RU2768935C2 - Способ получения мочевины и производственная установка, использующие co2, полученный кислородно-топливным горением - Google Patents

Способ получения мочевины и производственная установка, использующие co2, полученный кислородно-топливным горением Download PDF

Info

Publication number
RU2768935C2
RU2768935C2 RU2020109372A RU2020109372A RU2768935C2 RU 2768935 C2 RU2768935 C2 RU 2768935C2 RU 2020109372 A RU2020109372 A RU 2020109372A RU 2020109372 A RU2020109372 A RU 2020109372A RU 2768935 C2 RU2768935 C2 RU 2768935C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxy
fuel combustion
unit
urea
oxygen
Prior art date
Application number
RU2020109372A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2020109372A3 (ru
RU2020109372A (ru
Inventor
Андреа ДЗАМБЬЯНКО
Донато МОНТРОНЕ
Росселла ПОЛИЦЦИ
Массимилиано САЛА
Джоя УЗАЙ
Original Assignee
САИПЕМ С.п.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 САИПЕМ С.п.А. filed Critical САИПЕМ С.п.А.
Publication of RU2020109372A publication Critical patent/RU2020109372A/ru
Publication of RU2020109372A3 publication Critical patent/RU2020109372A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2768935C2 publication Critical patent/RU2768935C2/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
    • C07C273/04—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0488—Processes integrated with preparations of other compounds, e.g. methanol, urea or with processes for power generation
    • 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
    • C07C273/10—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 combined with the synthesis of ammonia
    • 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

