RU2372327C2 - Способ и аппарат для конденсации карбамата (варианты) - Google Patents

Способ и аппарат для конденсации карбамата (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2372327C2
RU2372327C2 RU2004127847/04A RU2004127847A RU2372327C2 RU 2372327 C2 RU2372327 C2 RU 2372327C2 RU 2004127847/04 A RU2004127847/04 A RU 2004127847/04A RU 2004127847 A RU2004127847 A RU 2004127847A RU 2372327 C2 RU2372327 C2 RU 2372327C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbamate
condensation
pipes
distribution chamber
gas distribution
Prior art date
Application number
RU2004127847/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004127847A (ru
Inventor
Лоренцо ПЕННИНО (CH)
Лоренцо Пеннино
Original Assignee
Уреа Казале 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
Application filed by Уреа Казале С.А. filed Critical Уреа Казале С.А.
Publication of RU2004127847A publication Critical patent/RU2004127847A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2372327C2 publication Critical patent/RU2372327C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F28F9/0275—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple branch pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0012—Vertical tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0078—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation characterised by auxiliary systems or arrangements
    • B01D5/0081—Feeding the steam or the vapours
    • 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
    • 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
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
    • 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
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B01J2219/00081—Tubes
    • 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
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0022—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for chemical reactors
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу конденсации карбамата путем конденсации газообразной фазы диоксида углерода и аммиака в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, в конденсаторном аппарате так называемого затопленного типа, содержащем пучок теплообменных труб с определенным количеством труб, предназначенных для конденсации карбамата, в котором в каждую предназначенную для конденсации карбамата трубу подают одновременно и независимо друг от друга газообразную и жидкую фазы. Изобретение также относится к аппарату затопленного типа для конденсации карбамата. Технический результат - увеличение эффективности и конденсационного выхода способа конденсации карбамата в заявленном аппарате. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу конденсации карбамата в аппарате так называемого затопленного типа (с погруженным змеевиком) на установке для получения искусственной мочевины из газообразного диоксида углерода и жидкого аммиака. Изобретение относится также к аппарату для конденсации карбамата предлагаемым в изобретении способом.
При получении мочевины исходные реагенты, в частности диоксид углерода и аммиак, подают частично сконденсированными в виде карбамата в реактор синтеза мочевины, в котором происходит по существу окончательная конденсация карбамата, являющегося промежуточным продуктом синтеза. В самом реакторе из-за химического баланса, который характеризует происходящий в нем процесс конверсии, только часть карбамата превращается в мочевину.
Оставшаяся часть не превратившегося в мочевину карбамата вместе с не вступившим в реакцию аммиаком выходит из реактора и по меньшей мере частично из нее после десорбции, например, CO2 вновь получают хорошо известными методами газообразный аммиак и диоксид углерода.
Для получения жидкого карбамата, который затем вновь подают в реактор синтеза мочевины, газообразный аммиак и диоксид углерода необходимо по меньшей мере частично сконденсировать.
Как известно, на установке для получения мочевины необходимо сконденсировать в карбамат часть исходных реагентов и промежуточных продуктов, которые не превратились в мочевину в реакторе синтеза и из которых после отбора из реактора получают газообразный аммиак и диоксид углерода, которые затем вновь возвращают в реактор.
Для этого в EP-A-1036787 был предложен конденсаторный аппарат так называемого затопленного типа с цилиндрическим корпусом и расположенным в нем пучком прямых труб, которые охлаждаются соответствующим теплоносителем с низкой температурой (хладагентом).
В трубном пучке, трубы которого заполнены жидкостью (затоплены жидкостью) происходит конденсация и взаимодействие аммиака и диоксида углерода с образованием карбамата.
Такой конденсаторный аппарат (называемый далее просто конденсатором) при всех своих преимуществах обладает, однако, и одним подробно рассмотренным ниже существенным недостатком.
Как было установлено, фактически такой конденсатор не отвечает в полном объеме предъявляемым к нему требованиям, и в нем превращение в карбамат проходящих через трубы снизу вверх газообразных соединений происходит только в небольшой части всего пучка труб. Основная (бòльшая) часть труб оказывается заполненной жидкой фазой и отчасти используется для рециркуляции части сконденсировавшихся газообразных соединений из верхней части трубного пучка в его нижнюю часть. Иными словами, в таком конденсаторе газообразные соединения проходят по определенному пути через очень небольшое количество труб трубного пучка в соответствии с фактической концентрацией гетерогенных реагентов.
