СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА И МОЧЕВИНЫ Российский патент 2006 года по МПК C07C273/10 C10K1/12 C01C1/04 

Настоящее изобретение относится к способу получения мочевины путем совместного получения аммиака в процессе синтеза мочевины.

В настоящее время мочевину получают из карбамата аммония согласно реакциям:

2NH₃+CO₂→NH₂CO₂NH₄

NH₂CO₂NH₄→H₂O+H₂NCONH₂

Большую часть мочевины производят в соединении с заводами синтетического аммиака, так как необходимый диоксид углерода доступен из системы очистки синтез-газа во входном каскаде завода аммиака.

Большую часть мирового производства аммиака используют для производства мочевины. Таким образом, совместный способ производства мочевины будет иметь технические и экономические преимущества. Однако при существующей технологии производство мочевины и аммиака осуществляется в значительной степени на независимых заводах.

Основная цель этого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить улучшенный способ получения мочевины вышеупомянутой реакцией диоксида углерода с аммиаком с образованием карбамата аммония и разложением карбамата на мочевину, в котором получение аммиака и получение мочевины объединяют в единой схеме потока путем совмещения получения диоксида углерода и реагента аммиака при очистке синтез-газа синтеза аммиака.

В соответствии с основной целью изобретение обеспечивает способ совместного получения мочевины и реагента аммиака с использованием стадий получения синтез-газа для синтеза аммиака, содержащего диоксид углерода, и конверсии синтез-газа в реагент аммиак, реакции реагента аммиака с диоксидом углерода в синтез-газе с образованием карбамата аммония и получения мочевины, причем этот процесс включает также стадии:

до конверсии синтез-газа в реагент аммиак,

(1) промывки синтез-газа водным раствором реагента аммиака и получения раствора, обогащенного карбаматом аммония;

(2) удаления избытка реагента аммиака из промытого синтез-газа промывкой водой и извлечением водного раствора реагента аммиака;

(3) очистки промытого водой синтез-газа поглощением остаточных количеств воды и аммиака; и

(4) пропусканием очищенного синтез-газа на конверсию этого газа в реагент аммиак.

Блок-схема на Фиг.1 описывает совместный способ получения мочевины из диоксида углерода и реагента аммиака в соответствии со специфическим вариантом осуществления изобретения.

Установка получения газа, состоящая из обычной секции гидроочистки, секции реформинга и секции конверсии, за которой следует установка, где газ с высоким содержанием диоксида углерода доводят до давления, необходимого для синтеза аммиака. Основную часть диоксида углерода затем удаляют промывкой газа водным раствором аммиака. Полученный раствор карбамата идет в реактор получения мочевины. Растворенные газы в этом растворе из этой точки могут рециркулировать на сторону всасывания компрессора.

Основной поток удаленного газа теперь используют как свежий газ для синтеза аммиака. Вначале селективной метанизацией СО удаляют остающуюся СО. Удаляемый со стадии метанизации газ насыщают аммиаком и смешивают с газом, выходящим из конвертера аммиака. Объединенный поток направляют на промывку, где аммиак удаляют промывкой водой. Так как этот процесс является экзотермическим, предпочтителен двухстадийный процесс: на первой стадии газ приводят в контакт с относительно концентрированным раствором аммиака, который поглощает приблизительно половину количества аммиака. На второй стадии происходит окончательное поглощение водой, образующейся на установке получения мочевины.

Газ, выходящий из установки поглощения, содержит некоторое количество аммиака, но также и некоторое количество воды, которая должна быть удалена до конвертера аммиака. Этот процесс может быть проведен в абсорбере молекулярными ситами или оксидом алюминия. Абсорбер может быть регенерирован продувочным газом. Ниже абсорбера газ проходит рециркуляционный компрессор, а затем его пропускают на обычную установку синтеза, состоящую из горячего теплообменника, конвертера синтеза и генерации пара. После охлаждения до комнатной температуры газ пропускают на поглощение водой, как описано выше.

