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2160626C2 publication Critical patent/RU2160626C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/14—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C273/16—Separation; Purification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/002—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out in foam, aerosol or bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/006—Baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/025—Thermal hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/00777—Baffles attached to the reactor wall horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185—Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Реактор включает: разделительную перегородку (8), простирающуюся горизонтально на предусмотренной высоте в реакторе, в котором она устанавливает первое и второе соответственно нижнее и верхнее реакционное пространство (9, 10), средства (11) сбора и выделения из реактора первой порции газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, предварительно подаваемой в первое реакционное пространство (9), и средство (15) для подачи второй порции газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры во второе реакционное пространство (10). Технический результат - получение жидкой фазы с содержанием мочевины ниже 10 ppm при низких затратах пара и энергии. 2 с. и 11 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к реактору гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе
Как известно, сточные воды, образующиеся в результате процесса очистки и выделения при производстве мочевины в реакторе синтеза при высоком давлении и температуре, имеют высокое содержание остаточной мочевины в водном растворе, обычно между 500 ppm и 30000 ppm, и, по существу, не могут свободно выпускаться в окружающую среду из-за суровых законов против загрязнения, действующих в индустриальных странах.
Каждая установка, производящая мочевину, должна, следовательно, обеспечивать соответствующее оборудование, способное удалять остаточную мочевину из сточных вод так, чтобы снижать ее концентрацию до нескольких ppm, предпочтительно менее чем 10 ppm.
В области обработки сточных вод, образующихся в процессе очистки и выделения мочевины, требование к реакторам гидролиза, производящим пригодную остаточную мочевину, которое позволит, с одной стороны, получать незагрязняющие сточные воды с содержанием мочевины менее чем 10 ppm и, с другой стороны, выделять остаточную мочевину (в форме аммиака или диоксида углерода), содержащуюся в этих сточных водах, которые подаются в реактор гидролиза, является весьма ощутимым.
Предыдущий уровень развития техники
Для того чтобы удовлетворить вышеупомянутое требование, начинают наиболее широко использоваться вертикальные реакторы гидролиза, в которых движутся жидкая фаза, содержащая мочевину в водном растворе, и газообразная фаза, содержащая пар с высокими значениями давления и температуры, обычно между 15 барами и 30 барами и между 150oC и 250oC.
Эти реакторы содержат множество горизонтально простирающихся перфорированных пластин.
Перфорированные пластины имеют функцию облегчения взаимного смешивания фаз с тем, чтобы способствовать тесному контакту и, таким образом, обмену массы и тепла, существенному для реакции гидролиза мочевины в аммиаке (NH3) и диоксиде углерода (CO2), и для одновременного выделения NH3 и CO2 из жидкой фазы в газообразную фазу.
Тепло, необходимое для разложения мочевины и выделения продуктов реакции из жидкой фазы, обеспечивается паром, который содержится в газообразной фазе.
Канадская патентная заявка CA-A-2 141 886 описывает реактор этого типа, в котором жидкую фазу и газообразную фазу заставляют протекать единым потоком снизу вверх через множество горизонтальных перфорированных пластин.
Несмотря на многие преимущества, реактор гидролиза, описанный выше, имеет ряд недостатков, первый из которых состоит в том, что для того чтобы получить желаемую степень разложения мочевины и связанного выделения из жидкой фазы производимых NH3 и CO2, необходимо работать с избытком пара для предотвращения реакции гидролиза из-за достижения равновесия раньше времени и предотвращения того, чтобы газовый раствор становился насыщенным продуктами реакции уже во время его прохождения через реактор.
В результате для получения водного раствора с содержанием остаточной мочевины менее чем 10 ppm необходимо применять в больших количествах пар с высокими значениями давления и температуры, с обеспечением высокой затраты энергии и пара и высокими производственными издержками.
Краткое описание изобретения
Техническая проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, чтобы сделать доступным реактор гидролиза для удаления мочевины, аммония и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, которая бы позволяла производить работу при низких затратах пара и энергии и низких производственных затратах и позволяла в то же самое время получать жидкую фазу с содержанием мочевины ниже 10 ppm.