При определенных размерах трубного пучка выход такого конденсатора фактически определяется только тем количеством труб, в которых происходит процесс конденсации (т.е. количеством труб, через которые проходят газообразные соединения), и поэтому наличие в предназначенном для конденсации трубном пучке большого количества труб, заполненных только жидкой фазой, существенно снижает конденсационный выход конденсатора. На эффективность конденсатора, кроме того, отрицательно влияет и возникающая в нем естественная циркуляция образующейся в нем жидкой фазы.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой способ конденсации карбамата в аппарате так называемого затопленного типа, эффективность и конденсационный выход которого намного превышали бы эффективность и конденсационный выход известных в настоящее время способов конденсации карбамата.
Эта задача решается согласно изобретению с помощью предлагаемого в нем способа конденсации карбамата путем конденсации газообразной фазы диоксида углерода и аммиака в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, в конденсаторном аппарате так называемого затопленного типа, содержащем пучок теплообменных труб с определенным количеством труб, предназначенных для конденсации карбамата, отличающегося тем, что в каждую предназначенную для конденсации карбамата трубу газообразную и жидкую фазы подают одновременно и независимо друг от друга.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет эффективно использовать все предназначенные для конденсации трубы трубного пучка для превращения в карбамат газообразных соединений. Фактически раздельная и независимая подача газообразной фазы и жидкой фазы в каждую предназначенную для конденсации карбамата трубу обеспечивает равномерное и гомогенное распределение газообразных соединений по всему трубному пучку.
В этой связи необходимо отметить, что конденсация и взаимодействие газообразных соединений происходят внутри каждой предназначенной для конденсации трубы по существу при одних и тех же рабочих условиях, что существенно повышает коэффициент теплопередачи и увеличивает конденсационный выход конденсатора.
За счет конденсации газообразных соединений во всех предназначенных для этого трубах трубного пучка предлагаемый в изобретении способ позволяет повысить эффективность и конденсационный выход конденсатора, в котором конденсация карбамата происходит предлагаемым в изобретении способом.
В частном варианте осуществления газообразную фазу подают в расположенную в конденсаторном аппарате под трубным пучком газораспределительную камеру, собирают газообразную фазу в газораспределительной камере и подают газообразную фазу в предназначенные для конденсации карбамата трубы через множество соединительных труб, которые проходят от газораспределительной камеры до труб, предназначенных для конденсации карбамата.
В другом частном варианте газообразную фазу подают в расположенную в конденсаторном аппарате под трубным пучком газораспределительную камеру, собирают газообразную фазу в газораспределительной камере и подают ее в расположенную над ней вторую газораспределительную камеру, собирают газообразную фазу во второй газораспределительной камере и подают газообразную фазу в предназначенные для конденсации карбамата трубы через множество соединительных труб, которые проходят от второй газораспределительной камеры до труб, предназначенных для конденсации карбамата.
При этом в предназначенные для конденсации карбамата трубы жидкую фазу подают через кольцевые зазоры между трубами, предназначенными для конденсации карбамата, и соединительными трубами.
В изобретении также предлагается аппарат для конденсации карбамата затопленного типа, в котором газообразная фаза диоксида углерода и аммиака конденсируется в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, и который содержит пучок теплообменных труб с определенным количеством труб, внутри которых происходит конденсация карбамата, и газораспределительную камеру, в которой собирается подаваемая в аппарат газообразная фаза, отличающийся тем, что он имеет множество соединительных труб, которые выходят из газораспределительной камеры и входят внутрь труб, предназначенных для конденсации карбамата, и таким образом напрямую соединяют газораспределительную камеру с этими трубами.
В частных вариантах осуществления соединительные трубы имеют свободный верхний конец, который входит на небольшое расстояние внутрь нижнего конца трубы, предназначенной для конденсации карбамата. Диаметр верхнего конца соединительных труб меньше диаметра нижнего конца труб, предназначенных для конденсации карбамата, за счет чего между этими трубами образуется зазор для прохода жидкой фазы внутрь трубы.
Аппарат может иметь по меньшей мере одну отражающую перегородку, расположенную между газораспределительной камерой и трубным пучком и по меньшей мере под одной трубой, предназначенной для циркуляции жидкой фазы.
В изобретении также предлагается аппарат для конденсации карбамата затопленного типа, в котором газообразная фаза диоксида углерода и аммиака конденсируется в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, и который содержит пучок теплообменных труб с определенным количеством труб, внутри которых происходит конденсация карбамата, и расположенную под трубным пучком газораспределительную камеру, в которой собирается подаваемая в аппарат газообразная фаза, отличающийся тем, что он имеет вторую газораспределительную камеру, расположенную между первой газораспределительной камерой и трубным пучком, в которой собирается подаваемая в нее из первой газораспределительной камеры газообразная фаза, и множество соединительных труб, которые выходят из второй газораспределительной камеры и входят внутрь труб, предназначенных для конденсации карбамата, и таким образом напрямую соединяют вторую газораспределительную камеру с этими трубами.
