UA67752C2 - Спосіб одночасної модернізації установки для виробництва аміаку та установки для виробництва сечовини, спосіб одночасного виробництва аміаку та сечовини в установці, установка для одночасного виробництва аміаку та сечовини - Google Patents

Abstract

Винахід відноситься до галузі неорганічної хімії, а саме – до способу одночасної модернізації установки для синтезу аміаку та установки для синтезу сечовини, способу одночасного виробництва аміаку і сечовини в установці та установці для одночасного виробництва аміаку і сечовини. Спосіб одночасної модернізації установки для синтезу аміаку та установки для синтезу сечовини забезпечує встановлення додаткових секції синтезу карбамату та секції розкладу карбамату, щоб отримати заздалегідь визначену кількість карбамату у водному розчині та водню й азоту у газовій фазі, котрі подаються до існуючих секцій для синтезу сечовини, і, відповідно синтезу аміаку. Спосіб модернізації забезпечує значне збільшення виробничої потужності та одночасне зменшення енерговитрат установок сечовини та аміаку, без того, щоб взагалі змушено заміняти або перевантажувати існуючі секції декарбонізації, метанування та компресії.

Description

синтезу аміаку, у згадану секцію синтезу карбамату; засоби для подавання, принаймні, частини потоку, що містить карбамат у водному розчині, що надходить із згаданої секції регенерації сечовини, у згадану секцію розкладу карбамату; засоби для подавання потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю у паровій фазі, отриманого у згаданій секції розкладу карбамату, у згадану секцію синтезу сечовини; засоби для подавання потоку, що містить розбавлений карбамат у водному розчині, отриманого у згаданій секції розкладу карбамату, у згадану секцію синтезу карбамату; засоби для подавання газового потоку, що містить водень та азот, отриманого у згаданій секції синтезу карбамату у згадану секцію синтезу аміаку; засоби для подавання потоку, що містить карбамат у водному розчині, отриманого у згаданій секції синтезу карбамату, у згадану секцію розкладу карбамату та/або у згадану секцію синтезу сечовини.

Перевагою є те що, даний винахід дозволяє значно збільшити виробничу потужність установки виробництва аміаку, і, відповідно, установки виробництва сечовини, здійснює звичайним та ефективним шляхом часткову інтеграцію між двома установками та, відповідним чином, долає вади існуючих апаратів вище за потоком відповідних секцій синтезу, котрі по суті не включені до збільшення потужності.

Іншими словами, завдяки встановленню додаткових секцій синтезу та розкладу карбамату, належним чином приєднаних до існуючих секцій установок аміаку та сечовини, можливо збільшити виробничу потужність таких установок без збільшення швидкості потоку реагентів, що течуть через секції декарбонізації, метанування та компресії, котрі можуть тоді працювати в оптимальному режимі.

Фактично, сума реагентів, необхідна для отримання бажаного збільшення виробничої потужності щодо аміаку та сечовини може переважно вироблятися у додаткових секціях синтезу карбамату та розкладу, що є незалежними від існуючих секцій декарбонізації, метанування та компресії.

Зокрема, як стане більш ясно у наступному описі з посиланням до фігур, дякуючи секції синтезу карбамату, отримують газовий потік, котрий містить водень та азот як додаткові реагенти для синтезу аміаку, у той час, як, дякуючи секції розкладу карбамату, отримується газовий потік, що включає аміак та діоксид вуглецю як додаткові реагенти для синтезу сечовини.

Подальша перевага, що буде результатом способу модернізації згідно з даним винаходом, надається тим фактом, що, встановлюючи додаткову секцію розкладу карбамату для піддавання обробці з частковим розкладом, принаймні, однієї частини потоку карбамату у водному розчині, який виходить із секції регенерації сечовини, можливо подавати до секції синтезу карбамату розчин з високим вмістом води та одночасно подавати до реактору синтезу сечовини потік, що включає аміак та, по суті, безводний діоксид вуглецю, що дозволяє зменшити мольне співвідношення НгО/СО» у такому реактору та тому збільшити вихід конверсії сечовини.

Відповідно, ця особливість є сприятливою, не тільки внаслідок збільшення виробничої потужності установки сечовини, але також внаслідок надзвичайного зменшення енерговитрат разом з збільшенням виходу конверсії.

Далі, в такий спосіб можливо не тільки підтримати низьке мольне співвідношення НгО/СО» у реакторі синтезу сечовини, але також з перевагою використовувати, принаймні, частину води, що міститься у потоці карбамату у водному розчині, що виходить з секції регенерації сечовини, повертаючи його легким та економним шляхом до секції синтезу карбамату аби поліпшити поглинання діоксиду вуглецю, так щоб отримати та зберегти карбамат, вироблений у водному розчині, таким чином, уникаючи його небажаної кристалізації.