В соответствии с первым вариантом настоящего изобретения вышеупомянутая проблема решается с помощью реактора гидролиза для удаления мочевины, аммиака, и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, включающего:
- в основном цилиндрический вертикальный внешний кожух;
- множество перфорированных пластин, наложенных одна на другую и простирающихся горизонтально и пространственно взаимосвязанно внутри указанного кожуха;
- входное отверстие для указанной жидкой фазы, устроенное непосредственно на нижнем конце указанного кожуха;
- первое средство подачи первой порции газообразной фазы, содержащей пар при высоких значениях давления и температуры, закрепленное в указанном кожухе над указанным входным отверстием жидкой фазы;
- выходное отверстие для указанной жидкой фазы, устроенное непосредственно на верхнем конце указанного кожуха;
- выходное отверстие для указанной газообразной фазы, устроенное непосредственно на верхнем конце указанного кожуха; и характеризующегося тем, что он включает;
- разделительную перегородку, простирающуюся горизонтально на предусмотренной высоте в указанном кожухе, в котором она устанавливает первое и второе, соответственно нижнее и верхнее реакционное пространство;
- средства сбора и выделения из кожуха указанной первой порции газообразной фазы, закрепленные непосредственно к указанной разделительной перегородке в указанном первом реакционном пространстве;
- второе средство подачи второй порции указанной газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, закрепленное над указанной разделительной перегородкой в указанном втором реакционном пространстве.
Преимущественно в реакторе гидролиза, согласно настоящему изобретению, реакционное пространство в кожухе соответственно разделяется разделительной перегородкой на первое и второе реакционное пространство, каждое из которых питается соответствующей порцией газообразной фазы, включающей пар.
Таким способом является возможным применять эффективно и рационально пар с высокими значениями давления и температуры, необходимый для разложения мочевины и выделения продуктов реакции, так чтобы получать, при равной степени очистки жидкой фазы, существенное уменьшение количества пара, который будет подаваться в реактор гидролиза по сравнению с реакторами предыдущего уровня развития техники.
Действительно, благодаря настоящему изобретению очистка жидкой фазы имеет место соответственно в двух раздельных рекционных пространствах, в каждый из которых подается количество пара, строго необходимое для получения выхода жидкой фазы из реактора гидролиза с концентрацией остаточной мочевины ниже 10 ppm.
В частности, выделение из первого реакционного пространства газообразной фазы, когда она насытится продуктами реакции, и подача во второе реакционное пространство новой газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, позволяет подвергать гидролизу также последние следы мочевины, которая содержится в жидкой фазе, так же как выделение NH3 и CO2 в газообразной фазе без применения при этом избытка пара.
Жидкая фаза, очищенная таким образом, может сбрасываться в окружающую среду, но может также выгодно повторно использоваться в качестве воды с высокой температурой и давлением на установке по синтезу мочевины или для других промышленных применений, например как бойлерная вода.
Другое преимущество реактора гидролиза, который является целью настоящего изобретения, заключается в том факте, что при одинаковой концентрации остаточной мочевины, которая содержится в жидкой фазе выхода, время нахождения жидкой фазы в реакторе значительно ниже, чем время нахождения в реакторах предыдущего уровня развития техники.
Это позволяет сооружать реактор гидролиза с размерами и капитальными затратами значительно меньшими, чем затраты на предыдущем уровне развития техники.
Особенно полезные результаты получали при устройстве разделительной перегородки на высоте между 55% и 80% полезной высоты кожуха.
В описании, данном ниже, и в последующей формуле изобретения термин "полезная высота" принимается для обозначения высоты кожуха, которая удобна для реакции гидролиза мочевины. В этом частном случае полезная высота определяется по уровню, достигнутому жидкой фазой в кожухе.
Предпочтительно, чтобы разделительная перегородка устраивалась на высоте между 65% и 75% полезной высоты кожуха.
Таким способом, при небольших количествах пара с высокими значениями давления и температуры и низкими производственными затратами получается концентрация мочевины в жидкой фазе в первом реакционном пространстве обычно между 30 ppm и 70 ppm и во второй реакционной зоне между 0 ppm и 5 ppm.
Согласно этому первому варианту настоящего изобретения, реактор гидролиза включает преимущественно разделительную перегородку, простирающуюся горизонтально для, по существу, полного поперечного сечения кожуха.
Кроме того, средства сбора и выделения включают преимущественно:
- камеру сбора первой порции газообразной фазы, образованную в первом реакционном пространстве между разделительной перегородкой и внутренней стенкой кожуха;
- канал, простирающийся коаксиально в кожухе между камерой сбора и выходным отверстием газообразной фазы, для извлечения из первого реакционного пространства двухфазного газо/жидкостного потока.
В результате практическое оборудование настоящего изобретения является конструктивно простым и низким по стоимости реализации.
Преимущественно реактор гидролиза включает дополнительно газо/жидкостной сепаратор, расположенный между вытяжным каналом и выходным отверстием газообразной фазы, с тем чтобы жидкая фаза, если находится в газообразной фазе, покидающей реактор, могла рециклезоваться в реактор и таким образом способствовать извлечению мочевины, которая в ней содержится.
