СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДА Российский патент 2012 года по МПК C07C273/04 C07C275/00 

Изобретение относится к устройствам и способам для получения карбамида и может быть использовано в химической промышленности и промышленности по производству удобрений.

Известны установки для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении, включающие реактор, средства для подачи в реактор жидкого аммиака и газообразного диоксида углерода (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев. Синтез и применение карбамида. - Л.: Химия, 1970, с.178).

Известна установка для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении, включающая реактор, средства для подачи в реактор жидкого аммиака, жидкого и газообразного диоксида углерода, устройство для испарения жидкого диоксида углерода путем теплообмена через стенку с теплоносителем (Технические газы, 2009, №2, с.24).

Наиболее близкой к предложенной является известная установка для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении в секции высокого давления, включающей реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, средства для подачи жидкого аммиака, газообразного и жидкого диоксида углерода в секцию высокого давления, средства для подачи жидкостных потоков из реактора в стриппер, из стриппера на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, из конденсатора в реактор, из скруббера в конденсатор, средства для подачи газовых потоков из реактора в скруббер, из стриппера в конденсатор, средства для подачи рециркулируемого жидкостного потока в скруббер, устройство для смешения жидкого диоксида углерода с жидким аммиаком, содержащее корпус со средствами для ввода жидкого диоксида углерода, ввода жидкого аммиака и вывода смешанного потока, а также расположенное внутри корпуса коаксиально корпусу сужающееся сопло, соединенное со средством для ввода жидкого диоксида углерода (WO 2009/043365, С07С 273/04, 2009, с.13, строки 1-8,14-27, фиг.5, 6).

Известны способы получения карбамида из диоксида углерода и жидкого аммиака в реакторе синтеза при повышенных температуре и давлении, в которых диоксид углерода в реактор синтеза направляют в газообразном виде (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев. Синтез и применение карбамида. - Л.: Химия, 1970, с.178).

Известны способы получения карбамида из диоксида углерода и жидкого аммиака в реакторе синтеза при повышенных температуре и давлении, в которых диоксид углерода в реактор синтеза направляют в виде жидкого диоксида углерода (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев. Синтез и применение карбамида. - Л.: Химия, 1970, с.227-229; GB 1302424, С07С 127/04, 1973). Ожижение диоксида углерода при давлении, более низком, чем давление синтеза карбамида, с последующей подачей жидкого диоксида углерода с помощью насоса позволяет сократить энергетические затраты на компримирование диоксида углерода.

Известен способ получения карбамида при повышенных температуре и давлении в установке, содержащей секцию высокого давления, которая включает реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, работающие практически при одном и том же давлении, причем способ включает взаимодействие аммиака и диоксида углерода в реакторе с образованием реакционной смеси и раздельным выводом из реактора жидкостного потока, содержащего карбамид, карбамат аммония и свободный аммиак в водном растворе, и газового потока, содержащего, в основном, инертные газы, подачу в секцию высокого давления жидкого и газообразного диоксида углерода, подачу жидкостного потока из реактора в стриппер для частичного разложения карбамата аммония и частичного выделения свободного аммиака в токе вводимого в стриппер газообразного диоксида углерода с получением газового потока, включающего аммиак и диоксид углерода с примесью паров воды, и жидкостного потока, включающего карбамид и остаточный карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу жидкостного потока из стриппера на стадии последующего разложения карбамата аммония и отделения аммиака и диоксида углерода с получением карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу газового потока из стриппера в конденсатор для его частичной абсорбции-конденсации при смешении с аммиаком и жидкостным потоком из скруббера, подачу жидкостного потока из конденсатора в реактор, очистку от аммиака и диоксида углерода газового потока из реактора при контакте с рециркулируемым жидкостным потоком в скруббере, причем поток жидкого диоксида углерода непосредственно вводят в реактор и/или конденсатор (WO 2009/043365, С07С 273/04, 2009, с.11, строка 34 - с.12, строка 31, фиг.4). Однако использование этого способа, как и упомянутых выше, может привести к эрозионному повреждению оборудования вследствие возникновения кавитационных явлений при непосредственном контакте легко испаряющегося диоксида углерода с высокотемпературными средами в этих аппаратах.

