Изобретение относится к способу получения мочевины.
В частности изобретение относится к способу получения мочевины, который включает следующие стадии:
- проведение взаимодействия между аммиаком и углекислым газом в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе;
- обработку полученной реакционной смеси, заключающуюся в частичном разложении карбамата и частичном выделении свободного аммиака в водном растворе с получением первого потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, состоящего из мочевины и остатка карбамата в водном растворе;
- обработку первого содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в их частичной конденсации и получении первой части водного раствора карбамата;
- рециркуляцию первой части карбамата в реакционное пространство;
- подачу потока, состоящего из мочевины и остатка карабамата в водном растворе, в секцию извлечения мочевины;
- отделение в секции извлечения мочевины остатка карбамата от мочевины и получение второй части водного раствора карбамата.
Настоящее изобретение относится также к установке для осуществления описанного выше способа и к способу модернизации существующей установки для получения мочевины для создания на ее основе предлагаемой в настоящем изобретении установки.
Как известно, в настоящее время при производстве мочевины существенно возросла потребность в установках, обладающих, с одной стороны, высокой производительностью и технологической гибкостью, а с другой стороны, требующих для своего создания малых капиталовложений и имеющих низкие производственные затраты, связанные, в частности, с расходом энергии.
В настоящее время разработаны и реализованы на практике различные способы получения мочевины, основанные по существу на проведении в реакционном пространстве взаимодействия между подаваемым в него аммиаком (NH3) и углекислым газом (CO2) с рециркуляцией в это реакционное пространство не вступивших в реакцию веществ, содержащихся в отбираемом из реакционного пространства водном растворе мочевины, в частности аммиака, углекислого газа и карбамата в водном растворе (см. EP 0212744).
Технологическая схема такого способа получения мочевины показана на фиг. 1, и в этой схеме имеется реакционное пространство, оборудование для разложения карбамата и секция извлечения мочевины, в которой из раствора мочевины выделяются не вступившие во взаимодействие и вторично возвращаемые в реакционное пространство вещества (см. EP 0266840).
С одной стороны, такая рециркуляция позволяет практически полностью использовать такие ценные исходные продукты, как аммиак и углекислый газ, однако, с другой стороны, она требует перекачки в реакционный аппарат больших количеств воды (H2O), в результате чего снижается общий выход превращения углекислого газа в мочевину, который при таком способе получения мочевины колеблется обычно в пределах от 59 до 63%.
Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке способа получения мочевины, обладающего высоким конверсионным выходом, сравнительно просто осуществляемого на практике при низких капиталовложениях и отличающегося низкими производственными затратами.
В настоящем изобретении эта задача решается с помощью способа, в основе которого лежит указанный выше способ получения мочевины и который отличается от известного тем, что он дополнительно включает следующие стадии:
- обработку по крайней мере части второй части водного раствора карбамата, полученной в секции извлечения мочевины, заключающуюся в частичном разложении карбамата с получением второго потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе;
- обработку второго содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в частичной конденсации паров с получением третьей части карбамата в водном растворе;
- рециркуляцию третьей части карбамата в водном растворе в реакционное пространство.
В соответствии с изобретением по крайней мере часть водного раствора карбамата, отбираемого из секции извлечения мочевины, целесообразно подвергнуть обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и выделении не вступивших во взаимодействие аммиака и углекислого газа из содержащего большое количество воды раствора остатка карбамата.
При этом вместе с не вступившими во взаимодействие веществами в реакционное пространство возвращается очень небольшое количество воды, что позволяет существенно сократить расход воды, подаваемой в реакционное пространство, и обеспечивает высокий конверсионный выход.
Для достижения высокой степени разложения по крайней мере части второй части водного раствора карбамата его разложение целесообразно проводить при давлении, по существу равном давлению в реакционном пространстве.
Для более эффективной конденсации и выделения в секции извлечения мочевины не вступивших во взаимодействие веществ поток, содержащий остаток карбамата в водном растворе, целесообразно направить после частичного разложения второй части карбамата в секцию извлечения мочевины.
Другой вариант предлагаемого в настоящем изобретении способа включает следующие стадии:
- подачу реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, в аппарат для разложения;
- подачу в аппарат для разложения по крайней мере части второй части водного раствора карбамата, причем частичное разложение реакционной смеси и второй части карбамата происходит в одном и том же аппарате для разложения с образованием в нем первого и второго потоков паров аммиака и углекислого газа, и потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе.
