SU651692A3 - Способ получени мочевины из аммиака и двуокиси углерода - Google Patents

Description

. . .

Изобретение относитс  к технологии получени  мочевины из аммиака и дёуокисн углерода.

Известен способ получени  мочевины из аммиака н двуокиси углерода при пЬвышенных температурах и давлении с пбследуюшим разложением основного количества непрореаГировавщего карбамага аммони  в нескольких ступен х давлени  нагреванием и одновременной продувкой свежей двуокисью углерода при давлении .синтеза, переработкой отгон емых гфи этом аммиака и дкуокиси углерода в работающем под давлением синтеза конденсаторе в раствор карбамата аммони  рёцц ул аией их в реактор, разло«ШШТЙГ - оставшегос  после отгонки в растворе мочевины карбамата аммони  при.пониженном давлении и переработкой полученных аммиака в двуокиси углерода в кондеНс торе низкого давлени  в раствор карбамата .аммони , который редиркулируют через зону конденсадии высокого давлени  ш стадию синтеза, причем из реактора отво

д г содержащую ипергные компоне ты газовую смесь, из которой при давлении синтеза в зоне промывки подои удал ют аммиак и двуокись углерода и полученный при этом раствор также рециркулируют ij Основным недостатком известного способа  вл етс  иснрльчование воды в качестве промывной жидкости при удалении аммиака, двуокиси углерода из газовой смеси, отводимой из реактора, что приводит к дополнительному поступлению воды в зону синтеза, где ее присутствие отрицательно сказйва тс  на равновесной степени превращени  карбамата аммони  в мочевину . Снижение степени превращени  прий(3д1й к уёёлШейШ ШгрУэкй бгшрной колонны и по ребносги в паре высокого давлени ,

иелью изобретени   вл етс  повышекие эффективности процесса.

Цель достигаетс  описываемым способом получени  мочевины из аммиака и двуокиси углерода 1пГрн НовышёйИых температурах и давлбнвв с последующим разложением основного кол|гчества непрореаги- ройавшэго гарбамага аммони  в нескольких ступен х давлени  R переработкой по-лучёнпых при этом количеств аммиака и Двуокиси углерода;-в конденсаторах высокого и низкого давлений в раствор карба. мата, рециркул цией в реактор и выводом из него содержащей инертные компоненты газовой смеси, промывкой этой смеси рас вором карбамата со ступени низкого давлени  д/ш удалени  аммиака и двуокиси углерода и вводом полученного при этом раствора вместе с реакционной массой, отводимой из нижней четверти реактора, в конденсатор высокого давлени  при помощи свежего аммиака в количестве 40100% Б пересчете на общее количество аммиака, подаваемого на. синтез.

Отличительные признаки способа состо т в том, что содержащую инертные ком- понеиты газовую смесь из реактора про мывают раствором карбамата со ступени низкого давлени  и полученный при &том раствор вместе с реакционной мессой, отводимой из нижней четверти реактора, ввод т в конденеатор высокого давлени  при помощь свежего аммиака в количест ве 40-1ОО% в пересчете на общее количество аммиака, подаваемою на синтез.

Предлагаемый способ позвол ет за счет снижени  подачи воды в нижнюю часть реактора синтеза повысить степень превращени  карбамага в мочевину на 2-3% 4TOj-B свою очередь, сэкономит примерно 75 кг пара высокого давлени  на 1 т вы- пускаемой мочеиины.

Это возможно благодар  испольсзованию энергии свежего аммиака дл  подачи нагретого раствора карбамата аммони  из колонны промывки газовой смеси, выход щей из реактора.

Освобождаемую во врем  промывки раствором карбамата теплоту абсорбции и ко денсадии пр мен йт дл  нагревани  atoro раствора до температуры равновеси , желательной в зоне конденсаций. В результате по сравнению с известным способом высвобождаетс  гораздо более значительна  часть тепла в зоне конденсации , которую используют дл  производства и нагревайи  технологических паров.

На чертеже изображена схема установки дл  реализации предлагаемого способа.