Згідно з подальшим аспектом, даний винахід стосується способу поєднаного виробництва аміаку та сечовини в установці такого типу, що включає секцію для виробництва сирого аміачного синтез-газу, що містить моноксид вуглецю, водень та азот, секцію конверсії моноксиду вуглецю, секцію декарбонізації, секцію метанування, секцію компресії для аміачного синтез-газу, секцію синтезу аміаку, секцію компресії діоксиду вуглецю, секцію синтезу сечовини та секцію регенерації сечовини, який відрізняється тим, що першу частину аміаку та сечовини виробляють шляхом: протікання потоку сирого аміачного синтез-газу, що містить діоксид вуглецю, водень та азот, через згадані секції декарбонізації, метанування та компресії синтез-газу, отримуючи належним чином стиснутий газовий потік, що містить водень та азот; подавання згаданого належним чином стиснутого газового потоку, що містить водень та азот, у згадану секцію синтезу аміаку; подавання частини аміаку, отриманого у згаданій секції синтезу аміаку, разом з діоксидом вуглецю, що витікає зі згаданої секції декарбонізації, у згадану секцію синтезу сечовини; в той час, як другу частину аміаку та сечовини виробляють шляхом: подавання, принаймні, частини потоку, що містить карбамат у водному розчині, що надходить зі згаданої секції регенерації сечовини, обробці з частковим розкладом у секції розкладу карбамату, таким чином отримуючи потік, що містить аміак, діоксид вуглецю в паровій фазі та потік, що містить розбавлений карбамат у водному розчині; подавання згаданого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю у паровій фазі, у згадану секцію синтезу сечовини; подавання згаданого потоку, що містить розбавлений карбамат у водному розчині, що є результатом згаданої обробки, до секції синтезу карбамату; подавання належним чином стиснутого сирого потоку аміачного синтез-газу, що містить діоксид вуглецю, водень та азот, у згадану секцію синтезу карбамату; подавання частини потоку, що містить аміак, водень та азот, отриманого у згаданій секції синтезу аміаку, у згадану секцію синтезу карбамату; здійснення реакції згаданого аміаку зі згаданим діоксидом вуглецю у згаданій секції синтезу карбамату, з отриманням потоку, що містить карбамат у водному розчині, та газового потоку, що містить водень та азот;

подавання згаданого потоку, що містить карбамат у водному розчині, у згадану секцію розкладу карбамату та/або у згадану секцію синтезу сечовини; подавання згаданого газового потоку, що містить водень та азот, у згадану секцію синтезу аміаку.

Даний винахід стосується також установки призначеної для того, щоб впроваджувати вищезгаданий спосіб для поєднаного виробництва аміаку та сечовини, яка включає: секцію для виробництва сирого аміачного синтез-газу, що включає моноксид вуглецю, водень та азот, секцію конверсії моноксиду вуглецю, секцію декарбонізації, секцію метанування, секцію компресії аміачного синтез-газу, секцію синтезу аміаку, секцію компресії діоксиду вуглецю, секцію синтезу сечовини, секцію регенерації сечовини, секцію синтезу карбамату та секцію розкладу карбамату; засоби для подавання належним чином стиснутого потоку сирого аміачного синтез-газу, що включає діоксид вуглецю, водень та азот, до секції синтезу карбамату; засоби для подавання частини потоку, що включає аміак, водень та азот, отриманого у секції синтезу аміаку, до секції синтезу карбамату; засоби для подавання принаймні частини потоку, що включає карбамат у водному розчині, що надходить з секції регенерації сечовини, до секції розкладу карбамату; засоби для подавання потоку, що включає аміак та діоксид вуглецю у паровій фазі, отриманого у секції розкладу, до секції синтезу сечовини; засоби для подавання потоку, що включає розбавлений карбамат у водному розчині, отриманого у секції розкладу карбамату, до секції синтезу карбамату; засоби для подавання газового потоку, що включає водень та азот, отриманого у секції синтезу карбамату, до секції синтезу аміаку; засоби для подавання потоку, що включає карбамат у водному розчині, отриманого у секції синтезу карбамату, до секції розкладу карбамату та/або до секції синтезу сечовини.

Згідно з винаходом, установки, призначені для того, щоб впроваджувати спосіб для одночасного виробництва аміаку та сечовини, можуть бути реалізовані як ех-помо, так і, переважно, при модифікації існуючих установок так, що при цьому отримують збільшення їх виробничої потужності та покращання ефективності стосовно енерговитрат.

Подальші особливості та переваги даного винаходу стануть більш ясними з наступного необмежуючого даний винахід опису втілення способу модернізації, відповідно до процесу синтезу сечовини згідно з цим винаходом, з посиланням на додані фігури.

Стислий опис фігур На цих фігурах: фіг1 показує блок-схему, що репрезентує установку для виробництва аміаку та установку для виробництва сечовини, що співвідносяться одна до одної, згідно з рівнем техніки; фіг.2 показує блок-схему, що репрезентує установку для одночасного виробництва аміаку та сечовини, що буде результатом модернізації установок фіг.1, згідно з втіленням даного винаходу; фіг.3 схематично показує деталь установки згідно з винаходом, представлену блок-схемою фіг.2.

Докладний опис переважного втілення

На фіг.1 установка для виробництва аміаку, загалом показана позначкою 1, а установка для виробництва сечовини загалом показана позначкою 2, вони є звичайного типу, як представляється у їх головних складових частинах.

Установка 1 для виробництва аміаку та установка 2 для виробництва сечовини звичайно співвідносяться одна до одної в тому, що принаймні частина виробленого аміаку та частина діоксиду вуглецю, отриманого у установці аміаку, використовуються як реагенти у установці сечовини.

