SU1417794A3

SU1417794A3 - Способ получени мочевины

Info

Publication number: SU1417794A3
Application number: SU853898059A
Authority: SU
Inventors: Царди Умберто
Original assignee: Аммониа Казале С.А. (Фирма)
Priority date: 1984-05-19
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1988-08-15
Also published as: US4613696A; CA1329625C; DE3565532D1; ATE37868T1; IN164714B; EP0180704A1; EP0180704B1

Abstract

Изобретение касаетс производ ства мочевины, используемой как удобрение в сельском хоз йстве. Процесс ведут из NHj и COj при соотношении (4,5-5):1 ,при рабочем давлении 145-200 ат и температуре 184-190 С в присутствии раствора карбоната при мол рном соотноношении и СО 0,,5 в одном реакторе. Полученный мочевиносодержащий раствор с избытком NH обрабатьтают в адиабатических услови х 3,8-10,6%-ной свежей COj (от ее общего количества) в течение 3-8 с возвратом от;огнанного NHj в зону синтеза. Далее раствор направл ют в зону разложени карбоната на контактирование с оставшейс частью свежей СО. Целесообразно обработку мочевиносодержащего раствора из зоны синтеза вести частью потока свежей COj в смесителе типа Венту- ри, в котором поток 002 пропускают в пр мотоке с раствором мочевины. Эти услови позвол ют снизить расход пара высокого давлени с 474 до 150- 190 кг. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. I О)

Description

vj

со

4

СН

Изобретение относитс к синтезу очевины, в частности к способу поучени мочевины, которую использут в производстве азотных удобрений, j

Целью изобретени вл етс снижеие расхода пара высокого давлени .

На фиг.1-4 показаны варианты осуествлени способа.

Раствор мочевины, полученный в tO реакторе R с высокой степенью конверсии и содержащий аммиак, количество которого превышает стехиометри- ческое, обрабатывают на адиабатической стадии S, где основную г:асть из- 15 быточного количества аммиака удал ют путем тесного контакта раствора мочевины с небольшим количеством свежей двуокиси углерода, подаваемой на стадию S по трубопроводу 1 (см.фиг.1). 20 По трубопроводу 2 подают раствор мочевины из реактора R обычной .конструкции на стадию S, а пр мой рецикл отделенного избыточного аммиака со стадии S осуществл ют по трубопрово- 25 ду 3 в реактор. Затем раствор мочевины с минимальным содержанием избыточного аммиака со стадии S подают по трубопроводу 4 в секцию ST отгонки легких фракций известной конструк-30 ции, где карбамат удал ют с максимальной эффективностью в обменнике пленочного типа в противопотоке со свежей двуокисью углерода, примен емой как агент отпаривани и вводимой 35 по трубопроводу 5.

Пары (главным образом NHg и СО в результате разложени карбамата) из парной секции ST подают по трубопроводу 6 в конденсатор дл карба- 40 мата СС, из которого по трубопроводу .7 удал ют вьщел емое тепло дл образовани пара, используемого на стади х обычной обработки раствора мочевины .45

В конденсатор дл карбамата СС поступает также раствор карбамата по трубопроводу 8 и инертные газы,которые удал ютс из реактора R по трубопроводу 9. Эти инертные газы CQ после удалени в конденсаторе дл карбамата СС остаточньгх NHj и СО , удал ют из системы. Аммиак из трубопровода 10 частично подают по трубопроводу 11 в реактор после предва- -, рительного нагрева в нагревателе Р дл установлени равновеси тепла в реакторе и частично - в конденсатор дл карбамата СС (по трубопроводу 12). По трубопроводу 13 подают свежую двуокись углерода, основную часть которой направл ют в парную секцию ST по трубопроводу 5, а меньшую часть подают на стадию S по трубопроводу 1 .

Раствор мочевины после обработки в парной секции (ST) с оптимальным остаточным содержанием карбамата передают по трубопроводу 14 на стадии обычной обработки дл получени требуемого конечного продукта мочевины.

Раствор карбамата из конденсатора дл карбамата СС рециркулирует в реактор под действием силы т жести п трубопроводу 15.

Непродолжительное контактирование (несколько секунд) раствора моче вцны с избыточным содержанием аммиака и введенной свежей двуокиси углерода на стадии S адиабатического отделени аммиака вл етс критическим .

Согласно фиг.1 слой соответствующего промотора L передачи массы расположен в отдельной емкости Е, верхн часть которого Т действует как сепаратор дл сбора вьщел емого аммиака . D - распределитель жидкости.