В этом варианте предлагаемого в изобретении способа получение мочевины с технической точки зрения осуществляется очень просто, поскольку при этом отпадает необходимость в монтаже на существующих установках дополнительного оборудования, что естественно снижает необходимые для создания такой установки капиталовложения.
На практике вполне удовлетворительные результаты можно получить, обеспечив частичное разложение как минимум 50%, предпочтительно как минимум 60% второй части водного раствора карбамата.
Другим предметом настоящего изобретения, которое направлено на решение указанной выше технической задачи, является установка, на которой выполняется описанный выше способ получения мочевины и которая включает:
- реактор синтеза мочевины;
- первый десорбер, в котором отбираемая из реактора реакционная смесь подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси;
- оборудование по крайней мере для частичной конденсации паров, отбираемых из десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе;
- секцию извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из первого десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе;
отличающаяся тем, что в ней предусмотрены:
- второй десорбер, в котором происходит частичное разложение по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе;
- оборудование для конденсации, по крайней мере частичной, паров, отбираемых из второго десорбера, и рециркуляции в реактор третьей части карбамата в водном растворе.
В соответствии с еще одним вариантом изобретения предлагается установка для получения мочевины, которая включает:
- реактор синтеза мочевины;
- десорбер, в котором происходит обработка реакционной смеси, отбираемой из реактора, заключающаяся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси;
- оборудование по крайней мере для частичной конденсации паров, отбираемых из десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе;
- секция извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из указанного десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе;
отличающаяся тем, что она содержит:
- оборудование для подачи в десорбер по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе.
В соответствии с настоящим изобретением установки для реализации предлагаемых способов получения мочевины могут быть выполнены в виде вновь созданных установок или путем модернизации существующих установок, позволяющей увеличить их производительность и улучшить характеристики в отношении потребления энергии.
Еще одним предметом настоящего изобретения является способ модернизации установки для получения мочевины, содержащей:
- реактор синтеза мочевины;
- первый десорбер, в котором отбираемая из реактора реакционная смесь подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси;
- оборудование для конденсации по крайней мере части паров, отбираемых из первого десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе;
- секцию извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из первого десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе;
отличающийся тем, что в нем предусматривается:
- установка второго десорбера для обработки по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, заключающейся в его частичном разложении;
- установка оборудования для конденсации, по крайней мере частичной, отбираемых из второго десорбера паров и рециркуляции в реактор третьей части карбамата в водном растворе.
В альтернативном варианте предлагаемый в изобретении способ модернизации установки по настоящему изобретению предусматривает:
- установку второго десорбера для обработки по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, заключающейся в его частичном разложении;
- установку оборудования для подачи паров, отбираемых из второго десорбера, в оборудование, предназначенное для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера.
Еще один вариант предлагаемого в настоящем изобретении способа модернизации установки по настоящему изобретению предусматривает:
- установку оборудования для подачи по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе в десорбер.
Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения рассмотрены ниже в описании предпочтительных, но не ограничивающих объем изобретения примеров его выполнения со ссылкой на приложенные к описанию чертежи.
Фиг. 1 - блок-схема технологического процесса получения мочевины известным способом.
Фиг. 2 - блок-схема первого варианта технологического процесса получения мочевины предлагаемым в изобретении способом.
Фиг. 3 - блок-схема второго варианта технологического процесса получения мочевины предлагаемым в изобретении способом.
На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая технологический процесс получения мочевины известным способом.
На этой схеме показано реакционное пространство 1, в котором при высоком давлении происходит синтез мочевины из подаваемых в него по трубопроводам 21 и 22 потоков газа, состоящих по существу из чистого аммиака и углекислого газа соответственно.
Обычно во время работы в реакционном пространстве поддерживаются следующие условия:
Молярное отношение NH3/CO2 на входе - 2,9-3,4
Молярное отношение H2О/CO2 на входе - 0,4-0,7
Конверсионный выход CO2 в мочевину, % - 59-63
Давление, бар, абс. - 150
Температура реакции, oC - 185-190
На фиг. 1 показаны также аппарат 2 высокого давления для разложения карбамата, секция 5 гранулирования мочевины и конденсатор 6 высокого давления.
Аппарат 2 для разложения карбамата и конденсатор 6 обычно работают при давлении, равном давлению в реакционном пространстве 1.
