RU2809633C1 - Способ и установка для синтеза мочевины - Google Patents
Способ и установка для синтеза мочевины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809633C1 RU2809633C1 RU2022124639A RU2022124639A RU2809633C1 RU 2809633 C1 RU2809633 C1 RU 2809633C1 RU 2022124639 A RU2022124639 A RU 2022124639A RU 2022124639 A RU2022124639 A RU 2022124639A RU 2809633 C1 RU2809633 C1 RU 2809633C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stripper
- reactor
- condenser
- urea
- carbamate
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 46
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 40
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 9
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000011552 falling film Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- BYHQTRFJOGIQAO-GOSISDBHSA-N 3-(4-bromophenyl)-8-[(2R)-2-hydroxypropyl]-1-[(3-methoxyphenyl)methyl]-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-2-one Chemical compound C[C@H](CN1CCC2(CC1)CN(C(=O)N2CC3=CC(=CC=C3)OC)C4=CC=C(C=C4)Br)O BYHQTRFJOGIQAO-GOSISDBHSA-N 0.000 description 1
- ZEYWAHILTZGZBH-UHFFFAOYSA-N azane;carbon dioxide Chemical compound N.O=C=O ZEYWAHILTZGZBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004657 carbamic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к способу синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода. В предложенном способе: выполняют синтез мочевины с процессом отпарки в секции синтеза, включающей по меньшей мере реактор, отпарной аппарат и конденсатор; осуществляют конверсию аммиака и диоксида углерода в мочевину в реакторе при давлении синтеза с образованием отходящего водного потока, содержащего мочевину и неконвертированный карбамат аммония; выполняют стадию отпарки отходящего потока реактора в отпарном аппарате, где отходящий поток реактора нагревается и вступает в контакт с газообразным диоксидом углерода, действующим как отпаривающий агент, с формированием содержащего мочевину раствора и паров отпарного аппарата, содержащих преимущественно аммиак и диоксид углерода; направляют отходящий из отпарного аппарата содержащий мочевину раствор в регенерационную секцию низкого давления для дальнейшей обработки. При этом газообразный диоксид углерода, подаваемый в отпарной аппарат, представляет полное количество свежего диоксида углерода, вводимого в секцию синтеза, а пары отпарного аппарата разделяют на первую часть, направляемую в реактор, и вторую часть, направляемую в конденсатор, причем конденсатором является кожухотрубный испарительный конденсатор с трубным пространством и межтрубным пространством, а вторая часть паров отпарного аппарата направляется в трубное пространство для конденсации. Содержащий карбамат поток конденсата отводят из трубного пространства конденсатора и возвращают в реактор. Также предложена установка для синтеза мочевины. Изобретение направлено на снижение материальных затрат на оборудование и создание контура синтеза малой высоты, сооружение которого отличается простотой и меньшими затратами по сравнению с существующими техническими решениями. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к способу синтеза мочевины и соответствующей установке. В частности, изобретение относится к усовершенствованиям процесса отпарки CO2 в синтезе мочевины.
Уровень техники
Обзор промышленных процессов синтеза мочевины можно найти в статье Meessen JH, "Urea", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag, 2010 г.
Процесс отпарки CO2 назван так из-за использования газообразного CO2 в качестве отпаривающего агента в обработке содержащего мочевину отходящего раствора, отводимого из реактора. Эта стадия отпарки обычно выполняется в обогреваемой паром кожухотрубном отпарном аппарате/секции, где отходящий поток реактора протекает через трубное пространство в режиме "падающей пленки", а газообразный CO2 подается в противотоке со дна труб. Тепло, подводимое горячим паром, вызывает диссоциацию неконвертированного карбамата аммония, содержащегося в растворе, а газообразный CO2 снижает парциальное давление аммиака, что способствует разложению карбамата.
Таким образом, после стадии отпарки получается раствор мочевины, собравшийся на дне отпарного аппарата, имеющий пониженное содержание неконвертированного карбамата аммония, и поток верхнего газа отпарного аппарата, состоящий преимущественно из аммиака и диоксида углерода.
Раствор мочевины далее подвергается обработке в регенерационной секции для удаления неконвертированного карбамата. Верхний газовый поток конденсируется в конденсаторе высокого давления, обычно с помощью рециркулированного раствора карбамата, и полученный таким образом конденсат направляется обратно в реактор. Охлаждающей средой конденсатора обычно является вода, испаряемая для получения пара.