В частных вариантах осуществления вторая газораспределительная камера разделена на смежные сектора, отделенные друг от друга узкой щелью, образующей канал для прохода между соседними секторами жидкой фазы. При этом аппарат имеет отражатели газообразной фазы, функционально связанные с каналами для прохода жидкой фазы между соседними секторами. Примыкающие друг к другу боковые стенки соседних секторов имеют разную высоту и форму, а отражатели газообразной фазы выполнены в виде отогнутых нижних свободных концов более длинных боковых стенок, которые снизу перекрывают более короткие стенки.
Аппарат может иметь по меньшей мере одну отражающую перегородку, расположенную между второй газораспределительной камерой и трубным пучком и по меньшей мере под одной трубой, предназначенной для циркуляции жидкой фазы.
Сектора предпочтительно соединены друг с другом трубами, по которым из одного сектора в другой проходит газообразная фаза.
Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере не ограничивающего объем изобретения одного из вариантов его возможного осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичное изображение в поперечном сечении конденсатора, предназначенного для осуществления предлагаемого в изобретении способа,
на фиг.2 - схематичное изображение в поперечном сечении части конденсатора, показанного на фиг.1,
на фиг.3 - схематичное изображение в поперечном сечении выполненного по другому варианту конденсатора, предназначенного для осуществления предлагаемого в изобретении способа, и
на фиг.4 - схематичное изображение в поперечном сечении части конденсатора, показанного на фиг.3.
Показанный на фиг.1 и 2 конденсатор, обозначенный в сборе позицией 1, предназначен для конденсации карбамата предлагаемым в изобретении способом и имеет цилиндрический корпус 2, закрытый с противоположных концов верхним и нижним днищами 3 и 4 соответственно.
В корпусе 2 конденсатора расположен пучок 5 труб определенного размера, состоящий из определенного количества прямых труб 6 определенной длины и определенного диаметра, которые крепятся к верхней и нижней трубным решеткам 7 и 8 соответственно. Трубные решетки 7 и 8 отделяют среднюю часть корпуса 2 от днищ 3 и 4 и вместе с корпусом 2 разделяют конденсатор 1 на среднюю, верхнюю и нижнюю части 9, 10 и 11 соответственно.
Верхняя и нижняя части 10 и 11 конденсатора соединены друг с другом прямыми трубами 6 трубного пучка 5. Все трубы 6 трубного пучка разделены на две группы, в одну из которых входят трубы 6', внутри которых происходит конденсация карбамата, а в другую входят трубы 6'', предназначенные для рециркуляции части сконденсировавшихся газообразных соединений из верхней части 10 конденсатора 1 в его нижнюю часть 11.
Необходимо отметить, что трубы 6 трубного пучка 5 снаружи охлаждаются соответствующим хладагентом, например водой, который подают в конденсатор и выводят из него через соответствующие отверстия и обычные хорошо известные и поэтому не показанные на чертежах соединительные устройства.
В верхней части 10 конденсатора расположено первое отверстие 12 для выхода газа, выполненное в верхнем днище 3, и второе отверстие 13, выполненное в боковой стенке днища.
В верхнем днище 10 рядом со вторым отверстием 13 расположены переливные устройства, схематично показанные на чертежах в виде перегородок 14.
В нижней части 11 конденсатора расположено первое отверстие 15, через которое проходит закрепленная в нем труба 16, предназначенная для подачи в конденсатор конденсируемых газов, и второе отверстие 19, через которое в конденсатор подают жидкую фазу, о чем более подробно сказано ниже.
Свободный конец 17 первой трубы 16 расположен внутри распределительной камеры 18, которая обычным образом крепится внутри нижней части 11 конденсатора. Распределительная камера 18 имеет перфорированную стенку 18а, расположенную рядом с нижней трубной решеткой 8.
Предлагаемый в изобретении конденсатор 1 содержит, как показано на фиг.2, где изображен обозначенный на фиг.1 буквой А участок конденсатора, множество соединительных труб 21, которые выходят из газораспределительной камеры 18 и входят внутрь предназначенных для конденсации газов труб 6', в которые благодаря наличию соединительных труб газ попадает непосредственно из распределительной камеры. Следует отметить, что приведенное на фиг.1 изображение, где для упрощения схематично показаны только отдельные соединительные трубы 21, не дает полного представления ни о количестве, ни о расположении таких труб в отличие от приведенного на фиг.2 изображения, где эти трубы показаны более детально.
Соединительные трубы 21, в частности, закреплены в отверстиях 20 перфорированной стенки 18а распределительной камеры таким образом, что их свободные верхние концы 21а входят внутрь труб 6' рядом с их нижними концами 6а.
Диаметр верхнего конца 21а соединительных труб 21 должен быть меньше диаметра нижнего конца предназначенных для конденсации газов труб 6' для того, чтобы между соединительными трубами 21 и трубами 6' оставался зазор 22 для прохода внутрь труб 6' жидкой фазы.
