UA123549C2 - Контролювання кількості біурету, що виробляється під час виробництва карбаміду - Google Patents

Контролювання кількості біурету, що виробляється під час виробництва карбаміду Download PDF

Info

Publication number
UA123549C2
UA123549C2 UAA201810734A UAA201810734A UA123549C2 UA 123549 C2 UA123549 C2 UA 123549C2 UA A201810734 A UAA201810734 A UA A201810734A UA A201810734 A UAA201810734 A UA A201810734A UA 123549 C2 UA123549 C2 UA 123549C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
urea
section
ammonia
outlet
carbon dioxide
Prior art date
Application number
UAA201810734A
Other languages
English (en)
Inventor
Елко Мостерт
Элко Мостерт
Original Assignee
Стамікарбон Б.В.
Стамикарбон Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Стамікарбон Б.В., Стамикарбон Б.В. filed Critical Стамікарбон Б.В.
Publication of UA123549C2 publication Critical patent/UA123549C2/uk

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/58Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/008Feed or outlet control devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/14Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C273/16Separation; Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C275/00Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C275/02Salts; Complexes; Addition compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C275/00Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C275/46Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups containing any of the groups, X being a hetero atom, Y being any atom, e.g. acylureas
    • C07C275/58Y being a hetero atom
    • C07C275/62Y being a nitrogen atom, e.g. biuret
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Галузь техніки, до якої належить винахід
Винахід відноситься до галузі виробництва карбаміду та належить до контролювання кількості біурету, виробленого як побічний продукт. Винахід стосується способу, а також устаткування й модернізації вже існуючого устаткування.
Рівень техніки
Карбамід зазвичай виготовляють з аміаку та діоксиду вуглецю. Його можна отримати шляхом введення надлишку аміаку разом з діоксидом вуглецю під тиском від 12 до 40 Мпа і за температури від 150 "С до 250С у зону синтезу карбаміду. Утворення внаслідок цього карбаміду може бути найкращим чином представлено у вигляді двох послідовних етапів реакції, причому на першому етапі отримують карбамат амонію відповідно до екзотермічної реакції: 2КНібО2-иНаМ-СО-ОМНА після чого утворений карбамат амонію піддають дегідратації на другому етапі з отриманням карбаміду відповідно до ендотермічної рівноважної реакції:
НагМ-СО-ОМНАаєзНаМ-СО-МНа-НгО
Ступінь, в якій ці реакції відбуваються, залежить, крім іншого, від температури та використаного надлишку аміаку. Продукт реакції, отриманий у розчині для синтезу карбаміду, по суті складається з карбаміду, води, незв'язаного аміаку та карбамату амонію. Карбамат амонію й аміак видаляють із розчину та зазвичай повертають у зону синтезу карбаміду.
Крім вищезгаданого розчину в зоні синтезу карбаміду утворюється газова суміш, яка складається з неперетвореного аміаку та діоксиду вуглецю разом з інертними газами, так званий відхідний газ реактора. Секція синтезу карбаміду може містити окремі зони для утворення карбамату амонію й карбаміду. Ці зони також можуть бути об'єднані в одному пристрої.
Існують різні способи виробництва карбаміду. Ці способи і за аналогією устаткування, в якому ці способи забезпечують, по суті включають наступні етапи: синтез, регенерація вихідних матеріалів, які не прореагували, послідовна переробка та завершальна обробка. Таким чином, застосовують секції синтезу й регенерації, які пов'язані одна з одітою, щоб сформувати контур синтезу, у результаті чого вихідні матеріали (аміак і діоксид вуглецю, особливо у формі карбамату амонію) регенерують і повертають на етап синтезу. Вихід контуру синтезу по суті
Зо являє собою очищений водний потік карбаміду, що мас концентрацію 50 мас. 95 карбаміду або вище, по суті до 75-80 мас.9о до того, як указаний потік піддають етапу (-ам) остаточної концентрації.
Послідовна переробка по суті відноситься до однієї або більше секцій, зон або блоків, в яких вищезгаданий водний потік карбаміду додатково концентрується. Таку додаткову концентрацію зазвичай виконують шляхом випарювання, а секцію концентрації часто називають секцією випарювання.
Вихід секції концентрації являє собою концентрований водний потік карбаміду, який часто називають розплавом карбаміду. Цей розплав с придатним для перетворення в завершальній секції для карбаміду на твердий продукт карбаміду. Зазвичай розплав карбаміду має концентрацію карбаміду більше 90 мас. 95, переважно більше 95 мас. 95, наприклад більше 97 мас. 95. Із завершальної секції для карбаміду зазвичай виходить потік газу, що містить аміак.
Для запобігання викидам аміаку сучасне устаткування для виробництва карбаміду містить секцію зниження викидів аміаку (яку ще називають секцією видалення аміаку), наприклад секцію нейтралізації аміаку. Така секція нейтралізації зазвичай містить один або більше кислотних скруберів.
Одна з проблем у виробництві карбаміду пов'язана з контролем кількості біурету, що утворюється як побічний продукт, і по суті є присутнім у продуктах карбаміду у вигляді невеликих частинок або гранул. Біурст є димером карбаміду й утворюється за виділення аміаку.
Кількість біурету є показником якості карбаміду, який може бути проданий. Зазвичай у всьому світі стандартна специфікація для біурету в продуктах карбаміду становить менш ніж 1 мас. 95.