Наиболее близким к предложенному является известный способ получения карбамида при повышенных температуре и давлении в установке, содержащей секцию высокого давления, которая включает реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, причем способ включает взаимодействие аммиака и диоксида углерода в реакторе с образованием реакционной смеси и раздельным выводом из реактора жидкостного потока, содержащего карбамид, карбамат аммония и свободный аммиак в водном растворе, и газового потока, содержащего, в основном, инертные газы, подачу в секцию высокого давления потоков жидкого и газообразного диоксида углерода, подачу жидкостного потока из реактора в стриппер для частичного разложения карбамата аммония и частичного выделения свободного аммиака в токе вводимого в стриппер газообразного диоксида углерода с получением газового потока, включающего аммиак и диоксид углерода с примесью паров воды, и жидкостного потока, включающего карбамид и остаточный карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу жидкостного потока из стриппера на стадии последующего разложения карбамата аммония и отделения аммиака и диоксида углерода с получением карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу газового потока из стриппера в конденсатор для его частичной абсорбции-конденсации при смешении с аммиаком и жидкостным потоком из скруббера, подачу жидкостного потока из конденсатора в реактор, очистку от аммиака и диоксида углерода газового потока из реактора при контакте с рециркулируемым жидкостным потоком в скруббере, причем поток жидкого диоксида углерода вводят в реактор и/или конденсатор после смешения с жидким аммиаком (WO 2009/043365, С07С 273/04, 2009, с.13, строки 1-8, фиг.5).

Недостатком известной установки и известного способа является значительная возможность эрозионного повреждения оборудования. Смешение жидкого диоксида углерода с жидким аммиаком, температура которого ниже температуры в реакторе или конденсаторе, казалось бы, снижает вероятность возникновения кавитационных явлений. Известно, однако, что при смешении этих реагентов между ними протекает быстрая реакция образования карбамата аммония с выделением большого количества тепла, вследствие чего температура в зоне смешения может возрасти даже до более высоких значений, чем температура в реакторе или конденсаторе. Таким образом, при использовании известной установки и известного способа возможность повреждения оборудования вследствие возникновения кавитационных явлений лишь перемещается из одних аппаратов в другие.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в повышении надежности применяемого оборудования.

Для достижения указанного результата предложена установка для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении в секции высокого давления, включающей реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, средства для подачи жидкого аммиака, газообразного и жидкого диоксида углерода в секцию высокого давления, средства для подачи жидкостных потоков из реактора в стриппер, из стриппера на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, из конденсатора в реактор, из скруббера в конденсатор, средства для подачи газовых потоков из реактора в скруббер, из стриппера в конденсатор, средства для подачи рециркулируемого жидкостного потока в скруббер, устройство для смешения жидкого диоксида углерода с другим технологическим потоком, содержащее корпус со средствами для ввода жидкого диоксида углерода, ввода другого технологического потока и вывода смешанного потока, а также расположенное внутри корпуса коаксиально корпусу сужающееся сопло, соединенное со средством для ввода жидкого диоксида углерода, отличающаяся тем, что устройство для смешения жидкого диоксида углерода с другим технологическим потоком является устройством для смешения жидкого диоксида углерода с газообразным потоком, выходящим из стриппера или конденсатора, и включает штуцер ввода указанного газообразного потока, а также расположенную внутри корпуса коаксиально корпусу вставку переменного сечения в виде трубы, входной участок которой является сужающимся, а выходной - расширяющимся, причем вставка расположена таким образом, что между корпусом и вставкой образована кольцевая щель.

