SU1494865A3

SU1494865A3 - Способ получени мочевины

Info

Publication number: SU1494865A3
Application number: SU864027931A
Authority: SU
Inventors: Хуберт Мессен Йозеф; Сипкема Рудольф
Original assignee: Стамикарбон Б.В. (Лайсенсинг Сабсидиари Ов Дсм) (Фирма)
Priority date: 1985-08-12
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1989-07-15
Also published as: US4801745A; OA08383A; NO163097C; TR22843A; GR862097B; NO863211D0; AU592360B2; NO163097B; CN86105256A; ES2000389A6; NO863211L; JPS6239559A; NL8502227A; AU6103986A; YU139786A; KR870002057A; HUT45970A; BG45384A3; IL79678A0; EP0212744A1

Abstract

Изобретение относитс к амидосодержащим соединени м ,в частности, к получению мочевины, котора используетс в производстве удобрений, полимеров. Цель - снижение расхода пара высокого давлени . Получение мочевины ведут из аммиака и двуокиси углерода при мол рном соотношении 3,2:1, температуре 183°С и давлении 139 атм в зоне синтеза с получением раствора синтеза мочевины, который подвергают дальнейшей обработке. На первой из последующих стадий разложени устанавливают давление 18,5 атм и подвод т тепло. Конденсацию газовых смесей ведут при 146-147°С, конденсат рециркулируют в наход щуюс под указанным давлением зону синтеза. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к способам получени мочевины из аммиака и двуокиси углерода, которую используют в производстве удобрений, полимеров.

Цель изобретени - снижение расхода пара высокого давлени .

На чертеже изображена схема получени мочевины.

На чертеже прин ты обозначени : 1 - зона синтеза, 2 - зона отпаривани , 3 и .4 - перва и втора зоны конденсации высокого давлени , 5 - зона абсорбции, 6 и 7 - устройства дл разделени жидкостей и газов, 8 - зона контактировани жидкостей и газов, 9 - устройство дл разделени жидкости и газа, 10 - теплообменник , 11 - зона конденсации карбамата , работающа под низким давлением , 12 и 13 - зоны нагрева дл первой и второй стадий концентрировани , 14 и 15 - сопутствующие устройства дл отделени вод ных паров, образующихс при концентрировании, 16 - насос дл карбамата, 17, 17а, 18 и 18а - снижающие давление клапаны .

Раствор синтеза мочевины, полученный в зоне 1 синтеза мочевины под давлением 139 атм, при 183°С и мол рном отношении NHj/COj равном 3,2 и содержащий помимо мочевины и- воды свободный аммиак и непревращенный карбамат аммони , подают по трубопроводу 19 в зону 2 отпаривани . Противотоком раствору синтеза моче4:ь

Ф 4аь

00 Ф

сл

см

19

15

20

25

3U94865

вины по трубопроводу 20 в зону 2 отпаривани пропускают двуокись углерода , сжатую с помощью компрессора (не показан) до давлени зоны синтеза (дл пассивации можно добавить воздух). Зона 2 отпаривани может быть вьтолнена в в}оде вертикального теплообменника трубчатого типа. Тепло , необходимое дл отпаривани , получают за счет конденсации пара вы- сокого давлени (18,5 атм) во вне- трубной зоне тегшообменника. Выделившуюс газовуй смесь, содержащую помимо аммиака и двуокиси углерода равновесное количество вод ного пара и необходимую дл отпаривани двуокись углерода, направл ют по трубопроводу 21 в первую зону 3 конденсации (горизонтальный конденсатор с погруженными трубами) и частично конденсируют в раствор карбамата . По трубопроводу 24 в первую зону 3 конденсации подают разбавлен- ньй раствор карбамата, полученный в результате абсорбировани аммиака и двуокиси углерода из инертных газов, отводимых по трубопроводу 25 из зоны 1 синтеза. Тепло, выдел ющеес в ходе образовани разбавленного раствора карбамата, используют дл предварительного подогрева поступающего по трубопроводу 26 жидкого аммиака. В этом случае может быть установлен теплообменник 27, в который через цепь 28 может быть передано тепло, выделивщеес в зоне 5 абсорбции. Врем пребывани реакционной смеси в первой зоне 3 конденсации выбирают таким, чтобы в этой зоне из карбамата образовалось по меньшей мере 30% мочевины в пересчете на равновесное количество мочевины, способное образоватьс в превалирующих услови х (например, 20 мас.%). Тепло, вьаделившеес в первой зоне 3 конденсации , может быть использовано дл разложени дополнительных количеств карбамата, все еще присутствующего в отпаренном растворе синтеза мочевины. В этом случае с помощью снижающего давление клапана 17 на раствор, отводимьй по трубопроводу 29 из зоны 2 отпаривани , взаимодействуют давлением (примерно 29,3 атм), полученную смесь ввод т в сепаратор 6 дл разделени жидкости и газа. Образовавшуюс в результате жидкую фазу в виде водно30