В синтез-реакторе 1 образуетс  раствор , содержащий, кроме мочевиеы и воды, карбамат аммони  и свободный аммиак. Это раствор по сливному трубопроводу 2 лодаю в йтпарную колонну 3, к которой

косвенно подвод т тепло, например при помощи пара В этой колонне синтез-раст вор отгон ют, привод  его в контакт с подаваемой по трубопроводу 4 газообраз« ной двуокисью углерода. Обработка отгон кой приводит к тому, что основна  часть имеющегос  карбамата аммони  разлагает с  на аммиак и двуокись уг перода, причем освобожденные и растворенньге газы вытесн ютс  из раствора. Подвергнутый отгонке раствор выходит из колонны 3 по грубопроводу 5, расшир етс  в редукционном клапане 6 и затем пьступает в ректификационную колонну 7, где выдел етс  осво бодиБша с  во врем  расширени  газова  смесь. Продукт из низа колонны 7 нагревают в теплообменнике 8 с тем, чтобы диссоциировать еще имеющийс  в нем кар- бамат аммони . Освобожденные таким образом дополнительные количества газооб«разных аммиака и двуокиси углерода вы- дел ют в сепараторе 9 вместе в тем ко ЛйЕчеством вод ного пара, которое находит С  в р-авновесии с ними при дацных уело

ВИЯХ. .

Указанную выше газовую смесь подают в нижнюю зону колонны 7 по трубопроводу 10. Восход щую в этой колонне газовую смесь охлаждают с помощью нисход щего реакционного раствора из колон ны 3, в результате чего значительна  часть содер}{&щегос  в газовой фазе вод ного пар, конденсируетс  и уда.гшетс  из колонны вместе с растворенной фазой. Выводимый из сепаратора 9 раствор мочевины подают по трубопроводу il в последующую зону обработки, например в зону дл  выпаривани  или кристаллизации.

Выход щую из верхней части колонны 7 газовую смесь, состо щую из аммиака, двуокиси углерода и вод ного пара, по трубопроводу 12, по возможности, вместе с некото-piJM количеством водной технологической жи/жосги, подводимым по трубопроводу 13, подают в конденсатор 14, где образуетс  разбавленный раствор карбамата аммони . Затем этот раствор посредством насоса 15 перекачивают по трубопроводу Л, 6 в наход щую под высоким давлением зону установки.