Блоки 3, 4, 7 и 8 входят в состав секции извлечения мочевины. Блоки 3 и 4 представляют собой десорберы или дистилляторы, а блоки 7 и 8 - конденсаторы.
Конечный продукт, который получают в блоке 4, представляет собой в данном случае раствор, в котором содержится до 99,7% мочевины.
В блоке 8 имеется аппарат для обработки отработанной воды, в котором происходит очистка сливаемой из установки воды.
Обычно блоки 3 и 7 работают при среднем давлении (около 18 бар), а блоки 4 и 8 работают при низком давлении (около 4 бар).
По трубопроводу 23 из блока 1 отбирается поток жидкой реакционной смеси, состоящей из мочевины и не вступивших во взаимодействие веществ, в частности из карбамата и свободного аммиака в водном растворе.
По трубопроводу 23 жидкость поступает в блок 2, в котором происходит ее обработка, заключающаяся в частичном разложении карбамата и частичном выделении из раствора свободного аммиака.
Аппарат 2 для разложения карбамата обычно представляет собой десорбер, в который в качестве десорбирующего реагента по трубопроводу 30 подается отбираемый из трубопровода 22 углекислый газ.
Образующиеся в десорбере 2 пары аммиака и углекислого газа выводятся из десорбера по трубопроводу 24; одновременно по трубопроводу 25 из десорбера выходит поток жидкости, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе.
Трубопровод 24 проходит через конденсатор 6, в котором пары аммиака и углекислого газа конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который подается обратно в реакционное пространство 1.
Трубопровод 25, по которому отводится жидкость, состоящая из мочевины и остатка карбамата в водном растворе, проходит через дистилляторы 3 и 4 секции извлечения мочевины, в которых остаток карбамата в водном растворе разлагается и отделяется от раствора мочевины.
Обычно содержание мочевины в потоке протекающей по трубопроводу 25 жидкости после блока 3 составляет 70-72%, а после блока 4 - около 99%.
Находящиеся в газообразном состоянии аммиак и углекислый газ попадают из дистилляторов 3 и 4 в трубопроводы 26 и 27 соответственно.
Трубопровод 27 проходит через конденсатор 8, в котором пары аммиака и углекислого газа конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который подается в конденсатор 7, ускоряя протекающий в нем процесс конденсации поступающего в него по трубопроводу 26 потока газа.
Аналогично этому трубопровод 26 проходит через конденсатор 7, в котором пары аммиака и углекислого газа конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который подается в конденсатор 6, ускоряя процесс конденсации поступающего в него из трубопровода 24 потока газа.
Часть воды, содержащейся в водном растворе, образующемся в конденсаторе 8, подвергается дальнейшей обработке и очистке от всех следов аммиака и мочевины в специальном входящем в состав конденсатора 8 аппарате. После очистки отработанная вода по трубопроводу 28 сливается из установки.
Раствор мочевины по трубопроводу 25 подается из дистиллятора 4 в секцию 5 гранулирования, в которой из него получают конечный продукт, отводимый из установки по трубопроводу 29.
В другом варианте рассматриваемого способа в качестве блока 7 используется колонна для отделения аммиака, в которой получают чистый жидкий аммиак, который вместе с аммиаком, подаваемым на установку по трубопроводу 21, подают в реакционное пространство 1 по показанной на фиг. 1 магистрали 31.
Как показано на фиг. 1, в известном процессе получения мочевины весь содержащий карбамат раствор, отделенный от мочевины, возвращают обратно в реакционное пространство 1, причем в этом растворе содержится большое количество воды, которая необходима для конденсации паров и переноса не вступивших во взаимодействие реагентов.
На фиг. 2 и 3 показаны блок-схемы технологических процессов первого и соответственно второго вариантов предлагаемого в настоящем изобретении способа получения мочевины.
Изображенные на этих чертежах элементы схемы, аналогичные по конструкции и по принципу действия элементам схемы, показанной на фиг. 1, обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1, и в дальнейшем не рассматриваются.
Показанный на фиг. 2 блок 9 представляет собой предназначенный для разложения карбамата аппарат, который работает при высоком давлении, равном давлению в реакционном пространстве 1.
Поступающая в аппарат 9 по трубопроводу 26 жидкость, представляющая собой водный раствор карбамата с высоким содержанием воды, подвергается в нем обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата.