Согласно фиг.2 стади удалени аммиака S осуществл етс в нижней части реактора R, где слой L соответствующего промотора передачи массы расположен в пустом пространстве ES днища реактора, согласно фиг.З стади удалени а;ммиака также осуществл етс в нижней части реактора R, но в пустом пространстве ES уменьшенного диаметра, где находитс слой L соответствующего промотора передачи массы.

На фиг.4 показан предпочтительный вариант осуществлени способа. На стадии S адиабатического разделени аммиака тесный контакт между раствором мочевины с избыточным содержанием аммиака (поток 2) и введенной свежей двуокисью углерода (поток 1) достигаетс за очень короткий отрезок времени с очень высокой передачей массы в смесителе VM типа Вентури. Затем в сепараторе ES отдел ют пары аммиака от раствора мочевины.. ...,

В приведенных ниже примерах описаны изобарные системы, в которых в секци х дл отгонки более низкое

давление, чем на стадии отделени аммиака .

Пример 1. Услови работы реактора R: мол рное отношение , мол рное отношение 0,4, температура 188°С, давление 180 бар, степень конверсии (00-2 в мочевину) 74%.

Состав потоков, кг (%)/ Поток 13 свежей СО 48,833/100°С Поток 1 свежей С02 на с тадию S отделени аммиака 4,375/100 С

(9,5)

Поток 5 свежей СО в аппарате с отгонкой легких фрак;- ций ST

Поток 10 свежего NHj

Поток 2 раствора мочевины из реактора:

NH, . 72,250 (40,19) COj16,125 (8,97)

Мочевина 62,500 (34,77) HjO28,875 (16,07)

Температура 188 С Поток 4 раствора мочевины со стадии S в секции дл отдельных легких фра1к- ций ST; .

41,458/100°С 35, 417/25 С

29,750 (21,17) 20,000 (14,24) , 62,500 (44,48) 28,250 (20,11)

Температура 191°С ой рев ре

42,500 (97,42) 0,500 (1,14) 0,625 (1,44) Температура 190°С

16,000 (12,98) 17,250 (14,00) 62,500 (51,71) 27,500 (22,31) Температура 175° С

13,750 (23,43)

44,208 (75,30)

0,750 (1,27) Температура

Поток 8. Раствор карбамата из нижних секций: . NHj COj

16,000 (38,10)

17,250 (41,07)

8,750 (20,83)

Расход пара 190 кг под давлением 22 бар дл 1000 кг мочевины. ; В нижних секци х дл удалени и

5 I рецикла остаточных СО,, содержащихс в растворе мочевины, который выходит из СОз-десорбера (секции дл отгонки легких фракций), до конечной вакуумной концентрации раствора моче0 вины дл получени готового продукта можно примен ть пар под давлением 6-7 бар, который образуетс в конденсаторе дл карбамата СС. При применении способа пр мого восстановле5 ни тепла (система с многократным

эффектом) дополнительньй пар не будет образовыватьс в пределах батареи установки. Врем контакта свежей двуокиси углерода с раствором синте-

0 |3а 4 с.

П р и м е р 2. Рабочие услови дл реактора Е мол рноё отношение IjHj/COi 4,5, мол рное отношение Н О/СОг 0,4, температура 188°С,дав- 5 ление 180 бар, скорость конверсии (со/1 в мочевину) 74%.

Состав потоков, кг (%): Поток 13 свежей двуокиси углерода 45,833/100°С 0 Поток 1 свежей двуокиси углерода на стадию S сепарации аммиака1,744/100 С

(3,8)

5 Поток (5) свежей двуокиси углерода в секцию ST44,084/100 С Поток 10 свежего NHj 35,417/25 С Поток (2) раствора 0 мочевины из реактора К

72,250(40,19) 16,125(8,97)

Мочевина62,500(34,77)

H-zO28,875(16,07)

5Температура 188°С

Поток 4 раствора мочевины со стадии S в секцию ST

NHj- СО 2

NHg .

CO,

Мочевина HiO

Поток 3. Пр мой рецикл аммиака в реактор R :

NHj: COj

н,о

Поток 14 раствора мочевины из секции ST:

ЫНз

COj

Мочевина

H-iO

Поток 6 паров КНз+ CO.jH3 секции ST:

NHj

CQj HO О

53,519(32,96) 17,669(10,88) 62,500(38,49) 28,687(17,67) Температура 191°С

18,731(97,97) 0,200(1,05) 0,188(0,98) Температура 190 С

16,000(12,98) 17,250(14,00) 62,500(50,71) 27,500(22,31) : Температура 175 с

37,519(45,09)

Поток 8 раст вора карбамата из ниА- них секций:

NH,,

44,508(53,49) 1,187(1,42) .