Газовую смесь, состо щую из аммиака, двуокиси углерода и вод ного пара, удал ют из верхней часта колонны 3 по трубопроводу 17 и по меньшей мере частично конденсируют в конденсаторе 18. Полученную таким образом смесь из водного раствора карбамата аммони , свободного газообразного аммиака и двуокиси углеро565 да по трубопроводу 19 направл ю г в нижнюю зону синтез-реактора 1. Требуемое в этом реакторе количество свежего аммиака подают в него по трубопроводам 20 и 21. В синтез-реакторе 1 завершают образование карбамата аммони , после чего массу карбамата аммони  также превраща от в мочевину и воду (1 моль воды на 1 моль мочевины). Инертные газообразные компоненты собираютс  в верхней части синтез-реактора 1, как и значительные количества газообразного аммиака и двуокиси углерода. С целью рекуперации этих полезных компонентов эту газовую смесь по трубопро воду 22 направл ют в промывную колонну 23, которую орошают разбавленным расг вором Карбамата аммони , подаваемым по трубопроводу 16 из системы низкого давлени . Дл  орошени  можно также использовать и раствор кзрбамата аммони , по даваемый по трубопроводу 24 из установки дл  получени  меламина. Почти все количество содержащихс  в инертной газовой смеси аммиака и двуокиси углерода раствор ют и коиденсируют в этой промыв ной жидкости. Часть теплоты абсорбции, а также полученную таким образом теплоту конденсации удал ют с помощью охлаждающей жидкости, протекающей через змеевик 25, в достаточном количестве, так что температуру раствора карбамата аммо ни , подаваемого в конденсатор 18 по трубопроводу 26, почти довод т до желаемой температуры конденсации. Остаток инертной газовой смеси, который не был конденсирован, выг15ужают через трубопро вод 27 и расширительный клапан 28. Разница по высоте между уровнем жйд кости в нижней части колонны 23 н вход ным отверстием конденсатора 18 не обес« печивает, однако, создани  гидростатического давлени , достаточного дл  того,чтобы раствор карбамата аммони , как это необходимо, поступал вниз; из колонны 23 в конденсатор 18. С другой стороны, с целью достижени  оптимальной температуры равновеси  желательно поддер5ййвагь мол рное соотношение между аммиаком и двуокисью углерода в кондбнсёторе 18 на определенном уровне под заданным дав71ёнием . Дл  этого необходимую дл  синтеза мочевины часть аммиака подают ё конденсатор 18 по трубопроводу 29. Давление жидкого аммиака, подаваемого по трубопроводу 29, при помощи струйного насоса ЗО используют в предлагаемо способе дл  компенсации разницы между 2 гидростатическими давлени ми в колонне 23 и конденсаторе 18, а также дл  отсасьгвани  небольшого количества имею щейс  в синтез-реакторе 1 жидкой смеси по трубопроводу 31, Э4)феКг такой технологии , выгодно вли ющий на производительность конденсатора, зависит, однако, от степени превращени  мочевины, которого достигают в содержащемс  в синтоз-реакторе 1 растворе до того момента, когда последний удал ют из этого реактора и отсасывают по трубопроводу 31. Если трубопровод 31 соедин ют с ииж ней частью синтез-реактора 1, то концентраци  мочевины будет низкой, и, сле о ательно , температура конденсации повыситс  лищь незначительно. С другой стороны, если раствор отса сывают из верхней части синтеза-реактора 1, то температура конденсации дейстпи- тельно значительно повышаетс , а освобождаемое тепло отвод т по меньшей поверх ности теплопередачи. В результате того, что все количество мочевины в удал емом из синтез-реактора 1 растворе по трубопроводу 19 оп ть возвращаетс  в ипжпюю часть этого реактора вместе с образовавшейс  в конденсагоре 18 газо-жпдкой смоСЬЮ , содержащей карбамат аммони , вызываетс  дополнительный эффект смешени . Такой эффект заметно снижает npenp-atueние карбамата аммони  в мочевину в синтез-реакторе 1. Согласно предлагаемому способу }тствор отсасывают из нижней четверги ciniтез реактора 1. Это позво/  ет  спользо вать теплоту конденсации на более высоком температурном уровне благодар  то му, что карбамат аммони  расгпор етс  в мочевине и при этом выдел етс  дополпи тельное количество тепла. Р результате возможно умекьшёнйёУш 15% по С1 авпению с известным способом шверх шсги теплопередачи в конденсаторе высокого давлени  и соответственное повышен е его производител6ноС1й, Пример. Из работающего при 18О183С и 14О атм синтез-реактора 1 по трубопроводу 2 отвод т смесь состава, кг/г: 40700 аммиака, 240РО двуокиси углерода, 417ОО мочевины и 19600 во« дь, которую подают в колонну 3, куда по трубопроводу 4Гввод т под давлением 14О атм смесь состава: 30GOO кг/ч дву™ окиси углерода