Установка 1 для виробництва аміаку включає, послідовно забезпечені, секцію З для виробництва сирого аміачного синтез-газу, що включає моноксид вуглецю, водень та азот, секцію 4 конверсії моноксиду вуглецю, секцію 5 декарбонізації, секцію 6 метанування, секцію 7 компресії аміачного синтез-газу та секцію 8 для синтезу аміаку.

Установка 2 для виробництва сечовини включає, забезпечені послідовно, секцію 9 компресії діоксиду вуглецю, секцію 10 для синтезу сечовини та секцію 11 регенерації сечовини.

На впуску що секції 3, через відповідні підхожі засоби 12 та 13, подається газовий потік, що включає вуглеводні та пару, та газовий потік, що включає азот, наприклад повітря або повітря, збагачене киснем, відповідно.

Такі засоби подавання включають, наприклад, трубопровід або з'єднуючі труби, насоси, компресори, ежектори, та інше приладдя відомого типу, що звичайно застосовуються у такому різновиді установок, і тому не будуть далі описуватися у наступному викладенні.

Взагалі кажучи, у даному описі та у наступних пунктах формули винаходу, крім того, де це явно не зазначено, під терміном "засоби подавання" є намір розуміти трубопроводи, з'єднуючі комунікації, насоси, компресори, ежектори або інші прилади відомого типу, котрі використовуються для того, щоб транспортувати рідинний або газовий потік з одного місця до іншого у межах установки.

Термін "вуглеводні" використовується, щоб показати взагалі джерело сировинного водню та вуглецю, як, наприклад, метан, або суміші рідких та/ або газоподібних вуглеводнів, наприклад, природний газ та нафта. У той же час, термін "повітря збагачене киснем" означає повітря з мольним вмістом кисню вище ніж 21905, наприклад, в межах від 22 до 8095.

Секція З включає звичайно стадію первинного риформінгу, там, де має місце перший розклад вуглеводнів парою, з утворенням водню, моноксиду вуглецю та діоксиду вуглецю, та стадію вторинного риформінгу, там, де розклад здійснюють з додаванням газового потоку, що включає азот.

На випускному отворі з секції 3, отримується сирий потік аміачного синтез-газу, котрий включає моноксид вуглецю, водень та азот, що подається до секції 4 конверсії моноксиду вуглецю через підхожі засоби 14.

Так чи інакше, враховуючи мету цього винаходу, потік сирого аміачного синтез-газу, що включає водень, азот та моноксид вуглецю, може вироблятися у секції З будь-якою іншою відомою технологією, як альтернативою до парового риформінгу вуглеводнів, наприклад, через просту стадію часткового каталітичного окислення з додаванням збагаченого повітря.

Секція 4 може включати стадію високо-температурної конверсії та стадію низько-температурної конверсії для конверсії в діоксид вуглецю моноксиду вуглецю, присутнього у потоці сирого аміачного синтез-газу.

Сирий потік аміачного синтез-газу, що витікає з секції 4 подається - через засоби 15 - до секції 5 декарбонізації там, де діоксид вуглецю належним чином відокремлюється від потоку аміачного синтез-газу та подається - через засоби 16 - до секції компресії 9.

Потік аміачного синтез-газу, що включає водень та азот, що виходить з секції декарбонізації 5 до того як подаватися у секції синтезу аміаку 8 спрямовується текти через засоби 17, через секцію метанування 7 та секцію компресії 8 звичайного типу, там, де газовий потік належним чином очищається та стискується.

Зокрема, у секції метанування 7, можливі сліди моноксиду вуглецю та/ або діоксиду вуглецю належним чином перетворюються у метан У секції компресії, таким чином очищений газовий потік тоді стискується до тиску синтезу звичайно між 100 та 200бар.

Експлуатаційні умови тиску та температури всередині та протягом секцій 3-38 є такими, як типові умови звичайної установки для синтезу аміаку, добре відомі фахівцеві в цій галузі.

Петля синтезу при високому тиску, визначена секцією 8 звичайно включає реактор для синтезу аміаку та підхожі засоби та апарати для розділення та повертання непрореагованого водню та азоту до реактора синтезу. Ці апарати далі включають компресори циклу охолодження.

Потік, котрий включає по суті аміак, що надходить з секції 8, може подаватися весь - через засоби 18 - до секції 10 для синтезу сечовини або, згідно з вимогами, (навіть надзвичайними) частина його може витягатися прямо з установки 1 через засоби 19 для різноманітнішого використання. Якщо виробництво сечовини не є потрібним, аміак, вироблений у секції 8 тоді повністю витягається з установки 1 через засоби 19.

Газовий потік, що включає діоксид вуглецю, один раз належним чином стиснутий у секції 9, подається до секції 10 через засоби 20, та вводиться у реакцію з аміаком, отримуючи реакційну суміш, що включає сечовину, карбамат та вільний аміак у водному розчині.

Петля синтезу високого тиску та температури, визначена секцією 11 звичайно включає один або більше реакторів для синтезу сечовини та можливо - згідно з типом процесу - один або більше стриперів та конденсаторів.

Таким чином отримана суміш реакції подається - через засоби 21-до секції регенерації сечовини 11, там, де сечовину вироблену у секції 10 відокремлюють від карбамату та рідкого аміаку у водному розчині, та витікає з установки 2 через засоби 22, у розрахунку на те, що буде далі сконцентрована у підхожій секції, котра не показана.