Abstract

Изобретение относится к способу получения мочевины. Способ включает стадию синтеза мочевины за счет реакции аммиака и диоксида углерода, причем по меньшей мере часть диоксида углерода для реакции синтеза мочевины получают в процессе кислородно-топливного горения, где процесс кислородно-топливного горения является процессом беспламенного кислородно-топливного горения. Также предложена установка по производству мочевин, содержащая мочевинный блок для получения мочевины посредством реакции аммиака и диоксида углерода, и блок кислородно-топливного горения. Предложенный способ позволяет повысить эффективность известных способа/установки получения мочевины и их гибкость в отношении типа и скорости подачи. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент Италии № 102017000090748 от 4 августа 2017, описание которой введено в настоящий документ ссылкой.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения мочевины и к производственной установке, использующим CO2, полученный кислородно-топливным горением углеродной подачи.
Требования защиты окружающей среды становятся все более ощутимыми и предусматривают, в частности, тщательный мониторинг выбросов CO2.
Поэтому в различных отраслях промышленности ищут решения, характеризующиеся высокой энергоэффективностью и снижением выбросов загрязняющих веществ и СО2, например, путем рециркуляции последнего.
Уровень техники
В промышленных комплексах производства мочевины, которые обычно включают в себя установку по производству аммиака и установку по производству мочевины, CO2, необходимый для синтеза мочевины, получают с установки по производству аммиака путем очистки технологического газа по известным технологиям, и направляют на установку по производству мочевины. Количество CO2, которое можно получить с установки по производству аммиака, зависит от производительности самой установки (в пересчете на произведенный аммиак) и от состава подачи. В частности, в случаях подачи с высоким содержанием газообразного метана (так называемое "легкое" топливо) количество получаемого CO2 может быть лимитирующим, по отношению к доступному аммиаку, для производительности установки по производству мочевины. В этих случаях существует в основном два внедренных решения для повышения количества доступного CO2:
1. расширение секции получении технологического газа установки по производству аммиака (то есть секции, предназначенной для получения водорода из ископаемого топлива);
2. улавливание CO2 из отходящих газов печи риформинга и/или из других дымовых труб (газовые турбины, вспомогательные котлы и т.д.), обычно после промывки амином или другим растворителем и последующей регенерации. Разделение проводится путем физико-химической абсорбции CO2, который, чтобы его можно было использовать, должен быть сжат до давлений, подходящих для реакции синтеза мочевины.
Однако эти решения сами могут вызывать дополнительные проблемы.
В частности, в случае установок по производству аммиака, базирующихся на риформинге или газификации, расширение секции получения технологического газа этой установки по производству аммиака в целях повышения выработки CO2 влечет соответствующее повышение расхода энергии; с другой стороны, в случае извлечения CO2 из дымовых труб необходимо учитывать расходы на размещение нового блока и эксплуатационные расходы на регенерацию и повторное использование растворителя.
С другой стороны, в случае установок по производству аммиака, которые базируются на риформинге или газификации углеводородов (например, когда H2 и N2 доступны из других источников, внешних по отношению к установкам), превратить полученный аммиак в мочевину невозможно из-за нехватки CO2, который должен предоставляться из других источников.
Одна известная технология получения CO2 основана на процессах кислородно-топливного горения.
Вкратце, кислородно-топливное горение представляет собой вид горения, в котором топливо сжигается с использованием кислорода в качестве основного окислителя вместо воздуха.
Вообще говоря, поскольку отсутствует азот воздуха, концентрация CO2 в отходящих газах кислородно-топливного горения повышается. Действительно, при кислородно-топливном горении в основном образуются водяной пар и концентрированный диоксид углерода, что упрощает отделение CO2 и/или его рециркуляцию. Сбрасываемые отходящие газы имеют значительно более низкое содержание азота по сравнению с тем, что может быть получено в традиционных процессах горения (и, следовательно, также определенно более низкое содержание оксидов азота, которые обычно образуются в традиционных процессах сжигания в воздухе и являются особенно опасными загрязнителями), и содержат в основном CO2 и водяной пар. Следовательно, благодаря охлаждению отработавших газов с целью конденсации воды, CO2 извлекают с минимальным расходом энергии. Кроме того, отсутствие азота в процессе горения приводит к улучшению энергоэффективности системы, поскольку не производится нагрев инертных материалов.
Один пример применения кислородно-топливного горения для извлечения CO2 в промышленных процессах/установках по производству аммиака и мочевины описан в заявке US 2015/0183650.
В частности, в US 2015/0183650 описывается объединение секции синтеза аммиака со стандартной системой кислородно-топливного горения. Такая секция синтеза аммиака содержит блок синтеза аммиака, где получают неочищенный аммиак из водорода и азота, и блок разделения, где неочищенный аммиак конденсируют и отделяют от непрореагировавшего азота и водорода, получая поток очищенного аммиака. Реактор кислородно-топливного горения, в котором происходит сжигание топлива в присутствии кислорода, поступающего с блока разделения воздуха, используется для регенерации горячей воды или пара, должен быть объединен по теплу с установкой по производству аммиака, в частности, через термосоединительные линии, которые соединяют реактор кислородно-топливного горения с блоком синтеза аммиака, и/или блок отделения воздуха с блоком отделения аммиака.
Объединенная установка, описанная в US 2015/0183650, производит аммиак (используя водород, поставляемый из других источников, внешних для установки, и азот, полученный в секции разделения воздуха) и CO2, удавливаемый в процессе кислородно-топливного горения. В одном частном приложении предусмотрено также превращение самих продуктов (аммиака и CO2) в мочевину в специальной установке по производству мочевины.