Температура

СО И 20

16,000(38,10) 17,250(41,07) 8,750(20,83)

Врем контакта потока. СО с раствором синтеза 5с.

ПримерЗ. В сравнении с примером 2 рабочие услови изменены так чтобы десорбционна секци ST работала в адиабатических услови х. Б это случае десорбционной секцией ST может быть устройство, отличное от трубчатого теплообменника (например колонна с тарелками), но дл уменьшени времени нахождени оптимальным вл етс трубчатое устройство пленочного типа.

Рабочие услови реактора R: мол рное отношение NHj/CO 5, мол рное отношение 0,5, температура 190°С, давление 200 бар, скорость коверсии (СО в мочевину) 76.

Состав потоков, кг f%): Поток 13 свежей СО. 45,833/100°С Поток 1 свежей COi на стадию S отделени аммиака 4,875/100 С(10, Поток 5 свежей СО

0

5

в секцию ST Поток 10 свежего NHg

Поток 2 раствора мочевины из реактора:

NH3

СО

Мочевина

Hj,0

Поток 4 раствора мочевины со стадии S в секцию ST:

NHj

СО,

Мочевина

Поток 3. Пр мой рецикл аммиака в реактор R:

NHj

СО,

5

0

Поток 14 раствора 0 мочевины из секции ST:

Шз со

40,958/1004 35,417/25°С

81,062(42,86) . 14,500(7,67) 62,500(33,05) 31,063(16,42) Температура 190° С

29,750(21,03)

18,875(13,35)

62,500(44,19)

. 30,313(21,43)

Температура

51,312(97,62)

0,500(0,95) 0,750(1,43) Температура 19Гс

Мочевина

Поток 6

NHj-tпаров , СО из

0 десорбционной секции ST

NH,

20,625(15,24) 22,500(16,63)

62,500(46,19 29,688(21,94) Температура 1 65° С.

COj Н,гО

5

9,125(19,39) 37,333(79,29)

0,625() Расход пара дл десорбционной секции ST нулевой. Б секци х, расположенных в нижней части реактора (не показаны), дл удалени и рецикла больших остатков СО,содержащихс в растворе мочевины, выход щем из СО -десорбера, можно примен ть пар под давлением 7-8 бар, который образуетс в конденсаторе дл карбамата, до окончательной концентрации в ва- кууме раствора мочевины дл получени готового продукта. При применении технологии пр мого восстановлени тепла (система многократного действи ) уменьшенное количество пара

под давлйнием 8 бар, т.е. 150 кг на 1000 кг мочевины,передаетс от батареи , установки. Вре.м контакта COz с раствором синтеза 8с..

П р и м е р 4. Основан на способе десорбции двуокисью углерода (способе Стэмикарбон), который модифицирован согласно изобретению с модернизацией установки дл осуществлени способа Стэмикарбон с целью уменьшени расхода энергии.

Рабочие услови реактора R: мол рное отношение NH /COjSjZ, мол рное отношение H O/CO-j 0,4, температура , давление 145 бар, сте,- пень конверсии (СОа в мочевину) 62%.

Состав потоков, кг(%): Поток 13 свежей СО 45,833/100 С Поток 1 свежей СОсгна стадию S отделени аммиака 2,112/100 С

(4,6)

Поток 5 свежей С02

в секцию ST43,721/1004

Поток 10 свежего

а моора:

ра а

35,417/25°С

56,000(31,55) 28,125(15,84) 62,500(35,21) 30,875(17,40) Температура 185°С

44,250(25,44) 30,037(17,95) 62,500(37,34) 30,575(18,27) Температура 185 С й ре

11,750(95,92) (1,63) 0,300(2,75)

Температура 185°С

твора секции

9,133(8,22) 10,846(9,77) 62,500(56,28) 28,575(25,73)

Температура

аров из сек

35,117(35,10) 62,919(62,90)

2,000(2,00) Температура 185 С

5

0

5

0 Поток 8 раствора карбамата из нижних секщп : NH,

3 СО ч

9,133(30,64) 10,846(36,39) 9,825(32,97)