Для достижения этого результата предложен также способ получения карбамида при повышенных температуре и давлении в установке, содержащей секцию высокого давления, которая включает реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, причем способ включает взаимодействие аммиака и диоксида углерода в реакторе с образованием реакционной смеси и раздельным выводом из реактора жидкостного потока, содержащего карбамид, карбамат аммония и свободный аммиак в водном растворе, и газового потока, содержащего, в основном, инертные газы, подачу в секцию высокого давления потоков жидкого и газообразного диоксида углерода, подачу жидкостного потока из реактора в стриппер для частичного разложения карбамата аммония и частичного выделения свободного аммиака в токе вводимого в стриппер газообразного диоксида углерода с получением газового потока, включающего аммиак и диоксид углерода с примесью паров воды, и жидкостного потока, включающего карбамид и остаточный карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу жидкостного потока из стриппера на стадии последующего разложения карбамата аммония и отделения аммиака и диоксида углерода с получением карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу газового потока из стриппера в конденсатор для его частичной абсорбции-конденсации при смешении с аммиаком и жидкостным потоком из скруббера, подачу жидкостного потока из конденсатора в реактор, очистку от аммиака и диоксида углерода газового потока из реактора при контакте с рециркулируемым жидкостным потоком в скруббере, причем поток жидкого диоксида углерода вводят в аппараты секции высокого давления после смешения с другим технологическим потоком, отличающийся тем, что поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из стриппера или конденсатора в устройстве для смешения этих потоков, входящем в состав предложенной установки, при подаче жидкого потока во вставку переменного сечения через сужающееся сопло, а газообразного потока - в корпус, при этом осуществляют испарение жидкого диоксида углерода путем его контактирования во вставке с частью указанного газообразного потока, поступающего во внутреннее пространство вставки, с последующим контактированием смешанного потока по выходе из вставки с остальной частью газообразного потока, прошедшего через щель между вставкой и корпусом

При использовании для смешения с жидким диоксидом углерода газообразного потока, выходящего из стриппера, смешанный поток направляют в конденсатор. При использовании для смешения с жидким диоксидом углерода газообразного потока, выходящего из конденсатора, смешанный поток направляют в реактор.

Смешение потока жидкого диоксида углерода с одним из указанных газообразных потоков с использованием предложенной установки создает благоприятные условия для испарения жидкого диоксида углерода, не сопровождающегося нежелательньми явлениями, приводящими к повреждению оборудования.

Количество газа в той части газообразного потока, который контактирует внутри вставки с потоком жидкого диоксида углерода, зависит от количества жидкого диоксида углерода и от температуры обоих потоков. Предпочтительно это количество должно быть таким, чтобы массовое соотношение между потоком жидкого диоксида углерода и газообразньм потоком, поступающим во внутреннее пространство вставки, находилось в пределах от 1:1,5 до 1:2,5. При меньшем количестве газа, поступающего во внутреннее пространство вставки, количество тепла, передаваемого от этого газа к потоку жидкого диоксида углерода, может при низких температурах жидкого диоксида углерода оказаться недостаточным для полного превращения жидкого диоксида углерода в газ. Это может приводить к попаданию капель жидкой фазы на внутреннюю стенку трубопровода и вызывать кавитационно-эрозионные нарушения. При большем количестве газа, поступающего во внутреннее пространство вставки, увеличивается порозность диспергированного факела и затрудняется контакт между каплями жидкости и газом. Это также может приводить к увеличению остаточного содержания капель жидкой фазы в газовом потоке и вызвать кавитационно-эрозионные разрушения на внутренней стенке корпуса устройства и последующего трубопровода.

Средства для передачи жидкостных и газовых потоков из одного аппарата секции высокого давления в другой могут быть выполнены в виде трубопроводов, обеспечивающих движение потоков самотеком. С целью более экономного расположения аппаратов в качестве таких средств могут быть использованы эжекторы, например, для инжектирования жидкостного потока из скруббера потоком жидкого аммиака, инжектирования газового потока из стриппера потоком жидкого аммиака и/или потоком раствора карбамата аммония и т.п.