В подходе, предложенном в US 2015/0183650, установка по производству аммиака необходима как для очистки отходящих газов, выходящих со стандартной секции кислородно-топливного горения (с высоким содержанием NOx и SOx, если подача содержит азот и серу), и для последующего синтеза мочевины, если таковой проводится.
Однако оказалось, что установки и способы типа, описанного в US 2015/0183650, как и другие, по существу аналогичные, не могут быть полностью удовлетворительными, по меньшей мере для некоторых областей применения.
Например, в описанной выше гипотетической установке по производству мочевины, в которой CO2 оказался лимитирующим в отношении доступного аммиака, подход, предложенный в US 2015/0183650, не применим по следующим причинам:
- необходимы дополнительные секции синтеза аммиака и разделения, объединенные по теплу с блоком кислородно-топливного горения. Следовательно, невозможно получать только CO2, требующийся для сведения материального баланса, без одновременного получения аммиака;
- H2 необходимо предоставлять из другого блока установки.
Кроме того, обычное кислородно-топливное горение не позволяет подавать несколько видов подач произвольной природы и может быть подвержено типичным проблемам любой камеры горения, связанным с изменениями в потоке топлива.
Описание изобретения
Одной из целей настоящего изобретения является разработать способ и установку получения мочевины, которые позволяют устранить указанные выше недостатки предшествующего уровня техники.
В частности, одна из целей изобретения состоит в повышении эффективности известных способа/установки получения мочевины и в повышении их гибкости в отношении типа и скорости подачи.
Таким образом, настоящее изобретение относится к способу получения и установке для получения мочевины, как определено в пункте 1 и, соответственно, пункте 13 прилагаемой формулы изобретения.
Дополнительные предпочтительные признаки изобретения определены в зависимых пунктах.
Согласно изобретению, часть или весь диоксид углерода, необходимый для синтеза мочевины, производится в процессе кислородно-топливного горения углеродной подачи, осуществляемого в особых режимах: в частности, способ кислородно-топливного горения является способом беспламенного кислородно-топливного горения, предпочтительно под давлением.
Таким образом, процесс кислородно-топливного горения и соответствующий блок кислородно-топливного горения, в котором он проводится, встроены в процесс/установку по производству мочевины более эффективным и более выгодным способом по сравнению с предшествующим уровнем техники, в частности, по сравнению с решением, предложенным в US 2015/0183650, что позволяет управлять подачей углеродной подачи, имеющей разное физическое состояние и разный состав, при переменных потоках внутри одной и той же камеры горения и без наличия отходящих газов с высоким содержанием NOx и Sox, которые требуют очистки.
Кислородно-топливное горение проводится в особом реакторе, предпочтительно реакторе высокого давления, который может быть встроен в уже существующую или новую установку по производству мочевины.
Таким образом, изобретение предоставляет следующие основные преимущества:
- улавливание CO2 значительно упрощается благодаря его высокой концентрации в отходящих газах и низкому содержанию загрязняющих веществ и инертных материалов;
- большая гибкость в отношении углеродного подачи позволяет использовать отходы с соседних установок, которые в противном случае являются сложными для контроля и/или утилизации;
- избыток электрической энергии и/или пара можно отводить на внешнее применение и/или использовать внутри эксплуатируемого комплекса, что повышает его эффективность;
- при осуществлении беспламенного кислородно-топливного горения под давлением можно улавливать сжатый CO2, что снижает расходы на сжатие, необходимые, чтобы довести CO2 до давления, требуемого в установке по производству мочевины;
- проводя беспламенное кислородно-топливное горение под давлением, можно значительно уменьшить секцию обработки отходящих газов, в которой, в частности, больше не требуется промывка аммиаком;
- можно уменьшить (а в некоторых частных случаях, в зависимости от подаваемой подачи, даже исключить) количество пассивирующего воздуха, возможно требуемого установкой по производству мочевины из-за использования избытка кислорода в отходящих продуктах горения;
- можно сочетать установку по производству мочевины с установкой по производству аммиака, даже когда аммиак производят по технологиям, отличным от риформинга или газификации углеводородов, например, исходя из чистых H2 и N2.
Одним словом, изобретение позволяет повысить производительность существующих установок по производству мочевины, обеспечивая необходимое количество CO2 относительно доступного аммиака.
Кроме того, можно использовать CO2, получаемый в процессе/установке кислородно-топливного горения в новой установке по производству мочевины, независимо от способа получения мочевины и возможного наличия аммиака из других источников.
Краткое описание чертежей
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения выявятся из описания следующих неограничивающих вариантов его осуществления с обращением к прилагаемым чертежам, на которых:
- фигура 1 является блок-схемой, схематически и упрощенно показывающей установку по производству мочевины, оснащенную интегрированным блоком кислородно-топливного горения, согласно изобретению; - фигура 2 схематически показывает вариант установки с фигуры 1, также содержащей аммиачный блок для производства аммиака.
Наилучший способ осуществления изобретения
На фигуре 1 установка по производству мочевины, обозначенная как целое позицией 1, содержит мочевинный блок 2 для получения мочевины по реакции аммиака и диоксида углерода, и блок 3 кислородно-топливного горения, в котором получают диоксид углерода (CO2), отправляемый на мочевинный блок 2 для подачи на реакцию синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода.
Мочевинный блок 2 (который может также представлять собой существующую установку, "усовершенствованную" путем встраивания блока 3 кислородно-топливного горения), сам по себе хорошо известен и поэтому для простоты не описывается и не иллюстрируется подробно.
Мочевинный блок 2, как и осуществляемый в нем процесс получения мочевины, могут быть различного типа.
