СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ Российский патент 2012 года по МПК C07C273/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу модернизации установки для получения мочевины по методу с использованием десорбции с помощью диоксида углерода.

В частности, данное изобретение относится к способу модернизации установки для получения мочевины этого типа, включающей:

- реактор для синтеза мочевины;

- средство для подачи аммиака и диоксида углерода в реактор для синтеза мочевины;

- устройство десорбции с помощью диоксида углерода для обработки выходящей из реактора реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, с частичным разложением карбамата и с частичным выделением несвязанного аммиака до получения соответственно потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе;

- секцию извлечения для потока, выходящего из устройства десорбции и содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, для выделения мочевины из оставшегося карбамата в водном растворе;

- по меньшей мере одно устройство пленочной конденсации, включающее пучок труб для частичной конденсации потока, выходящего из устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения потока жидкости, содержащего карбамат в водном растворе, и потока газа, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе;

- средства для подачи соответственно потока, содержащего карбамат в водном растворе, и потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в реактор для синтеза мочевины.

В последующем описании и в прилагаемой формуле изобретения термин "модернизация" означает модификацию уже имеющейся установки с целью улучшения ее рабочих характеристик и обеспечения, например, увеличения производственной мощности и/или выхода продукта, и/или снижения энергопотребления.

В последующем описании и в прилагаемой формуле изобретения термин "устройство пленочной конденсации" означает устройство, в котором конденсация газообразной фазы происходит в жидкостной пленке, стекающей вниз внутри ряда труб, в прямотоке с потоком газа. Жидкостная пленка течет по стенке трубы, тогда как газообразная фаза проходит внутри труб.

В соответствии с другой особенностью настоящее изобретение относится также к способу получения мочевины, а также к установке для осуществления этого способа.

Уровень техники

В данной области техники в последнее время были описаны способы модернизации имеющихся установок для получения мочевины посредством десорбции с помощью диоксида углерода.

В частности, патент ЕР 1036787 раскрывает способ модернизации установки для получения мочевины, как указано выше, в котором поток, поступающий из устройства десорбции и содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, разделяют на меньшую часть и большую часть. Меньшую часть направляют непосредственно в реактор синтеза для регулирования в нем температуры реакции (тепловой баланс), в то время как большую часть направляют в устройство конденсации.

Кроме того, уже имеющееся устройство пленочной конденсации модифицировано и, в частности, оно преобразовано в устройство конденсации погружного типа (погружной конденсатор) для осуществления в основном полной конденсации большей части потока, выходящего из устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения, таким образом, потока, содержащего мочевину и карбамат в водном растворе.

Таким образом, благодаря использованию устройства конденсации погружного типа, которое обеспечивает более высокую эффективность эксплуатации, чем устройство пленочной конденсации, достигают увеличения выхода продукта и повышения производственной мощности.

В последующем описании и прилагаемой формуле изобретения термин "устройство конденсации погружного типа" означает устройство, в котором жидкая фаза заполняет (погружает) пучок труб и в котором конденсация газообразной фазы происходит при прохождении через эту жидкую фазу. Другими словами, в этом случае устройство конденсации работает при заполненных жидкостью трубах трубного пучка в отличие от устройства пленочной конденсации, в котором трубы, в основном, незаполненные.

Несмотря на преимущества с некоторых точек зрения, в данной области техники постоянно существует необходимость в разработке других способов модернизации упомянутой установки, позволяющих удовлетворять конкретные потребности, в то же время обеспечивая высокую производственную мощность и/или выход продукта при низких капиталовложениях и издержках производства, а также при низком энергопотреблении.

Краткое изложение существа изобретения

Соответственно, техническая задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в разработке такого способа модернизации установки для получения мочевины посредством десорбции с помощью диоксида углерода, который позволяет обеспечить большую производственную мощность и высокий выход продукта, предполагает низкую энергоемкость и низкие затраты на капитальные вложения и с технической точки зрения легко осуществим.