Ниже поясняется, каким образом в показанном на фиг.1 и 2 конденсаторе 1 происходит конденсация карбамата предлагаемым в изобретении способом. На фиг.1 и 2 стрелками Fg и F1 обозначено направление потока газообразной и жидкой фазы в конденсаторе 1, а стрелками Fg+Fl обозначено направление потока смеси газообразной и жидкой фаз в предназначенных для конденсации трубах 6'. Кроме того, стрелкой Fc обозначено направление потока охлаждающей жидкости на входе и на выходе из конденсатора 1.
Как показано на фиг.1, при нормальной работе практически все внутреннее пространство конденсатора 1 заполнено жидкой фазой, представляющей собой водный раствор карбамата, аммиака и необязательно мочевины, и газообразной фазой, состоящей из газообразных соединений, содержащих аммиак, диоксид углерода и, как правило, воду в виде паров.
Газообразные соединения в виде паров подают в конденсатор из расположенного за реактором синтеза (на чертежах не показан) десорбера (на чертежах не показан), в котором происходит разложение карбамата и отгонка аммиака и диоксида углерода из подаваемого в него из реактора синтеза раствора мочевины. Газообразные соединения, которые подают в конденсатор по упомянутой выше первой трубе 16, собираются в расположенной в нижней части 11 конденсатора распределительной камере 18.
Одновременно в нижнюю часть 11 конденсатора 1 через второе отверстие 19 из секции регенерации мочевины (на чертежах не показана) подают карбамат в водном растворе и необязательно из реактора синтеза (на чертежах не показан) раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества, и жидкий аммиак.
При конденсации карбамата предлагаемым в изобретении способом жидкую и газообразную фазы подают одновременно и независимо друг от друга в каждую из предназначенных для конденсации труб 6', в которых подаваемые в конденсатор газ и жидкость впервые вступают во взаимодействие и перемешиваются между собой с последующей конденсацией газообразных соединений и образованием карбамата. Иными словами, в пространстве, расположенном между газораспределительной камерой 18 и нижней трубной решеткой 8 нижней части 11 конденсатора, жидкая и газообразная фазы не перемешиваются между собой.
В предлагаемом в изобретении конденсаторе газообразная фаза подается из распределительной камеры 18 по соединительной трубе 21 в нижнюю часть каждой предназначенной для конденсации трубы 6' рядом с ее нижним концом 6а, а жидкая фаза подается в конденсатор через отверстие 19, обтекает газораспределительную камеру 18 и, минуя ее, попадает внутрь каждой трубы 6' через зазор 22 между ней и соединительной трубой 21.
Внутри каждой трубы 6' две фазы перемешиваются между собой, и после конденсации аммиака, диоксида углерода и воды из аммиака, вступающего в реакцию с диоксидом углерода, образуется карбамат.
Образовавшийся карбамат смешивается с карбаматом, который содержится в подаваемом в конденсатор 1 водном растворе, и на выходе из труб 6' образуется один раствор карбамата, в котором может также содержаться мочевина.
Раствор карбамата собирается в верхней части 10 конденсатора, из которой одна часть раствора по трубам 6' сливается обратно в нижнюю часть 11 конденсатора, а другая в количестве, которое можно регулировать с помощью переливных устройств 14, выводится из конденсатора 1 через отверстия 13. Отбираемый из конденсатора 1 через отверстие 13 раствор карбамата подается в реактор синтеза, в котором из содержащегося в растворе карбамата и аммиака получают мочевину.
Необходимо отметить, что в трубном пучке имеются трубы 6'', которые предназначены для циркуляции внутри конденсатора 1 жидкой фазы, сливающейся по ним, в частности, из верхней части 10 конденсатора в его нижнюю часть 11.
Предлагаемый в изобретении способ обеспечивает гомогенное и равномерное распределение газообразных соединений по всем предназначенным для конденсации трубам 6' трубного пучка 5 и исключает нежелательное прохождение газовой фазы только через определенные трубы пучка, который благодаря этому используется в полном объеме в соответствии со своими параметрами, заложенными в него на стадии проектирования.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет существенно по сравнению с известными в настоящее время способами конденсации карбамата повысить конденсационный выход и эффективность конденсатора 1. В соответствии с предлагаемым в изобретении способом реакция конденсации карбамата протекает в каждой предназначенной для этого трубе 6' по существу в одних и тех же условиях. Положительное влияние на эффективность теплообмена между жидкой фазой и обтекающей трубы снаружи охлаждающей жидкостью, а следовательно, и на эффективность конденсации газообразных соединений оказывает и естественная циркуляция находящейся внутри конденсатора жидкой фазы, благодаря которой все предназначенные для конденсации трубы 6' всегда оказываются полностью заполнены постоянным количеством раствора, протекающего через них все время с одной и той же скоростью.