Например, но не обязательно, мочевинный блок 2 может быть сконструирован так, чтобы осуществлять традиционный способ производства мочевины по технологии SnamprogettiTM, но понятно, что изобретение применимо также к другим установкам/способам производства мочевины.
Как правило, мочевинный блок 2 содержит в основном: секцию синтеза мочевины, где протекает реакция синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода; несколько секций извлечения (например, секция извлечения при высоком давлении, секция извлечения при умеренном давлении и секция извлечения при низком давлении), в которых раствор мочевины, полученный в секции синтеза, постепенно концентрируется с удалением из него непрореагировавших аммиака и диоксида углерода, а также воды, и происходит рециркуляция извлеченных компонентов; секцию сгущения под вакуумом, соединенную с секцией обработки технологических конденсатов (в основном воды); секцию отделки/отверждения, содержащую, например, грануляционную установку или грануляционную башню.
В мочевинный блок 2 поступает CO2 (для использования в качестве реагента в реакции синтеза мочевины), полученный в блоке 3 кислородно-топливного горения.
В блок 3 кислородно-топливного горения по линии 4 подачи топлива подается углеродная подача (топливо), а по линии 5 подачи кислорода подается кислородный поток (окислитель).
Подача, подаваемая в блок 3 кислородно-топливного горения, может быть любого типа и может находиться в любом физическом состоянии (например, газ с низкой теплотворной способностью, жидкие или твердые остатки с нефтепереработки, отходы, биомасса, уголь и т.д.). При необходимости, например, в случае угольных электростанций, подача до напрвления в блок 3 кислородно-топливного горения может быть предварительно обработана в блоке 6 предварительной обработки, находящейся на линии 4 подачи топлива.
Кислород, подаваемый в блок 3 кислородно-топливного горения, производится в блоке 7 генерации кислорода, соединенном с блоком 3 кислородно-топливного горения через линию 5 подачи кислорода.
Блок 7 генерации кислорода представляет собой, например, блок разделения воздуха, как таковой известный, предназначенный для разделения воздуха на азот и кислород.
Разделение воздуха может проводиться по любой известной технологии, например, путем дробной перегонки или криогенного фракционирования, мембранного разделения, адсорбции на подходящих материалах (молекулярные сита, цеолиты и т.д.), в частности, методами так называемой короткоцикловой адсорбции (Pressure Swing Adsorption, PSA), или вакуумной короткоцикловой адсорбции (Vacuum Swing Adsorption, VSA), или путем гибридных решений (Vacuum Pressure Swing Adsorption, VPSA).
Следует понимать, что блок 7 генерации кислорода может быть блоком другого типа, например, действующим путем электролиза водных растворов.
Предпочтительно, как показано на фигуре 2, в случае, если установка 1 по производству мочевины включает в себя или находится рядом с аммиачным блоком 8, где производится аммиак, и аммиачный блок 8 базируется на технологии автотермического риформинга (AutoThermal Reforming, ATR), при которой используется блок криогенного разделения воздуха, блок 7 генерации кислорода представляет собой блок разделение воздуха, задаваемый указанным уже существующим блоком криогенного разделения воздуха, что обеспечивает заметное уменьшение инвестиций и эксплуатационных расходов. Таким образом, блок 7 генерации кислорода (то есть блок разделения воздуха) соединен, помимо блока 3 кислородно-топливного горения, также с аммиачным блоком 8 по линии 9 азота и линии 10 кислорода, по которым азот и кислород подаются в аммиачный блок 8.
Количество и чистота кислорода, требуемые для блока 3 кислородно-топливного горения, во всех случаях таковы, чтобы разделение воздуха могло производиться также по технологиям, альтернативным криогенному фракционированию, более удобным в терминах инвестиций, чем уже упоминавшиеся методы адсорбции или мембранного разделения, которые обеспечивают подачу кислорода с содержанием 90-95 об.% или ниже.
Обычно в блок 3 кислородно-топливного горения подается кислородный поток, содержащий по меньшей мере примерно 80 об.%, предпочтительно по меньшей мере 90 об.% кислорода.
Блок 3 кислородно-топливного горения представляет собой, в частности, блок беспламенного кислородно-топливного горения, в частности, блок беспламенного кислородно-топливного горения под давлением, предназначенный для осуществления беспламенного сжигания топлива кислородом, в частности, беспламенного сжигания топлива в присутствии кислорода и под давлением.
В процессе беспламенного кислородно-топливного горения (предпочтительно под давлением), проводимом в блоке 3 кислородно-топливного горения, в частности, в камере горения (топочной камере) блока 3 кислородно-топливного горения, углеродная пождача (топливо) сжигается кислородом в таких рабочих условиях, что горение происходит без образования пламени.
Согласно изобретению, камера горения блока 3 кислородно-топливного горения представляет собой камеру беспламенного горения, предпочтительно она является изотермической и находится под давлением.
Предпочтительно, рабочее давление (избыточное) в камере горения лежит в интервале от 0 до 40 бар.
Предпочтительно, температура горения составляет от примерно 800°C до примерно 1800°C, предпочтительно от примерно 1000°C до примерно 1500°C.
В качестве примера, процесс беспламенного кислородно-топливного горения (предпочтительно под давлением) проводится в режимах и в камере горения, описанных в одном или более из следующих документов: WO2009071230, WO2009071238, WO2009071239, WO2014016235, WO2014016237, WO2015097001.
В процессе кислородно-топливного горения образуются отходящие газы, содержащие, в частности CO2, которые выходят из блока 3 кислородно-топливного горения по выпускной линии 11, и расплавленные отходы, которые отверждаются и инертизируются, а затем удаляются из блока 3 кислородно-топливного горения по сливной линии 12.
Блок 3 кислородно-топливного горения соединен по выпускной линии 11 с блоком 13 отбора тепла.
Отходящие газы, образованные в процессе кислородно-топливного горения, при температурах ориентировочно 1000°C-1500°C, направляются по выпускной линии 11 в блок 13 отбора тепла, где тепловая энергия преобразуется в пар и/или электроэнергию для поддержки энергопотребления установки 1.
Таким образом, блок 13 отбора тепла предназначен для извлечения тепла из указанных отходящих газов, образованных в блоке 3 кислородно-топливного горения, и производства пара и/или электрической энергии.