Секція регенерації сечовини включає у цілому один або два декомпозерів карбамату середнього тиску (приблизно 18абс. бар), та відповідних конденсорів карбамату середнього та низького тиску (приблизно 4абс. бар).

Карбамат та вільний аміак у водному розчині, що виходить із секції регенерації сечовини 11, нарешті повертається - через засоби подавання 23 - до секції синтезу сечовини 10. Варто відзначити, що рециклізований потік, що повертається до секції синтезу сечовини 10 особливо багатий водою, котра заваджує виходу конверсії у такій секції.

З посиланням до фіг.2, блок-схеми переважно репрезентує установку для одночасного виробництва аміаку та сечовини, яка буде результатом модернізації установок фіг.1 згідно з втіленням цього винаходу.

На фіг.2, деталі установок 1 та 2 фіг, структурно та функціонально еквівалентні до тих, що проілюстровані на фігурі 1, показані тими же цифровими позначками, і вони надалі не будуть описуватися у наступному викладенні.

Дякуючи даному способу модернізації, можливо збільшити виробничу потужність установок 1 та 2 без перевантаження секцій вищерозміщених за потоком секцій синтезу 8 та 10, зокрема секцій 5-7 та 11 так же, як і компресорів циклу охолодження, забезпечених у секції 8.

З цією метою, згідно з втіленням винаходу, додаються переважно наступні секції та засоби, незалежно від порядку розташування: секція синтезу карбамату 24; секція розкладу карбамату 25; засоби 26 для подавання належним чином стиснутого потоку сирого аміачного синтез-газу, що включає діоксид вуглецю, водень та азот, до секції синтезу карбамату 24; засоби 27 для подавання частини потоку, що включає аміак, водень та азот, отриманого у секції синтезу аміаку 8, до секції синтезу карбамату 24; засоби 28 для подавання принаймні частини потоку, що включає карбамат у водному розчині, що надходить з секції регенерації сечовини 11, до секції розкладу карбамату 25; засоби 29 для подавання потоку, що включає аміак та діоксид вуглецю у паровій фазі, отриманого у секції розкладу 25, до секції синтезу сечовини 10; засоби 30 для подавання потоку, що включає розбавлений карбамат у водному розчині, отриманого у секції розкладу карбамату, до секції синтезу карбамату 24; засоби 31 для подавання газового потоку, що включає водень та азот, отриманого у секції синтезу карбамату, до секції синтезу аміаку 8; та засоби 32 для подавання потоку, що включає карбамат у водному розчині, отриманого у секції синтезу карбамату 24, до секції розкладу карбамату 25.

Таким чином, можливі збільшення виробничої потужності установок для аміаку, і відповідно виробництва сечовини, переважно отримуються частковою інтеграцією існуючих установок, без перевантаження існуючих секцій декарбонізації, метанування та компресії (у тому числі компресорів циклу охолодження секції синтезу аміаку), що звичайно вже працюють при межі їх завантаження та, тому це є перешкодою до вищезгаданого збільшення потужності.

Іншими словами, дякуючи способу модернізації згідно з винаходом, планується виробляти у існуючих установках додаткову кількість аміаку та сечовини, отриману при роботі секцій синтезу 8 та 10 з відповідних кількостей реагентів, що, однак, не досягається вищезгаданим описаним звичайним шляхом з посиланням до фіг.1, проте, переважно, через наступні стадії: піддавання принаймні частини потоку, що включає карбамат у водному розчині, що надходить з секції регенерації сечовини 11 (засоби 28) обробці з частковим розкладом у секції розкладу карбамату 25, таким чином отримуючи потік (29), котрий включає аміак та діоксид вуглецю у паровій фазі, та потік (30), котрий включає розбавлений карбамат у водному розчині; подавання потоку (29), що включає аміак та діоксид вуглецю у паровій фазі, до секції синтезу сечовини 10; подавання потоку (30), що включає розбавлений карбамат у водному розчині, що є результатом стадії обробки, до секції синтезу карбамату 24; подавання належним чином стиснутого потоку сирого аміачного синтез-газу (26), що включає діоксид вуглецю, водень та азот, до секції синтезу карбамату 24; подавання частини потоку, що включає аміак, водень та азот, отриманого у секції синтезу аміаку 8 (засоби 27), до секції синтезу карбамату 24; проведення реакції аміаку з діоксидом вуглецю у секції синтезу карбамату 24, з отриманням потоку (32), що включає карбамат у водному розчині, та газового потоку (31), що включає водень та азот; подавання потоку (32), що включає карбамат у водному розчині, до секції розкладу карбамату 25; та подавання газового потоку (31), що включає водень та азот, до секції синтезу аміаку.

Додаткові кількості реагентів для аміаку, і, відповідно, синтезу сечовини, таким чином подаються до секцій 8, і, відповідно 10, через засоби 31 та 29.

При цьому, очевидно, як з цим способом модернізації не треба використовувати або посилювати існуючі секції декарбонізації, метанування або компресії, котрі будуть спроможні працювати на їх оптимальному рівні з низькими енерговитратами. Більш того, спосіб згідно з винаходом не вимагає навіть додавання нових секцій цього типу, що вимагають додаткових енерговитрат та капіталовкладень.