В соответствии с настоящим изобретением эта задача решена с помощью описанного выше способа, который, кроме того, включает этап:

- обеспечения по меньшей мере в одном указанном устройстве конденсации средств для осуществления по существу полной конденсации по меньшей мере части потока, выходящего из указанного устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения потока, содержащего мочевину и карбамат в водном растворе,

и который отличается тем, что включает этапы:

- обеспечения второго устройства десорбции;

- обеспечения средства для подачи первой части потока реакционной смеси, выходящего из реактора и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в указанное устройство десорбции;

- создание средства для подачи второй части потока реакционной смеси, выходящего из реактора и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, во второе устройство десорбции; и

- создание средства для подачи по меньшей мере части потока, выходящего из второго устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор синтеза.

Основное преимущество способа модернизации, предлагаемого в настоящем изобретении, заключается в том, что, в основном, обеспечивается устранение "узких мест" оборудования секции, работающей при высоком давлении, после реактора синтеза, что особенно важно на установках с большим оборудованием.

В этом отношении настоящее изобретение позволяет, с одной стороны, значительно повысить коэффициент теплопередачи и, следовательно, эффективность эксплуатации уже имеющегося устройства конденсации, а, с другой стороны, значительно повысить пропускную способность и эффективность обработки (десорбции) реакционной смеси, выходящей из реактора синтеза, последнее - просто за счет установки дополнительного нового устройства десорбции на линии, идущей от реактора.

В результате - общая производственная мощность и выход продукта выше, чем у известных установок.

К тому же указанный результат достигают простым и эффективным способом, при минимальном вмешательстве в работу секции синтеза при высоким давлении на имеющейся установке и при ограниченном потреблении энергии.

Соответственно, также ограниченными/низкими являются затраты на капитальные вложения, внедрение и издержки производства, необходимые при использовании способа модернизации, предлагаемого в настоящем изобретении.

В этом отношении следует отметить, что благодаря настоящему изобретению не проводится ни модернизация уже имеющегося устройства конденсации, ни его замена новыми устройствами, а преимущественно оно сохраняется в прежнем виде, и требуются лишь небольшие изменения внутри устройства (устройств) конденсации, чтобы обеспечить в основном полную конденсацию подаваемой в него газообразной фазы. Более того, затраты на капитальные вложения, необходимые в связи с установкой дополнительного устройства десорбции на линии, идущей от реактора синтеза, ниже тех затрат, которые требуются при модификации имеющегося устройства десорбции с целью повышения его пропускной способности.

Соответственно, низкими являются также затраты на капитальные вложения, внедрение и издержки производства, необходимые при использовании способа модернизации, предлагаемого в настоящем изобретении.

Кроме того, благодаря созданию средства для подачи по меньшей мере части потока, выходящего из нового устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор синтеза часть реагентов в газообразной фазе, необходимую для регулирования температуры внутри реактора (тепловой баланс), больше уже не нужно пропускать через устройство конденсации вместе с жидкой фазой, как на известных установках. Таким образом, можно изменить внутреннюю часть устройства конденсации, так чтобы, в основном, обеспечить конденсацию всех подаваемых в него газообразных реагентов (поступающих из ранее существовавшего устройства десорбции и/или нового устройства десорбции) и, следовательно, работать с максимально возможной эффективностью.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения этот способ модернизации включает еще этапы:

- создания средства для подачи всего потока, выходящего из указанного устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в нижнюю часть по меньшей мере одного указанного устройства конденсации;

- создания средства для подачи всего потока, выходящего из второго устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор.

В этом варианте осуществления изобретения не проводится разделение газообразной фазы, а наоборот, проводится разделение только жидкой фазы (реакционной смеси, выходящей из реактора), что преимущественно сделать проще и что позволяет лучше регулировать разделяемые части жидкой фазы.

Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения реакционную смесь, содержащую мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, предпочтительно подают в меньшем количестве во второе (новое) устройство десорбции и в большем количестве - в (ранее существовавшее) устройство десорбции. Количество меньшей части реакционной смеси для подачи во второе устройство десорбции зависит от эксплуатационного режима установки и определяется таким образом, чтобы обеспечить поступление надлежащего количества реагентов в газообразной фазе из второго устройства десорбции в реактор синтеза для регулирования в нем температуры (тепловой баланс).