Сущность изобретения иллюстрируется приложенными фиг.1-4. На фиг.1 и 2 приведены варианты принципиальной технологической схемы предложенной установки, осуществляющей предложенный способ, в котором поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из стриппера, и направляют смешанный поток в конденсатор, на фиг.3 - принципиальная технологическая схема предложенной установки, осуществляющей предложенный способ, в котором поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из конденсатора, и направляют смешанный поток в реактор, на фиг.4 - конструкция устройства для контактирования потока жидкого диоксида углерода с газообразным потоком, выходящим из стриппера или конденсатора.

В соответствии с фиг.1 секция высокого давления установки для получения карбамида включает реактор 1, стриппер 2, конденсатор 3 и скруббер 4, работающие практически при одном и том же давлении, насосы 5 и 6 для подачи жидкого аммиака и жидкого диоксида углерода, компрессор 7 для подачи газообразного диоксида углерода, эжектор 8, устройство 9 для смешения жидкого диоксида углерода и газообразного потока, выходящего из стриппера 2, трубопровод 10 для подачи потока диоксида углерода от насоса 6 в устройство 9, трубопровод 11 для подачи потока диоксида углерода от компрессора 7 в стриппер 2, трубопровод 12 для подачи газового потока из устройства 9 в конденсатор 3, трубопровод 13 для подачи жидкого аммиака в эжектор 8, трубопровод 14 для подачи жидкостного потока из реактора 1 в стриппер 2, трубопровод 15 для подачи жидкостного потока из стриппера 2 на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока (на фиг.1 не показаны), трубопроводы 16 и 17 для подачи жидкостного и газового потоков из конденсатора 3 в реактор 1, трубопровод 18 для подачи газового потока из реактора 1 в скруббер 4, трубопровод 19 для подачи газового потока из стриппера 2 в устройство 9, трубопровод 20 для подачи рециркулируемого жидкостного потока в скруббер 4, трубопровод 21 для подачи жидкостного потока из скруббера 4 в эжектор 8, трубопровод 22 для подачи газового потока из скруббера 4 на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, трубопровод 23 для подачи жидкостного потока из эжектора 8 в конденсатор 3.

Вариант принципиальной технологической схемы предложенной установки, изображенной на фиг.2, отличается от варианта на фиг.1 только тем, что трубопроводы 12 и 23 соединены не с верхней, в с нижней частью конденсатора 3, соответственно трубопровод 16 соединен не с нижней, а с верхней частью конденсатора 3 и предназначен для совместной подачи жидкостного и газового потоков из конденсатора 3 в реактор 1, а трубопровод 17 отсутствует.

В соответствии с фиг.3 секция высокого давления установки для получения карбамида включает реактор 1, стриппер 2, конденсатор 3 и скруббер 4, работающие практически при одном и том же давлении, насосы 5 и 6 для подачи жидкого аммиака и жидкого диоксида углерода, компрессор 7 для подачи газообразного диоксида углерода, эжектор 8, устройство 9 для смешения жидкого диоксида углерода и газообразного потока, выходящего из конденсатора 3, трубопровод 10 для подачи потока диоксида углерода от насоса 6 в устройство 9, трубопровод 11 для подачи потока диоксида углерода от компрессора 7 в стриппер 2, трубопровод 12 для подачи газового потока из устройства 9 в реактор 1, трубопровод 13 для подачи жидкого аммиака в эжектор 8, трубопровод 14 для подачи жидкостного потока из реактора 1 в стриппер 2, трубопровод 15 для подачи жидкостного потока из стриппера 2 на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока (на фиг.3 не показаны), трубопровод 16 для подачи жидкостного потока из конденсатора 3 в реактор 1, трубопровод 17 для подачи газового потока из конденсатора 3 в устройство 9, трубопровод 18 для подачи газового потока из реактора 1 в скруббер 4, трубопровод 20 для подачи рециркулируемого жидкостного потока в скруббер 4, трубопровод 21 для подачи жидкостного потока из скруббера 4 в эжектор 8, трубопровод 22 для подачи газового потока из скруббера 4 на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, эжектор 24, трубопровод 25 для подачи жидкостного потока из эжектора 8 в эжектор 24, трубопровод 26 для подачи газового потока из стриппера 2 в эжектор 24, трубопровод 27 для подачи газожидкостного потока из эжектора 24 в конденсатор 3.