По трубопроводам 32 и 33 из аппарата 9 выходит поток газа, содержащего пары аммиака и углекислого газа, и поток жидкости, состоящей из мочевины и остатка карбамата в водном растворе.
Отбираемый из аппарата 9 по трубопроводу 32 поток газа с очень большим содержанием аммиака и углекислого газа и очень малым содержанием воды (порядка нескольких процентов) проходит через конденсатор 6, в котором аммиак и углекислый газ конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который по трубопроводу 24 возвращается в реакционное пространство 1.
В показанной на фиг. 2 технологической схеме весь карбамат в водном растворе, отделенный от мочевины в секции извлечения мочевины, подвергается обработке (разложению) в блоке 9. Однако вполне удовлетворительные результаты могут быть получены и в случае подачи в блок 9 только части карбамата, отбираемого из секции извлечения мочевины. Предпочтительно возвращать на обработку в блок 9 как минимум 50% от всего количества образующегося в ней карбамата.
По предлагаемому в настоящем изобретении способу в результате взаимодействия аммиака и углекислого газа в реакционном пространстве 1 образуется реакционная смесь, содержащая мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, которая подается на обработку в блок 2 разложения, в котором происходит частичное разложение карбамата и частичное отделение свободного аммиака в водном растворе. Из блока 2 разложения по трубе 24 выходит первый поток паров аммиака и углекислого газа, а по трубе 25 отводится поток мочевины и остаток карбамата в водном растворе. По трубе 24 поток паров поступает в блок 6, в котором происходит по крайней мере частичная конденсация паров и образуется первая часть карбамата в водном растворе, которая возвращается в реакционное пространство 1. Жидкость по трубе 25 подается в секцию извлечения мочевины (блоки 3, 4, 7 и 8), в которой происходит отделение мочевины от второй части карбамата в водном растворе, который поступает в трубу 26.
В технологической схеме предлагаемого в изобретении способа получения мочевины по крайней мере часть жидкости, которая поступает в трубу 26, подвергается частичному разложению в блоке 9 с образованием поступающего в трубу 32 второго потока паров аммиака и углекислого газа и поступающего в трубу 33 потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе. Труба 32 соединена с блоком 6, в котором происходит по крайней мере частичная конденсация паров и образуется третья часть карбамата в водном растворе, которая по трубопроводу 24 возвращается в реакционное пространство 1.
Работа по такой схеме обеспечивает высокий конверсионный выход в реакционном пространстве, поскольку в него возвращается высококонцентрированный раствор карбамата с очень низким содержанием воды.
Предлагаемый в изобретении способ получения мочевины позволяет достичь конверсионного выхода углекислого газа в мочевину приблизительно от 70 до 75%, что намного превышает конверсионный выход известных способов получения мочевины.
Кроме того, такой высокий конверсионный выход и практически полное отсутствие воды, возвращаемой в реакционное пространство 1, существенно уменьшают количество веществ, которые необходимо отделять от раствора мочевины, в результате чего улучшается работа и повышаются характеристики десорбера 2 и дистилляторов 3 и 4 секции извлечения мочевины.
В показанной на фиг. 2 схеме поток жидкости, который протекает по трубе 33 и в котором содержится очень большое количество воды, возвращается в секцию извлечения мочевины, ускоряя протекающие в ней процессы конденсации и выделения образующихся в дистилляторах 3 и 4 не вступивших во взаимодействие веществ.
Трубопровод 33 предпочтительно пропустить через дистиллятор 10, в котором после дальнейшего разложения остатка карбамата образуется содержащий большое количество воды раствор, который подается в блок 8.
От дистиллятора 10 отходит также труба 34, по которой состоящий из остатка аммиака и углекислого газа поток пара с небольшим содержанием воды подается на конденсацию в блок 7 секции извлечения мочевины.
Такая схема образует замкнутый контур циркуляции технологической воды, которая ускоряет процесс конденсации паров аммиака и углекислого газа в блоках 7 и 8 и не возвращается в реакционное пространство 1, не оказывая при это отрицательного воздействия на протекающую в этом пространстве реакцию взаимодействия аммиака с углекислым газом.
В альтернативном варианте предлагаемого в настоящем изобретении способа, технологическая схема которого показана на фиг. 3, жидкость по трубопроводу 26, соединенному с секцией извлечения мочевины, в частности с конденсатором 7, не поступает, как в известной схеме, непосредственно в реакционное пространство 1 через блок 6, а поступает в аппарат для разложения, показанный на схеме в виде блока 2, в котором образуется поток паров аммиака и углекислого газа, который по трубопроводу 24 возвращается в реакционное пространство 1, пройдя перед этим через конденсатор 6.