Особливо задовільні результати з точки зору капіталовкладень та енерговитрат були досягнуті, забезпечуючи секції та додаткові засоби, котрі були описані вище з посиланням на фіг.2, таким чином, щоб отримати таку кількість реагентів, яка необхідна для збільшення вироблення аміаку, і, відповідно, виробництва сечовини, в межах між 1095 та 5095, переважно між 3095 та 4595 по відношенню до виробництва перед модернізацією.

Більш того, маючи існуючі установки 1 та 2 вже модернізованими, вони так чи інакше будуть працювати з секціями декарбонізаци, метанування та компресії звичайно на їхній межі навантаження, спосіб згідно з винаходом дозволяє переважно розподілити таке навантаження на додаткові секції таким чином розвантажуючи існуючі секції, які будуть таким чином спроможні працювати при їхньому оптимальному режимі. Таким чином енерговитрати будуть далі зменшуватися.

Щоб довести до максимального значення вихід конверсії у секції синтезу сечовини 10 (зменшивши мольне співвідношення НгО/СоО»), та мінімізувати енерговитрати у такій секції, ліпше послати - через засоби 32 - весь потік, що включає карбамат у водному розчині, отриманий у секції 24, до секції розкладу карбамату 25.

Таке ж застосування стосується потоку, що включає карбамат у водному розчині, що надходить з секції регенерації сечовини 11, котрий весь буде переважно надсилатись до секції розкладу карбамату 25.

Як альтернативна - це в усякому разі передбачена нагода подавати прямо до секції синтезу сечовини 10 - через засоби 33 (показано на фіг.2 з перервною лінією) - весь або принаймні частину такого потоку, що включає карбамат, так же, як і - через засоби 23 (показано на фіг.2 перервною лінією) - частину потоку, що включає карбамат у водному розчині.

Перевагою є те, що потік сирого аміачного синтез-газу, що включає діоксид вуглецю, водень та азот, подається через засоби 26 до секції синтезу карбамату 24 належним чином стиснутим, тобто при тиску, по суті еквівалентному тиску експлуатації секції 24, що співвідноситься з тиском у секції синтезу аміаку 8.

З цією метою, згідно з переважним втіленням даного способу модернізації, передбачені подальші стадії забезпечення додаткової секції компресії 34 та засобів 26 для подавання потоку сирого аміачного синтез-газу, що включає діоксид вуглецю, водень та азот, до додаткової секції компресії 34, та з неї до секції синтезу карбамату.

Секція компресії 34 може включати один або більше блоків компресії звичайного типу, що дозволять здійснити підхожий рівень компресії, як додаткових реагентів для синтезу аміаку, так і додаткової кількості діоксиду вуглецю для синтезу сечовини.

Згідно з втіленням цього способу модернізації показаним на фіг.2, засоби 26 для подавання сирого аміачного синтезгазу, що включає діоксид вуглецю, водень та азот, до секції синтезу карбамату 24 включають засоби (не показано, наприклад контрольні клапани) для вилучення однієї частини потоку сирого аміачного синтез-газу, що витікає з секції конверсії моноксиду вуглецю 4, та доставляється через засоби 15 до секції декарбонізації 5.

Іншими словами, газовий потік, пр включає діоксид вуглецю, водень та азот, який повинен доставлятися до секції синтезу карбамату 24, у цьому випадку переважно витягається вище за потоком секції декарбонізації 5.

При цьому, газовий потік, що повинен доставлятися до секції 24 є вже частково стиснутим у секції конверсії моноксиду вуглецю 4, таким чином, це зменшує енерговитрати, потрібні для того, щоб стискувати його до необхідного тиску. Варто відзначити, яка це перевага як для потоку реагентів, які повинні доставлятися до секції синтезу аміаку 8, так і для потоку діоксиду вуглецю, який повинен доставлятися до секції синтезу сечовини 10.

До цього ж, особливо задовільні результати отримувались з частиною потоку сирого аміачного синтез- газу, що включає діоксид вуглецю, водень та азот, що надходить з секції конверсії 4 моноксиду вуглецю, та подається до секції синтезу карбамату 24, вони були між 1095 та 5095, переважно 3095 та 4595, потоку загального сирого аміачного синтез-газу, що надходить з секції конверсії моноксиду вуглецю 4.

Аналогічно, особливо задовільні результати були отримані з потоком, що надходить з секції синтезу аміаку 8 (засоби 27), відповідаючи його частини між 10 та 5095, переважно між 30 та 4595 загального потоку, що : включає аміак, водень та азот, отриманий у секції синтезу аміаку 8.

Збільшуючи виробничу потужність установок аміаку та сечовини та одночасно за допомогою вилучення додаткової кількості реагентів з газового потоку, направленого до існуючої секції декарбонізації, як показано у прикладі фіг.2, може бути сприятливим, коли замість надмірного перевантаження існуючих секцій вищерозміщених за потоком секції карбонізації (зокрема секція 3), забезпечити додаткову секцію для виробництва сирого аміачного синтез-газу, що включає моноксид вуглецю, водень та азот.

Перевагою є те, що спосіб модернізації згідно з даним винаходом передбачає тому подальшу стадію забезпечення додаткової секції 35 для виробництва сирого аміачного синтез-газу, що включає моноксид вуглецю, водень та азот, та засоби 36 для подавання потоку сирого аміачного синтез-газу, що включає моноксид вуглецю, водень та азот, отриманий у додатковій секції 35, до секції конверсії моноксиду вуглецю.