Указанная меньшая часть, которую подают в новое устройство десорбции, предпочтительно составляет приблизительно третью часть (1/3) реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, а указанная большая часть, которую подают в имеющееся устройство десорбции, составляет примерно две трети указанной реакционной смеси.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения во втором устройстве десорбции в качестве инертного газа для десорбции используется диоксид углерода, и способ модернизации включает еще этап обеспечения средства для подачи части исходного диоксида углерода во второе устройство десорбции.

В соответствии с другой особенностью настоящее изобретение относится к способу получения мочевины, отличающемуся тем, что он включает этапы:

- взаимодействия аммиака и диоксида углерода в реакционном пространстве до получения реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе;

- подачи первой части реакционной смеси в секцию десорбции с помощью диоксида углерода и обработки указанной первой части с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и первого потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе;

- подачи второй части реакционной смеси во вторую секцию десорбции и обработки указанной второй части с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и второго потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе;

- подачи указанного первого потока и указанного второго потока, содержащих мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, в секцию извлечения мочевины;

- подачи по меньшей мере части указанного первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, по меньшей мере в одно устройство конденсации и, в основном, полной конденсации по меньшей мере указанной части первого потока до получения потока, содержащего мочевину и карбамат в жидкой фазе;

- подачи по меньшей мере части указанного второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реакционное пространство и

- подачи потока, содержащего мочевину и карбамат в жидкой фазе, в реакционное пространство.

В соответствии с еще одной особенностью настоящее изобретение, кроме того, относится к установке, предназначенной для осуществления указанного способа получения мочевины, которая включает:

- реактор для синтеза мочевины;

- средство для подачи аммиака и диоксида углерода в реактор для синтеза мочевины;

- первое устройство десорбции с помощью диоксида углерода для обработки первой части реакционной смеси, выходящей из реактора и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и первого потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе;

- по меньшей мере одно устройство конденсации погружного типа;

и которая отличается тем, что она, кроме того, включает:

- второе устройство десорбции;

- средство для подачи первой части потока реакционной смеси, выходящего из реактора и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в первое устройство десорбции;

- средство для подачи второй части потока реакционной смеси, выходящего из реактора и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, во второе устройство десорбции и

- средство для подачи по меньшей мере части потока, выходящего из второго устройства десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор синтеза.

В соответствии с изобретением установки, предназначенные для осуществления этого способа получения мочевины, могут быть выполнены как путем сооружения новых установок, так и путем модификации имеющихся установок, чтобы обеспечить увеличение производственной мощности и в определенных случаях - улучшение рабочих характеристик с точки зрения энергопотребления.

Дополнительные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из приведенного ниже не ограничивающего описания двух вариантов осуществления способа модернизации и способа синтеза мочевины, предлагаемых в настоящем изобретении, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На чертежах показано:

па фиг.1 - схематически и частично известная установка для получения мочевины в соответствии со способом десорбции с помощью диоксида углерода;

на фиг.2 - схематически и частично установка для получения мочевины в соответствии со способом десорбции с помощью диоксида углерода, выполненная путем модернизации установки, показанной на фиг.1, в соответствии с одним вариантом осуществления способа модернизации, предлагаемого в настоящем изобретении.

Подробное описание примеров осуществления изобретения

Чтобы упростить раскрытие настоящего изобретения, на фиг.1 схематически представлена только часть установки для получения мочевины, и более точно показана секция синтеза, работающая при высоком давлении (контур синтеза); остальные секции не имеют важного значения для понимания настоящего изобретения.

Кроме того, конкретные ссылки на обычные, по существу, соединительные трубопроводы для различных частей установки, описанных ниже и показанных на фиг.1, даются только в том случае, если в этом есть определенная необходимость.