Все собирающиеся в верхней части 10 конденсатора газы выводят из конденсатора 1 через отверстие 12, выполненное в его верхнем днище 3.
Реактор синтеза, десорбер и конденсатор 1 входят в состав так называемого контура синтеза высокого давления промышленной установки для получения мочевины. Все эти аппараты работают по существу при одном и том же давлении и соединены друг с другом таким образом, чтобы по меньшей мере часть не вступивших в реакцию веществ, содержащихся в отбираемом из реактора синтеза растворе мочевины, можно было снова возвращать в реактор.
Описанные выше способ конденсации карбамата и предназначенный для его осуществления конденсатор 1 можно определенным образом модернизировать и изменить.
Один из возможных вариантов такой модернизации показан на фиг.3 и 4. Отдельные детали конденсатора 1 карбамата, которые конструктивно и функционально не отличаются от аналогичных деталей, показанных на фиг.1-2, обозначены на этих чертежах теми же, что и на фиг.1-2, позициями и повторно не рассматриваются.
Основным отличием этого варианта от описанного выше является наличие в конденсаторе 1 еще одной обозначенной в сборе позицией 23 газораспределительной камеры, которая обычным образом закреплена внутри нижней части 11 конденсатора над газораспределительной камерой 18 и по существу не отличающейся от нее по форме.
Вторая газораспределительная камера 23 состоит из несколько секторов 24 (в показанном на фиг.4 варианте их количество равно шести), между которыми остаются узкие щели 25, по которым между соседними секторами проходит жидкая фаза.
Сектора 24 сверху закрыты перфорированной стенкой 24а, которая расположена рядом с нижней трубной решеткой 8.
В этом варианте осуществления изобретения, как это более наглядно показано на примере изображенной на фиг.4 части конденсатора, обозначенной буквой В, соединительные трубы 21 выходят из секторов 24 второй газораспределительной камеры 23 и входят внутрь труб 6', предназначенных для конденсации карбамата, и напрямую соединяют их со второй газораспределительной камерой. Для упрощения на фиг.3 соединительные трубы 21 не показаны.
Соединительные трубы 21 закреплены в отверстиях 26 верхних перфорированных стенок 24а секторов, и их верхние свободные края 21а расположены внутри труб 6', предназначенных для конденсации карбамата, на небольшом расстоянии от их нижнего края.
Предлагаемый во втором варианте осуществления изобретения способ конденсации карбамата в конденсаторе, показанном на фиг.3 и 4, по существу не отличается от описанного выше способа конденсации карбамата в конденсаторе, показанном на фиг.1 и 2, за исключением того, что во втором варианте газообразные соединения, которые выходят из газораспределительной камеры 18 через отверстия 20, временно перемешиваются с жидкой фазой над камерой 18 и снова собираются в секторах 24 второй газораспределительной камеры 23.
Из второй газораспределительной камеры газообразные соединения по соединительным трубам 21 напрямую и независимо попадают в каждую предназначенную для их конденсации трубу 6', которая непрерывно охлаждается обтекающей трубный пучок 5 снаружи охлаждающей жидкостью и в которой они вступают в реакцию и конденсируются в карбамат после перемешивания с жидкой фазой, которая одновременно с газами попадает внутрь труб 6' через кольцевые зазоры 22.
Во втором варианте осуществления изобретения, кроме того, две фазы не перемешиваются между собой под нижней трубной решеткой 8, что исключает нежелательное образование внутри конденсатора определенных путей для движения газов и способствует равномерному распределению газов по всем трубам пучка.
Наличие между соседними секторами 24 имеющих форму узких щелей 25 промежуточных каналов для прохода жидкой фазы обеспечивает равномерное распределение жидкой фазы над секторами 24 до ее попадания в предназначенные для конденсации трубы 6'.
Расстояние между соседними секторами 24, т.е. ширину щелей 25, выбирают с таким расчетом, чтобы в них не могли попасть газообразные соединения. Для этого в конденсаторе 1 карбамата используют специальные отражатели 27, препятствующие попаданию в щели 25 газообразных соединений.
В варианте, показанном на фиг.3 и 4, примыкающие друг к другу боковые стенки 24b секторов 24 имеют разную высоту и форму, а отражатели 27 газообразных соединений выполнены в виде отогнутых нижних свободных концов 24с более длинных боковых стенок, которые снизу перекрывают более короткие стенки.
Предлагаемый во втором варианте осуществления изобретения конденсатор 1 карбамата в его нижней части 11 между секторами 24 и нижней трубной решеткой 8 также имеет несколько отражающих перегородок 28, расположенных под трубами 6'', предназначенными для циркуляции жидкой фазы. Наличие таких перегородок позволяет более эффективно контролировать направление течения жидкой фазы, вытекающей вниз из труб 6'' и поднимающейся вверх из щелей 25, и способствует естественной циркуляции жидкой фазы внутри конденсатора 1.