и 118О кг/ч инертных компонентов. В этой колонне большое ко личестбо непрореагировавшего карбамата аммони  разлагают на амМиак и двуокйсь . углерода при температуре 18О-185 С и давлении сингеэа. Из нижней части колонны 3 по трубопроводу 5 отвод т смесь температура которой 160 С, давление 140 атм, состава, кг/ч: 4700 аммиака, 5780 двуокиси углерода, 41700 мочевины и 1690О воды, которую после понижени  давлени  до 3,5 агм за счет пропускани  через клапан 6 подают в колонну 7. В послед11ей отдел ют газы, образовавшивс  в результате снижени  давлени . Из нижней части колонны 7 отвод т смесь температурой 111 С состава, кг/ч: 26ОО аммиака, 1990 двуокиси углерода, 4170О мочевины и 1808О воды, которую в теплообменнике 8 нагревают до температуры пор дка 135 С дл  разложени  остаточного количества непрореагировавшего карбамата аммони  на аммиак и двуокись, уг- лерЬда. Выдел ющиес  при этом 1840кг/ч аммиака, 1830 кг/ч двуокиси углерода и 3080 кг/ч вод ного пара отдел ют в се« параторе 9 и эту смесь температурой 135 С при давлении 3,5 атм по трубопроводу 10 подают в нижнюю часть колон7 . По трубопроводу 11 отвод т смесь состава, кг/ч: 760 аммиака, 160 дв1уокиси углерода, 4170О мочевины и 15000 воды, которую направл ют на стадию выделени  мочевины. Из верхней части колонны 7 вывод т газовую смесь состава, кг/ч: 3940 аммиака , 5620 Двуокиси углерода ц 1900 вод ного пара. Эту смесь температурой 1О8с подают в конденсатор 14, в который по трубопроводу 13 поступает смесь состава, кг/ч: 76О аммиака, 160 двуокиси углерода и 2500 воды. Из кондеисатора 14 отвод т смесь температурой 80 С состава, кг/ч: 4700 аммиака, 5780 двуокиси углерода и 4400 , которую насосом 15 по трубопроводу 16 подают в колонну 23. Из верхней части колонны 3 отвод т при температуре 180°С и давлении 14О атм газовую смесь состава, кг/ч: 36000 аммиака, 48820 двуокиси углерода, 2700 вод ного пара и 118О инертных компонен тов.. По трубопроводу 17 эту смесь подают в конденсаэ ор 18, из нижней части которого вывод т смесь водного раствора карбамата аммоат с несв занными ам мЖком и двуокисью углерода. Эту смесь И двуокисью углерода, температурой 173 С при давлении 14О атм состава, кг/ч: 64,61О аммиака, 653ОО двуокиси углерода, 2980 мочевины , 9624 воды и 1180 инертных компоненуов по трубопроводу 19 ввод т в нижнюю часть синтез-реактора 1, Кроме того , в нижкюю часть этого реактора по трубопроводу 21 подают 12000 кг/ч аммиака под давлением 140 атм. Из верхней части синтез-реактора 1 отвод т газовую смесь состава, кг/ч: 4630 аммиака , 3620 двуокиси углерода, 264 вод ногЬ пара и 1180 инертных компонентов , которую промывают смесью, подаваемой по трубопроводу 16. Выдел ющеес  во времй промывки тепло удал ют хладагентом , циркулирующим через змеевик 25. Из верхней части колонны 23 отвод т 1180 кг/ч инертных компоненгбв под давлением 140 атм, которые уда/шют из процесса через трубопровод 27 и клапан 28... . Из нижней части колонны 23 по трубопроводу 26 Отвод т смесь, температура которой , давление 140 атм, соетава , кг/ч: 9330 аммиака, 9400 двуокиси углерода и 4664 воды, кситорую вместе с реакционной массой состава, кг/ч: 7680 аммиака, 7080 двуокиси углерода, 2980 мочевины и 2260 Воды, выводимой из нижней четверти реактора по трубопрсиводу 31, подают в конденсатор 18 через струйный насос 30, в которой по трубопроводу 2S и через насос 30 также ввод т остальное количество (11600 кг/г) аммиака под давлением 200 атм. и ,3 о б р е т е н и   р м у л а Спос:об получени  мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлении с последующим разложением основного количества непрореагировавшего карбамата аммони  в нескольких ступен х давлени  и переработкой полученных при этом количеств аммиака и двуокиси углерода в конденсаторах высокого и Низкого давлений в раствор карбамата, рециркул цией их в реактор и выводом из него содержащей инертные компоненты газовой смеси, из которой удал ют аммиак и двуокись углерода в промывйой зоне, последующей рециркул цией полученного при этом раствора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса, содержащую инертные компоненты газовую смесь из реактора промывают раствором карбамата со ступени низкого давлени  и полученный при этом раствор вместе с реакционной массой, отводимой из нижней четверти реактора, ввод т в конденсатор

высокого давлени  при помощи свежего аммиака в количестве 4О-100% в пересчете на общее количество аммиака, подаваемого на синтез.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1 European Chemicoib News Urea Supptement, Januolr),l7,«7{f969)

7 8