Как видно из фиг.1, имеющаяся установка для получения мочевины в соответствии со способом десорбции с помощью диоксида углерода, характерной особенностью которой является рециркуляция реагентов в реакционное пространство, в целом обозначена цифрой 1.

Установка 1 и, в частности, работающая при высоком давлении секция синтеза включает реактор 2 (или реакционное пространство) для синтеза мочевины, устройство 3 десорбции с помощью диоксида углерода, секцию конденсации, в которой имеется вертикальное устройство 4 пленочной конденсации, и устройство 5 промывки от пассиваторов и других возможных веществ, нейтральных по отношению к реакции.

Кроме того, установка 1 включает секцию извлечения полученной мочевины, не представленную на фиг.1, и устройство 6 для отделения пара, полученного при подаче охлаждающей жидкости в устройство 4 конденсации.

Реактор 2 обычно работает при температуре от 180 до 185°С при молярном отношении NH₃/СО₂, составляющем 2,8-3,0, при молярном отношении Н₂О/СО₂, составляющем 0,4-0,5, и при выходе продукта 58-60%.

Технологическое (изобарное) давление в секции синтеза на фиг.1 обычно составляет от 140 до 145 бар. Такое давление в процессе синтеза мочевины обычно указывают как "высокое" по сравнению с терминами "среднее" (примерно 18 бар) и "низкое" (3-4 бар) давление соответственно, которые используются в данной области техники для указания давления в секциях, расположенных после контура синтеза.

На фиг.1 цифрами 7-21, как правило, обозначены соответствующие средства для подачи различных потоков в устройства на установке 1 для получения мочевины.

Эти средства для подачи включают трубопроводы или соединительные трубы, насосы, компрессоры, эжекторы и другие известные устройства, обычно используемые на установках такого типа, и поэтому далее их описание не приведено.

В настоящем описании и в прилагаемой формуле изобретения, если не указано иначе, термины "средства для подачи, соединения или отвода", как правило, означают трубопроводы, соединительные трубопроводы или трубы, насосы, компрессоры, эжекторы или другие известные устройства, которые используются на установке для транспортировки потока жидкости или газа с одного участка на другой.

В частности, цифрами 7 и 8 обозначены соответствующие средства для подачи потока газа, содержащего исходный диоксид углерода, в устройство 3 десорбции, и потока, содержащего исходный аммиак (в жидкой фазе), - в устройство 4 конденсации.

Исходный диоксид углерода, который подают в устройство 3 десорбции при помощи средства 7, используется в качестве инертного газа для десорбции реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, выходящей из реактора 2 и направляемой в устройство 3 при помощи средства 9.

Устройство 3 десорбции является устройством пленочного типа с внешним паровым обогревом. Средства для подачи и отвода пара для обогрева устройства 3 десорбции в межтрубной зоне, как правило, обозначены цифрой 22.

Реакционная смесь, протекающая в устройстве 3 вниз в противотоке с потоком газа, содержащим диоксид углерода, подвергается обработке с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе.

Поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, отводят из нижней части устройства 3 десорбции и подают в секцию извлечения мочевины (не представлена) при помощи средства 10 для подачи.

Поток газа, полученный в устройстве 3 десорбции и содержащий, кроме аммиака и диоксида углерода, еще и воду, вытекает из верхней части этого устройства 3 и при помощи средства 11 для подачи подается в верхнюю часть устройства 4 конденсации.

Устройство 4 конденсации представляет собой вертикальное устройство пленочной конденсации, предназначенное для частичной конденсации всего потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, поступающего из устройства 3 при помощи средства 11.

Кроме того, в верхнюю часть устройства 4 конденсации при помощи средства 8 наряду с рецикловым потоком, содержащим аммиак и карбамат в водном растворе, подают поток, содержащий исходный аммиак. Рецикловый аммиак и карбамат в водном растворе при помощи средства 13 подачи подают в поток, содержащий исходный аммиак. Между реактором 2 и средством 13 подачи предусмотрено также средство 12 соединения.