В такой схеме частичное разложение второй части карбамата в водном растворе (трубопровод 26) происходит в том же самом блоке разложения, в котором происходит разложение поступающей в него по трубопроводу 26 реакционной смеси, что позволяет выполнить предлагаемый в изобретении способ на том же самом оборудовании, из которого состоит существующая установка, работающая по известной технологической схеме.
В качестве десорбирующего реагента в аппарате 2 для разложения можно также использовать часть аммиака, подаваемого в реакционное пространство. В альтернативном варианте блок 2 может работать в режиме самодесорбции, когда для ускорения разложения карбамата используется испаряющийся аммиак.
Кроме того, секцию извлечения мочевины можно выполнить в виде только двух аппаратов 4 и 8, работающих при низком давлении. В этом случае поток, состоящий из мочевины и остатка карбамата в водном растворе, подается после разложения из блока 2 непосредственно в блок 4, в котором происходит окончательное отделение раствора мочевины от не вступивших во взаимодействие веществ.
Ниже описана установка для получения мочевины, работающая по предлагаемому в настоящем изобретении способу.
Установка для получения мочевины состоит из реактора синтеза мочевины, показанного на схеме в виде блока 1, первого и второго десорберов, показанных в виде блоков 2 и 9 соответственно, секции извлечения мочевины, состоящей из показанных в виде блоков 3, 4, 7 и 8 аппаратов, и соответствующих устройств для конденсации и рециркуляции в реактор паров, отбираемых из первого и второго десорберов.
В установке, технологическая схема которой показана на фиг. 2, устройство для конденсации паров, отбираемых из второго десорбера 9, выполняется предпочтительно в виде устройства для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера 2, которое показано на схеме в виде блока 6.
В этом варианте между вторым десорбером и секцией извлечения мочевины установлен дистиллятор, показанный в виде блока 10.
В установке для получения мочевины, технологическая схема которой показана на фиг. 3, имеется подводящая магистраль, выполненная в виде трубопровода 26, соединяющего секцию извлечения мочевины с десорбером 2. В этом случае отпадает необходимость в использовании десорбера 9 и дистиллятора 10.
Установку для осуществления предлагаемого в настоящем изобретении способа получения мочевины можно выполнить в виде вновь созданной установки или в виде установки, полученной путем модернизации существующей установки, например установки, технологическая схема которой показана на фиг. 1.
В первом варианте предлагаемый в настоящем изобретении способ модернизации существующей установки предусматривает:
- установку второго десорбера (блок 9) для разложения по крайней мере части карбамата в водном растворе, отбираемого из секции извлечения мочевины (по трубопроводу 26);
- установку оборудования для конденсации по крайней мере части отбираемых из второго десорбера паров и рециркуляции в реактор (блок 1) полученного при этом высококонцентрированного карбамата в водном растворе.
В другом варианте предлагаемый в настоящем изобретении способ модернизации предусматривает:
- установку оборудования для подачи паров, отбираемых из второго десорбера (блок 9), в показанное на схеме в виде блока 6 оборудование, предназначенное для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера (2).
Предпочтительный вариант предлагаемого в настоящем изобретении способа модернизации существующей установки для получения мочевины предусматривает:
- установку средств (трубопровод 33) для подачи остатка карбамата в водном растворе из второго десорбера (блок 9) в секцию извлечения мочевины.
В одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения предлагаемый в нем способ модернизации предусматривает:
- установку средств (трубопровод 26) для подачи по крайней мере части раствора карбамата из секции извлечения мочевины в показанный на схеме в виде блока 2 десорбер.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ модернизации позволяет не только существенно повысить конверсионный выход существующего реактора синтеза мочевины, но и увеличить его производительность.
Фактически в предлагаемой схеме в реактор 1 возвращается крайне незначительное количество воды, что позволяет увеличить количество подаваемого в реактор аммиака и углекислого газа, не перегружая при этом не только сам реактор, но и десорбер 2 и дистилляторы 3 и 4 секции извлечения мочевины.