Соответственно, установка с отпаркой CO2 обычно включает секцию синтеза высокого давления, включающую реактор, отпарной аппарат, конденсатор и газоочиститель (скруббер). Эти компоненты формируют так называемый контур высокого давления, в котором отходящий поток реактора поступает в отпарной аппарат, верхний газ, выходящий из отпарного аппарата, поступает в конденсатор, а конденсат, отводимый из конденсатора, возвращается в реактор.
Проблема, возникающая в установках с отпаркой CO2, состоит в обеспечении надлежащей циркуляции между компонентами в этом контуре синтеза высокого давления. Для этого может оказаться необходимой установка компонентов на разной высоте, например, с размещением газоочистителя над конденсатором для обеспечения потока конденсата от газоочистителя к конденсатору, а конденсатора над реактором для обеспечения потока конденсата от конденсатора к реактору. Подобное размещение сопряжено со значительными затратами.
В ЕР 2297094 раскрывается модификация процесса с отпаркой CO2, в которой конденсатором является горизонтальное испарительное устройство, создающее дополнительное пространство для синтеза. Конденсатором является кожухотрубное устройство, в котором конденсация газа из отпарного аппарата осуществляется в межтрубном пространстве, а охлаждающая вода подается в трубное пространство.
Такое конструктивное решение позволяет снизить высоту оборудования благодаря горизонтальному размещению конденсатора и разделению свежего CO2 между реактором и отпарным аппаратом. Такому решению, однако, свойственны недостатки.
Первым недостатком является осуществление конденсации в межтрубном пространстве, в результате чего весь корпус высокого давления конденсатора должен выдерживать давление синтеза (много больше 100 бар) и агрессивную среду текучих сред процесса синтеза мочевины. Поэтому конденсаторы в таком варианте построения имеют довольно высокую стоимость.
Вторым недостатком является то, что отклонение части свежего CO2 прямо в реактор снижает аммиачную эффективность отпарного аппарата.
В WO 2019/083367 раскрывается конденсатор карбамата высокого давления для установок отпарки мочевины.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении ставится задача усовершенствования способа получения мочевины с отпаркой CO2 и соответствующих установок. В частности, изобретение направлено на снижение материальных затрат на оборудование и создание контура синтеза малой высоты, сооружение которого отличается простотой и меньшими затратами по сравнению с существующими техническими решениями. Соответственно, другой задачей изобретения является сокращение капитальных затрат на секцию синтеза установки с отпаркой CO2.
Эти задачи решаются способом и установкой в соответствии с формулой изобретения.
В настоящем изобретении, газообразный CO2, подаваемый в отпарной аппарат/секцию, представляет собой полное количество свежего CO2, вводимого в контур синтеза, т.е., здесь отсутствует прямая подача CO2 в реактор. Соответственно, достигается оптимальная эффективность отпарного аппарата.
Верхний газ отпарного аппарата (также называемый парами отпарного аппарата), т.е., содержащий аммиак и диоксид углерода газ, выходящий из отпарного аппарата, разделяется на первую часть, направляемую в реактор, и вторую часть, направляемую в конденсатор. Это разделение паров отпарного аппарата может быть осуществлено в соответствии с раскрытием HP 1036787. Это дает преимущество сведения к минимуму накопление инертных газов в реакторе.
Конденсатором является кожухотрубный испарительный конденсатор, имеющий трубное пространство и межтрубное пространство, а вторая часть верхнего газа отпарного аппарата направляется для конденсации в трубное пространство. Соответствующим преимуществом является то, что высокое давление и агрессивные технологические текучие среды заключены в трубном пространстве конденсатора. От конструкции межтрубного пространства и, особенно, большого корпуса высокого давления не требуется устойчивости к высокому давлению и коррозионному воздействию содержащему карбамат раствору мочевины. Это снижает капитальные затраты на конденсатор.
Поток содержащего карбамат конденсата, отводимый от конденсатора, далее возвращается в реактор.