Так как реакция карбамата происходит при повышенной температуре и так как образуется большое количество воды в ходе этого процесса, нет необходимости для этой цели получать безводный аммиак с низкой температурой. Очевидно, что слишком высокое содержание воды в полученном аммиаке будет оказывать отрицательное влияние на процесс получения мочевины, потому что вода будет понижать выход мочевины и тем самым увеличивать рециркулирующий продукт. Таким образом, требуется некоторое повышение концентрации аммиака. В обычном процессе получения аммиака обычно имеется избыток низкотемпературных калорий, которые используют в установке концентрирования аммиака, работающей при умеренном давлении, обычно избыточных 15-17 кг/см². При этом давлении будет получаться путем дистилляции при низкой температуре, ниже 120°С значительное повышение концентрации аммиака до 85%.

Этот способ устраняет необходимость в двух компрессорах (охлаждения и диоксида углерода), на заводе производства аммиака удаляют контур охлаждения и диоксида углерода. Так как концентрация аммиака на входе конвертера будет близка к нулю, происходит уменьшение размера конвертера или понижение скорости рециркуляции. Большая часть оборудования на заводе производства мочевины должна регенерировать диоксид углерода и аммиака. Диоксид углерода удаляют промывкой аммиаком; затем промывкой водой и дистилляцией удаляют аммиак. Наконец, в атмосферу выбрасывают «инертные» газы, главным образом, водород и азот.

Рециркуляцией инертных газов на сторону всасывания компрессора синтез-газа могут быть достигнуты упрощение процесса и сокращение числа установок на заводе производства мочевины. Кроме того, завод производства мочевины использует систему удаления рабочего конденсата, которая очищает техническую воду, чтобы сделать ее пригодной для котловой воды. На заводе получения аммиака используют аналогичную систему, и объединение этих двух систем может иметь некоторые потенциальные выгоды.

По мнению заявителя, предлагаемое техническое решение нигде не описывается и не предлагается в цитируемых экспертом документах Д1 до Д3.

Кроме того, заявитель представляет следующий пример осуществления данного изобретения.

Пример

Предлагаемый способ совместного получения мочевины и реагента аммиака осуществляют согласно схеме, приведенной на прилагаемом чертеже (фиг.2). При этом используют исходный синтез-газ следующего состава: 60,7 вес.% - CO₂, 6,8 вес.% - Н₂, 30,9 вес.% - N₂ и 1,6 вес.% - остальных компонентов, представляющих собой СО, Ar и СН₄, в количестве 167863 кг/ч. Получают поток продукта в количестве 163863 кг/ч в виде водного раствора мочевины (64 вес.%), который можно использовать для получения мочевины в твердой форме.

Состав потоков, указанных на фиг.2, сведен в нижеследующих таблицах 1-6.

Таблица 1. поток 1поток 2поток 342°С32 бар123°С179 бар30°С178 барвес.%кг/чвес.%кг/чвес.%кг/чН₂O0,23360,11660,00NH₃0,000,009,97129CO₂60,710189360,41005540,6432Н₂6,8114157,11182016,211665N₂30,95187030,95144270,250550СО0,711750,711651,41008Ar0,58390,69991,2864СН₄0,23360,23330,5360сумма100,0167863100,0166480100,072008

Таблица 2. поток 4поток 5поток 641°С188 бар60°С188 бар60°С187,5 барвес.%кг/чвес.%кг/чвес.%кг/чН₂O0,96920,000,00NH₃9,371550,712360,00CO₂2,620000,712360,00Н₂15,11161715,02649215,326628N₂70,45416470,812504471,8124961СО0,000,000,00Ar1,292310,81907510,918970СН₄0,53852,035322,03481сумма100,076937100,0176616100,0174040Таблица 3. поток 7поток 8поток 960°С187,5 бар45°С32 бар66°С197 барвес.%кг/чвес.%кг/чвес.%кг/чН₂O0,0О0,000,0ОNH₃0,000,000,00CO₂0,000,000,00Н₂15,379969,967915,325840N₂71,8375022,021471,8121263СО0,000,000,00Ar10,95697,67410,918409СН₄2,01040,552,03378сумма100,05223100,0972100,0168890