В соответствии с фиг.4 устройство 9 для смешения жидкого диоксида углерода с другим технологическим потоком состоит из цилиндрического корпуса 28, штуцера 29 для ввода жидкого диоксида углерода, штуцера 30 для ввода другого технологического потока, штуцера 31 для вывода смешанного потока. Штуцер 29 соединен с соплом 32, расположенным коаксиально корпусу 28 и сужающимся в сторону штуцера вывода 31. Внутри корпуса 28 коаксиально ему размещена вставка 33 переменного сечения, входной участок которой является сужающимся, а выходной - расширяющимся. Между вставкой 33 и внутренней поверхностью корпуса 28 образована кольцевая щель 34, которая также имеет переменное сечение. Вставка 33 зафиксирована внутри корпуса 28 с помощью опорных пластин 35. Срез сопла 32 может быть расположен в одной плоскости с входным отверстием вставки 33, либо внутри вставки 33.

Сущность изобретения иллюстрируется также приведенными ниже примерами, описывающими осуществление предложенного способа на предложенной установке.

ПРИМЕР 1. 20000 кг/ч жидкого диоксида углерода с температурой от -25 до 15°С от насоса 6 по трубопроводу 10 и 110000 кг/ч газообразного потока (смесь диоксида углерода, аммиака и паров воды из верхней части стриппера 2) с температурой 180-190°С по трубопроводу 19 поступают в устройство 9 для смешения этих потоков (соотношение потоков составляет 1:5,5) установки, схема которой изображена на фиг.1. Газообразный поток поступает в устройство 9 через штуцер 30. Поток жидкого диоксида углерода поступает в устройство через штуцер 29 и направляется в сужающееся сопло 32. В сопле 32 поток жидкого диоксида углерода ускоряется и на выходе из сопла образует конический факел из капель жидкости, диспергированной в газообразной среде. Факел раскрывается внутри вставки 33. Движущийся поток капель жидкости увлекает за собой внутрь вставки 33 от 20 до 25% газообразного потока, что обеспечивает полное превращение жидкого диоксида углерода в газ внутри вставки 33. При соприкосновении наружной поверхности конического факела капель жидкости с внутренней стенкой вставки 33 капельный поток начинает работать как поршень и транспортировать газ от входного участка вставки 33 к ее выходному участку в свободное пространство внутри корпуса 28 устройства в направлении штуцера 31.

Диспергирование в устройстве 9 факела жидкости в газовой фазе позволяет создать значительную площадь поверхности контакта жидкости с газом, а разница скоростей газа и жидкости способствует турбулизации и перемешиванию потоков жидкости и газа. Все это способствует эффективному протеканию в факеле процессов тепло- и массопереноса. За счет перехода тепла от горячего газа к жидкости происходит ее нагрев и испарение. На выходном участке вставки 33 жидкий диоксид углерода полностью превращается в газ. После выхода газового потока с температурой 115-120°С из вставки 33 в свободное пространство внутри корпуса 28 происходит смешение этого потока газа с остальной частью потока газа из стриппера 2 (75-80%), проходящей через щель 34 между внутренней поверхностью корпуса 28 и вставкой 33.