Приклад фіг.2 грунтується на припущенні, що, взагалі кажучи, секція конверсії моноксиду вуглецю 4 спроможна витримати навіть значне збільшення навантаження. В усякому разі, ніщо не перешкоджає забезпечити подальшу секцію конверсії моноксиду вуглецю (не показано), перешкоджаючу проходженню додаткового потоку сирого аміачному синтез-газу через секцію 4.

Секція 35 для виробництва сирого аміачного синтез-газу, що включає моноксид вуглецю, водень та азот, може включати одну або більше стадій риформінгу або, переважно, стадію часткового каталітичного окислення.

Додатковий потік моноксиду вуглецю, водню та азоту, отримується, подаючи потік, що включає вуглеводні, та потік, що включає азот, наприклад, повітря та переважно повітря, збагачене киснем, до секції 35 через засоби 37, і відповідно 38.

Варто відзначити, що даний винахід може з перевагою впроваджуватися, незалежно від додаткового потоку діоксиду вуглецю, водню та азоту, що повинні доставлятися до секції синтезу карбамату 24.

Деталі додавання та модифікацій, внесених з даним способом модернізації, переважно висвітлюються з посиланням на фіг.3.

На фіг.3, деталі установки для одночасного виробництва аміаку та сечовини, котрі структурно та функціонально еквівалентні до тих, що їх проілюстровано на фіг.2, показано тими же цифровими позначками, і вони не будуть описуватися.

Тільки аби спростити викладення даного винаходу, на фіг.3 схематично ілюструється тільки частина установки для поєднаного виробництва аміаку та сечовини фіг.2, пропущені секції не перешкоджатимуть розумінню даного винаходу.

Більш того, специфічне посилання на з'єднуючі труби різних частин установки, описаної далі та проілюстрованій на фіг.3, буде робитися тільки коли конче необхідно. Ці труби є по суті звичайними.

На фіг.3, позначкою 39 показуються засоби для подавання потоку, що включає воду, що надходить з секції концентрації (не показано) установки сечовини, до секції синтезу карбамату 24

Така подача (це абсолютно необов'язково) є сприятливою, всякий раз коли у секції синтезу карбамату 24 вимагається певна кількість води, котра є більше ніж та, що міститься у потоці, що включає розбавлений карбамат у водному розчині, що надходить з секції розкладу 25 (засоби 30).

При цьому, уникається подавання до секції 24 потоку, що включає воду, що надходить зовні процесу, так що здійснюється повертання води, отриманої у одній з секцій вниз за потоком реактора синтезу сечовини, що заощаджує експлуатаційні витрати.

Згідно з сприятливим втіленням даного винаходу, забезпечені засоби 27 між секцією синтезу аміаку 8 та секцією синтезу карбамату 24, щоб подавати до останнього з вищеназваних потік, що включає аміак у паровій фазі, який відразу реагує з діоксидом вуглецю, присутнім у секції 24, підвищуючи синтез карбамату.

До подавання у секцію синтезу аміаку 8, можливо ліпше належним чином очищати газовий потік, що включає водень та азот, що тече через засоби 31. З цією метою, на фігурі З показуються підхожі звичайні апарати для метанування (40) та висушування (41) такого потоку.

Зокрема, у висушувальному апараті 41 газовий потік, що включає водень та азот, зневоднюється при промиванні його рідким аміаком так, усуваючи можливі сліди води.

У цьому контексті, потік, що включає рідкий аміак, прямує в засоби 31 через засоби 42 та подається таким чином до висушувального апарату 41 разом з газовим потоком, що включає водень та азот.

У такому апараті, вода, присутня у газовому потоці, поглинається аміаком, отримуючи водний розчину аміаку, що переважно повертається через засоби 43 та 32 до секції 25, в той час, як газовий потік, що включає водень та азот, вільний від води, подається до секції синтезу аміаку 8 через засоби 31.

У прикладі на фіг.3, також забезпечується сепаратор 44 між секцією синтезу карбамату 24 та секцією розкладу карбамату 25, для того, щоб витягати - через засоби 45 - з потоку карбамату у водному розчині можливі занесення водню та азоту.

Секція розкладу карбамату 25 може включати блок розкладу (наприклад стрипер-апарат), як показано на фіг.3, або послідовно два чи більше блоків розкладу, котрі працюють в умовах різної температури та тиску.

Перевагою є те, що, у прикладі на фіг.3, один блок розкладу працює при в умовах температури тиску, подібних до тих, що у секції синтезу сечовини 10.

У свою чергу, секція синтезу карбамату 24 може включати одну реакційну камеру, в котру ведуть засоби 26, 27 та 30, або кілька реакційних камер, розташованих у відповідних апаратах або у одному апараті, як у прикладі, проілюстрованому на фіг.3.

У цьому випадку, секція 24 включає три камери 46, 47 та 48, відокремлені двома абсорберами 49 та 50, наприклад типу тонкої плівки.

Перша камера 46 забезпечується у, відповідно, нижнього кінця секції 24, та у сполученні з засобами 26 для подавання газового потоку, що включає водень, азот та діоксид вуглецю, до такої секції, відповідно,

засобами 32 для подавання потоку, що включає карбамат у водному розчині, отриманого у секції 24, до секції розкладу карбамату 25.