Согласно второму варианту настоящего изобретения, вышеупомянутая проблема решается также с помощью реактора гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, включающего:
- в основном цилиндрический вертикальный внешний кожух;
- множество перфорированных наложенных одна на другую пластин, которые простираются горизонтально и пространственно взаимосвязанно в кожухе;
- входное отверстие указанной жидкой фазы, устроенное непосредственно на нижнем конце указанного кожуха;
- первое средство подачи первой порции газообразной фазы, содержащей пар при высоких значениях давления и температуры, которое закреплено в указанном кожухе над указанным входным отверстием жидкой фазы;
- выходное отверстие для указанной газообразной фазы, устроенное непосредственно на верхнем конце кожуха;
и характеризующегося тем, что он включает:
- разделительную перегородку, простирающуюся горизонтально в кожухе на предусмотренной высоте для, по существу, полного поперечного сечения кожуха, с перегородкой, устанавливающей в указанном кожухе первое и второе, соответственно нижнее и верхнее реакционное пространство;
- камеру сбора для указанной первой порции газообразной фазы, устроенную в указанном первом реакционном пространстве между указанной разделительной перегородкой и внутренней стенкой указанного кожуха;
- канал, простирающийся коаксиально в кожухе между указанной камерой сбора и указанным выходным отверстием газообразной фазы, для извлечения из указанного первого реакционного пространства двухфазного газо/жидкостного потока;
- второе средство подачи второй порции указанной газообразной фазы, включающей пар с высокими значениями давления и температуры, закрепленное над указанной разделительной перегородкой в указанном втором реакционном пространстве;
- выходное отверстие для указанной жидкой фазы, устроенное в указанном втором реакционном пространстве непосредственно на и выше указанной разделительной перегородки.
Преимущественно в этом варианте настоящего изобретения жидкую фазу и газообразную фазу заставляют течь в противоположном друг другу направлении во втором реакционном пространстве.
Таким способом, является возможным улучшать в дальнейшем смешивание фаз и, следовательно, масса- и теплообмен так, чтобы облегчить реакцию гидролиза мочевины и абсорбцию продуктов реакции паром.
Характеристики и преимущества реактора гидролиза, согласно изобретению, представлены в описании его варианта данного ниже способом не ограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 показывает продольное поперечное сечение реактора гидролиза мочевины согласно первому варианту настоящего изобретения.
Фиг. 2 показывает продольное поперечное сечение реактора гидролиза мочевины согласно второму варианту настоящего изобретения.
Фиг. 3 показывает продольное поперечное сечение в увеличенном масштабе детали реактора гидролиза фиг. 1.
Детальное описание предпочтительного варианта
При ссылке на фиг. 1 и 2 номер 1 определяет в целом ректор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе.
Реактор 1 включает в основном цилиндрический вертикальный внешний кожух 2, снабженный на его нижнем конце входным отверстием 3 для жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, и средством 4 для подачи первой порции газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры.
Кожух 2 также имеет выходное отверстие 5 жидкой фазы и выходное отверстие 6 газообразной фазы, устроенные в верхнем конце реактора.
Множество наложенных друг на друга перфорированных пластин простираются горизонтально и пространственно взаимосвязанно в кожухе 2.
Пластины 7 гомогенно располагаются вдоль полезной высоты H кожуха и обеспечиваются соответствующими проходами для жидкой фазы и газообразной фазы для облегчения смешивания фаз.
Фиг. 3 показывает в увеличенном масштабе деталь перфорированной пластины 7, предусмотренной согласно особенно выгодного и предпочтительного варианта настоящего изобретения, которая может устанавливаться в реактор гидролиза, показанный на фиг. 1, так же как в реактор фиг. 2.
Перфорированная пластина 7 включает множество элементов 71 с существенно трапецеидальным поперечным сечением, которые устанавливают внутри себя соответствующие полости 72, так же как соответствующие отверстия 73 и 74 для прохода жидкой и газообразной фаз соответственно.
Альтернативно элемент 71 может иметь существенно прямоугольное поперечное сечение.
Проходные отверстия 74 газообразной фазы устанавливаются в верхней стенке 75 элементов 71.
Проходные отверстия 73 жидкой фазы устанавливаются в боковой стенке 76 элементов 71.
Преимущественно проходные отверстия 73 жидкой фазы имеют размер больший, чем размер отверстий 74 для прохода газообразной фазы.
В описании, данном ниже, и в последующей формуле изобретения термин "размер" ("size") следует понимать как означающий площадь поперечного сечения отверстия.
В полости 72 непосредственно у стенки 75 преимущественно устанавливается зона 77 сбора газообразной фазы.
Благодаря такой особой структуре пластин газообразная фаза отделяется от жидкой фазы во время прохождения через пластины, чтобы затем снова смешиваться с жидкой фазой в окончательно разделенной форме.
Таким образом становится возможным получать значительно улучшенные в отношении смешивания фазы во время их прохождения через реактор гидролиза.
Это влечет за собой следующее уменьшение количества пара, необходимого для проведения гидролиза и выделения продуктов реакции, так же как времени нахождения жидкой фазы в реакторе, приводя к уменьшению размера реактора, затрат пара и энергии, эксплуатационных расходов и капитальных затрат по сравнению с реакторами предыдущего уровня развития техники.