Для размещения секции синтеза, согласно изобретению, не требуется большой высоты. Эта высота может быть еще уменьшена в предпочтительных вариантах осуществления, например, за счет использования эжектора для подачи потока конденсата в реактор и/или применением вертикального реактора модифицированной конструкции, имеющего уменьшенную высоту и увеличенный размер (например, диаметр). Соответственно, становятся конкурентными капитальные затраты на изготовление и установку оборудования секции синтеза.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Содержащий карбамат поток конденсата, отводимый из трубного пространства конденсатора, может быть возвращен в реактор непосредственно или через сепаратор карбамата. Этот сепаратор карбамата может быть использован для разделения отходящего потока конденсатора, обычно являющегося двухфазной смесью, на содержащую карбамат жидкость и паровую фазу. Жидкость далее направляется в реактор. Паровая фаза может состоять преимущественно из неконденсируемых газов и может быть отведена.
Содержащая карбамат жидкость, предпочтительно после фазового разделения в вышеупомянутом сепараторе карбамата, может быть введена в реактор через эжектор. Более предпочтительно, эжектирующим потоком эжектора является поток свежего аммиака. В альтернативном варианте содержащая карбамат жидкость может протекать в реактор под действием силы тяжести. Вариант осуществления с эжектором является предпочтительным, поскольку не требует установки конденсатора над реактором, в результате высота оборудования уменьшается.
Свежий аммиак, подаваемый в эжектор, может составлять большую часть свежего аммиака, вводимого в контур синтеза, предпочтительно, по меньшей мере 80% подводимого свежего аммиака. Остальная часть свежего аммиака может поступать в контур смешиванием с частью верхнего газа отпарного аппарата, направляемого в конденсатор.
В соответствии с различными вариантами осуществления, верхний газ отпарного аппарата, направленный в конденсатор, может быть смешан с одним из следующих потоков: потоком инертного газа, отводимого из реактора; потоком свежего аммиака; содержащим карбамат рециркулируемым раствором, поступающим из регенерационной секции. Смешивание может выполняться перед введением в трубное пространство конденсатора.
В варианте осуществления, секция синтеза мочевины (контур высокого давления) не включает газоочиститель (скруббер) высокого давления. Соответственно, поток инертного газа, удаленный из реактора, смешивается со второй частью паров отпарного аппарата для введения этих паров отпарного аппарата в трубное пространство конденсатора.
В предпочтительном варианте осуществления часть верхнего газа отпарного аппарата, направляемого в конденсатор, смешивается со свежим аммиаком, газом, отведенным из реактора и рециркулируемым раствором карбамата, поступающим из регенерационной секции. Свежий аммиак, вводимый таким образом в конденсатор, может составлять меньшую часть аммиака, вводимого в контур синтеза, например, 20% или примерно 20%. Оставшаяся часть может быть введена непосредственно в реактор, например, посредством эжектора, при его наличии.
Верхний газ реактора должен отводиться, чтобы предотвратить накопление инертного газа в самом реакторе. Вместе с тем, верхний газ, который может быть удален из верха реактора, содержит некоторое количество аммиака и диоксида углерода. Преимуществом смешивания этого отходящего газа реактора с газом отпарного аппарата, направляемым в конденсатор, является то, что реагенты (аммиак и диоксид углерода), содержащиеся в отходящем газе, могут быть регенерированы (выделены) посредством конденсации.
Еще одним преимуществом этого варианта осуществления является возможное повышение общей эффективности процесса передачи отходящего тепла вводимому в контур синтеза свежему аммиаку, для его подогрева. Все тепло, сообщаемое этому потоку, в конечном итоге возвращается в конденсаторе в виде пара низкого давления, который может быть использован в регенерационной секции. Это дает возможность снижения потребления пара среднего давления отпарного аппарата до примерно половины тепла, передаваемого аммиаку в подогревателе.
В другом варианте осуществления, отходящий газ реактора может быть введен в контакт с рециркулируемым раствором карбамата в газоочистителе высокого давления с получением раствора, направляемого в трубное пространство конденсатора.
Предпочтительно, через межтрубное пространство конденсатора проходит охлаждающая текучая среда, предпочтительно кипящая вода при давлении не более 6 бар, предпочтительно от 2 до 6 бар. Трубами конденсатора предпочтительно является пучок U-образных труб.
Конденсация, осуществляемая в трубном пространстве (на технологической стороне) конденсатора, предположительно является полной. Это означает, что газовая фаза почти полностью конденсируется в жидкое состояние, за исключением неизбежной неконденсируемой фракции.