Приведенные ниже примеры, которые носят только иллюстративный, а не ограничивающий объем изобретения характер, позволяют сравнить конверсионные выходы установок, которые работают по предлагаемому в изобретении способу или получены в результате модернизации существующих установок предлагаемым в изобретении способом, с конверсионным выходом установки, работающей по известному способу.
Пример 1. В результате модернизации существующей установки, которая работает по известному способу и технологическая схема которой показана на фиг. 1, была создана установка, которая работает по предлагаемому в изобретении способу и технологическая схема которой показана на фиг. 2.
Работа существующей установки основана на так называемом процессе самодесорбции аммиака, когда в аппарат для разложения, показанный на схеме в виде блока 2, не подаются в качестве десорбирующего реагента ни аммиак, ни углекислый газ. Поэтому в этой основанной на самодесорбции схеме трубопровод 30 отсутствует.
До модернизации реактор синтеза мочевины работал в следующем режиме:
Молярное отношение NH3/CO2 на входе - 3,2
Молярное отношение H2О/CO2 на входе - 0,6
Конверсионный выход CO2 в мочевину, % - 61
Давление, бар, абс. - Около 150
Температура, oC - 190
Производительность, т мочевины/день - 1800
После модернизации существующей установки добавлением в нее второго десорбера 9, в который из секции извлечения мочевины подавали 77% раствора карбамата, и подачей паров из второго десорбера через конденсатор 6 в реакционное пространство 1 (см. фиг. 2) реактор работал в следующем режиме:
Молярное отношение NH3/CO2 на входе - 3,2
Молярное отношение H2О/CO2 на входе - 0,19
Конверсионный выход CO2 в мочевину, % - 70
Давление, бар, абc. - Около 150
Температура, oC - 190
Производительность, т мочевины/день - 2500
Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволил на 9 % увеличить конверсионный выход и на 700 тонн, т.е. более чем на 39%, увеличить производительность существующей установки.
Значительное увеличение конверсионного выхода и снижение количества воды, возвращаемой в реактор, обеспечили значительное повышение производительности существующей установки при ее минимальной модернизации и низких капиталовложениях. Кроме того, повышение конверсионного выхода после модернизации установки позволили уменьшить количество потребляемой на установке энергии.
Пример 2. В результате модернизации существующей установки, работающей по известной схеме, показанной на фиг. 1, на ее базе была создана новая работающая по предлагаемому в изобретении способу установка, технологическая схема которой показана на фиг. 2.
Существующая установка работает в режиме десорбции углекислым газом, когда поток углекислого газа в качестве десорбирующего реагента подается (по трубопроводу 30) в аппарат для разложения, показанный на схеме в виде блока 2. При работе в таком режиме в схеме не требуется трубопровод 31, а в составе блока 7 не требуется аппарат для выделения аммиака. В такой схеме не требуются также аппараты 3 и 7, а секция выделения мочевины может состоять только из работающих при низком давлении аппаратов 4 и 8.
До модернизации реактор синтеза мочевины работал в следующем режиме:
Молярное отношение NH3/CO2 на входе - 3,0
Молярное отношение H2О/CO2 на входе - 0,5
Конверсионный выход CO2 в мочевину, % - Около 60
Давление, бар, абс. - Около 145
Температура, oC - 185
Производительность, т мочевины/день - 1900
После модернизации существующей установки добавлением в нее второго десорбера 9, в который из секции извлечения мочевины подавали 70% раствор карбамата, и подачей паров из второго десорбера через конденсатор 6 в реакционное пространство 1 (см. фиг. 2) реактор работал в следующем новом режиме:
Молярное отношение NH3/CO2 на входе - 3,0
Молярное отношение H2О/CO2 на входе - 0,25
Конверсионный выход CO2 в мочевину, % - 66
Давление, бар, абс. - Около 150
Температура, oC - 190
Производительность, т мочевины/день - 2500
Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволил на 6 % увеличить конверсионный выход и на 600 тонн, т.е. более чем на 32%, увеличить производительность существующей установки.
При этом, кроме того, указанное увеличение производительности и конверсионного выхода было достигнуто при весьма незначительной модернизации существующей установки и низких дополнительных капиталовложениях.
Пример 3. В этом примере увеличение конверсионного выхода реактора было достигнуто при его работе в составе вновь созданной установки, на которой был реализован предлагаемый в настоящем изобретении способ, технологическая схема которого показана на фиг. 2.
