SU869551A3 - Способ выделени аммиака и углекислоты из их смеси - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АММИАКА И УГЛЕКИСЛОТЫ ИЗ ИХ СМЕСИ Изобретение относитс  к способу выделени  ) практически чистого ЫНз и СО,. Под термином смесь, содержаща  NHs и COj подразумевают смесь, котора  может представл ть собой бинарную смесь NHs/CO, газообразную смес ННз, СОг и вод ных паров, или водный раствор NHs и COj, в котором может также содер жатьс  в растворе карбамат аммони  и/или кар бонат аммони . Известно выделение аммиака н углекислоты из смесей аммиака, углекислоты и воды путем оттонки большей части аммиака в первой стадии , затем отгонки углекислоты во второй стадии при повышенном давлении смеси аммиака, углекислоты и воды 11. По этому способу в первой стадии примен етс  давлеш1е смеси 1-5 ата; углекислоту выдел ют из смеси аммиака, углекислоты н воды, в которой коидеитраин  аммиака очень мала, т.е. меньше чем в азеотропе аммиак/углекнспота . Образующиес  остатки продувают газом, например, метаиом прн общем давленнн 1 ата. Это приводит к снижению давлени  смеси и выделению аммиака и некоторой части углекис лоты; получают смесь метана, аммиака и углекмс;юты при общем давлении 1 ата. Дл  owciKH газовой смеси от следов углекислоты , часть этой смеси конденсируют, что приводит к абсорбции углекислоты жндасим аммиаком . Наиболее близким по технической cyvatocm и достигаемому результату  вл етс  способ, по которому газовую смесь аммиака и углекислоты , в которой содержание аммиака выше чем в азеотропе, абсорбируют водой или водным раствором. При атмосфе1Я{ом давлении шхм ак отгон ют из получй1ного водного раствора. Затем остаток раствора подвергают дро&юй перегонке при давлении от 5 до 20 ата И нш1 еваюш дл  отгонки углекислоты 2. Известные способы основаны на том оривцй пе, что измен   давление смеси аммиака, утле кислоты и можно выделить аммиак при более нюком давлении, а углекислоту при более высоком. Опкшн ше между давлением, смесн, т.е. суммой парциональных давлений аммиака , утекислоты и воды в стадии удалени  аммиака и давлением смеси в стадии удалени  углекислоты, должно составл ть в обсип соо собах от 1:5 до 1:20, если разделение идет гладко. Однако, эти способы обладают тем недостатком , что если обрабатываема  смесь получаетс  при давлении более 1 ата, то ее давление сначала надо снизить до 1 ата. Более того, газообразный аммиак спускают при максимальном давлении 1 ата, при этом возможно присутствие большого количества другого газа. Если аммиак подвергаетс  дальнейшей переработке, например , в синтезе мочевины, то его давление надо снова повысить. Дл  этого требуетс  значительный расход энергии на компримиоование, кроме того, концентраци  углекислоты в аммиаке должна быть низкой дл  предотвраще- , ПИЯ образовани  твердого карбамата аммони  в компрессоре, и лини х высокого давлени . Можно также сжи ю-гть газообразный аммиак глубоким холодом с последуюшим повышением давлени  аммиака до нужной величины. Но это также требует расхода энергии. Цель изобретени  - с1шже Еие энергозатрат и упрощение способа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе выделени  аммиака и углекислоты из их смеси путем фракционной дисти л даи при нагревании в зоне выделени  аммиака и в зоне выделени  углекислоты выделение углекислоты ведут в присутствии 0,2-6-кратного количества добавл емой воды к весу исходной смеси в зо не выделени  углекислоты. По изобрете1шю предлагаетс  способ выделе1ШЯ практически чистого аммиака и практически чистой углекислоты из смесей аммиака и углекислоты, причем это разделение ведут в зоне выделе1ш  аммиака нагреванием и в зоне выделени  углекислоты нагреванием; этот способ отличаетс  тем, что выделение углекислоты ведут в присутствии воды в количестве от 0,2 до 6-кратного по весу загружаемой смеси в зо ну выделени  углекислоты, дричем оптимально 0,5-45-кратное количество Ниже 0,2-кратного предела разделение становитс  возрастаюше тру ным, при этом требуетс  увеличение количеств Циркул ции и разделение чрезвычайно мало. П более 