Например, блок 13 отбора тепла содержит котел, в который подается вода по водопроводу 14, и который производит пар, использующийся в качестве нагревательной среды для нагрева других технологических потоков в установке 1 и/или для выработки электроэнергии турбиной, соединенной с генератором.
В частности, пар и/или электроэнергия, образованные в блоке 13 отбора тепла, используются, например, в блоке 15 очистки и сжатия (описанном ниже), который питает мочевинный блок 2 диоксидом углерода, или в блоке 7 генерации кислорода.
Возможный избыток пара и/или электроэнергии может использоваться в существующей сети установки 1, тем самым улучшая общую эффективность самой установки, или отправляется на внешнее потребление (то есть поставляется потребителям, внешним по отношению к установке 1).
Пар в блоке 13 отбора тепла можно получать при любом желаемом уровне давления (например, путем извлечения пара с разных ступеней паровой турбины), так что этот блок можно легко встроить в существующую установку.
Таким образом, когда блок 3 кислородно-топливного горения вводится в уже существующую установку 1 по производству мочевины, что приводит к повышению производительности по мочевине, часть пара и/или энергии, произведенных в блоке 13 отбора тепла, можно направить в мочевинный блок 2 для поддержки большего потребления вследствие повышения уровня производства.
Другим способом генерирования электроэнергии может быть, например, сверхкритический цикл CO2 вместо традиционного парового цикла.
Часть отходящих газов, выходящих из блока 13 отбора тепла, рециркулируется по линии 16 рециркуляции отходящих газов, снабженной воздуходувкой 17, в блок 3 кислородно-топливного горения и, возможно, в блок 13 отбора тепла.
В частности, линия 16 рециркуляции отходящих газов сама вводится в линию 15 подачи кислорода посредством первого ответвления 16a и факультативно соединяется, через второе ответвление 16b, с блоком 13 отбора тепла.
Оставшаяся часть отходящих газов, выходящих из блока 13 отбора тепла, обрабатывается в секции 20 извлечения CO2, предназначенной для извлечения (выделения) CO2 из отходящих газов со спецификацией по чистоте CO2, подходящей для подачи в реакцию синтеза мочевины, проводимую в мочевинном блоке 2.
Блок 13 отбора тепла в таком случае соединен участком 11a выпускной линии 11 с секцией 20 извлечения CO2.
Например, секция 20 извлечения CO2 содержит блок 21 обработки отходящих газов, блок 22 конденсации и блок 15 очистки и сжатия, последовательно соединенные с блоком 13 отбора тепла и друг с другом соответствующими участками 11a, 11b, 11c выпускной линии 11.
Обработка отходящих газов требуется в основном для того, чтобы удалить из отходящих газов загрязняющие вещества, возможно присутствующие в углеродной подаче, подаваемой в блок кислородно-топливного горения, такие как сера, хлор и т.д.
Тип обработки отходящих газов зависит от состава углеродной подачи, подаваемой в блок кислородно-топливного горения и, следовательно, от присутствующих в нем загрязняющих веществ.
Например, если подается углеродная подача, имеющая высокое содержание серы, блок 21 обработки отходящих газов должен быть способен удалять серу до спецификаций, требуемых конечным потребителем и/или последующими обработками; среди различных возможностей можно назвать, например, обработку на основе извести. Если в подаваемой подаче присутствует хлор, можно провести обработку на основе каустической соды и т.д.
Конечно, блок 21 обработки отходящих газов может быть выполнен с возможностью осуществления различных других видов обработки, тем не менее, эти обработки в любом случае проще и требуют меньшего потребления энергии по сравнению с осуществляемым ниже по потоку традиционным горением и обычным кислородно-топливным горением.
В одном варианте осуществления в отходящих газах, образующихся в процессе кислородно-топливного горения, имеется избыток кислорода. Избыток кислорода в отходящих газах полезно поддерживать в потоке CO2, подаваемом в мочевинный блок 2, поскольку это позволяет уменьшить количество пассивирующего воздуха, возможно смешанного с CO2, чтобы обеспечить пассивацию металлических поверхностей в мочевинном блоке 2, что дополнительно повышает общую эффективность установки 1.
Отходящие газы, обработанные в блоке 21 обработки отходящих газов, направляются затем в конденсационный блок 22, где они подвергаются конденсации для удаления присутствующей воды, которую удаляют по линии 23 извлечения конденсатов; затем в блок 15 очистки и сжатия, где CO2 отделяется от отходящих газов. Поток CO2, отделенный от отходящих газов, подается в мочевинный блок 2 по линии 24 подачи CO2, а отходящие газы, содержащие инертные материалоы выпускаются, например в дымовую трубу по линии 25 выпуска отходящих газов.
В одном варианте осуществления поток газа, поступающий из блока 3 кислородно-топливного горения и из блока 13 отбора тепла по участку 11a выпускной линии 11, уже имеет спецификации по чистоте, требуемые для мочевинного блока 2, в этом случае целесообразно, чтобы секция 20 извлечения CO2 содержала только конденсационный блок 22 (поскольку блок 21 обработки отходящих газов не нужен), и блок 15 сводится только к блоку конденсации (без необходимости очистки).
CO2, выходящий из блока 15 очистки и сжатия, направляется в мочевинный блок 2 и вводится в наиболее подходящую часть мочевинного блока 2, предпочтительно уже при требуемом давлении и, возможно, в смеси с потоком CO2, уже имеющимся на установке 1.
В одном варианте осуществления блок 3 кислородно-топливного горения и последующая секция 20 извлечения CO2 обеспечивают все количество диоксида углерода, необходимое для мочевинного блока 2.
В этом случае поток CO2, выходящий из блока 15 очистки и сжатия, подается напрямую в секцию синтеза мочевинного блока при давлении примерно 140-200 бар и при температуре примерно 90°C-150°C.
В других вариантах осуществления поток CO2, поступающий с блока 15 очистки и сжатия, направляется вместо этого на выход (выпуск) компрессора CO2 мочевинного блока 2 (при избыточном давлении примерно 160 бар или выше), на вход (впуск) того же компрессора (при избыточном давлении от 0 до 2 бар) или на одну из промежуточных стадий (при промежуточном избыточном давлении от 2 до 160 бар).
Наконец, следует понимать, что в описанные выше способ и установку могут быть внесены дальнейшие модификации и изменения, не выходящие за объем приложенной формулы.