Наприклад, для добрива кількість біурету по суті становить менше 0,9 мас. 95. Для інших видів застосування, таких як використання водного розчину карбаміду в блоці для відновлення МОх у дизельних вихлопних газах (зокрема відомого як рідина для очищення вихлопу дизельних двигунів, доступна в продажу під торговою маркою лавічег"), вміст біурету має бути ще нижчим.
В устаткуванні для виробництва карбаміду, що працює на основі старої одноетапної технології, утворення біурету не становить значних труднощів. Однак сучасне устаткування, таке як устаткування для відгону карбаміду, має тенденцію призводити до утворення більшої кількості біурету. Залишається необхідність у кращому контролюванні виробництва біурету.
Ще одна проблема полягає в тому, що складніше виробляти карбамід відповідно до бо необхідних специфікацій біурету, якщо устаткування, на якому виготовляється карбамід, не працює на повну потужність. По суті рівні біурету гарантуються для устаткування, яке працює на повну потужність. На практиці це означає, що виробники, які працюють на своєму устаткуванні за зменшеної потужності, ризикують, що вироблені продукти не відповідають специфікаціям для всіх кінцевих цілей. Було би бажаним забезпечити спосіб виробництва карбаміду й устаткування, придатне для такого способу, що дозволяє контролювати утворення біурету також у тому випадку, якщо устаткування, на якому отримують карбамід, працює за зменшеної потужності. Додатково було б бажано забезпечити спосіб контролю утворення біурету, який можна було б впровадити на існуючому устаткуванні для виробництва карбаміду без значної дорогої модернізації такого устаткування.
У 53211788 розкрито спосіб виробництва твердого карбаміду з безводного розплаву карбаміду та мету утримання й транспортування розплавленого карбаміду з мінімальним утворенням біурету. Згідно з цим способом у момент часу, коли формується безводний розплав карбаміду шляхом випарювання водного розчину карбаміду в процесі синтезу, утворюється безводний розчин аміаку й карбамід. Для цього потік безводного розплаву з температурою в діапазоні 135-145 "С і тиском переважно більше 1,4 МПа (більше 200 фунтів на квадратний дюйм), подасться на амонізатор. На амонізатор також подається потік аміаку. Залишок нерозчиненого аміаку видаляють у верхній частині амонізатора. Таке видалення у верхній частині реактора може відбуватися лише за умови, що аміак перебуває в газовій фазі. Розчин аміаку й карбаміду видаляють у нижній частині амонізатора й транспортують до устаткування, на якому відбувається тверднення, яке може фізично розташовуватися на значній відстані.
Завдяки тому, що розплав карбаміду транспортується до устаткування, на якому відбувається тверднення, у формі розчину аміаку й карбаміду, утворення біурету під час такого транспортування зводиться до мінімуму.
У 58959.358 розкрито спосіб виробництва невеликих частинок карбаміду, який дозволяє зменшити утворення біурету. Згідно з процесом за документом 58959.358, карбамід, що містить дегазований потік, що виходить із реактора, пропускають із зони первинного очищення в другу зону очищення, в якій потік, що виходить з реактора, нагрівають за певних умов температури й тиску. Утворення біурсту зводять до мінімуму завдяки тому, що розплав карбаміду в зоні перетворення утримують під тиском аміаку 1-10 МПа (100-100 атм.), за температури 133-191"
Зо (272-375 "Е) протягом часу, достатнього для досягнення рівноваги між аміаком-біуретом- карбамідом, щоб отримати розплав, який містить 0,1-0,3 мас. 95) біурету, який потім транспортується до зони прилювання. Концентрацію біурету додатково знижують шляхом приведення в контакт розплаву карбаміду з газом, що містить аміак, за температури вище точки плавлення чистого карбаміду протягом періоду часу, достатнього для досягнення рівноваги між аміаком, що реагує, біуретом і карбамідом.
Суть винаходу
З метою кращого вирішення однієї або більше з вищевказаних вимог у винаході в одному аспекті пропонується спосіб отримання карбаміду, який включає етапи, на яких: а. аміак і діоксид вуглецю піддають умовам утворення карбаміду в секції синтезу карбаміду, отримуючи таким чипом водний потік карбаміду; р. подають водний потік карбаміду в секцію регенерації; с. у секції регенерації водний потік карбаміду піддають регенерації аміаку й діоксиду вуглецю, що не прореагували, із вказаного водного потоку карбаміду, у результаті чого отримують регенерований аміак і діоксид вуглецю й очищений водний потік карбаміду; а. рециркулюють указані регенеровані аміак і діоксид вуглецю в секцію синтезу; е. подають очищений водний потік карбаміду в секцію концентрації;
Її. у секції концентрації піддають очищений водний потік карбаміду видаленню води, у результаті чого утворюється потік концентрованого карбаміду; причому спосіб додатково включає додавання рідини, що містить аміак, до водного потоку карбаміду, переважно до потоку концентрованого карбаміду після секції регенерації, і при цьому реалізація способу відбувається в устаткуванні для виробництва карбаміду, обладнаному секцією зниження викидів (наприклад, секцією нейтралізації), для викидів газу, що містять аміак.