35

40

45

50

55

г т у

с

п д п к м ч л г ч ам о в д к п с гю о к з

к с п д е

в с щ в в

- п п д д г ву ву ки б ст к

9

5

0

5

0

5

0

5

0

5

го раствора мочевины, содержащего также биурет, аммиак и двуокись углерода, отвод т по трубопроводу

30,а газовую фазу в виде смеси, содержащей аммиак, двуокись углерода и пары воды - по трубопроводу

31.Жидкую фазу, выделенную из сепаратора 6 по трубопроводу 30, подают через снижающий давление клапан 17а на теплообмен с раствором карбамата, полученным в первой зоне 3 конденсации, при этом давление равно или ниже, чем давление в момент снижени давлени дл того, чтобы разложить дополнительные количества карбамата, присутствующего в отпаренном растворе синтеза мочевины со сниженным давлением, на аммиак и двуокись углерода. Также можно отво,ьлть тепло, выдел ющеес в первой зоне конденсации, с помощью других потоков процесса или воды, которую в результате превращают в пар низкого давлени . Несконденсировавшуюс часть газовой смеси гюдают в первую зону 3 конденсации. Из первой зоны конденсации отвод т образовавимйс в этой зоне раствор карбамата, который подают во вторую зору 4 конденсации высокого давлени

8этой зоне происходит дальнейша конденсаци подаваемой газовой смеси в раствор карбамата. Выдел ющеес при этом тепло отвод т с помощью воды , котора в результате пр евраща- етс в пар низкого давлени (4 9атм ). Полученный со второй зоне

ft конденсашш высокого давлени раствор карбамата и несконденсировавшую- с часть подаваемой газовой смеси (в случае наличи таковой), содержащей аммиак, двуокигь углерода и пары воды, пропускают по трубопроводу 32 в зону 1 синтеза.

- Смесь жидкости с газом, которую получают в результате теплообмена в первой зоне 3 конденсации высокого давлени и отвод т по трубопроводу 33, поступает в сепаратор 7 дл разделени жидкости и газа, и которого по трубопроводу 34 отвод т газовую фазу, представл ющую собой газовую смесь, содержащую аммиак, двуокись углерода и пары воды, а по трубопроводу 35 - жидкую фазу, пред- ставл кхцую собой содержащий карбамат раствор мочевины. Полученную жидкую фазу подают по трубопроводу 35

в зону 8 контакта, в которой она контактирует с газовой фазой, отводимой по трубопроводу 31 из сепаратора 6. Избыток аммиака в жидкой фа зе удал ют с помощью обогащенной двуокисью углерода газовой смеси, так что поступающа по трубопроводу 36 из зоны контакта жидка фаза в относительно меньшей степени обогащена аммиаком. Отводимый из зоны 8 контакта раствор мочевины, все еще содержащий карбамат, подают по трубопроводу 36 через клапан 18, снижающий давление до 5 атм, в сепаратор 9, из которого по трубопроводу 37 отвод т раствор мочевины. Все еще присутствующий в этом растворе карбамат разлагают в теплообменнике 10, который нагревают паром низкого давлени , после чего раствор мочевины подают по трубопроводу 38 и через клапан 18а дл снижени давлени в зону 12 нагрева первой стадии концентрировани . Зона 12 нагрева может быть вьтолнена в виде вертикального трубчатого теплообменника. Предназначенный дл концентрировани раствор мочевины подают по трубам.

Газовую фазу, полученную в сепараторе 9 и представл ющую собой газовую смесь, содержащую аммиак, двуокись углерода и пары воды, объедин ют с газовой смесью, содержащей аммиак, двуокись углерода и пары воды, полученной в теплообменнике 10 и отведенной по трубопроводу 39, после чего объединенную газовую смесь при мол риом отношении NHj/CO равном например, 4,1 пропускают по трубопроводу 40 в зону 11 конденсаьщи низкого давлени и конденсируют в этой зоне с водным раствором , например, конденсатом обработки , подаваемым по трубопроводу 41 Полученный в зоне 11 конденсации низкого давлени раствор карбамата пропускают по трубопроводу 42 во вне- трубную зону зоны 12 нагрева. Кроме того, в нее же по трубопроводу 43 подают газовую смесь, содержащую аммиак, двуокись углерода и пары воды и полученную объединением потоков 34 и 44. В теплообменнике 12 конденсируемые газовые смеси направлены противотоком к испар емому раствору мочевины.