В другом варианте осуществления изобретения сектора 24 второго газораспределительного устройства предлагается соединить друг с другом (не показанными на чертежах) трубами для прохода газов из одного сектора в другой, обеспечив тем самым более равномерное распределение газообразных соединений по всему объему второй газораспределительной камеры 23. Такие трубы, кроме того, увеличивают жесткость и прочность камеры 23.
Необходимо отметить, что первую газораспределительную камеру 18 можно конструктивно выполнить так же, как и вторую газораспределительную камеру 23, т.е. разделить ее на несколько отдельных секторов. В этом случае для равномерной подачи газообразных соединений в разделенную на сектора первую газораспределительную камеру между секторами и трубой 16 необходимо установить соответствующие (не показанные на чертежах) устройства обычного типа.
Предлагаемые в изобретении решения, показанные на фиг.1-4, предпочтительно использовать при модернизации существующих конденсаторов затопленного или даже пленочного типа.
В конденсаторах пленочного типа жидкая фаза стекает вниз по трубам трубного пучка в виде жидкой пленки навстречу поднимающимся вверх конденсируемым газообразным соединениям.
Обычно считается, что модернизация существующих конденсаторов либо практически невозможна, либо экономически нецелесообразна, поскольку в любом случае она связана с изменением конструкции корпуса конденсатора.
Предлагаемые в настоящем изобретении решения обеспечивают возможность модернизации существующих конденсаторов без всякого изменения конструкции корпуса и днищ путем размещения в нижней части конденсатора газораспределительной(ых) камеры(камер) и соединительных труб, предназначенных для одновременной и независимой подачи газообразной и жидкой фаз во все теплообменные трубы трубного пучка, предназначенные для конденсации карбамата. Такая модернизация конденсатора позволяет существенно повысить его эффективность и увеличить конденсационный выход.
Для осуществления предлагаемого в изобретении способа конденсации карбамата можно использовать и описанные в WO 02/34282 затопленные конденсаторы, в которых все трубы трубного пучка используются для конденсации карбамата, а для рециркуляции жидкой фазы предназначена отдельная конструктивно не связанная с ними труба.
В этой связи необходимо отметить, что количество и расположение труб, предназначенных для конденсации карбамата, и труб, предназначенных для рециркуляции части сконденсировавшихся газообразных соединений, не ограничены рассмотренными выше только в качестве примера вариантами, показанными на фиг.1-4, и определяется в каждом конкретном случае рабочими условиями или конструкцией конденсатора.
Настоящее изобретение не исключает возможности внесения в рассмотренные выше варианты различных, очевидных для специалистов изменений и усовершенствований, не выходящих за объем изобретения, определяемый его формулой.

Claims (14)

1. Способ конденсации карбамата путем конденсации газообразной фазы диоксида углерода и аммиака в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, в конденсаторном аппарате так называемого затопленного типа, содержащем пучок теплообменник труб с определенным количеством труб, предназначенных для конденсации карбамата, отличающийся тем, что в каждую предназначенную для конденсации карбамата трубу подают одновременно и независимо друг от друга газообразную и жидкую фазы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газообразную фазу подают в расположенную в конденсаторном аппарате под трубным пучком газораспределительную камеру, собирают газообразную фазу в газораспределительной камере и подают газообразную фазу в предназначенные для конденсации карбамата трубы через множество соединительных труб, которые проходят от газораспределительной камеры до труб, предназначенных для конденсации карбамата.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что газообразную фазу подают в расположенную в конденсаторном аппарате под трубным пучком газораспределительную камеру, собирают газообразную фазу в газораспределительной камере и подают ее в расположенную над ней вторую газораспределительную камеру, собирают газообразную фазу во второй газораспределительной камере и подают газообразную фазу в предназначенные для конденсации карбамата трубы через множество соединительных труб, которые проходят от второй газораспределительной камеры до труб, предназначенных для конденсации карбамата.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что в предназначенные для конденсации карбамата трубы жидкую фазу подают через кольцевые зазоры между трубами, предназначенными для конденсации карбамата, и соединительными трубами.
5. Аппарат (1) для конденсации карбамата затопленного типа, в котором газообразная фаза диоксида углерода и аммиака конденсируется в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, и который содержит пучок (5) теплообменных труб с определенным количеством труб (6'), внутри которых происходит конденсация карбамата, и газораспределительную камеру (18), в которой собирается подаваемая в аппарат (1) газообразная фаза, отличающийся тем, что он имеет множество соединительных труб (21), которые выходят из газораспределительной камеры (18) и входят внутрь труб (6'), предназначенных для конденсации карбамата, и таким образом напрямую соединяют газораспределительную камеру (18) с этими трубами (6').