В іншому аспекті винахід являє собою устаткування для отримання карбаміду, причому вказане устаткування містить секцію синтезу карбаміду, що має впускний отвір для аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для водного розчину карбаміду, причому вказаний випускний отвір перебуває в рідинному сполученні з секцією регенерації, що має впускний отвір для водного розчину карбаміду, випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду, причому вказаний випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю перебуває в рідинному сполученні із впускним бо отвором секції синтезу, секції регенерації, причому вказаний випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду перебуває в рідинному сполученні із впускним отвором секції концентрації; причому вказана секція концентрації має випускний отвір для пари або парового конденсату й випускний отвір для потоку концентрованого карбаміду, який перебуває в рідинному сполученні з завершальною секцією дія потоку концентрованого карбаміду, причому вказана завершальна секція містить випускний отвір для газу в сполученні за газовим потоком із секцією зниження викидів (наприклад, секцією нейтралізації, для викидів газу, що містять аміак, причому устаткування містить після секції регенерації (наприклад, у секції концентрації або в завершальній секції) постачальний елемент для постачання рідкого аміаку до впускного отвору для рідкого аміаку.
У ще одному додатковому аспекті винахід являє собою спосіб модернізації вже існуючого устаткування для отримання карбаміду, причому вказане устаткування містить секцію синтезу карбаміду, що має впускний отвір для аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для водного розчину карбаміду, причому вказаний випускний отвір перебуває в рідинному сполученні з секцією регенерації, що має впускний отвір для водного розчину карбаміду, випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду, причому вказаний випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю перебуває в рідинному сполученні з впускним отвором секції синтезу, причому вказаний випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду перебуває в рідинному сполученні з впускним отвором секції концентрації; причому вказана секція концентрації має випускний отвір для пари або парового конденсату або іншого теплообмінного середовища й випускний отвір для потоку концентрованого карбаміду, який перебуває в рідинному сполученні з завершальною секцією для потоку концентрованого карбаміду, причому вказана завершальна секція містить випускний отвір для газу в сполученні за газовим потоком із секцією зниження викидів (наприклад, секцією нейтралізації), для викидів газу, що містять аміак, причому спосіб модернізації включає додавання постачального елемента для постачання рідкого аміаку до впускного отвору дія рідкого аміаку після секції регенерації.
Опис креслень
На Фіг. зображений графік, створений авторами цього винаходу, на якому представлене утворення біурету в секціях звичайного устаткування для відгону карбаміду в разі звичайного
Зо використання. Секції вказані на осі Х зі стороною впуску зліва й стороною випуску справа.
Секція "ректифікації" по суті є частиною секції регенерації. Секція "М302" є резервуаром для зберігання карбаміду. Сукупні відсотки утворення біурету вказуються по осі Х у відсотках біурету від сукупної кількості карбаміду й біурету. На графіку показано, що на додаток до загальноприйнятої думки біурет в основному утворюється в стрипері, та значна кількість біурету утворюється в секції випарювання (тобто концентрації) і завершальній секції.
Детальний опис винаходу
Винахід загалом грунтується на розумінні того, що для зменшення утворення біурету слід додавати аміак. Утворення біурету з карбаміду, в якому утворюється аміак, є хімічною рівновагою. Додавання аміаку до водного потоку карбаміду, який знаходиться в умовах, сприятливих для утворення біурету, зсуває рівновагу на користь протилежної реакції, тобто в бік вихідного матеріалу (а саме карбаміду). Як наслідок, утворення біурету гальмується, блокується або навіть змінюється протилежною реакцією. Слід розуміти, що ступінь блокування утворення біурету або зміни реакції утворення біурету на протилежну залежить від кількості доданого аміаку, часу перебування суміші карбаміду й аміаку та температури. Наприклад, у разі, коли рідкий аміак додасться після секції концентрації, тобто до концентрованого водного потоку карбаміду (тобто до розплаву карбаміду із вмістом 2-5 мас. 95 води), придатна концентрація аміаку після додавання знаходиться в діапазоні від 500 до 5000 ч/млн за масою. Таким чином, типові температури перебувають у діапазоні від 130 "С до 140 "С.
Додавання аміаку в технологічний процес виробництва карбаміду є парадоксальним заходом, оскільки устаткування для виробництва карбаміду зазвичай призначене для вилучення аміаку з продукту карбаміду і, зокрема, для запобігання потраплянню аміаку в повітря. Однак цікаво, що сучасне устаткування для виробництва карбаміду містить один або більше кислотних скруберів, розташованих після завершальної секції обробки карбаміду, які слугують для нейтралізації аміаку до того, як газові потоки, які містять такий аміак, будуть випущені в повітря. Винахідники зрозуміли, що присутність таких скруберів або будь-яких інших доступних заходів, які застосовуються в устаткуванні для виробництва карбаміду з метою зменшення викидів аміаку, по суті дозволяє навіть додавати аміак у потік карбаміду, виробленого на устаткуванні.
До цього часу контроль за утворенням біурету фокусувався на подіях у секції синтезу бо карбаміду. Це узгоджується із загальним переконанням, що велика частина біурету утворюється в стрипері. Винахідники тепер вважають, без обмеження теорією, що значна частина біурету утворюється в секції концентрації і/або в завершальні й секції.
Згідно з винаходом вищевказане розуміння використовується для контролювання утворення біурету на тому етапі технологічного процесу, коли формується потік концентрованого карбаміду (розплав карбаміду).
Винахід можна легко впровадити на будь-якому устаткуванні для виробництва карбаміду.