В ходе конденсации подаваемой по трубопроводу 38 газовой смеси с по

. 4948656

мощью раствора карбамата, подаваемого по трубопроводу 42, выдел етс ,. тепло в количестве, достаточном дл удовлетворени тепловых затрат на первой стадии концентрировани , на которой раствор мочевины, содержащий 70-75 мас.% мочевины, концентрируют до содержани мочевины 85 95 мас.%. Раствор карбамата, образующийс при конденсации газовой смеси во внетрубной зоне теплообменника 12 первой стадии концентрировани , отвод т по трубопроводу

15 45, с помощью насоса 16 сжимают до давлени зоны синтеза и по трубопроводу 46 пропускают в зону 5 аб- I сорбции. Пары воды концентрированного раствора мочевины и пары

2Q воды, отводимые по трубопроводу 47 с первой стадии концентрировани , отдел ют в сепараторе 14 и отвод т по трубопроводу 48, концентрированный раствор мочевины пропускают по

25 трубопроводу 49 в зону 13 нагрева второй стадии концентрировани 33. Смесь не содержащего воду расплава мочевины и образовавшихс при этом паров воды пропускают по трубопроводу 50 в сепаратор 15 дл отделени воды, из которого пары воды отвод т по трубопроводу 51, а по трубопроводу 52 отвод т расплав мочевины , не содержавд1Й воды.

Пример. Мочевину получают в три стадии разложени на установке производительностью 1000 т в день. Давление в наход щейс под высоким давлением части установки 139 атм после снижени давлени с помощью понижающего давление клапана 18,5 атм, на второй стадии разложени после понижающего давление клапана 17а 18,5 бар и на последней стадии разложени 5 атм. В зону 3

30

35

40

50

45

конденсации высокого давлени подают 23611 кг Шз нагретый до 40 С, и 31402 кг раствора карбамата при °C, содержащего 13598 кг СО, 11727 кг NH, и 6077 кг . Температура в зоне 1 реакции 183°С, мол рное отношение ,2 составл ет 3,2. В зону 2 отпаривани подают 118548 кг раствора синтеза мочевины, который отпаривают с помощью 305566 кг COg при одновременной подаче тепла. Из зоны 2 отпаривани отвод т раствор, содержащий 41876 кг мочевины, 13445 кг СО-, 11608 кг

, и 1864 кг , и газовую смесь

N11

содержащую 36005 кг СО, 25990 кг NH, и 1540 кг . Затем давление на отпаренный раствор синтеза мочевины снижают до 29,3 атм. В результате в сепараторе 6 дл разделени жидкости и газа получают 4444 кг газовой смеси, содержащей 3561 кг СО,, 730 кг NH, и 153 кг , которую отвод т по трубопроводу 31. Кроме того получают 81124 кг жидкой фазы, содержащей 41876 кг мочевины, 9883 кг СО, 10878 кг NH, и ,18487 кг .

Газовую смесь, отведенную из зоны отпаривани , частично конденсируют в первой зоне 3 конденсации высокого давлени , получа 79713 кг раствора карбамата. Врем пребывани смеси в этой зоне выбирают таким, чтобы в растворе образовалось 15943 кг мочевины , раствор также содержит 23194 кг COj, 29980 кг NH,и 11596 кг . Другую часть несконденсировавшейс газовой смеси конденсируют во второй зоне и конденсации высокого давлени , в результате чего в зону синтеза подают раствор, содержащий 33752 кг СО, 41419 кг NH, 12250 кг и 15943 кг мочевины, и газовую смесь, содержащую 660 кг СО, 15222 кг NHj и 451 кг .

Вьщелившеес в первой зоне 3 конденсации высокого давлени тепло отвод т с помощью потока 33 жидкости в котором происходит дальнейшее разложение присутствующего в нем карбамата на Ш, и СО. После разделени полученной смеси под давлением в 18,5 атм при 155°С на жидкость и газ по трубопроводу 34 поступает газовый поток, содержащий 7559 кг СО, 5374 кг Ш, и 1472 кг , а по трубопроводу 35 - раствор, который помимо 41667 кг мочевины содержит 2478 кг COj, 5622 кг Ш, и 16932 кг . В зоне 8 контакта осуществл етс противоточное контактирование раствора с газовым пото| ом, отводимым по трубопроводу 31. В результате контактировани по трубопроводу 44 отвод т газовый поток, содержащий 3006 кг СО,. 1536 кг NH, и 470 кг .прн 154 С, а по трубопроводу 36 - раствор , содержащий помимо 41667 кг мочевины 3033 кг СО, 4816 кг NHj и 16643 кг НдО. Содержащий мочевину раствор далее обрабатывают под дав0