В предпочтительном варианте осуществления, реактором синтеза мочевины является вертикальный реактор высотой менее 20 м, предпочтительно в интервале от 12 до 18 метров, более предпочтительно, от 12 до 16 метров. Эта высота значительно меньше обычной высоты реакторов мочевины, составляющей от 20 до 35 метров. В соответствии с особенностью изобретения, уменьшенная высота компенсируется увеличенным отношением высоты к диаметру (h/D).
Полученная в результате конструкция для размещения оборудования секции синтеза высокого давления может иметь максимальную высоту не более 40 метров, например, от 30 до 38 метров, по сравнению с обычными 45-60 метрами в уровне техники. Это дает существенное преимущество в части стоимости монтажа.
Предпочтительный вариант осуществления включает: поток конденсата, отведенный из конденсатора, подается в реактор синтеза мочевины через эжектор; верхний газ из реактора отводится для предотвращения накапливания инертного газа в самом реакторе; отходящий газ реактора смешивается с газом отпарного аппарата, направляемым в конденсатор, для регенерации аммиака и диоксида углерода, содержащихся в отходящем газе; отпарным аппаратом является кожухотрубный вертикальный аппарат, работающий при том же давлении, что и реактор; конденсатором является оборудование высокого давления, работающее при том же давлении, что и реактор и отпарной аппарат; реактор, отпарной аппарат и конденсатор соединены друг с другом, образуя контур синтеза высокого давления.
Приведенное далее подробное описание относится к предпочтительным вариантам осуществления, описанным как частные примеры, не ограничивающие изобретение, со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором:
Краткое описание чертежа
На фигуре представлена блок-схема способа синтеза мочевины и установки, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание осуществления изобретения
Блок-схема на фигуре иллюстрирует следующие основные компоненты:
Реактор 1 синтеза мочевины
Отпарной аппарат 2 высокого давления
Конденсатор 3 высокого давления
Регенерационная секция 4 низкого давления
Сепаратор 5 карбамата
Эжектор 6
Регулирующий клапан 7.
Мочевина формируется в реакторе 1 при высоком давлении, например 140 бар. Реактором 1 синтеза мочевины является вертикальный аппарат, разделенный внутри пластинами. Содержащий мочевину раствор собирается вертикальной трубой 10 и направляется в отпарной 2 аппарат по линии 11.
Отпарным аппаратом является кожух отрубный вертикальный аппарат, работающий в основном при том же давлении, что и реактор 1. Отходящий поток 11 реактора подается в трубное пространство отпарного аппарата 2. Газообразный CO2 подается в нижнюю часть трубного пространства по линии 12. При этом отходящий раствор опускается по трубам в режиме падающей пленки в противотоке с газообразным CO2. Межтрубное пространство вокруг труб нагревается паром, входящим по линии 13.
В отпарном аппарате 2 происходит разложение некоторой части непрореагировавшего карбамата, содержащегося в отходящем потоке реактора, на газообразный аммиак и диоксид углерода.
Отходящий раствор из отпарного аппарата 2 направляется в регенерационную секцию 4 по линии 14.
Верхний газ отпарного аппарата, состоящий преимущественно из аммиака и диоксида углерода, отводится сверху отпарного аппарата 2 по линии 15.
Линия 15 разделяется на первую линию 151, проходящую к реактору 1, и вторую линию 152, идущую к конденсатору 3. Расход в линии 152 регулируется клапаном 7.
Соответственно, первая часть верхнего газа отпарного аппарата возвращается в реактор 1, а оставшаяся вторая часть направляется в конденсатор 3 для конденсации. Предпочтительно, регулирование клапана 7 производится так, чтобы поток в линии 151, направляемый в реактор 1, составлял от 20% до 40% от общего потока, отводимого из отпарного аппарата в линии 15.
Конденсатором 3 является горизонтальный испарительный аппарат с пучком 30 U-образных труб. Конденсатором 3 также является оборудование высокого давления, работающее при давлении, в основном равном давлению реактора 1 и отпарного аппарата 2.
Вторая часть верхнего газа отпарного аппарата (в линии 152) направляется в трубное пространство конденсатора 3, как показано на блок-схеме.
В частности, вторая часть верхнего газа отпарного аппарата в линии 152 смешивается с реакторным отходящим газом 16, потоком свежего аммиака 17 и потоком рециркулированного раствора 18 из регенерационной секции 4.