2,5-кратных количествах возрастает температура выделенной углекислоты, что приводи к усилению коррозии, а при 6-кратном количестве требующеес  количество энергии дл  уд лет1Я добавленной воды становитс  неприемлемо большим. Следует отметить, что количество воды, добавл емой в зону вьщеле1ш  углекислоты, бер с  сверх того, которое содержитс  в исходной смеси, подаваемой в зону вьщеле1ш  углекислоты , поскольку в этой смеси может содержат с  аммиак, углекислота и вода. Предлагаемый способ мржно примен ть дл  ИСХОД1&1Х смесей обогащенных аммиаком или 8 14 углекислотой. Под термином обогащенна  аммиаком смесь понимают, что отношение аммиак/ ртлекислота в исходной смеси такое, что при нагревании выдел етс  преимущественно аммиак , а под термином обогащенна  углекислотой смесь понимают, что отнощеиие аммиак/углекислота в исходной смеси таково, что при нагреванки происходит преимущественное выделение углекислоты. По одному из вариантов насто щего изобретени  предлагаетс  способ, по которому исходна  смесь  вл етс  обогащенной аммиаком смесью, он заключаетс  в: пропускании указанной смеси в зону выделени  аммиака, где получают газообразный амми- ак в виде верхнего пого-на, а в качестве остатка получают посто нно кип щий раствор аммиака и углекислоты; пропускании указанного остатка в виде исходной смеси в зону выделени  углекислоты в присутствии воды, где получают углекислоту в виде верхнего погона, а в качестве остатка получают посто нно кип щий раствор аммиака и углекислоты. По другому варианту изобретени  предлагаетс  способ, в котором смесь представл ет собой обогащенную углекислотой смесь, он заключаетс  в: подаче указанной смеси в зону выделени  углекислоты в присутствии воды, где углекислота выдел етс  в качестве верхнего погона, а в виду остатка выдел етс  посто нно кип щкй водный раствор аммиака и углекислоты; подаЧе указанного остатка в зону десорбции, где удал етс  почти все количество аммиака и углекислоты, в виде газовой смеси с вод ными парами; и подаче этой газовой смеси в зону выделени  аммиака, где газообразный аммиак получают в виде верхнего погона, а в качестве остатка получают посто нно кип щий водный раствор аммиака и углекислоты. Воду можно подавать в зону выделени  углекислоты в одной или нескольких точках этой зоны и/или ее можно подавать частично перед этой зоной в загружаемую в эту зону смесь. Добавл ема  вода может представл ть собой разбавленный раствор аммиака и углекислоты, например, содержащий не менее 90 вес.% воды. Однако это содержание зависит от давлени  в системе, при меньших давлени х требуетс  большее количество воды. Предпочтительно в зоне выделени  аммиака держат температуру низа 60-170° С и температуру верха от -35 до +66° С а в зоне выделени  углекислоты держат температуру низа 75-200°С и температуру верха О-100° С, причем температу{}а верха указанных зон должна быть всегда ниже, чем температура низа. 5 Оптимальна  величина температуры низа зоны выделени  аммиака зависит от состава смеси и давлени . Однако если примен ют текшературу ниже 60° С или температуру образовани  твердых продуктов реакции аммиака, углекислоты и возможно воды, или поступающее в зо ну выделени  углекислоты сырье имеет такой состав, то не достигаетс  оптимальное выделение . В большинстве случаев температура низа зоны выделени  аммиака не выше 170° С, это делают с целью, чтобы она и температура в зоне выделени  аммиака (котора  всегда несколь ко выше) была ниже той температуры, при ко торой идет нежелательна  коррози . По этой же причине температура низа зоны выделени  углекислоты не должна превышать . Температура верха зоны выделени  аммиака определ етс , главным образом, примен емым давлением. Температура верха зоны выделени  углекислоты определ етс  конечной частотой получаемой углекислоты. Как правило, содержание аммиака в 100 ч/м и ниже легко достигаетс  при температуре верха до 100° С. Температура верха обеих зон выделени  определ етс  количеством аммиачной флегмы и количеством и температурой разбавл ющей и промывочной воды, соответственно. Давление