Друга камера 47 забезпечується у центральній області секції 24 та у сполученні з засобами 27 для подавання потоку, що включає аміак, водень та азот, що надходить з секції синтезу аміаку 8.

Третя камера 48 забезпечується у, відповідно, верхнього кінця секції 24 та у сполученні з засобами 39 та для подавання потоку, що включає воду, відповідно, розбавлений карбамат у водному розчині, та з засобами 31 для подавання газового потоку, що включає водень та азот, отриманого у секції синтезу карбамату 24, до секції синтезу аміаку 8.

Перший абсорбер 49 забезпечується між першою та другою камерою 46 та 47 та включає, наприклад, багато труб, що мають протилежні кінці, у сполученні з першою, і, відповідно, другою камерою.

Другий абсорбер 50 забезпечується між другою та третьою камерою 47, 48 та включає, наприклад, багато труб, що мають протилежні кінці, у сполученні з другою, і, відповідно третьою камерою.

Дякуючи таким чином влаштованій секції синтезу карбамату 24, можливо отримати швидку та ефективну реакцію між аміаком та діоксидом вуглецю у структурно простому апараті обмежених розмірів та низької ціни виготовлення і обсягу експлуатаційних витрат.

Потік, що включає розбавлений карбамат у водному розчині, що надходить з секції розкладу карбамату 25 подається переважно до третьої камери 48 - через засоби - у близькості до другого абсорберу 50.

Більш того, задовільні результати отримувались, подаючи такий потік, що включає розбавлений карбамат у водному розчині, до третьої камери 48, у близькості до верхнього кінця секції 24, або до другої камери 47, у близькості до другого абсорберу 50, як показано на фіг.3 перервними лініями.

Вигідно, що третя камера 48 - що працює переважно в адіабатичних умовах - включає багато перфорованих горизонтальних тарілок звичайного типу, що дозволяють збільшити вихід поглинання .

Згідно з специфічною будовою секції синтезу карбамату 24 на фіг.3, потік, що включає водень, азот та діоксид вуглецю, подається - через труби 26 - до першої камери 46.

З камери 46 такий потік спрямовується до входу до - на стороні труб - у перший абсорбер 49, де він тече у протитоці з потоком, що включає аміак та карбамат у водному розчині, що надходить з другої камери 47.

У цій області, більша частина діоксиду вуглецю реагує з вільним аміаком - переважно як у паровій фазі, так і в рідинній фазі - утворюючи карбамат, що збирається у камері 46.

Газовий потік, що виходить з першого абсорберу 49 змішується - у камері 47-3 потоком аміаку, водню та азоту, що надходить з секції синтезу аміаку 8 через засоби 27, та входить до - на стороні труб - у другий абсорбер 50, де більша частина діоксиду вуглецю та аміаку у паровій фазі поглинається розбавленим розчином аміаку, що надходить з третьої камери 48.

Третя камера 48, що наповнюється через засоби 39 та 30 потоком, що включає воду, що надходить з секції концентрації сечовини, і, відповідно потоком, що включає карбамат у водному розчині, що надходить з секції розкладу карбамату 25, дозволяє остаточно усунути залишковий аміак та діоксид вуглецю.

Дякуючи даному винаходу, можливо, наприклад, отримати у випускному отворі з третьої камери 49 (засоби 31) газовий потік що включає водень та азот, з мольним вмістом залишкового аміаку, рівним приблизно 195 та мольним вмістом залишкового діоксиду вуглецю, рівним приблизно 0,05905.

Тепло реакції котра відбувається у секції синтезу карбамату 24, переважно усувається шляхом непрямого теплообміну з рухливою охолоджуючою речовиною (наприклад водою), котра переважно спрямовується проходити у абсорберах 49 та 50 з боку корпусу.

Таким чином можливо підтримувати температуру всередині секції синтезу карбамату 24 у інтервалі, при якому уникається кристалізація карбамату всередині труб абсорберів.

Наприклад, значення температури та тиску всередині секції синтезу карбамату 24 лежать між 140-200бабс. бар (переважно 180абс. бар), і, відповідно 110-1502С (переважно 130"С).

Установка для поєднаного виробництва аміаку та сечовини, отримана способом модернізації згідно з цим винаходом, може також переважно здійснюватися ех-помо.

Така установка буде включати секції та засоби, описані з посиланням на фіг.2. Особливості установки для виробництва аміаку та сечовини заявлені у доданих пунктах формули винаходу 15-20.

Переваги, описані з посиланням на одночасну модернізацію існуючих установок для виробництва аміаку та сечовини, всі присутні і у установці, здійсненій ех-помо, за єдиним винятком капіталовкладень, котрі звісно набагато вище для нової установки.

В установці за даним винаходом, як отриманій вищезгаданим описаним способом модернізації, так і здійсненій ех-помо, переважно можливо впровадити процес для одночасного виробництва аміаку та сечовини, описаний та заявлений у доданих пунктах формули винаходу 7-14.

Приклад

Робиться припущення, що є бажання модернізувати одночасно установку для виробництва аміаку та установку для виробництва сечовини, чиї існуючі секції не можуть бути збільшені або далі опрацьовані звичайним способом. Істотно те, що така модернізація спрямована на те, щоб збільшити потужність цих установок.