Таке устаткування по суті містить принаймні такі секції: секцію синтезу карбаміду, секцію регенерації і секцію концентрації. Зазвичай устаткування для виробництва карбаміду також містить завершальну секцію нижче секції концентрації, в якій розплав карбаміду, отриманий із секції концентрації, перетворюють на кінцевий твердий продукт, такий як невеликі частинки або гранули. Вищезазначені секції перебувають в такому рідинному сполученні, що є відомим у цій галузі, який по суті передбачає контур синтезу карбаміду, до якого повертають регенерований аміак і діоксид вуглецю (включно з карбаматом амонію).
Секція синтезу карбаміду містить один або більше впускних отворів для подачі реагентів, а саме аміаку й діоксиду вуглецю. З огляду на необхідність умов утворення карбаміду секція синтезу по суті буде працювати під високим тиском (зазвичай 12-40 МПа) і зазвичай називається секцією високого тиску (НР). Секція синтезу зазвичай містить реактор, і в реакторі можуть бути забезпечені впускні отвори. В устаткуванні для виробництва карбаміду секція синтезу також містить інше НР-обладнання високого тиску, таке як стрипер і конденсатор.
Стрипер може бути термічним стрипером (який працює тільки па основі тепла), але частіше використовується стрипер, що працює на основі відпарного газу (аміаку або частіше діоксиду вуглецю). Впускні отвори для подачі реагентів у секцію синтезу також можуть бути включені в таке інше устаткування. Наприклад, часто використовують спосіб відгону діоксиду вуглецю, в якому зазвичай подача діоксиду вуглецю застосовується як відпарний газ і надходить у секцію синтезу через впускний отвір у стрипері.
Секція синтезу мас випускний отвір (тобто отвір для випуску рідини) для водного розчину карбаміду (тобто розчину для синтезу карбаміду, отриманого в результаті виливу на аміак і діоксид вуглецю умов утворення карбаміду), який перебуває в рідинному сполученні принаймні з однією секцією регенерації (яку іноді також називають секцією рециркуляції). Зазвичай вона
Зо містить одну або більше секцій, які працюють під тиском нижче 7 МПа. Це може бути секція низького тиску (І Р), секція помірного тиску (МР) або обидві. І Р зазвичай становить від 0,1 до 1
МПа, МР зазвичай становить від 1 до 7 МПа, більш типово 1-5 МПа.
Для повноти згадується, що секція синтезу також буде містити, наприклад у реакторі, випускний отвір для інертних газів (крізь який також виходитиме деяка частина газоподібного аміаку й діоксиду вуглецю), гази з якого по суті будуть скеровані в скрубер високого тиску. Крім того, у разі способу відгону, як зазначено вище, стрипер матиме випускний отвір для газоподібного аміаку й/або діоксиду вуглецю, які не прореагували, і в разі необхідності також для використаного відпарного газу).
Принаймні одна секція регенерації має впускний отвір для вищезгаданого водного розчину карбаміду, отриманого в результаті синтезу. У секції регенерації аміак і діоксид вуглецю, які не прореагували, регенерують і повертають назад у секцію синтезу. Отже, секція регенерації містить випускний отвір для рециркуляції аміаку й діоксиду вуглецю, який перебуває в рідинному сполученні з впускним отвором секції синтезу. Рециркуляція часто приймає форму потоку низького тиску (І Р) карбамату амонію, який доводиться до тиску синтезу перед входом у секцію синтезу. Секція регенерації містить випускний отвір для водного розчину карбаміду, який очищають у результаті видалення карбамату амонію в секції регенерації. Указаний випускний отвір перебуває в рідинному сполученні з розташованими нижче за потоком секціями, таким чином (прямо чи опосередковано) із впускним отвором секції концентрації. Секція концентрації слугує для збільшення концентрації карбаміду шляхом видалення води. Це по суті відбувається шляхом випаровування, а секція концентрації має випускний отвір для води, тобто зазвичай або випускний отвір для пари, або випускний отвір для конденсату пари. Секція концентрації також містить випускний отвір для потоку концентрованого карбаміду, який є результатом видалення води в секції концентрації. Потік концентрованого карбаміду часто називають розплавом карбаміду, який є придатним для перетворення в завершальній секції па твердий продукт карбаміду. Зазвичай розплав карбаміду має концентрацію карбаміду більше 90 мас. 95, переважно більше 95 мас. 95, наприклад більше 97 мас. 95. Розплав карбаміду скеровується до завершальної секції, в якій по суті набуває твердої форми, наприклад, у вигляді невеликих частинок або гранул.
Винахід у всіх його варіантах втілення може бути реалізований на будь-якому типі бо устаткування для виробництва карбаміду. На практиці з огляду на загальні вимоги щодо викидів аміаку винахід можна реалізувати лише на устаткуванні для виробництва карбаміду, яке містить секцію зниження викидів, наприклад секцію нейтралізації, для викидів газу, що містять аміак.
Зазвичай така секція являє собою секцію зниження викидів аміаку, яка, наприклад, містить один або більше абсорберів, інсинераторів і скруберів; причому скрубери можуть бути, наприклад, кислотними скруберами. У кислотних скруберах аміак, що міститься в потоці газу, контактує зі слабкою або сильною кислотою. Наприклад, з оцтовою кислотою, азотною кислотою, сірчаною кислотою. Абсорбери можуть містити тверді абсорбенти, див., наприклад, М/О2011/099844.