Пластины этого типа описываются, например, в US-A-5 304353 со ссылкой на реактор синтеза мочевины.
Номер 8 показывает разделительную перегородку, простирающуюся горизонтально на предусмотренной высоте кожуха 2. Перегородка 8 устанавливает в кожухе первое реакционное пространство 9 и второе реакционное пространство 10, соответственно нижнее и верхнее.
Преимущественно разделительная перегородка 8 простирается горизонтально, по существу, на полное поперечное сечение кожуха 2.
На фиг. 1 и 2 значительное снижение потребления пара с высокими значениями давления и температуры достигается устройством разделительной перегородки 8 на высоте соответствующей приблизительно 70% полезной высоты H кожуха 2.
Средства 11 для сбора и выделения из кожуха 2 первой порции газообразной фазы закрепляются непосредственно к разделительной перегородке 8 в первом реакционном пространстве 9.
Средства 11 включают преимущественно камеру 12 для сбора первой порции газообразной фазы и канал 13 для выделения из первого реакционного пространства 9 двухфазного газо/жидкостного потока.
Камера 12 сбора формируется в первом реакционном пространстве 9 между разделительной перегородкой 8 и внутренней стенкой 14 кожуха 2.
Вытяжной канал 13 монтируется с учетом вводных отверстий газообразной и жидкой фазы и протягивается коаксиально в кожухе 2 между камерой 12 сбора и выходным отверстием 6 газообразной фазы.
Вторая порция газообразной фазы, содержащая пар с высокими значениями давления и температуры, подается в реактор соотвествующими средствами 15, закрепленными над разделительной перегородкой 8 во втором реакционном пространстве 10.
Предпочтительно подающие средства 4 и 15 для газообразной фазы относятся к типу, включающему подающий канал, соединенный с газовым распределителем в кожухе 2. Эти средства в основном известны и обычно используются в реакторах гидролиза предыдущего уровня развития техники.
Со ссылкой на фиг. 1 выходное отверстие 5 жидкой фазы устраивается во втором реакционном пространстве 10 непосредственно в верхнем конце кожуха 2. В примере фиг. 2 выходное отверстие 5 жидкой фазы устраивается во втором реакционном пространстве 10 непосредственно на и выше разделительной перегородки 8.
Как показано на фиг. 1 и 2, реактор гидролиза согласно настоящего изобретения включает преимущественно газо/жидкостной сепаратор 16, установленный между вытяжным каналом 13 и выходным отверстием 6 газообразной фазы.
Газо/жидкостной сепаратор 16 относится к типу, включающему камеру 17, коаксиальную с вытяжным каналом 13, для отделения жидкой фазы от газообразной фазы, и демистер 18 для отделения остаточной жидкой фазы, которая содержится в газообразной фазе, покидающей камеру 17.
В примере фиг. 1 жидкая фаза, полученная в газо/жидкостном сепараторе 16, преимущественно рециклизуется во второе реакционное пространство 10 посредством рециклизующего канала 19, который проходит с внешней стороны и коаксиально с вытяжным каналом 13 между сепараторной камерой 17 и разделительной перегородкой 8. В примере фиг. 2 рециклизация происходит через жидкостной канал 20.
На фиг. 1 и 2 стрелки Fl и Fg показывают различные пути внутри реактора гидролиза жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, и газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями температуры и давления соответственно.
Номер 21 также показывает наивысший уровень, достигаемый жидкой фазой в кожухе 2, в то время как 22 показывает уровень жидкой фазы в камере 12 сбора.
Работа реактора гидролиза согласно настоящему изобретению заключается в следующем.
Со ссылкой на фиг. 1 жидкую фазу, содержащую мочевину в водном растворе, подают в реактор 1 через входное отверстие 3 и заставляют течь общим потоком снизу вверх с первой порцией газообразной фазы, содержащей пар с высоким давлением (20-25 бар) и высокой температурой (200-220oC), вдоль первого реакционного пространства 9 в кожухе 2. Газообразная фаза подается в реактор 1 через подающее средство 4.
В реакционном пространстве 9 жидкая фаза и газообразная фаза перемешиваются, проходя одновременно сквозь перфорированные пластины 7 так, что часть мочевины, присутствующая в водном растворе, гидролизуется и получающиеся продукты реакции (NH3 и CO2) экстрагируются из пара, присутствующего в газообразной фазе. В этом первом реакционном пространстве концентрация мочевины в жидкой фазе, подаваемой в реактор, преимущественно снижается до значения, обычно находящегося между 40 ppm и 50 ppm.