Таблица 4. поток 10поток 11поток 12441°С192 бар39°С190 бар60°С188 барвес.%кг/чвес.%кг/чвес.%кг/чH₂O0,000,001,0692NH₃34,45809834,45809892,363882CO₂0,000,001,2831H₂9,2155389.2155380,8554N₂43,57346743,5734673,72561CO0,000,000,00Ar10,91840910,9184090,6415CH₄2,033782,033780,4277сумма100,0168890100,0168890100,069211Таблица 5. поток 13поток 14поток 1525°С180 бар110°С180 бар45°С180 барвес.%кг/чвес.%кг/чвес.%кг/чNH₃85,827198665,127112297,8153985CO₂0,0024,11004130,91417мочевина0,000,000,00H₂O14,24501410,8450661,32047N₂+H₂0,000,000,00сумма100,0317000100,0411472100,0157449

Таблица 6. поток 16поток 17поток 18209°С175 бар147°С4,5 бар130°С4,5 барвес.%кг/чвес.%кг/чвес.%кг/чNH₃21,75512357,3517892,03334CO₂7,71956019,4174971,32063мочевина41,51054200,0064,4105420Н₂О29,17392123,32105432,352867N₂+H₂0,000,000,00сумма100,0254023100,090340100,0163683

Изобретение относится к технологии производства мочевины из диоксида углерода и аммиака, объединенного с получением синтез-газа и его конверсией в аммиак. Способ совместного получения мочевины и реагента аммиака в синтезе мочевины проводят с использованием таких стадий, как производство синтез-газа для синтеза аммиака, содержащего диоксид углерода, конверсию синтез-газа в реагент аммиак, реакцию аммиака с диоксидом углерода в синтез-газе с образованием карбамата аммония, его дальнейшие превращения с получением мочевины. При этом способ также включает промывку исходного синтез-газа водным раствором аммиака с образованием раствора, обогащенного карбаматом аммония, удаление избытка аммиака из промытого синтез-газа промывкой водой и извлечение водного раствора реагента аммиака. Промытый водой синтез-газ очищается путем удаления остаточных количеств воды и аммиака и конвертируется в аммиак. На стадии промывки синтез-газа водным раствором аммиака охлаждают поток промытого синтез-газа и от него отделяют аммиак в жидком состоянии. Далее ведут очистку синтез-газа от остаточных количеств воды и аммиака и полученный поток возвращают на стадию промывки. Технический результат - создание усовершенствованного процесса, в котором в едином технологическом цикле объединены стадии получения диоксида углерода и реагента аммиака из синтез-газа и стадия синтеза мочевины через промежуточное образование карбамата аммония при промывке синтез-газа раствором аммиака. 2 ил., 6 табл.

Способ совместного получения мочевины и реагента аммиака с использованием стадий получения синтез-газа для синтеза аммиака, содержащего диоксид углерода, и конверсии синтез-газа в реагент аммиак, реакции реагента аммиака с диоксидом углерода в синтез-газе с образованием карбамата аммония и получения мочевины, который до конверсии синтез-газа в реагент аммиака дополнительно включает стадии:

(1) промывка синтез-газа водным раствором реагента аммиака и образование раствора, обогащенного карбаматом аммония;

(2) удаление избытка реагента аммиака из промытого синтез-газа и отделение реагента аммиака;

(3) очистка промытого синтез-газа удалением остаточных количеств аммиака; и

(4) подача очищенного синтез-газа на конверсию упомянутого газа в реагент аммиак, отличающийся тем, что стадию (2) проводят путем промывки водой и отделения водного раствора реагента аммиака; на стадии (3) удаляют остаточные количества воды и аммиака; и поток газа, выходящего из конверсии синтез-газа в реагент аммиак, возвращают на стадию (2).