Устаткування для виробництва карбаміду відомо фахівцям у цій галузі. Посилання робиться на енциклопедію ШІіІтапп'5 Епсусіореаїа ої Іпдивігіа! Спетівігу, 2010, А27, сторінки 333-350 про карбамід.
Додавання рідкого аміаку згідно з винаходом відбувається після секції або секцій регенерації. У цьому місці формується очищений водний потік карбаміду, до якого можна додавати рідкий аміак.
Рідкий аміак можна додавати в резервуар для зберігання карбаміду, який зазвичай розташовують перед секцією концентрації. Для цього резервуар для зберігання карбаміду містить впускний отвір для рідкого аміаку, який перебуває в рідинному сполученні з джерелом вказаного рідкого аміаку.
Додавання рідкого аміаку також можна виконувати в секції концентрації. У такому випадку один або більше концентраторів (зазвичай: випарників) оснащують впускним отвором для рідкого аміаку. Цей впускний отвір поєднують рідинним сполученням із джерелом рідкого аміаку.
Переважно рідкий аміак додають після секції концентрації. У цьому місці утворюється водний потік концентрованого карбаміду, що зазвичай має концентрацію карбаміду більше 90 мас. 96 (розплав карбаміду, який обговорювали вище). У цьому варіанті втілення рідкий аміак можна додавати перед завершальною секцією або до завершальної секції.
Рідкий аміак можна додавати більше ніж одним способом, тобто використовуючи будь-яку комбінацію зі згаданих вище місць додавання.
У переважному варіанті втілення винахід належить до способу отримання карбаміду відповідно до способу відгону, який забезпечується на устаткуванні для відгону карбаміду.
В устаткуванні для відгону карбаміду розпад карбамату амонію, який не було перетворено на карбамід, і витіснення звичайного надлишку аміаку значною мірою відбуваються під тиском, який по суті майже дорівнює тиску в реакторі синтезу. Цей розпад і витіснення відбуваються в одному або більше стриперах, встановлених після реактора, можливо, за допомогою відпарного газу, такого як, наприклад, діоксид вуглецю й/або аміак, і з додаванням тепла. Також можливе застосування термічного відгону. Термічний відгон означає, що застосування відбувається виключно з джерела подачі тепла для розпаду карбамату амонію та видалення аміаку й діоксиду вуглецю, присутніх у розчині карбаміду. Газовий потік, що виходить зі стрипера, містить аміак і діоксид вуглецю, які конденсуються в конденсаторі високого тиску, а потім повертаються в зону синтезу карбаміду.
В устаткуванні для відгону карбаміду зона синтезу працює за температури 160-240 "С і переважно за температури 170-220 "С. Тиск у реакторі синтезу становить 12-21 МПа, переважно 12,5-20 МПа, більш переважно 13-16 МПа. У цій галузі такі діапазони по суті являють собою "високий тиск" (як це також використовується у зв'язку зі звичайним "конденсатором карбамату високого тиску"). Валове молярне співвідношення аміаку й діоксиду вуглецю (валове співвідношення М/С) у зоні синтезу карбаміду устаткування для відгону карбаміду зазвичай знаходиться в інтервалі від 2,2 до 5 і переважно від 2,5 до 4,5 моль/моль. Для повноти розуміння слід відзначити, що зона синтезу зазвичай буде працювати як на основі зовнішньої подачі вихідних матеріалів, аміаку й діоксиду вуглецю, так і на регенерованих вихідних матеріалах, які по суті містять регенерований аміак і діоксид вуглецю у вільній формі, а також у формі карбамату амонію й/або біурету. Валове співвідношення М/С, яке є терміном, що має звичайне значення в цій галузі, відноситься до гіпотетичної суміші, в якій усі вихідні матеріали перетворюються на вільний аміак і діоксид вуглецю.
Зона синтезу може містити один реактор або множину реакторів, розташованих паралельно або послідовно. Па додаток до одного або більше реакторів секція синтезу містить стрипер, конденсатор і скрубер, причому всі вони по суті працюють за однакового тиску. Зона синтезу по суті називається секцією високого тиску (НР).
У секції синтезу карбамідний розчин, що виходить із карбамідного реактора, подається в стрипер, в якому велика кількість неперетвореного аміаку й діоксиду вуглецю відділяється від водного карбамідного розчину. Такий стрипер може являти собою кожухотрубчастий теплообмінник, в якому карбамідний розчин подають у верхню частину з боку трубок, а діоксид 60 вуглецю, призначений для застосування в синтезі, вводять у нижню частину стрипера. На стороні кожуха додається пара високого тиску (НР) для нагріву розчину через непрямий теплообмін. Карбамідний розчин виходить із теплообмінника в нижній частині, тоді як парова фаза виходить зі стрипера у верхній частині. Пара, що виходить із вказаного стрипера, містить аміак, діоксид вуглецю й невелику кількість води. Указана пара конденсується в теплообміннику з падаючою плівкою або в конденсаторі зануреного тину, який може бути горизонтального або вертикального типу. Занурений теплообмінник горизонтального тину описано у вищезгаданій енциклопедії ШОІІтапп'5 Епсусіоредіа ої Іпдивіга! Спетівігу, Мої. А27, 1996, сторінки 333-350.