Вблизи разделительной перегородки 8 жидкая фаза и первая порция газообразной фазы преимущественно собираются в камере 12 и транспортируются каналом 13 в сепараторную камеру 17 газо/жидкостного сепаратора 16. В камере 17 жидкая фаза, поступающая из первого реакционного пространства 9, отделяется от газообразной фазы и рециркулируется во второе реакционное пространство 10 вблизи разделительной перегородки 8 через канал 19.
Газообразная фаза, уже отделенная от жидкой фазы в камере 17, проходит через демистер 18 и покидает реактор 1 через выходное отверстие 6.
Во втором реакционном пространстве 10 жидкую фазу заставляют течь (также в одном потоке) со второй порцией газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры.
После прохождения через перфорированные пластины 7 и достижения уровня 21 жидкая фаза покидает реактор 1 через выходное отверстие 5. Концентрация мочевины в жидкой фазе, выходящей из второго реакционного пространства 10, составляет преимущественно меньше чем 10 ppm.
В свою очередь, вторая порция газообразной фазы, которая прошла второе реакционное пространство 10 и обогатилась NH3 и CO2, покидает реактор 1 через выходное отверстие 6.
На фиг. 2 жидкая фаза, выходящая из первого реакционного пространства 9 и отделенная в камере 17 газо- жидкостного сепаратора 16, преимущественно рециклизуется через канал 20 во второе реакционное пространство 10 вблизи уровня 21.
Согласно этому варианту настоящего изобретения, жидкая фаза протекает во второе реакционное пространство 10 сверху вниз противоположным потоком по отношению ко второй порции газообразной фазы, чтобы затем покинуть реактор 1 через выходное отверстие 5, расположенное непосредственно на разделительной перегородке 8.
Реактор гидролиза согласно настоящему изобретению работает при давлении между 15 барами и 25 барами и температурой между 180oC и 215oC. Время нахождения жидкой фазы в первом реакционном пространстве находится предпочтительно между 20 и 40 мин, в то время как во втором реакционном пространстве она находится между 10 и 20 мин.
Пример.
В следующем примере делается сравнение количества пара с высокими значениями давления и температуры, необходимого для получения концентрации остаточной мочевины в сточных водах ниже 10 ppm, в случае когда применяются реактор гидролиза предыдущего уровня развития техники или реактор гидролиза согласно различным вариантам настоящего изобретения. Ссылки делаются на фиг. 1 и 2.
Реакторы гидролиза, которые рассмотрены, имеют следующие размеры:
внутренний диаметр кожуха - 1,5 м
полезная высота - 14,0 м
Рабочие условия в реакторе следующие:
давление - 20 бар
температура - 210oC
Реакторы содержат 10 горизонтальных перфорированных пластин, расположенных вдоль полезной высоты цилиндрического кожуха.
В реакторах согласно настоящего изобретения, разделительная перегородка преимущественно устраивается приблизительно на уровне 68% полезной высоты кожуха, между шестой и седьмой перфорированными пластинами. Для дальнейшей характеристики конструктивных деталей этих реакторов ссылка делается на фиг. 1 и 2 и связанное описание.
В реакторе предыдущего уровня развития техники, как в реакторе согласно первому варианту настоящего изобретения (фиг. 1), жидкую и газообразную фазу заставляют течь в одном потоке снизу вверх сквозь перфорированные пластины. Во втором реакционном пространстве в реакторе согласно второму варианту изобретения (фиг. 2) жидкая фаза и газообразная фаза текут в противоположном потоке.
Реакторы гидролиза питаются 30000 кг/час жидкой фазой, имеющей следующий состав:
NH3 - 10000 ppm
CO2 - 2000 ppm
Мочевина - 10000 ppm
H2O - Остальное
Реакторы гидролиза также питаются газообразной фазой, содержащей пар при давлении 25 бар и при температуре 215oC.
Для получения концентрации остаточной мочевины в количестве 1 ppm в жидкой фазе, выходящей из реактора, потребление пара в различных случаях показано ниже.
В реакторе согласно предыдущего уровня развития техники используется 30 кг пара для обработки 1000 кг жидкой фазы.
В реакторе фиг. 1 использовали 22 кг пара для обработки 1000 кг жидкой фазы.
В реакторе фиг. 2 использовали 20 кг пара для обработки 1000 кг жидкой фазы.
Благодаря настоящему изобретению возможно достигнуть значительного уменьшения потребления пара, равного приблизительно 30% потребления пара, необходимого в реакторе предыдущего уровня развития техники. Это также приводит к существенному снижению потребления энергии и производственных издержек.
Результаты настоящего примера достигались посредством расчета алгоритмов имеющихся в отрасли производства.
Из вышеприведенного обсуждения ясно выявляются различные преимущества, достигнутые реактором гидролиза согласно настоящему изобретению. В частности, достигнуто уменьшение остаточной концентрации мочевины, которая содержится в сточных водах при значениях ниже 10 ppm, так же как извлечение гидролизованной мочевины, что позволяет производить работу с низкими затратами пара и энергии и низкими производственными и капитальными затратами.