Claims (23)

1. Способ получения мочевины, включающий стадию синтеза мочевины за счет реакции аммиака и диоксида углерода, причем по меньшей мере часть диоксида углерода для реакции синтеза мочевины получают в процессе кислородно-топливного горения, отличающийся тем, что процесс кислородно-топливного горения является процессом беспламенного кислородно-топливного горения.
2. Способ по п. 1, в котором процесс кислородно-топливного горения представляет собой процесс беспламенного кислородно-топливного горения под давлением.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором процесс кислородно-топливного горения проводится при температуре горения в диапазоне от примерно 800°C до примерно 1800°C, предпочтительно от примерно 1000°C до примерно 1500°C.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором процесс кислородно-топливного горения проводится при избыточном давлении от 0 до 40 бар.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором в процесс кислородно-топливного горения подается кислород, полученный на стадии генерации кислорода, в частности на стадии разделения воздуха.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере часть аммиака для реакции синтеза мочевины получают на стадии синтеза аммиака путем прямой реакции водорода и азота, причем азот получают на стадии разделения воздуха вместе с кислородом, и причем часть кислорода, полученного на стадии разделения воздуха, подается в процесс кислородно-топливного горения.
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором в процесс кислородно-топливного горения подается поток кислорода, содержащий по меньшей мере примерно 80 об.%, предпочтительно по меньшей мере 90 об.%, кислорода.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, включающий стадию отбора энергии, на которой тепловую энергию отбирают из отходящих газов, образованных в процессе кислородно-топливного горения, для получения пара и/или электроэнергии.
9. Способ по п. 8, включающий стадию рециркуляции части отходящих газов на процесс кислородно-топливного горения и/или на стадию отбора тепла.
10. Способ по одному из предыдущих пунктов, включающий стадию извлечения, т.е. отделения потока CO2 от по меньшей мере части отходящих газов, содержащих CO2 и полученных в процессе кислородно-топливного горения.
11. Способ по п. 10, в котором стадия извлечения CO2 включает этапы: обработка отходящих газов для удаления загрязняющих веществ из отходящих газов, конденсация отходящих газов путем удаления конденсационной воды и получения потока CO2, и очистка и сжатие потока CO2.
12. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором в отходящих газах, образованных в процессе кислородно-топливного горения, имеется избыток кислорода, который сохраняется в потоке CO2, подаваемом на реакцию синтеза мочевины, для использования в качестве пассиватора.
13. Установка (1) по производству мочевины, содержащая мочевинный блок (2) для получения мочевины посредством реакции аммиака и диоксида углерода, и блок (3) кислородно-топливного горения, в котором образуется диоксид углерода, направляемый в мочевинный блок (2) для подачи в реакцию синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода, отличающаяся тем, что блок (3) кислородно-топливного горения является блоком беспламенного кислородно-топливного горения, содержащим камеру беспламенного горения, выполненную так, чтобы осуществлять процесс беспламенного кислородно-топливного горения углеродной подачи.
14. Установка по п. 13, в которой блок (3) кислородно-топливного горения является блоком беспламенного кислородно-топливного горения под давлением, и указанная камера горения находится под давлением.
15. Установка по п. 13 или 14, в которой камера горения работает при температуре горения от примерно 800°C до примерно 1800°C, предпочтительно от примерно 1000°C до примерно 1500°C.
16. Установка по одному из пп. 13-15, в которой камера горения работает при избыточном давлении от 0 до 40 бар.
17. Установка по одному из пп. 13-16, в которой блок (3) кислородно-топливного горения соединен с блоком (7) генерации кислорода, в частности с блоком разделения воздуха, соединенным с блоком (3) кислородно-топливного горения линией (5) подачи кислорода для подачи кислорода в блок (3) кислородно-топливного горения.
18. Установка по п. 17, содержащая аммиачный блок (8), в котором получают аммиак путем прямой реакции водорода и азота, причем блок (7) генерации кислорода обеспечивается блоком разделения воздуха, в частности блоком криогенного разделения воздуха аммиачного блока (8).
19. Установка по одному из пп. 13-18, в которой в блок (3) кислородно-топливного горения подается поток кислорода, содержащий по меньшей мере примерно 80 об.%, предпочтительно по меньшей мере 90 об.%, кислорода.
20. Установка по одному из пп. 13-19, содержащая блок (13) отбора тепла, соединенный с блоком (3) кислородно-топливного горения через выпускную линию (11), которая проводит в блок (13) отбора тепла отходящие газы, образованные в блоке (3) кислородно-топливного горения, и блок (13) выполнен с возможностью извлечения тепловой энергии из указанных отходящих газов и производить пар и/или электроэнергию.
21. Установка по п. 20, содержащая линию (16) рециркуляции отходящих газов, которая соединяет блок (13) отбора тепла с блоком (3) кислородно-топливного горения и/или с самим блоком (13) отбора тепла для рециркуляции части отходящих газов в блок (3) кислородно-топливного горения и/или в блок (13) отбора тепла.
22. Установка по одному из пп. 13-21, содержащая секцию (20) извлечения CO2, выполненную с возможностью извлечения, т.е. отделения CO2 от по меньшей мере части отходящих газов, содержащих CO2 и образованных в блоке (3) кислородно-топливного горения.
23. Установка по п. 22, в которой секция (20) извлечения CO2 содержит блок (21) обработки отходящих газов, конденсационный блок (22) и блок (15) очистки и сжатия, последовательно соединенные с блоком (13) отбора тепла и друг с другом посредством соответствующих участков (11a, 11b, 11c) выпускной линии (11).
RU2020109372A 2017-08-04 2018-08-03 Способ получения мочевины и производственная установка, использующие co2, полученный кислородно-топливным горением RU2768935C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102017000090748 2017-08-04
IT102017000090748A IT201700090748A1 (it) 2017-08-04 2017-08-04 Processo e impianto di produzione di urea facenti uso di co2 prodotta tramite ossi-combustione
PCT/IB2018/055861 WO2019026044A1 (en) 2017-08-04 2018-08-03 UREA PRODUCTION PROCESS AND PRODUCTION PLANT USING CO2 PRODUCED BY OXY-COMBUSTION