5

0

5

0

5

лением 3 атм с целью разложени все еще присутствующего в растворе карбамата . В результате по трубопроводу 43 отвод т газовую смесь, содержащую 2368 кг СО, 2781 кг NH, и 1289 кг . Дл конденсации этой газовой смеси по трубопроводу 41 подают конденсат обработки (5546 кг), содержащий 665 кг СО и 2033 кг NH. Полученный в теплообменнике 10 раствор мочевины при 20°С, содержащий 41667 кг мочевины, 663 кг С02,2033 кг NH и 13343 кг , пропускают по трубопроводу 38 и снижающий давление клапан 18а в зону 12 нагрева первой стадии испарени . В ходе снижени давлени с помощью понижающего давлени клапана 18а температура падает до 73°С. Необходимую дл концентрировани теплоту получают за счет конденсации во внетрубном пространстве зоны 12 нагрева объединенных газовых потоков 34 и 44 пропусканием противотоком к раствору мочевины, при этом используют раствор карбамата, полученный на стадии низкого давлени и подаваемый по трубопроводу 42 и содержащей 3033 кг СО, 4816 кг Ш и 4134 кг (температура ). Из зоны 12 нагрева смесь жидкости с газом отвод т в сепаратор 14 дл разделени жидкости и газа, из которого под давлением 0,38 атм при температуре 130°С по трубопроводу 49 отвод т водный раствор мочевины, содержащий 41667 кг мочевины.

2194 кг

и 12 кг NH,

В зону 2 отпаривани на 1 т обра-

зунщейс мочевины подают 437 кг на- сып;енного пара под давлением 19,6 атм и при 211°С. Во второй зоне 4 конденсации высокого давлени на 1 т мочевины образуетс 4443 кг пара низкого давлени (3 атм). Из этого количества 82 кг используют в теплообменнике 10 и 13 кг в зоне 13 нагрева второй стадии концентрировани . Остальное количество используют дл

установлени с помощью паровых эжекторов вакуума в сепараторах 14 и 15 дл отделени вод ного пара и в установке дл очистки отработанной воды (не показана).

Таким образом, в предложенном способе на 1 т полученной мочевины необходимо 437 кг/т вод ного пара давлением 20 атм, при зтом получают

91494865

низкого давлени (Ь атм) в костве 300 кг/т, тогда как по пропу необходимо истратить 596 кг/т выского давлени , а получают низкого давлени только 130 кг/т тм).

с ны с л т ра ра ва но мо те па че ди дл ли и зо га та ны да из

Claims

Формула изобретени

Способ получени мочевины взаимодействием аммиака с двуокисью углерода при мол рном соотношении 3,2:1 температура 183°С и давлении 139 атм в зоне синтеза с получением раствора синтеза мочевины, содержащего свободный аммиак и карбамат аммони , который подвергают разложению под давлением зоны синтеза при одновременной подаче тепла дл разложени части карбамата и удалению образовавшихс газов отпариванием с двуокисью углерода , полученную при этом газовую смесь конденсируют в зоне конденсап

0

5

0

с газовой смоси и раствора мочевины , причем на первой из последующих стадий разложени устанавливают давление 18,5 атм и подвод т тепло, оставшийс ггосле разложени карбамата раствор, содержащий мочевину, обрабатывают далее на стади х упаривани с получением концентрированного раствора мочевины или твердой мочевины, отличающийс тем, что, с целью снижени расхода пара высокого давлени , раствор мочевины , полученный после первой стадии разложени подвергают обработке дл разложени в нем остаточных количеств карбамата в зоне конденсации и после удалени образовавшихс газов направл ют на контактирование с газовой смесью, полученной в результате понижени давлени над отпаренным раствором синтеза мочевины до давлени , равного давлению в первой из последующих стадий разложени , и

ции, конденсат и несконденсировавшую- 25 направл ют раствор на вторую стадию

с часть газовой смеси рециркухгируют в зону синтеза, оставшуюс часть карбамата в отпаренном растворе синтеза разлагают в двух последующих стади х разложени при пониженном давлении с отделением образовавшей30

разложени , а полученную проконтак- тированную газовую смесь затем отвод т из зоны контакта и конденсируют при температуре от 145 до 117 С,конденсат рециркулируют в наход щуюс под указанным давлением зону синтеза

25

разложени , а полученную проконтак- тированную газовую смесь затем отвод т из зоны контакта и конденсируют при температуре от 145 до 117 С,конденсат рециркулируют в наход щуюс под указанным давлением зону синтеза.