Claims (13)

1. Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, включающий в основном цилиндрический вертикальный внешний кожух (2), множество перфорированных пластин (7), наложенных одна на другую и простирающихся горизонтально пространственно взаимосвязанно внутри указанного кожуха (2), входное отверстие (3) для указанной жидкой фазы, устроенное непосредственно на нижнем конце указанного кожуха (2), первое средство (4) для подачи первой порции газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, закрепленное в указанном кожухе (2) над указанным входным отверстием (3) жидкой фазы, выходное отверстие (5) для указанной жидкой фазы, устроенное непосредственно на верхнем конце указанного кожуха (2), выходное отверстие (6) для указанной газообразной фазы, устроенное непосредственно на указанном верхнем конце указанного кожуха (2), характеризующийся тем, что он включает разделительную перегородку (8), простирающуюся горизонтально на предусмотренной высоте в указанном кожухе (2), в котором она устанавливает первое и второе соответственно нижнее и верхнее реакционное пространство (9, 10), средства (11) сбора и выделения из кожуха (2) указанной первой порции газообразной фазы, закрепленные непосредственно к указанной разделительной перегородке (8) в указанном первом реакционном пространстве (9), второе средство (15) подачи второй порции указанной газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, закрепленное над указанной разделительной перегородкой (8) в указанном втором реакционном пространстве (10).
2. Реактор по п.1, характеризующийся тем, что указанная разделительная перегородка (8) устраивается в указанном кожухе (2) на высоте между 55 и 80% полезной высоты (H) кожуха (2).
3. Реактор по п.2, характеризующийся тем, что указанная разделительная перегородка (8) устраивается в указанном кожухе (2) на высоте между 65 и 75% полезной высоты (H) кожуха (2).
4. Реактор по п.1, характеризующийся тем, что указанная разделительная перегородка (8) простирается горизонтально для, по существу, полного поперечного сечения кожуха (2), и что указанные средства (11) сбора и выделения включают камеру (12) сбора первой порции газообразной фазы, образованной в указанном первом реакционном пространстве (9), между указанной разделительной перегородкой (8) и внутренней стенкой (14) указанного кожуха, канал (13), простирающийся коаксиально в указанном кожухе (2) между указанной камерой (12) сбора и указанным выходным отверстием (6) газообразной фазы для выделения из указанного первого реакционного пространства (9) двухфазного газожидкостного потока.
5. Реактор по п.4, характеризующийся тем, что он включает газожидкостный сепаратор (16), расположенный между указанным вытяжным каналом (13) и указанным выходным отверстием (6) газообразной фазы, для отделения жидкостной фазы от указанного двухфазного потока.
6. Реактор по п.5, характеризующийся тем, что указанный газожидкостный сепаратор (16) включает сепараторную камеру (17) для отделения жидкой фазы от газообразной фазы, коаксиальную с указанным вытяжным каналом (13), демистер (18) для отделения остаточной жидкой фазы, которая содержится в газообразной фазе, покидающей указанную сепараторную камеру (17), рециклизующий канал (19), который проходит с внешней стороны и коаксиально с указанным вытяжным каналом (13) между указанной сепараторной камерой (17) и указанной разделительной перегородкой (8), для рециклизации непосредственно к и выше указанной разделительной перегородки (8) жидкой фазы, полученной в указанном сепараторе (16).
7. Реактор по п.1, характеризующийся тем, что указанные перфорированные пластины (7) включают множество элементов (71) с существенно трапецеидальным или прямоугольным поперечным сечением, которые устанавливают внутри себя соответствующие зоны (77) сбора для указанной газообразной фазы, множество отверстий (73) для прохода указанной жидкой фазы, связанных с боковой стенкой (76) указанных элементов (71), множество отверстий (74) для прохода указанной газообразной фазы, установленных в верхней стенке указанных элементов (71) в жидкостной связи с указанными зонами (77) сбора, с указанными отверстиями (73) для прохода жидкой фазы, имеющими размер больший, чем размер указанных отверстий (74) для прохода газообразной фазы.
8. Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе, включающий в основном цилиндрический вертикальный внешний кожух (2), множество перфорированных пластин (7), наложенных одна на другую и простирающихся горизонтально и пространственно взаимосвязанных внутри указанного кожуха (2), входное отверстие (3) для указанной жидкой фазы, устроенное непосредственно на нижнем конце указанного кожуха (2), первое средство (4) для подачи первой порции газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, закрепленное в указанном кожухе (2) над указанным входным отверстием (3) жидкой фазы, и выходное отверстие (6) для указанной газообразной фазы, устроенное непосредственно на верхнем конце указанного кожуха (2), характеризующийся тем, что он включает разделительную перегородку (8), простирающуюся горизонтально в указанном кожухе (2) не предусмотренной высоте для, по существу, полного поперечного сечения кожуха (2), с указанной перегородкой, устанавливающей в указанном кожухе (2) первое и второе соответственно нижнее и верхнее реакционное пространство (9, 10), камеру (12) сбора указанной первой порции газообразной фазы, образованную в указанном первом реакционном пространстве (9) между указанной разделительной перегородкой (8) и внутренней стенкой (14) указанного кожуха (2), канал (13), простирающийся коаксиально в указанном кожухе (2) между указанной камерой (12) сбора и указанным выходным отверстием (6) газообразной фазы для выделения из указанного первого реакционного пространства (9) двухфазного газожидкостного потока, второе средство (15) для подачи второй порции указанной газообразной фазы, содержащей пар с высокими значениями давления и температуры, закрепленное над указанной разделительной перегородкой (8) в указанном втором реакционном пространстве (10), выходное отверстие (5) для указанной жидкой фазы, устроенное в указанном втором реакционном пространстве (10) непосредственно на и выше указанной разделительной перегородки (8).
9. Реактор по п.8, характеризующийся тем, что указанная разделительная перегородка (8) устраивается в указанном кожухе (2) на высоте между 55 и 80% полезной высоты (H) кожуха (2).
10. Реактор по п.9, характеризующийся тем, что указанная разделительная перегородка (8) устраивается в указанном кожухе (2) на высоте между 65 и 75% полезной высоты (H) кожуха (2).
11. Реактор по п. 8, характеризующийся тем, что он включает газожидкостный сепаратор (16), расположенный между указанным вытяжным каналом (13) и указанным выходным отверстием (6) газообразной фазы, для отделения жидкостной фазы от указанного двухфазного потока.
12. Реактор по п.11, характеризующийся тем, что указанный газожидкостный сепаратор (16) включает камеру (17) для отделения жидкой фазы от газообразной фазы, коаксиальную с указанным вытяжным каналом (13), демистер (18) для отделения остаточной жидкой фазы, которая содержится в газообразной фазе, покидающей указанную сепараторную камеру (17), жидкостный канал (20) для рециклизации жидкой фазы во второе реакционное пространство (10).
13. Реактор по п.8, характеризующийся тем, что указанные перфорированные пластины (7) включают множество элементов (71) с существенно трапецеидальным или прямоугольным поперечным сечением, которые устанавливают внутри себя соответствующие зоны (77) сбора для указанной газообразной фазы, множество отверстий (73) для прохода указанной жидкой фазы и связанных с боковой стенкой (76) указанных элементов (71), и множество отверстий (74) для прохода указанной газообразной фазы и установленных в верхней стенке указанных элементов (71) в жидкостной связи с указанными зонами (77) сбора, с указанными отверстиями (73) для прохода жидкой фазы, имеющими размер больший, чем размер указанных отверстий (74) для прохода газообразной фазы.
RU98109585/12A 1995-10-27 1996-09-27 Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе RU2160626C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH303395 1995-10-27
CH3033/95 1995-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98109585A RU98109585A (ru) 2000-02-27
RU2160626C2 true RU2160626C2 (ru) 2000-12-20

Family

ID=4247125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98109585/12A RU2160626C2 (ru) 1995-10-27 1996-09-27 Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6334984B1 (ru)
EP (1) EP0873182B1 (ru)
JP (1) JPH11514374A (ru)
CN (1) CN1096289C (ru)
AU (1) AU6941096A (ru)
BR (1) BR9611241A (ru)
CA (1) CA2168993C (ru)
CZ (1) CZ290217B6 (ru)
DE (1) DE69605327T2 (ru)
EG (1) EG21222A (ru)
ES (1) ES2140895T3 (ru)
IL (1) IL119460A0 (ru)
RU (1) RU2160626C2 (ru)
WO (1) WO1997015388A1 (ru)
ZA (1) ZA968935B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804777C1 (ru) * 2019-07-02 2023-10-05 Касале Са Реактор синтеза мочевины

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6861473B2 (en) 2003-02-28 2005-03-01 Baxter International Inc. Macromolecular ketoaldehydes
EP1533018A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-25 Urea Casale S.A. Method for the treatment of combustion flue gas
WO2006087551A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Imi Vision Limited Exhaust gas treatment
CN102161512B (zh) * 2011-02-25 2012-10-03 云南建水锰矿有限责任公司 一种锰酸钾卧式反应釜物料输送方法
WO2013117686A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-15 Veolia Water Solutions & Technologies Support An apparatus for continuous hydrolysis
RU2643976C1 (ru) * 2016-11-08 2018-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) Реактор для проведения реакций гидролиза
EP3760306A1 (en) * 2019-07-02 2021-01-06 Casale Sa A reactor for the synthesis of urea
EP3871746A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-01 Yara International ASA Distribution chamber for liquid stream

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB911231A (en) 1958-04-16 1962-11-21 Williams & Gray Ltd A new or improved fitting for use in the assembly of furniture or in the assembly of other articles
GB911321A (en) * 1960-05-09 1962-11-21 Shell Int Research Process for the dealkylation of aromatic compounds
CA849014A (en) 1968-10-25 1970-08-11 Ichikawa Yataro Apparatus for continuous gas-liquid contact and process for refining crude terephthalic acid
US3917460A (en) * 1970-08-31 1975-11-04 Ass Pulp & Paper Mills Wet combustion of waste liquors
US3922147A (en) * 1974-04-05 1975-11-25 Lummus Co Hydrolysis reactor
US4013560A (en) * 1975-04-21 1977-03-22 Sterling Drug Inc. Energy production of wet oxidation systems
US4341640A (en) * 1976-09-27 1982-07-27 Standard Oil Company Urea hydrolysis
US4341240A (en) * 1980-02-04 1982-07-27 Vending Components, Inc. Beer tap construction
JPH0691987B2 (ja) 1987-03-13 1994-11-16 東洋エンジニアリング株式会社 尿素の加水分解方法
ES2110449T3 (es) * 1991-01-15 1998-02-16 Urea Casale Sa Procedimiento y dispositivo para aumentar el rendimiento y la capacidad de produccion de los reactores de urea.