Как и в примере 2, установка работала в режиме десорбции углекислым газом, когда весь подлежащий подаче в реактор 1 углекислый газ сначала подавали по трубопроводу 30 в качестве десорбирующего реагента в аппарат разложения, показанный на схеме в виде блока 2. В этом случае в схеме не требуются трубопроводы 22 и 31, а в составе блока 7 не требуется аппарат для выделения аммиака. В секции извлечения мочевины необходимо иметь аппараты 3, 4, 7 и 8 среднего и низкого давления.
Реактор в составе предлагаемой в настоящем изобретении установки для получения мочевины работал в следующем режиме:
Молярное отношение NH3/CO2 на входе - 3,2
Молярное отношение H2О/CO2 на входе - 0,1
Давление, бар, абс. - Около 150
Температура, oC - 190
Производительность, т мочевины/день - 400
Конверсионный выход углекислого газа в мочевину в работающем в таком режиме реакторе оказался очень высоким и достиг 72%. При этом количество воды в возвращаемом в реактор растворе карбамата было достаточно небольшим.
Небольшое количество воды и не вступивших во взаимодействие веществ, содержащихся в реакционной смеси, поступающей в аппарат для разложения и затем в секцию извлечения мочевины, определило по сравнению с существующими установками снижение нагрузки на используемое в них оборудование и обеспечило снижение расхода энергии и уменьшение необходимых капиталовложений.
Приведенные в перечисленных выше примерах данные были получены с использованием обычных алгоритмов расчета.
Мочевину получают взаимодействием аммиака и углекислого газа в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе. На стадии разложения в полученной реакционной смеси частично разлагается карбамат и частично отделяется свободный аммиак в водном растворе в виде первого потока, включающего пары аммиака и углекислого газа, а также получается поток, состоящий из мочевины и остатка карбамата в водном растворе. Первый поток частично конденсируют и получают поток первой части карбамата в водном растворе, который рециркулируют в реактор. Поток из мочевины и остатка карбамата в водном растворе направляют в секцию извлечения мочевины, где отделяют мочевину от остатка карбамата с получением потока второй части карбамата в водном растворе, который также обрабатывают для частичного разложения карбамата. При этом отделяют второй поток паров аммиака и углекислого газа с примесями, который частично конденсируют, и получают третий поток карбамата в водном растворе, также рециркулируемый в реактор. Разложение второго потока карбамата в водном растворе ведут при давлении, равном давлению в реакционном пространстве. Установка для получения мочевины включает реактор, первый десорбер для частичного разложения карбамата в полученной реакционной смеси из реактора, оборудование для частичной конденсации паров из десорбера и рециркуляции первого потока карбамата в водном растворе в реактор, секцию извлечения мочевины, в которой получают второй поток карбамата в водном растворе. Кроме того, установка содержит второй десорбер для частичного разложения карбамата во втором потоке из секции извлечения мочевины. При этом отбираемые пары направляются в дополнительно установленный конденсатор, который связан с реактором для рециркуляции в него третьей части карбамата в водном растворе. Способ модернизации установки для получения мочевины заключается в подаче реакционной смеси из реактора синтеза мочевины в первый десорбер для частичного разложения карбамата и частичного отделения свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси, и последующей по крайней мере частичной конденсации паров, отбираемых из первого десорбера, в конденсаторе и рециркуляцией первой части карбамата в водном растворе в реактор. При этом подают поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, из первого десорбера в секцию извлечения мочевины для отделения получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе, кроме того, дополнительно устанавливают второй десорбер для частичного разложения по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, а также устанавливают оборудование, в котором конденсируют по крайней мере часть паров, отбираемых из второго десорбера, и осуществляют рециркуляцию в реактор третьей части карбамата в водном растворе. В результате повышается чистота и выход конечного продукта. 6 с. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
полученной в секции извлечения мочевины, заключающуюся в частичном разложении карбамата и получении второго потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе; обработку второго содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в частичной конденсации паров и получении третьей части карбамата в водном растворе; рециркуляцию третьей части карбамата в реакционное пространство.
| ДЛЯ ОБТЯЖКИ ТКАНЬЮ МЯГКИХ ЭЛЕМЕНТОВМЕБЕЛИ | 0 |
|
SU212744A1 |
| СХЕМА СОВПАДЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ | 0 |
|
SU266840A1 |
| Способ получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода | 1971 |
|
SU651692A3 |
| Способ получения мочевины | 1982 |
|
SU1428191A3 |