Смешивание паров 152 отпарного аппарата с любым из упомянутых потоков 16 (реакторный отходящий газ), 17 (свежий аммиак) и 18 (рециркулированный карбамат) или их комбинацией является опциональным; на фигуре показан предпочтительный вариант осуществления, где пары 152 смешиваются со всеми этими потоками 16, 17 и 18.
Полученный таким образом смешанный поток 19, включающий часть паров отпарного аппарата из линии 152, конденсируется в трубном пространстве 30 конденсатора 3. Через межтрубное пространство 31 проходит охлаждающая текучая среда, например, кипящая вода (не показана).
Отходящий поток конденсатора направляется в сепаратор 5 карбамата по линии 20. Отходящим потоком конденсатора в линии 20 является в основном двухфазная смесь. Эта смесь разделяется на жидкую фракцию и газовую фракцию в сепараторе 5 карбамата. Жидкая фракция выходит из сепаратора 5 по линии 21 и возвращается в реактор 1 посредством эжектора 6 и его выходной линии 23. Поток 22 свежего аммиака приводит в действие эжектор 6. Газовая часть, отделенная в сепараторе 5, состоит в основном из неконденсируемого газа и может быть отведена по линии 25.
Регенерационная секция 4 работает при низком давлении, например, от 2 до 6 бар. Регенерационная секция 4 известна в уровне техники и не нуждается в подробном описании. В основном эта секция включает по меньшей мере устройство низкого давления для разложения карбамата и конденсатор низкого давления; газообразный аммиак и диоксид углерода удаляются раствора мочевины в этом устройстве разложения, и газ конденсируется в содержащий карбамат рециркулируемый раствор в конденсаторе низкого давления.
Соответственно, регенерационная секция 4 вырабатывает содержащий карбамат раствор 18 и раствор 24 мочевины, состоящий в основном из мочевины и воды. Как было показано выше, раствор 18 карбамата предпочтительно возвращается в конденсатор 3 вместе с частью 152 паров отпарного аппарата. Раствор 18 карбамата может помочь конденсации этих паров из отпарного аппарата в конденсаторе.
Отмечается, что реактор 1, отпарной аппарат 2 и конденсатор 3 соединены друг с другом, формируя контур синтеза высокого давления. В некоторых вариантах осуществления, этот контур может также содержать газоочиститель. Компоненты контура синтеза работают при одинаковом или в основном одинаковом давлении, составляющем предпочтительно в интервале от 120 до 180 бар.
На фигуре представлен предпочтительный вариант осуществления, в котором контур высокого давления не включает газоочистителя. Соответственно, отводимый газ 16, удаляемый из реактора 1, направляется прямо в конденсатор 3 после смешивания с частью паров 152 отпарного аппарата.
Также отмечается, что свежий CO2 входит в этот контур только по линии 12, соединенной с отпарным аппаратом. Другими словами, единственным входящим свежим реагентом является CO2, входящий в отпарной 2 аппарат в качестве отпаривающей среды.
Свежий аммиак входит в контур по линии 22, соединенной с эжектором 6, и, возможно, по линии 17, поток которой смешивается с потоком 152 перед конденсатором 3. В случае, когда аммиак входит в двух местах, предпочтительно, чтобы большая часть аммиака входила через эжектор, т.е., по линии 22.
В варианте осуществления, газ, отводимый из реактора 1 по линии 16, может быть направлен в газоочиститель высокого давления и промыт раствором карбамата, например, частью раствора 18. Жидкий поток, отходящий из газоочистителя, может быть направлен в трубное пространство конденсатора 3.