Після обробки відгоном тиск відпареного розчину карбаміду в секції регенерації карбаміду зменшується. У секції регенерації неперетворений аміак і діоксид вуглецю в карбамідному розчині відокремлюють від розчину карбаміду й води. Секція регенерації містить зазвичай нагрівач, секцію відділення рідини/газу й конденсатор. Розчин карбаміду, що надходить у секцію регенерації, нагрівають для випарювання з цього розчину летючих компонентів аміаку й діоксиду вуглецю, а також води. Теплоносій, який використовується в нагрівачі, зазвичай є парою. Водний розчин карбамату амонію, утворений у конденсаторі карбамату низького тиску в секції регенерації, що працює за більш низького тиску, ніж тиск у секції синтезу, переважно повертається в секцію синтезу карбаміду, що працює під тиском синтезу. Секція регенерації по суті є єдиною секцією або може являти собою множину секцій регенерації, розташованих паралельно або послідовно. Секція регенерації містить нагрівач, рідинний/газовий сепаратор і конденсатор. Тиск у цій секції регенерації по суті становить від 200 до 600 кПа. Ця секція по суті згадується як секція регенерації низького тиску (І Р) (або секція рециркуляції, причому терміни "секція регенерації" і "секція рециркуляції" в цьому описі використовуються як взаємозамінні). У нагрівачі секції регенерації основну частину аміаку й діоксиду вуглецю відділяють від карбаміду й водної фази шляхом нагрівання карбамідного розчину. Зазвичай у ролі теплоносія застосовують пару низького тиску (ГР). Карбамід і водна фаза містять невелику кількість розчиненого аміаку й діоксиду вуглецю, які залишають секцію регенерації й направляються в секцію послідовної переробки карбаміду, де розчин карбаміду концентрують шляхом випарювання з указаного розчину води. Ця секція, тобто секція концентрації, часто згадується як секція випарювання, і вона зазвичай складається з одного або двох випарників, пара яких конденсуються нижче за потоком і повертається назад у процес.
Зо У деяких варіантах втілення па додаток до секції синтезу високого тиску (НР) і секції регенерації низького тиску (І Р) присутня секція обробки помірного тиску (МР). Наприклад, у УМО 02/090323 розкрито спосіб виробництва карбаміду і устаткування для відгону діоксиду вуглецю, де секція обробки помірного тиску (МР) присутня паралельно із секцією відгону високого тиску (НР). Аналогічний опис можна знайти в ЕР 2086928.
Існують також способи, в яких секція обробки помірного тиску (МР) присутня послідовно, після секції синтезу карбаміду. У цьому відношенні можна зробити посилання на, наприклад, СВ 1542371 та інші описи способів Зпатргодейі Аттопіа і зей Мірріпа.
Зазвичай в устаткуванні для відгону карбаміду утворюється більше біурету, ніж у звичайному устаткуванні з одноетапною технологією. Велика перевага цього винаходу полягає в тому, що, за умови додавання достатньої кількості аміаку й достатньо тривалого часу перебування аміаку у водному потоці карбаміду, можна також зменшити кількість біурету, що утворився в секції синтезу (наприклад, у стрипері).
Важливою перевагою цього винаходу є простота заходу, що полягає в додаванні рідкого аміаку. Цей винахід можна застосувати як на новому (встановлюваному з нуля) обладнанні, так і на діючому обладнанні. В останньому випадку не потрібно робити великі зміни або вкладати значні інвестиції. Для впровадження цього винаходу потрібні прості заходи, які полягають у формуванні впускного отвору для рідкого аміаку в місці після секції регенерації, як обговорювалося вище. Якщо такого отвору не було, додатковий впускний отвір для рідини можна легко виготовити (наприклад, шляхом висвердлювання отвору в трубі або резервуарі й під'єднання його до джерела постачання аміаку).
У цілому, винахід забезпечує новий спосіб контролювання утворення біурету у виробництві карбаміду, зокрема зменшення такого утворення, запобігання такому утворенню або стимулювання реакції, протилежної до реакції утворення біурету. Цього досягають шляхом додавання рідкого аміаку до водного потоку карбаміду. Таке додавання викопують в одному або більше місцях на устаткуванні для виробництва карбаміду після секції регенерації. Додавання рідкого аміаку слугує для зміщення рівноваги реакції утворення біурету з карбаміду в бік формування карбаміду з біурету та аміаку. Цей винахід також можна реалізувати на існуючому устаткуванні для виробництва карбаміду, із застосуванням простих заходів, що полягають у формуванні відповідного впускного отвору для рідкого аміаку, який перебуває в рідинному бо сполученні з джерелом такого рідкого аміаку.
У тих випадках, коли в цьому описі обговорюються складові частини устаткування для виробництва карбаміду, включно з блоками, зонами й секціями такого устаткування, фахівцеві в цій галузі буде зрозуміло, як проводити процес виробництва карбаміду. Тобто, також, якщо явно не вказано, фахівцеві буде зрозуміле взаємне розташування цих частин. Наприклад, фахівцеві в цій галузі буде зрозуміле наступне: Устаткування для виробництва карбаміду по суті містить рідинні сполучення та лінії для технологічних потоків (потоки виробництва карбаміду), по суті в тому числі контур рециркуляції. Це слугує для синтезу й одержання карбаміду, а також для оптимального використання реагентів шляхом рециркуляції аміаку й діоксиду вуглецю, які не прореагували. Устаткування для виготовлення карбаміду по суті також містить технологічні підключення та лінії, по суті в тому числі контур пари. Це слугує для забезпечення нагріву, коли це необхідно в устаткуванні і для оптимального використання наявної енергії шляхом циркуляції пари, отриманої в одній частині устаткування, в іншу частину, в якій може бути корисним теплообмін за участі такої пари. Таким чином, якщо це явно не вказано, фахівець у галузі виробництва карбаміду зазвичай зможе визначити, що є потоками рідини, і що є газовими потоками, і через які канали, труби або лінії потоку відбувається їх транспортування й/або рециркуляція в устаткуванні.