в зоне выделени  углекислоты луч ше держать не выше чем в два раза превышающее давление в зоне выделени  аммиака, еще лучше если давлени  в обеих зонах выделени  почти равны. Можно примен ть отношение давлений больше , чем 2, но это приведет к давлению, при котором выделение аммиака станет меньшим, поэтому дл  снижени  аммиака потребуютс  большие капиталовложени . Это также приводит к очень высокому расходу энергии. По этой причине предпочитают работать при указанных максимальных отношени х давлений. Предлагаемый способ можно осуществл ть пр равных давлени х в зонах выделени  аммиака и углекислоты. Выгоднее примен ть отношение давлений, характеризующеес  небольшим коэффициентом , например, это дает экономию тепла при выделении аммиака и углекислоты, а также уменьшает требующуюс  поверхность тешюпередачи . П р и м е р. В оборудовании, показанном на чертеже, выдел ют почти чистый аммиак в почти чистую углекислоту из смеси аммиака, углекислоты и воды. При давлении 18 ата н температуре 73° С водный раствор аммиака н углекислоты, содержащий 33,4% аммиака, 18,2% углекислоты и 48,4% воды, подают в нижнюю часть аммиачной ректификационной колонны 1 со скоростыб 51,972 кг/ч. Компрессором 2 подают 635 кг/ч воздуха, из них 248 кг/ч подают В аммиачную ректификшшонную колонну и 387 К1/Ч в десорбер 3. . Газовую смесь 50,4% аммиака, 17,7% yineкислоты и 30,9% воды и до Г,0% других газов с температурой 162°С, которуго вьшод т из десорбера , также, направл ют в аммиачную ректификационную колонну со скоростью 39,304 кг/ч. Из верха этш колонны вывод т газовую смесь 99,2% аммиака и 0,6% других газов со скоростью 65,217 кг/ч. С помощью охлаждающей воды часть этой газовой смеси сжижают в холодильнике 4. В аммиачную колонну направл ют 44,630 кг/ч флегмы в виде схеиженной смеси. Из холодильника выходит 3,474 кг/ч газовой смеси, содержащей 88,9% аммиака и 11,1% других газов. Ее промьтают в промывателе 114,496 кг/ч воды. Тепло из промьшател  5 отвод т в циркул ционном холодильнике 6. Раствор , содержащий 38,7% аммиака   61,3% воды, возвращают в аммиачную реактиф кационную колонну в количестве 7,335 кг/ч. Температура в верхней части этой колонны составл ет 46°С. По лини м 7 и 8 другие газы направл ют в углекислотную ректификационную колонну 9 в количестве 635 кг/ч. Из нижней части аммиачной ректификационной колонны отвод т , содержащую 25,4% аммиака, 21,6 углекислоты и 53,6% воды при температуре 131° С, по линии 10 в углекислотную ректификационную колонну 9 в количестве 78,027 кг/ч. В эту колонну, давление в которой также составл ет i8 ата, подают также по линии 2573299 кг/ч разбавители в виде воды, содержащей следы аммиака и углекислоты, который при выходе из десорбера имеет температуру 20бС. Эта жидкость отдал ет часть тепла в донной частн углеккслотной ректификационной колонны, остальное тепло отвод т в холодильнике И. Жидкость, выход ща  из десорбера в колиестве 108909 кг/ч, содержаща  35610 кг/ч воы , отвод т возможно при охлаждении в холо нльнике 12 . Эту воду можно использовать д  абсорбции аммиака и углекислоты. Вверх углекиспотной ректификационной коонны подают 5,959 кг/ч промьганой воды дп  ымывани  последних следов аммиака. С поощью пара температуру низа углекислотной ектификационной колонны поддерживают при 58° С. Температура верха этой колонны составмет 5° С. Из этой колонны отбирают 10,094 кг/ч газоой смеси, содержащей 93,7% углекислоты н ,3% других газов, кроме того в ней содеритс  менее 100 ч/млн, аммиака. Из низа ОЛО1ШЫ отбирают раствор, содержащий 81,9% оды, 13,4% аммиака и 4,7% воды при темпеатуре 158°С и направл ют его в десорбер в оличестве 147,826 кг/ч.

Claims (1)

1. Формула изобрете ни я

   Способ выделения аммиака и углекислоты из их смеси путем фракционной дистилляции

   869551 8 при нагревании в зоне выделения аммиака и в зоне выделения углекислоты, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения способа, выделение утле5 кислоты ведут в присутствии 0,2-6-кратного количества добавляемой воды к весу исходной смеси в зоне выделения углекислоты.