Claims (31)
1. Способ синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода, в котором:
выполняют синтез мочевины с процессом отпарки в секции синтеза, включающей по меньшей мере реактор (1), отпарной аппарат (2) и конденсатор (3);
осуществляют конверсию аммиака и диоксида углерода в мочевину в реакторе (1) при давлении синтеза с образованием отходящего водного потока (11), содержащего мочевину и неконвертированный карбамат аммония;
выполняют стадию отпарки отходящего потока (11) реактора в отпарном аппарате (2), где отходящий поток реактора нагревается и вступает в контакт с газообразным диоксидом (12) углерода, действующим как отпаривающий агент, с формированием содержащего мочевину раствора (14) и паров (15) отпарного аппарата, содержащих преимущественно аммиак и диоксид углерода;
направляют отходящий из отпарного аппарата содержащий мочевину раствор (14) в регенерационную секцию (4) низкого давления для дальнейшей обработки;
газообразный диоксид (12) углерода, подаваемый в отпарной аппарат, представляет полное количество свежего диоксида углерода, вводимого в секцию синтеза;
пары (15) отпарного аппарата разделяют на первую часть (151), направляемую в реактор, и вторую часть (152), направляемую в конденсатор,
причем конденсатором (3) является кожухотрубный испарительный конденсатор с трубным пространством (30) и межтрубным пространством (31), а вторая часть паров (152) отпарного аппарата направляется в трубное пространство (30) для конденсации;
содержащий карбамат поток (20) конденсата отводят из трубного пространства конденсатора и возвращают в реактор.
2. Способ по п. 1, в котором содержащий карбамат поток (20) конденсата возвращают в реактор через сепаратор (5) карбамата, в котором содержащая карбамат жидкость (21) отделяется от отходящего потока конденсатора, и эта жидкость направляется в реактор.
3. Способ по п. 2, в котором содержащая карбамат жидкость (21), получаемая в сепараторе карбамата, направляется в реактор через эжектор (6) вместе со свежим аммиаком (22).
4. Способ по п. 3, в котором свежий аммиак (22), подаваемый в эжектор (6), представляет большую часть свежего аммиака, вводимого в секцию синтеза, предпочтительно, по меньшей мере 80% свежего аммиачного сырья.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором перед введением в трубное пространство конденсатора, вторую часть паров (152) отпарного аппарата смешивают с потоком свежего аммиака (17) и/или с содержащим карбамат рециркулируемым потоком (18), приходящим от регенерационной секции (4).
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором секция синтеза мочевины не включает газоочиститель высокого давления, и поток инертного газа (16), отводимый из ректора, смешивается со второй частью паров (152) отпарного аппарата перед введением этих паров отпарного аппарата в трубное пространство конденсатора.
7. Способ по п. 4, в котором свежий аммиак, вводимый в секцию синтеза, частично вводят в реактор через эжектор и частично смешивают с парами отпарного аппарата перед введением в трубное пространство конденсатора.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором через межтрубное пространство (31) конденсатора проходит охлаждающая текучая среда, предпочтительно, кипящая вода, при давлении не более 6 бар, предпочтительно, от 2 до 6 бар.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором мочевину синтезируют при давлении от 120 бар до 180 бар, а регенерацию при низком давлении выполняют при давлении от 2 до 6 бар, предпочтительно, при 4 бар.
10. Установка синтеза мочевины с отпаркой CO2, подходящая для осуществления способа по п. 1, включающая:
контур синтеза, включающий по меньшей мере реактор (1), отпарной аппарат (2) и конденсатор (3);
линию (11) для введения содержащего мочевину отходящего потока реактора из реактора в отпарной аппарат, и линию (12) для введения в отпарной аппарат свежего CO2 в качестве отпаривающей среды;
линию (14) для подачи содержащего мочевину отходящего раствора из отпарного аппарата в регенерационную секцию (4) низкого давления для дальнейшей обработки,
причем линия (12) для введения свежего CO2 в отпарной аппарат является единственной линией введения CO2 секции синтеза;
линию (151) для введения первой части паров, отводимых сверху отпарного аппарата, в реактор, и линию (152) для введения второй части паров отпарного аппарата в конденсатор,
причем конденсатор представляет собой кожухотрубный испарительный конденсатор с трубным пространством (30) и межтрубным пространством (31), и линия (152) второй части паров отпарного аппарата соединена с трубным пространством конденсатора так, что вторая часть паров отпарного аппарата вводится в трубное пространство конденсатора для конденсации,
линию (20) для введения обратно в реактор содержащего карбамат потока конденсата, отведенного из конденсатора.
11. Установка по п. 10, дополнительно содержащая сепаратор (5) карбамата, выполненный с возможностью разделения конденсата, отведенного из трубного пространства конденсатора, на содержащую карбамат жидкость, рециркулируемую в реактор, и пар или газовую фазу.