У разі згадування в цьому описі терміну "рідинне сполучення", він відноситься до будь-якого зв'язку між першою частиною або секцією устаткування і другою частиною або секцією устаткування, через яку течуть рідини, тобто гази, рідини або надкритичні рідини, і більш конкретно рідини можуть текти з першої частини устаткування до другої частини устаткування.
Таке рідинне сполучення зазвичай забезпечують системами трубок, шлангами або іншими пристроями для транспортування рідин, добре відомими фахівцеві в цій галузі.
У разі згадування в цьому описі терміну "сполучення за газовим потоком", він відноситься до будь-якого зв'язку між першою частиною або секцією устаткування та другою частиною або секцією устаткування, через яку може витікати газ або пара, особливо водяна пара, з першої частини устаткування до другої частини устаткування. Такі лінії газового потоку зазвичай містять системи трубопроводів або інші пристрої для транспортування газів, добре відомі фахівцеві в цій галузі, якщо це необхідно, під тиском, що є вищим або нижчим (вакуум) за атмосферний.
Коо)

Claims (12)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб виробництва карбаміду, який включає етапи, на яких: а) аміак і діоксид вуглецю піддають умовам утворення карбаміду в секції синтезу карбаміду, одержуючи таким чином водний потік карбаміду; р) подають водний потік карбаміду в секцію регенерації; с) у секції регенерації водний потік карбаміду піддають регенерації аміаку й діоксиду вуглецю, що не прореагували, із вказаного водного потоку карбаміду, у результаті чого одержують регенеровані аміак і діоксид вуглецю й очищений водний потік карбаміду; а) рециркулюють указані регенеровані аміак і діоксид вуглецю в секцію синтезу; е) подають очищений водний потік карбаміду в секцію концентрації; 7) у секції концентрації піддають очищений водний потік карбаміду видаленню води, у результаті чого утворюється потік концентрованого карбаміду; причому спосіб додатково включає: 9) додавання після секції концентрації рідкого аміаку до потоку концентрованого карбаміду з одержанням концентрації аміаку після додавання в діапазоні від 500 до 5000 ч/млн за масою, причому реалізація способу відбувається в устаткуванні для виробництва карбаміду, обладнаному секцією зниження викидів для викидів газу, що містять аміак.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що рідкий аміак додається після секції концентрації і перед завершальною секцією.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що рідкий аміак додається в завершальну секцію.
4. Спосіб за будь-яким одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що температура потоку концентрованого карбаміду після додавання рідкого аміаку знаходиться в діапазоні 130- 140 76.
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що рідкий аміак додається в розплав карбаміду з концентрацією карбаміду більше 90 мас. 95.
б. Спосіб за будь-яким одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що секція зниження викидів являє собою секцію нейтралізації.
7. Устаткування для одержання карбаміду, причому вказане устаткування містить секцію бо синтезу карбаміду, що має впускний отвір для аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для водного розчину карбаміду, причому вказаний випускний отвір знаходиться в рідинному сполученні з секцією регенерації, що має впускний отвір для водного розчину карбаміду, випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду, причому вказаний випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю знаходиться в рідинному сполученні із впускним отвором секції синтезу, причому вказаний випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду знаходиться в рідинному сполученні із впускним отвором секції концентрації; причому вказана секція концентрації має випускний отвір для пари або парового конденсату й випускний отвір для потоку концентрованого карбаміду, який знаходиться в рідинному сполученні з завершальною секцією для потоку концентрованого карбаміду, причому вказана завершальна секція містить випускний отвір для газу в сполученні за газовим потоком із секцією зниження викидів для викидів газу, що містять аміак, причому устаткування містить постачальний елемент для постачання рідини, що містить аміак, у потік концентрованого карбаміду після секції концентрації.
8. Устаткування за п. 7, яке відрізняється тим, що секція зниження викидів аміаку являє собою секцію нейтралізації аміаку.
9. Устаткування за п. 8, яке відрізняється тим, що секція нейтралізації аміаку містить один або більше кислотних скруберів.
10. Устаткування за будь-яким із пп. 7-9, яке відрізняється тим, що секція синтезу являє собою секцію синтезу під високим тиском і містить реактор, стрипер і конденсатор, причому під час роботи в стрипері як відпарний газ використовується діоксид вуглецю.
11. Спосіб модернізації існуючого устаткування для одержання карбаміду, причому вказане устаткування містить секцію синтезу карбаміду, що має впускний отвір для аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для водного розчину карбаміду, причому вказаний випускний отвір знаходиться в рідинному сполученні з секцією регенерації, що має впускний отвір для водного розчину карбаміду, випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю та випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду, причому вказаний випускний отвір для регенерації аміаку й діоксиду вуглецю знаходиться в рідинному сполученні із впускним отвором секції синтезу, причому вказаний випускний отвір для очищеного водного потоку карбаміду знаходиться в рідинному сполученні із впускним отвором секції концентрації; причому вказана Зо секція концентрації має випускний отвір для пари або парового конденсату й випускний отвір для потоку концентрованого карбаміду, який знаходиться в рідинному сполученні з завершальною секцією для потоку концентрованого карбаміду, причому вказана завершальна секція містить випускний отвір для газу в сполученні за газовим потоком із секцією зниження викидів для викидів газу, що містять аміак, причому спосіб модернізації включає приєднання устаткування до постачального елемента для постачання рідини, що містить аміак, до потоку концентрованого карбаміду після секції концентрації.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що секція зниження викидів аміаку являє собою секцію нейтралізації аміаку, яка переважно містить один або більше кислотних скруберів.