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020109372A RU2020109372A (ru) 2021-09-06
RU2020109372A3 RU2020109372A3 (ru) 2021-09-30
RU2768935C2 true RU2768935C2 (ru) 2022-03-25

Family

ID=60991087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020109372A RU2768935C2 (ru) 2017-08-04 2018-08-03 Способ получения мочевины и производственная установка, использующие co2, полученный кислородно-топливным горением

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11572340B2 (ru)
EP (1) EP3661913B1 (ru)
JP (1) JP7202354B2 (ru)
CN (1) CN110997629B (ru)
CA (1) CA3071080A1 (ru)
DK (1) DK3661913T3 (ru)
ES (1) ES2897549T3 (ru)
IT (1) IT201700090748A1 (ru)
LT (1) LT3661913T (ru)
PL (1) PL3661913T3 (ru)
RU (1) RU2768935C2 (ru)
WO (1) WO2019026044A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023176921A1 (ja) * 2022-03-16 2023-09-21 東洋エンジニアリング株式会社 尿素製造方法及び尿素製造装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA201170573A1 (ru) * 2008-10-14 2011-10-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способы и системы для регулирования продуктов горения
WO2015102787A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-09 Saudi Arabian Oil Company Oxycombustion systems and methods with thermally integrated ammonia synthesis
RU2569306C1 (ru) * 2012-01-17 2015-11-20 Альстом Текнолоджи Лтд Способ формирования мочевины посредством объединения процесса получения аммиака и процесса получения мочевины и система для этого