EP0538848A1 (en) * 1991-10-23 1993-04-28 Urea Casale S.A. Process and equipment for the hydrolysis of residual urea in the water from urea synthesis plants
IT1270577B (it) 1993-02-22 1997-05-06 Wladimiro Bizzotto Reattore melamina ad alta pressione

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804777C1 (ru) * 2019-07-02 2023-10-05 Касале Са Реактор синтеза мочевины

Also Published As

Publication number Publication date
IL119460A0 (en) 1997-01-10
BR9611241A (pt) 1999-05-04
CN1200683A (zh) 1998-12-02
EP0873182A1 (en) 1998-10-28
ES2140895T3 (es) 2000-03-01
CN1096289C (zh) 2002-12-18
EG21222A (en) 2001-02-28
US6334984B1 (en) 2002-01-01
WO1997015388A1 (en) 1997-05-01
CA2168993C (en) 2007-01-02
CZ290217B6 (cs) 2002-06-12
CZ88498A3 (cs) 1998-09-16
EP0873182B1 (en) 1999-11-24
JPH11514374A (ja) 1999-12-07
DE69605327T2 (de) 2000-07-27
AU6941096A (en) 1997-05-15
DE69605327D1 (de) 1999-12-30
CA2168993A1 (en) 1997-04-28
ZA968935B (en) 1997-04-29
MX9803310A (es) 1998-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108026033B (zh) 尿素制造方法以及尿素制造装置
RU2160626C2 (ru) Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе
RU2304456C2 (ru) Способ очистки отходящих газов из установки по производству меламина
EP1333918B2 (en) Carbamate condensation unit
KR20000062909A (ko) 요소 생산 플랜트를 현대화하기 위한 방법
PL205698B1 (pl) Sposób termicznego oczyszczania ścieków, zwłaszcza wody odlotowej zawierającej melaminę, oraz urządzenie do stosowania tego sposobu
CA2323432C (en) Apparatus for effecting gas/liquid contact
CA1092159A (en) Method and apparatus for producing and removing alkanolamine from a mixture containing oxazolidone
EP3597641B1 (en) Low-energy consumption process with reduced ammonia consumption, for the production of high-purity melamine through the pyrolysis of urea, and relative plant
RU98109585A (ru) Реактор гидролиза для удаления мочевины, аммиака и диоксида углерода из жидкой фазы, содержащей мочевину в водном растворе
CA1069675A (en) Nitrogen oxide conversion process
EP1289943B1 (en) Process for decomposing a carbamate aqueous solution coming from the urea recovery section of a urea production plant
MXPA98003310A (en) Reactor of hydrolysis for the removal of urea, ammonia and carbon bioxide from a liquid phase comprising urea in solution acu
US4334096A (en) Process for synthesizing urea
US6538157B1 (en) Method for the preparation of urea
JPS59122452A (ja) 尿素合成管
WO2014027929A1 (ru) Способ и установка для получения карбамида и способ модернизации установки для получения карбамида
RU2181359C2 (ru) Способ получения мочевины, установка для его осуществления и способ модернизации такой установки
Rahimpour et al. A Multistage Well‐Mixed Model for Urea Removal from Industrial Wastewater
SU558443A1 (ru) Реактор
JPH08198838A (ja) 尿素合成方法
EP0772485A1 (en) Desulfurization of incondensible gases from the vacuum distillation of crude oil

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160916