UAA201810734A 2016-05-03 2017-04-28 Контролювання кількості біурету, що виробляється під час виробництва карбаміду UA123549C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16168119 2016-05-03
PCT/NL2017/050270 WO2017192031A1 (en) 2016-05-03 2017-04-28 Controlling biuret in urea production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA123549C2 true UA123549C2 (uk) 2021-04-21

Family

ID=56081230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201810734A UA123549C2 (uk) 2016-05-03 2017-04-28 Контролювання кількості біурету, що виробляється під час виробництва карбаміду

Country Status (12)

Country Link
US (2) US10526281B2 (uk)
EP (1) EP3452444B1 (uk)
CN (1) CN109153638B (uk)
CA (1) CA3023104C (uk)
EA (2) EA202090009A1 (uk)
HR (1) HRP20201330T1 (uk)
MX (1) MX2018013408A (uk)
MY (1) MY179668A (uk)
PL (1) PL3452444T3 (uk)
SA (1) SA518400361B1 (uk)
UA (1) UA123549C2 (uk)
WO (1) WO2017192031A1 (uk)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109516931A (zh) * 2018-12-12 2019-03-26 河南心连心化肥有限公司 一种连续生产低缩二脲车用尿素溶液的装置及生产工艺
EP3995488A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-11 Casale Sa Process for producing feed-grade urea
US20240059623A1 (en) * 2022-02-15 2024-02-22 Stamicarbon B.V. Stripping-type urea plant for def production

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL285601A (uk) * 1961-11-28
GB959358A (en) 1962-01-08 1964-06-03 Kellogg M W Co Production of urea prills of low biuret content
US3211788A (en) 1962-11-14 1965-10-12 Chemical Construction Corp Biuret control in urea process
IT1068268B (it) 1976-09-09 1985-03-21 Snam Progetti Procedimento per la produzione di urea e purificazione delle acque
AT351135B (de) * 1977-06-08 1979-07-10 Oemv Ag Verfahren und vorrichtung zur reinigung von harnstoffloesungen
NL1017990C2 (nl) 2001-05-03 2002-11-05 Dsm Nv Werkwijze voor de bereiding van ureum.
EP1918273A1 (en) 2006-11-04 2008-05-07 Urea Casale S.A. Process for urea production and related plant
IT1395127B1 (it) * 2009-07-30 2012-09-05 Saipem Spa Procedimento per il recupero di ammoniaca da una corrente gassosa
AU2010345799B2 (en) 2010-02-12 2015-01-15 Stamicarbon B.V. Removal of ammonia in urea finishing

Also Published As

Publication number Publication date
EA034672B1 (ru) 2020-03-04
MX2018013408A (es) 2019-02-28
CA3023104A1 (en) 2017-11-09
US10766856B2 (en) 2020-09-08
HRP20201330T1 (hr) 2020-11-27
EP3452444B1 (en) 2020-06-10
EA202090009A1 (ru) 2020-03-26
WO2017192031A1 (en) 2017-11-09
SA518400361B1 (ar) 2022-11-16
US10526281B2 (en) 2020-01-07
MY179668A (en) 2020-11-11
US20190194127A1 (en) 2019-06-27
EA201892504A1 (ru) 2019-02-28
US20200095196A1 (en) 2020-03-26
CA3023104C (en) 2021-08-31
CN109153638B (zh) 2019-10-01
EP3452444A1 (en) 2019-03-13
PL3452444T3 (pl) 2020-12-14
CN109153638A (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10882820B2 (en) Urea production with controlled biuret
EA034476B1 (ru) Дополнительный контур выпаривания и конденсации для установки производства мочевины, способ модификации существующей установки производства мочевины с его использованием и его применение
EP3083571B1 (en) Integrated production of urea and melamine
CN113195449B (zh) 在低压回收段具有热整合的尿素生产方法和装置
US10766856B2 (en) Controlling biuret in urea production
EP3233792B1 (en) Process for urea production
EP2941417B1 (en) Urea synthesis process and plant
JP6761758B2 (ja) アクリロニトリル回収のアセトニトリル除去ステップにおけるファウリング低減
EP2521710B1 (en) A urea stripping process for the production of urea
EA034952B1 (ru) Способ и система для интегрированного производства карбамида и меламина
US20240059623A1 (en) Stripping-type urea plant for def production
EA040927B1 (ru) Контроль образования биурета при производстве карбамида
WO2014104893A1 (en) Urea plant revamping method
RU2809633C1 (ru) Способ и установка для синтеза мочевины
WO2023158314A1 (en) Low biuret urea production
WO2024080874A1 (en) Urea and melamine production
EA040954B1 (ru) Способ и установка для производства карбамида с интеграцией тепла в секции регенерации низкого давления