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523483A (en) * 1995-06-16 1996-06-04 The M. W. Kellogg Company Integrated urea/ammonia process
AU2001258367B2 (en) 2000-04-24 2004-07-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. In situ recovery of hydrocarbons from a kerogen-containing formation
US6981548B2 (en) 2001-04-24 2006-01-03 Shell Oil Company In situ thermal recovery from a relatively permeable formation
ITMI20071029A1 (it) 2007-05-22 2008-11-23 Snam Progetti Procedimento migliorato per la sintesi di urea
ITMI20072290A1 (it) 2007-12-06 2009-06-07 Itea Spa Processo di combustione
ITMI20072291A1 (it) * 2007-12-06 2009-06-07 Itea Spa Processo di combustione
ITMI20072292A1 (it) 2007-12-06 2009-06-07 Itea Spa Processo di combustione
ITBA20120049A1 (it) 2012-07-24 2014-01-25 Itea Spa Processo di combustione
ITBA20120048A1 (it) 2012-07-24 2014-01-25 Itea Spa Processo di combustione
CN103615713B (zh) 2013-11-28 2015-11-11 华中科技大学 一种煤粉富氧无焰燃烧方法及其系统
ITBA20130084A1 (it) 2013-12-27 2015-06-28 Itea Spa Processo di ossicombustione pressurizzata

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA201170573A1 (ru) * 2008-10-14 2011-10-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способы и системы для регулирования продуктов горения
RU2569306C1 (ru) * 2012-01-17 2015-11-20 Альстом Текнолоджи Лтд Способ формирования мочевины посредством объединения процесса получения аммиака и процесса получения мочевины и система для этого
WO2015102787A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-09 Saudi Arabian Oil Company Oxycombustion systems and methods with thermally integrated ammonia synthesis

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MALAVASI MASSIMO, Flameless Pressurized Oxy-coal, 10th CO2 Geonet Open Forum - Venice, May 11-13-2015, p. 1-19. *
VON SCHEELE J. et al., Flameless oxyfuel combustion for increased production and reduced CO2 and NOx emissions, Warme und Energie, 2008, v. 128, no. 7, p. 35-40. *
VON SCHEELE J. et al., Flameless oxyfuel combustion for increased production and reduced CO2 and NOx emissions, Warme und Energie, 2008, v. 128, no. 7, p. 35-40. MALAVASI MASSIMO, Flameless Pressurized Oxy-coal, 10th CO2 Geonet Open Forum - Venice, May 11-13-2015, p. 1-19. *

Also Published As

Publication number Publication date
ES2897549T3 (es) 2022-03-01
EP3661913A1 (en) 2020-06-10
WO2019026044A1 (en) 2019-02-07
CA3071080A1 (en) 2019-02-07
CN110997629B (zh) 2022-08-26
PL3661913T3 (pl) 2022-01-24
RU2020109372A3 (ru) 2021-09-30
US20210363100A1 (en) 2021-11-25
IT201700090748A1 (it) 2019-02-04
EP3661913B1 (en) 2021-10-06
LT3661913T (lt) 2021-12-10
RU2020109372A (ru) 2021-09-06
JP7202354B2 (ja) 2023-01-11
US11572340B2 (en) 2023-02-07
WO2019026044A8 (en) 2019-05-23
DK3661913T3 (da) 2021-11-22
CN110997629A (zh) 2020-04-10
JP2020529981A (ja) 2020-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101016490B (zh) 一种处理包含氢及二氧化碳的气体混合物的方法
EP1858803B1 (en) A process for the production of hydrogen with co-production and capture of carbon dioxide
KR102605432B1 (ko) 통합 수소 생산을 구비하는 동력 생산을 위한 시스템들 및 방법들
RU2759379C2 (ru) Способ синтеза аммиака, отличающийся низким уровнем выбросов co2 в атмосферу
US8408005B2 (en) ASU nitrogen sweep gas in hydrogen separation membrane for production of HRSG duct burner fuel
HU213648B (en) Partial oxidation process with production of power
KR102021983B1 (ko) 배가스 내 잠열의 회수와 대기오염물질의 제거가 가능한 일체형 배가스 응축기 및 이를 포함하는 가압 순산소 연소 발전 시스템
US20100024432A1 (en) Method for improved efficiency for IGCC
US20130047627A1 (en) Method for operating an igcc power plant process having integrated co2 separation
RU2768935C2 (ru) Способ получения мочевины и производственная установка, использующие co2, полученный кислородно-топливным горением
US20230020698A1 (en) Apparatus and method for utilizing off-gases from a power-to-x system
WO2006109294A1 (en) Systems and methods for the production of hydrogen
RU2808330C1 (ru) Способ получения низкоуглеродного аммиака из природного газа "Аммиак декарбонизированный - 2500"
WO2009071800A2 (fr) Cycle combine a reacteur ceramique membranaire d'oxycombustion refroidi a l'eau
RU2244133C1 (ru) Способ генерирования пара при производстве аммиака