Збільшення потужності в метричних тонах за день (МТД) визначають так. - установка МНз: з 1300 МТД МНз до 2000 МТД МН»З; - установка сечовини з 2300 МТД сечовини до 3500 МТД сечовини.

Дякуючи цьому винаходу є переважно можливим отримати відсутню потужність (700 МТД МНз та 1200

МТД сечовини) належним чином поєднавши два виробництва, тільки по відношенню до необхідної додаткової потужності, без істотних модифікацій існуючих установок.

У цьому прикладі розглядаються два різних типа установки для синтезу сечовини, у той час, як установка для синтезу аміаку - завжди того же типу: випадок 1: установка сечовини грунтується на процесі стрипінгу з СО»; випадок 2: установка сечовини грунтується на процесі ауто-стрипінгу (з аміаком).

Випадок 1: експлуатаційні умови у секції синтезу сечовини (реактор синтезу) наступні.

тиск: - 140-15бабс. бар температура: 183-18870 мольне співвідн. МНз/СО»: - З мольне співвідн. НгО/СО»: - 0,5 п: 6095 (вихід конверсії)

Розчин сечовини, що виходить з реактора синтезу піддається стрипінгу звичайним способом у стрипері, що використовує подавання СО: як агенту стрипінгу. Пар, отриманий в такий спосіб, частково конденсується у конденсаторі карбамату та подається до реактора синтезу разом з рециклізованим водним розчином карбамату, що надходить з секції регенерації сечовини.

Одночасна модернізація установки аміаку та установки сечовини, тільки-но описана згідно з способом даного винаходу, дозволяє досягнути виробничої потужності установки сечовини 3500 МТД. Більш того, експлуатаційні умови у секції синтезу сечовини наступні: тиск: - 140-15бабс. бар температура: 185-189" мольне співвідн МНз/СО»: -: З мольне співвідн. Н2гО/СО»: -0,15 п: 6595 (вихід конверсії)

Перевагою є те, що крім значного збільшення у потужності, стало можливим збільшити вихід продукту з 6095 до 6595, дякуючи зменшенню мольного співвідношення Н.О/СО. з 0,595 до 0,1595 із заощадженням енерговитрат.

Випадок 2: експлуатаційні умови у секції синтезу сечовини (реактор синтезу) наступні. тиск: - 140-15бабс. бар температура: 185-190" мольне співвідн. МНз/СО»2: 3.2 мольне співвідн. НгО/СО»: 20,5 п: 6295 (вихід конверсії)

Розчин сечовини, що виходить з реактора синтезу піддається стрипінгу звичайним шляхом у стрипері, згідно умовами аутострипінгу. Пар, отриманий в такий спосіб, конденсується у першому конденсаторі, та повертається до реактора. Розчин сечовини, що виходить із стрипера у свою чергу дистилюється при 18абс, бар на стадії середнього тиску та при 4абс. бар на стадії низького тиску та передається до секції вакуумної концентрації, так що отримують 99,790 за вагою розплавлену сечовину. Пар, багатий аміаком, що виходить з секції дистиляції середнього тиску частково конденсується у другому конденсорі у присутності рециклізованого водного розчину карбамату, та передається до ректифікаційної колони: продукт зверху є чистим МНз, який при конденсації, повертається до реактора; нижній продукт є водним розчином карбамату, що надсилається до першого конденсатора, та отже і до реактора.

Тільки-но описана одночасна модернізація установки аміаку та установки сечовини згідно з способом даного винаходу, дозволяє досягнути виробничої потужності установки сечовини 3500 МТД.

Більш того, експлуатаційні умови у секції синтезу сечовини наступні. тиск: -140-150абс. бар температура: 185-190" мольне співвідн. МНз/СО2: 3,2 мольне співвідн. НгО/СО»: 0,2 п: 6595 (вихід конверсії)

У цьому випадку також, окрім збільшення виробничої потужності, переважно досягається збільшення виходу конверсії, аж до повної переваги нижчих енерговитрат.

рон т мот ! й

І Я /

Щ | І

І ва р-н 1 ї

ІЙ Ми І і шина :и і

І | 2 І

І ж 4

І г і ши чи щу

І й: і ше 4 іі

І | х І

І х- І

Ї с

Ї й 8 ЩІ шош- ДТ 7т пов а й на ооній ооо осі пооінрен ян Що!

Ї | яті

І козо і ! сне шо І. Фіг. 1 ле

І ! ря 7 з им, '

КІ І

! т- І т І и Шпон К оре г т і-й ши

Ідпнніннттююрентнтнтнттння маАц щй З сш й ! « виш З

От 1 ; 12 А о Я ши шо ШІ шшщ и и

С тет м зв ле - 4

ПИ панно ПД ті. зо що рез я пиття рон ДК ши ли лак І вт нн поннне Я пи пи СЕМИ НН раз че ян. з й п і рак й з. г г | Гр

Моя та Й ! і | і во їй рин ишеннх їжу пак І ро і ті І су пови кан ро 7 ! п пк ях | Щи і : Гі ; г пек Щ і НЕ ги ХЕ шин ше ен и А а же бай і 36 7 ж і Тл» В | | Коза х І ! ї др р

РИН ки ПН они я

І. Щі НІ

Фіт,З