12. Установка по п. 11, дополнительно включающая эжектор (6), выполненный с возможностью введения содержащей карбамат жидкости из сепаратора карбамата в реактор синтеза мочевины, и линию для введения свежего аммиака в качестве эжектирующего потока в эжектор.
13. Установка по любому из пп. 10-12, дополнительно включающая одну или более линий, выполненных с возможностью смешивания второй части паров отпарного аппарата, перед их введением в трубное пространство конденсатора, с потоком свежего аммиака и/или содержащим карбамат рециркулируемым потоком, поступающим из регенерационной секции.
14. Установка по любому из пп. 10-13, в которой контур синтеза не включает газоочистителя высокого давления, а линия приспособлена для смешивания потока инертного газа (16), отводимого из реактора, со второй частью паров (152) отпарного аппарата, перед введением этих паров отпарного аппарата в трубное пространство конденсатора.
15. Установка по любому из пп. 10-14, в которой реактор синтеза мочевины представляет собой вертикальный реактор высотой менее 20 метров, предпочтительно, в интервале от 12 до 18 метров.
16. Установка по любому из пп. 10-15, включающая конструкцию для размещения реактора (1), отпарного аппарата (2) и конденсатора (3), максимальная высота которой не превышает 40 метров и, предпочтительно, составляет от 30 до 38 метров.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20159396.9 | 2020-02-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809633C1 true RU2809633C1 (ru) | 2023-12-14 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1036787A1 (en) * | 1999-03-16 | 2000-09-20 | Urea Casale S.A. | Method for modernizing a urea production plant |
| EP2123634A1 (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-25 | DSM IP Assets B.V. | Process for the production of urea from ammonia and carbon dioxide |
| RU2667502C2 (ru) * | 2014-04-28 | 2018-09-21 | Касале Са | Способ и установка для синтеза мочевины и меламина |
| WO2019083367A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Stamicarbon B.V. | HIGH PRESSURE CARBAMATE CONDENSER |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1036787A1 (en) * | 1999-03-16 | 2000-09-20 | Urea Casale S.A. | Method for modernizing a urea production plant |
| EP2123634A1 (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-25 | DSM IP Assets B.V. | Process for the production of urea from ammonia and carbon dioxide |
| RU2667502C2 (ru) * | 2014-04-28 | 2018-09-21 | Касале Са | Способ и установка для синтеза мочевины и меламина |
| WO2019083367A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Stamicarbon B.V. | HIGH PRESSURE CARBAMATE CONDENSER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113195449B (zh) | 在低压回收段具有热整合的尿素生产方法和装置 | |
| CN109890788B (zh) | 尿素与尿素-硝酸铵的集成工艺 | |
| CN109070043B (zh) | 在控制缩二脲的情况下的尿素生产 | |
| US7579502B2 (en) | Apparatus for synthesizing urea | |
| GB2557080A (en) | Urea production method and urea production device | |
| EP2941417A1 (en) | Urea synthesis process and plant | |
| RU2809633C1 (ru) | Способ и установка для синтеза мочевины | |
| UA123549C2 (uk) | Контролювання кількості біурету, що виробляється під час виробництва карбаміду | |
| CN115916745B (zh) | 热汽提尿素装置和方法 | |
| CN115175898B (zh) | 用于合成尿素的方法和设备 | |
| CN117222620A (zh) | 合成尿素和三聚氰胺的方法和装置 | |
| US20230118984A1 (en) | Process and plant for the synthesis of urea | |
| CN113574049B (zh) | 尿素制备的方法和装置 | |
| RU2788626C1 (ru) | Способ и устройство для производства мочевины | |
| RU2808666C2 (ru) | Способ синтеза мочевины | |
| WO2014104893A1 (en) | Urea plant revamping method | |
| US20240092730A1 (en) | Thermal stripping urea production | |
| EA044065B1 (ru) | Установка термического отпаривания и способ производства карбамида | |
| WO2024080874A1 (en) | Urea and melamine production | |
| WO2024112199A1 (en) | Coupled urea melamine production with hp co2 stripping | |
| EA040954B1 (ru) | Способ и установка для производства карбамида с интеграцией тепла в секции регенерации низкого давления | |
| JP2024522586A (ja) | トリプルｍｐストリームによる尿素の製造 | |
| CN116897076A (zh) | 具有并联mp单元的尿素生产方法和设施 | |
| EP0136765A2 (en) | Process for the preparation of urea |