6. Аппарат (1) для конденсации карбамата затопленного типа, в котором газообразная фаза диоксида углерода и аммиака конденсируется в жидкую фазу, представляющую собой карбамат в водном растворе и необязательно раствор, содержащий мочевину и не вступившие в реакцию вещества и жидкий аммиак, и который содержит пучок (5) теплообменных труб с определенным количеством труб (6'), внутри которых происходит конденсация карбамата, и расположенную под трубным пучком (5) газораспределительную камеру (18), в которой собирается подаваемая в аппарат (1) газообразная фаза, отличающийся тем, что он имеет вторую газораспределительную камеру (23), расположенную между первой газораспределительной камерой (18) и трубным пучком (5), в которой собирается подаваемая в нее из первой газораспределительной камеры (18) газообразная фаза, и множество соединительных труб (21), которые выходят из второй газораспределительной камеры (23) и входят внутрь труб (6'), предназначенных для конденсации карбамата, и таким образом напрямую соединяют вторую газораспределительную камеру (23) с этими трубами (6').
7. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.5 или 6, отличающийся тем, что соединительные трубы (21) имеют свободный верхний конец (21а), который входит на небольшое расстояние внутрь нижнего конца (6а) трубы (6'), предназначенной для конденсации карбамата.
8. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.7, отличающийся тем, что диаметр верхнего конца (21а) соединительных труб (21) меньше диаметра нижнего конца (6а) труб (6'), предназначенных для конденсации карбамата, за счет чего между этими трубами образуется зазор (22) для прохода жидкой фазы внутрь трубы (6').
9. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.6, отличающийся тем, что вторая газораспределительная камера (23) разделена на смежные сектора (24), отделенные друг от друга узкой щелью, образующей канал (25) для прохода между соседними секторами (24) жидкой фазы.
10. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.9, отличающийся тем, что он имеет отражатели (27) газообразной фазы, функционально связанные с каналами (25) для прохода жидкой фазы между соседними секторами.
11. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.10, отличающийся тем, что примыкающие друг к другу боковые стенки (24b) соседних секторов (24) имеют разную высоту и форму, а отражатели (27) газообразной фазы выполнены в виде отогнутых нижних свободных концов (24с) более длинных боковых стенок, которые снизу перекрывают более короткие стенки (24b).
12. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.5, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере одну отражающую перегородку (28), расположенную между газораспределительной камерой (18) и трубным пучком (5) и по меньшей мере под одной трубой (6''), предназначенной для циркуляции жидкой фазы.
13. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.6, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере одну отражающую перегородку (28), расположенную между второй газораспределительной камерой (23) и трубным пучком (5) и по меньшей мере под одной трубой (6''), предназначенной для циркуляции жидкой фазы.
14. Аппарат (1) для конденсации карбамата по п.9, отличающийся тем, что сектора (24) соединены друг с другом трубами, по которым из одного сектора в другой проходит газообразная фаза.
RU2004127847/04A 2003-09-19 2004-09-20 Способ и аппарат для конденсации карбамата (варианты) RU2372327C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03021279A EP1516664B1 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Carbamate condensation method
EP03021279.9 2003-09-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004127847A RU2004127847A (ru) 2006-02-20
RU2372327C2 true RU2372327C2 (ru) 2009-11-10

Family

ID=34178456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004127847/04A RU2372327C2 (ru) 2003-09-19 2004-09-20 Способ и аппарат для конденсации карбамата (варианты)

Country Status (10)

Country Link
US (2) US7279599B2 (ru)
EP (1) EP1516664B1 (ru)
CN (1) CN1636973B (ru)
AT (1) ATE500887T1 (ru)
BR (1) BRPI0403973B1 (ru)
CA (1) CA2481154C (ru)
DE (1) DE60336317D1 (ru)
EG (1) EG23625A (ru)
RU (1) RU2372327C2 (ru)
UA (1) UA82476C2 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100340320C (zh) * 2005-08-03 2007-10-03 四川泸天化股份有限公司 低阻力降直立列管式吸收预冷凝器处理混合气的方法
EP1923383A1 (en) 2006-11-20 2008-05-21 Urea Casale S.A. Method for the modernization of a urea production plant
EP2128129A1 (en) * 2008-05-20 2009-12-02 Urea Casale S.A. Method for the modernization of a urea production plant