Щель 34 между вставкой 33 и внутренней поверхностью корпуса 28 имеет переменную площадь сечения по длине вставки 33. Сужение вставки 33 на ее начальном участке обеспечивает эффективность инжектирования потока газообразного диоксида углерода. Расширение вставки 33 и сужение щели 34 на выходном участке вставки 33 позволяет увеличить скорость потока газообразного диоксида углерода на выходе из щели 34, что способствует более эффективному смешению потоков газа в свободном объеме устройства после вставки 33. Для более эффективного смешения потоков опорные пластины 35, фиксирующие вставку внутри корпуса 28, могут быть выполнены под углом к потоку движущегося газа.

26000 кг/ч газообразного диоксида углерода с температурой 90-100°С от компрессора 7 по трубопроводу 11 поступают в нижнюю часть стриппера 2, где при давлении 14 МПа и температуре от 175°С в нижней части до 189°С в верхней части осуществляются разложение в токе диоксида углерода и при обогреве паром большей части карбамата аммония и отгонка части избыточного аммиака из 204000 кг/ч плава карбамида (водноаммиачного раствора карбамида и карбамата аммония), образовавшегося в реакторе 1. Жидкостный поток из нижней части стриппера 2 (120000 кг/ч) по трубопроводу 15 подают на стадии окончательного разложения карбамата аммония и отгонки аммиака с выделением 62500 кг/ч карбамида и образованием 40500 кг/ч рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водноаммиачном растворе, который по трубопроводу 20 поступает в скруббер 4.

Смешанный газовый поток из штуцера 31 устройства 9 по трубопроводу 12 поступает в конденсатор 3, где при давлении 13,5-14,5 МПа и температуре 165-175°С происходит процесс конденсации-абсорбции газов в результате их смешения с аммиаком (35500 кг/ч) и водным раствором карбамата аммония (62500 кг/ч) при охлаждении кипящим паровым конденсатом. Смесь аммиака и водного раствора карбамата аммония поступает в конденсатор 3 по трубопроводу 23 из эжектора 8, куда аммиак подается от насоса 5 по трубопроводу 13, а водный раствор карбамата аммония - из скруббера 4 по трубопроводу 21. Для улучшения условий конденсации-абсорбции в конденсаторе 3 в эжектор 8 может также поступать некоторое количество плава карбамида из нижней части реактора 1.

Концентрированный водноаммиачный раствор карбамата аммония и не сконденсированные газы из конденсатора 3 поступают по трубопроводам 16 и 17 соответственно в реактор 1, где при движении газожидкостной смеси снизу вверх происходит процесс превращения карбамата аммония в карбамид и воду с одновременной дальнейшей конденсацией-абсорбцией не сконденсированных газов. В верхней части реактора 1 происходит разделение фаз. Жидкая фаза (плав карбамида) поступает по трубопроводу 14 в стриппер 2, а газовая фаза, состоящая в основном из инертных газов с примесью аммиака, - по трубопроводу 18 в скруббер 4, где происходит дальнейшее поглощение аммиака при контакте с рециркулируемым жидкостным потоком, поступающим в скруббер 4 по трубопроводу 20. Газы из скруббера 4 направляются по трубопроводу 22 на стадию образования рециркулируемого жидкостного потока для их окончательной очистки от аммиака.

ПРИМЕР 2. Процесс проводят аналогично примеру 1 на установке, схема которой изображена на фиг.2, с тем соответственным отличием, что потоки из устройства 9 и эжектора 8 поступают по трубопроводам 12 и 23 не в верхнюю, а в нижнюю часть конденсатора 3, а образующаяся в конденсаторе 3 газожидкостная смесь без ее разделения выводится из верхней части конденсатора 3 по трубопроводу 16 в реактор 1.