Расход пара под давлением 22 бар в системе (десорбционна секци с применением COj) уменьшен до 100 кг на 1000 кг мочевины при умеренных капитальных вложени х в установку дл стадии S отделени аммиака. Врем контакта CO j с раствором синтеза 7 с. П р и м е р 5. Изменение известных способов без десорбции с полным или

5 частичным рециклом (способы Монтеди- сон, Мицуи Тоацу и др.) дл уменьшени расхода энергии. При применении стадии S дл отделени аммиака и пр мого рецикла аммиака дл обработ0 ки раствора мочевины из реактора до первой стадии разложени , небольшое количество аммиака и, следовательно, воды рециркулирует в секции, расположенный в нижней части реактора,

5 улучша тем самым степень конверсии из реактора с уменьшенным испарением воды. По указанным причинам (высока степень конверсии, уменьшенное количество рециркулированного карбамата

0 и испар емой воды) может быть достигнуто сокращение расхода пара под давлением 8-15 бар от батарей до 300кг на 1000 кг мочевины. Врем контакта .с раствором синтеза 3с,

П р и м е р 6. Модернизаци уста новок, в которых примен ют способ Снэмпрогетти дл NHj -десорбции, с целью уменьшени расхода энергии и сокращени расходов на обслуживание

Q и эксплуатацию.

Когда примен ют стадию S дл отделени и рецикла аммиака, осуществл емую вниз по течению от десорб- ционной секции, дл удалени излишка

5 аммиака в потоке обработанного раствора мочевины (высокое содержание аммиака в растворе мочевины из реактора способствует отделению карбамата самодесорбцией NHj в десорбционной

9

секции), то небольшое количество ам миака должно рециркулировать в секции , расположенные вниз по течению. Таким образом исключаетс применени ректификационной колонны дл отделени и рецикла чистого аммиака с высокими затратами и высоким расходом энергии. Врем контакта с раствором синтеза 8с.

Предлагаемый способ позвол ет снизить расход пара высокого давлени до 150-190 кг.

Claims

Формула изобретени 15

и мочевину, с удалением свободного аммиака И разложением карбамата путем отгонки противотоком свежей двуокиси углерода, отличаю щи й- с тем, что, с целью снижени расхода пара высокого давлени , мочев.и- носодержащий раствор обрабатывают в адиабатических услови х 3,8- 10,6%-ной свежей двуокисью углерода от ее общего количества в течение 38 с с возвращением отогнанного аммиака в зону синтеза, а полученный при этом раствор направл ют в зону разложени карбамата на контактирование с оставшейс частью свежей двуокиси углерода.
2. Способ ПОП.1, отличаю1 . Способ получени мочевины из аммиака и двуокиси углерода при их соотношении 4,5-5:1, рабочем давлении 145-200 ат и температуре 184-190 С20щ и и с тем, что обработку потока в присутствии раствора карбамата при .мочевиносодержащего -раствора из зоны мол рном соотношении : СО-2 синтеза частью потока свежей двуоки- 0,4 - 0,5 в одном реакторе с полу-си углерода осуществл ют в смесителе чением мочевиносодержащего раствора,типа Вентури, в котором поток свежей включающего избыток свободного аммиа- 25двуокиси углерода пропускают в пр ка , остаточное количество карбамата

11

i-;

JOi

фиг.{

10

и мочевину, с удалением свободного аммиака И разложением карбамата путем отгонки противотоком свежей двуокиси углерода, отличаю щи й- с тем, что, с целью снижени расхода пара высокого давлени , мочев.и- носодержащий раствор обрабатывают в адиабатических услови х 3,8- 10,6%-ной свежей двуокисью углерода от ее общего количества в течение 38 с с возвращением отогнанного аммиака в зону синтеза, а полученный при этом раствор направл ют в зону разложени карбамата на контактирование с оставшейс частью свежей двуокиси углерода.

щ и и с тем, что обработку потока мочевиносодержащего -раствора из зоны синтеза частью потока свежей двуоки- си углерода осуществл ют в смесителе типа Вентури, в котором поток свежей двуокиси углерода пропускают в пр 2 . Способ ПОП.1, отличаю и с тем, что обработку потока евиносодержащего -раствора из зоны теза частью потока свежей двуоки- углерода осуществл ют в смесителе а Вентури, в котором поток свежей окиси углерода пропускают в пр мотоке с раствором .мочевины.

/TJ/

L/ sr

/

/«

««3О

фиг. 2

2 71

/

/5

X

3

х

V

фигЭ