FR2933877B1 (fr) * 2008-07-15 2011-04-15 Inst Francais Du Petrole Reacteur de traitement ou d'hydrotraitement avec un lit granulaire ainsi qu'une phase essentiellement liquide et une phase essentiellement gazeuse traversant le lit
KR101266675B1 (ko) * 2009-12-31 2013-05-28 엘지전자 주식회사 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
EP2359921A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-24 Urea Casale SA Falling-film stripper and stripping medium distributor for carbamate decomposition
US20180306500A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Larry Baxter Method for Preventing Fouling of Cryogenic Injection Systems
IT201700121364A1 (it) * 2017-10-25 2019-04-25 Saipem Spa Apparato e metodo per il trattamento di vapori di processo provenienti da una sezione di concentrazione sottovuoto di un impianto urea
CN111278804B (zh) * 2017-10-27 2021-07-20 斯塔米卡邦有限公司 高压氨基甲酸盐冷凝器
EP3733279A1 (en) 2019-05-03 2020-11-04 Yara International ASA High pressure strippers for use in urea plants

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2385200A (en) * 1942-06-25 1945-09-18 Hooker Electrochemical Co Methods and apparatus for reacting gases with liquids
US3268435A (en) * 1963-09-30 1966-08-23 Sellin Jan Process and apparatus for admission to tubes in tube heaters
US4792436A (en) * 1987-05-08 1988-12-20 Kinetics Technology International Hydrocarbon converter furnace
EP1036787B1 (en) * 1999-03-16 2003-06-04 Urea Casale S.A. Method for modernizing a urea production plant
DE60025780T2 (de) * 2000-10-09 2006-11-09 Urea Casale S.A. Vorrichtung zur Zersetzung von Karbamat und zum Strippen von Ammoniak sowie Kohlendioxid aus Harnstofflösungen
EP1201298A1 (en) * 2000-10-24 2002-05-02 Urea Casale S.A. Carbamate condensation unit
EP1449827A1 (en) * 2003-02-21 2004-08-25 Urea Casale S.A. Process and plant for the production of urea
US20060031394A1 (en) * 2004-04-20 2006-02-09 Tazuma Stanley K Apparatus and methods for transparent handling of browser proxy configurations in a network gateway device

Also Published As

Publication number Publication date
US20080085229A1 (en) 2008-04-10
DE60336317D1 (de) 2011-04-21
US7842255B2 (en) 2010-11-30
EG23625A (en) 2007-01-10
EP1516664B1 (en) 2011-03-09
US7279599B2 (en) 2007-10-09
ATE500887T1 (de) 2011-03-15
CA2481154C (en) 2011-11-15
CA2481154A1 (en) 2005-03-19
CN1636973B (zh) 2010-08-11
BRPI0403973A (pt) 2005-06-14
BRPI0403973B1 (pt) 2014-12-30
CN1636973A (zh) 2005-07-13
US20050065374A1 (en) 2005-03-24
RU2004127847A (ru) 2006-02-20
EP1516664A1 (en) 2005-03-23
UA82476C2 (ru) 2008-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2372327C2 (ru) Способ и аппарат для конденсации карбамата (варианты)
RU2623733C2 (ru) Способ синтеза мочевины и соответствующая компоновка реакционной секции установки для получения мочевины
RU2435639C2 (ru) Изотермический реактор
RU2275355C2 (ru) Конденсатор карбамата и способ модернизации существующего конденсатора карбамата
US9528772B2 (en) Multi-passage thermal sheet and heat exchanger equipped therewith
RU2361657C2 (ru) Реактор с неподвижным слоем катализатора
RU2142334C1 (ru) Реактор для двухфазовых реакций, в частности, для синтеза мочевины при высоких давлении и температуре
RU2229333C2 (ru) Способ массообмена между жидкой и газовой фазами, колонна с наполнителем для его осуществления и способ модернизации колонны для массообмена
RU2310641C2 (ru) Способ и установка для гетерогенного синтеза метанола или аммиака
EP3429989B1 (en) Combined apparatus for the synthesis of urea
UA66805C2 (ru) Translated By PlajСПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЧЕВИНЫ, СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОЧЕВИНЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЧЕВИНЫ
EP2246616B1 (en) Steam generator
RU2296748C2 (ru) Установка для получения мочевины
RU2480446C2 (ru) Способ получения алкиленгликоля
EP2359921A1 (en) Falling-film stripper and stripping medium distributor for carbamate decomposition
RU2380149C2 (ru) Способ регулирования температуры экзотермических каталитических реакций
RU2418627C2 (ru) Способ управления температурой экзотермических химических реакций
JP2009041907A (ja) 吸収冷温水機用再生器
EP1733773A1 (en) Process for carrying out mass transfer between a liquid phase and a gaseous phase
SU1166811A1 (ru) Тепломассообменный аппарат
RU2178324C2 (ru) Пленочный выпарной аппарат
SU1052822A1 (ru) Конденсатор пара теплоносител на основе четырехокиси азота
SU1738835A1 (ru) Тепломассообменна тарелка дл эпюрационных колонн
JP2003534890A (ja) 同方向液流を有するトレイ型接触装置

Legal Events

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

Effective date: 20160916