ПРИМЕР 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 на установке, схема которой изображена на фиг. 3. 20000 кг/ч жидкого диоксида углерода с температурой от -25 до -15°С от насоса 6 по трубопроводу 10 и 12000 кг/ч газообразного потока (смесь диоксида углерода, аммиака и паров воды из верхней части конденсатора 3) с температурой 170-175°С по трубопроводу 17 поступают в устройство 9 для смешения этих потоков (соотношение потоков составляет 1,7:1). Устройство 9 работает так же, как в установке, схема которой изображена на фиг.1. Жидкий аммиак (35500 кг/ч) насосом 5 по трубопроводу 13 подается в эжектор 8, инжектируя водный раствор карбамата аммония (50500 кг/ч), поступающий по трубопроводу 21 из скруббера 4. Для улучшения условий последующей конденсации-абсорбции газов в конденсаторе 3 в эжектор 8 может также поступать некоторое количество плава карбамида из нижней части реактора 1. Газообразный диоксид углерода (26000 кг/ч) от компрессора 7 по трубопроводу 11 поступает в нижнюю часть стриппера 2, где при давлении 13,5-14,5 МПа и температуре 170-190°С осуществляется разложение в токе диоксида углерода и при обогреве паром большей части карбамата аммония и отгонка части избыточного аммиака из плава карбамида (204000 кг/ч), образовавшегося в реакторе 1. Жидкостный поток из нижней части стриппера 2 (120000 кг/ч) по трубопроводу 15 подают на стадии окончательного разложения карбамата аммония и отгонки аммиака с выделением карбамида и образованием рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водноаммиачном растворе, который по трубопроводу 20 поступает в скруббер 4. Газовый поток из стриппера 2 (110000 кг/ч) по трубопроводу 26 поступает в эжектор 24, рабочим потоком в котором является жидкостный поток, поступающий из эжектора 8 по трубопроводу 25. Смешанный газожидкостный поток из эжектора 24 поступает по трубопроводу 27 в конденсатор 3, где при давлении 13,5-14,5 МПа и температуре 165-175°С происходит процесс конденсации-абсорбции газов в результате их смешения с аммиаком и водным раствором карбамата аммония при охлаждении кипящим паровым конденсатом. Концентрированный водноаммиачный раствор карбамата аммония из конденсатора 3 и газовый поток из устройства 9 по трубопроводам 16 и 12 соответственно поступают в реактор 1. Реактор 1 и скруббер 4 работают так же, как в установке, схема которой изображена на фиг.1.

Карбамид получают при повышенных температуре и давлении в установке, содержащей секцию высокого давления, включающей реактор, стриппер, конденсатор и скруббер способом, который включает взаимодействие аммиака и диоксида углерода в реакторе с образованием реакционной смеси и раздельным выводом из реактора жидкостного потока, содержащего карбамид, карбамат аммония и свободный аммиак в водном растворе, и газового потока, содержащего, в основном, инертные газы, подачу в секцию высокого давления потоков жидкого и газообразного диоксида углерода, подачу жидкостного потока из реактора в стриппер для частичного разложения карбамата аммония и частичного выделения свободного аммиака в токе вводимого в стриппер газообразного диоксида углерода с получением газового потока, включающего аммиак и диоксид углерода с примесью паров воды, и жидкостного потока, подачу жидкостного потока из стриппера на стадии последующего разложения карбамата аммония и отделения аммиака и диоксида углерода с получением карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водноаммиачном растворе, подачу газового потока из стриппера в конденсатор для его частичной абсорбции-конденсации при смешении с аммиаком и жидкостным потоком из скруббера, подачу жидкостного потока из конденсатора в реактор, очистку от аммиака и диоксида углерода газового потока из реактора при контакте с рециркулируемым жидкостным потоком в скруббере, причем поток жидкого диоксида углерода вводят в аппараты секции высокого давления после смешения с другим технологическим потоком, причем поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из стриппера или конденсатора, в устройстве для смешения этих потоков, где при подаче жидкого потока во вставку переменного сечения через сужающееся сопло, а газообразного потока в корпус осуществляют испарение жидкого диоксида углерода путем его контактирования во вставке с частью указанного газообразного потока, поступающего во внутреннее пространство вставки, с последующим контактированием смешанного потока по выходе из вставки с остальной частью газообразного потока, прошедшего через щель между вставкой и корпусом. Техническим результатом является повышение надежности применяемого оборудования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении, содержащая секцию высокого давления, включающую реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, работающие практически при одном и том же давлении, средства для подачи жидкого аммиака, газообразного и жидкого диоксида углерода в секцию высокого давления, средства для подачи жидкостных потоков из реактора в стриппер, из стриппера на стадии выделения карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, из конденсатора в реактор, из скруббера в конденсатор, средства для подачи газовых потоков из реактора в скруббер, из стриппера в конденсатор, средства для подачи рециркулируемого жидкостного потока в скруббер, устройство для смешения жидкого диоксида углерода с другим технологическим потоком, содержащее корпус со средствами для ввода жидкого диоксида углерода, ввода другого технологического потока и вывода смешанного потока, а также расположенное внутри корпуса коаксиально корпусу сужающееся сопло, соединенное со средством для ввода жидкого диоксида углерода, отличающаяся тем, что устройство для смешения жидкого диоксида углерода с другим технологическим потоком является устройством для смешения жидкого диоксида углерода с газообразным потоком, выходящим из стриппера или конденсатора, и включает штуцер ввода указанного газообразного потока, а также расположенную внутри корпуса коаксиально корпусу вставку переменного сечения в виде трубы, входной участок которой является сужающимся, а выходной - расширяющимся, причем вставка расположена таким образом, что между корпусом и вставкой образована кольцевая щель.

2. Способ получения карбамида при повышенных температуре и давлении в установке, содержащей секцию высокого давления, которая включает реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, причем способ включает взаимодействие аммиака и диоксида углерода в реакторе с образованием реакционной смеси и раздельным выводом из реактора жидкостного потока, содержащего карбамид, карбамат аммония и свободный аммиак в водном растворе, и газового потока, содержащего, в основном, инертные газы, подачу в секцию высокого давления потоков жидкого и газообразного диоксида углерода, подачу жидкостного потока из реактора в стриппер для частичного разложения карбамата аммония и частичного выделения свободного аммиака в токе вводимого в стриппер газообразного диоксида углерода с получением газового потока, включающего аммиак и диоксид углерода с примесью паров воды, и жидкостного потока, включающего карбамид и остаточный карбамат аммония в водно-аммиачном растворе, подачу жидкостного потока из стриппера на стадии последующего разложения карбамата аммония и отделения аммиака и диоксида углерода с получением карбамида и рециркулируемого жидкостного потока, содержащего карбамат аммония в водно-аммиачном растворе, подачу газового потока из стриппера в конденсатор для его частичной абсорбции-конденсации при смешении с аммиаком и жидкостным потоком из скруббера, подачу жидкостного потока из конденсатора в реактор, очистку от аммиака и диоксида углерода газового потока из реактора при контакте с рециркулируемым жидкостным потоком в скруббере, причем поток жидкого диоксида углерода вводят в аппараты секции высокого давления после смешения с другим технологическим потоком, отличающийся тем, что поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из стриппера или конденсатора, в устройстве для смешения этих потоков согласно п.1 при подаче жидкого потока во вставку переменного сечения через сужающееся сопло, а газообразного потока - в корпус, при этом осуществляют испарение жидкого диоксида углерода путем его контактирования во вставке с частью указанного газообразного потока, поступающей во внутреннее пространство вставки, с последующим контактированием смешанного потока на выходе из вставки с остальной частью газообразного потока, прошедшей через щель между вставкой и корпусом.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из стриппера, и смешанный поток направляют в конденсатор.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что поток жидкого диоксида углерода смешивают с газообразным потоком, выходящим из конденсатора, и смешанный поток направляют в реактор.