Частичная конденсация газообразной фазы происходит в результате контакта этой фазы с жидкой фазой, стекающей в прямотоке вниз внутри многочисленных труб трубного пучка, помещенного в корпус устройства 4 конденсации.

Фазу, включающую аммиак и диоксид углерода в виде газа, а также фазу, включающую карбамат в водном растворе, из нижней части устройства 4 конденсации отдельно, при помощи соответствующих средств 14, 15 для подачи направляют в реактор 2 для синтеза мочевины.

Тепло, получаемое в устройстве 4 во время частичной конденсации потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, отводят, пропуская через пучок труб - в межтрубной зоне - поток охлаждающей жидкости, т.е. воды, до получения пара регенерации (обычно с давлением 4, 5 бар абс.).

Поток воды подают в межтрубную зону устройства 4 конденсации при помощи средства 16, а отводят из этого устройства при помощи средства 17.

Поток воды, выходящий из устройства 4 и содержащий также водяной пар, образовавшийся при теплообмене через стенку (косвенном теплообмене) с технологическими жидкостями, проходящими в трубном пространстве в устройстве 4 конденсации, при помощи средства 17 подают в устройство 6 для отделения (разделения) полученного пара от воды. Эту воду при помощи средства 16 возвращают в межтрубную зону устройства 4 конденсации, тогда как пар при помощи средства 18 отводят из устройства 6 для разделения.

На техническом языке в данной области техники для обозначения устройства 6 для разделения используют также термин "паросборник".

Кроме того, для защиты устройств секции синтеза, работающей при высоком давлении, от коррозии на установке 1 имеется возможность пропускать через эти устройства один или несколько пассиваторов, нейтральных по отношению к реакции синтеза мочевины, например кислород или воздух.

С этой целью обычно предусматривают средства для подачи потока газа, содержащего пассиваторы, в устройство 3 десорбции и из этого устройства десорбции - в реактор 2 синтеза с прохождением через устройство 4 конденсации.

В примере, показанном на фиг.1, пассиваторы непосредственно смешивают с потоком газа, содержащим исходный диоксид углерода, поэтому упомянутое средство для подачи потока газа, содержащего пассиваторы, соответствует средству 7 для подачи.

Кроме того, поток газа, содержащий диоксид углерода, который при помощи средства 7 подают в устройство 3 десорбции, содержит некоторое количество, например, 1-3 об.%, других нейтральных веществ, которые вместе с пассиваторами проходят через различные устройства секции синтеза, работающей при высоком давлении.

Поток нейтральных веществ проходит через реактор 2 для синтеза мочевины, захватывая часть непрореагировавшего аммиака и диоксида углерода в паровой фазе, а затем из верхней части реактора 2 при помощи средства 19 подается в промывное устройство 5.

В промывном устройстве 5 аммиак и диоксид углерода в паровой фазе конденсируются с помощью используемого для промывки потока, содержащего в примере на фиг.1 карбамат в водном растворе, поступающего из секции извлечения мочевины (не представлена) и направляемого в устройство 5 при помощи средства 20.

Из промывного устройства 5 отвод пассиваторов и нейтральных веществ в основном из секции синтеза, работающей при высоком давлении, осуществляется при помощи средства 21, в то время как поток для промывки, соответствующим образом обогащенный аммиаком и диоксидом углерода, при помощи средства 13 направляют в устройство 4 конденсации.

Как видно из фиг.2, установка для получения мочевины, показанная на фиг.1, преимущественно представлена с изменениями в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа модернизации, предлагаемого в настоящем изобретении.

Установка, полученная в результате осуществления способа модернизации в соответствии с указанным предпочтительным вариантом осуществления изобретения, в целом обозначена цифрой 46.

На фиг.2 элементы установки 46, эквивалентные в отношении конструкции и режима работы элементам, показанным на фиг.1, обозначены одинаковыми номерами позиций и повторно не описаны.

Благодаря настоящему изобретению преимущественно модифицирована внутренняя часть устройства 4 конденсации, так чтобы простым и эффективным способом обеспечить в основном полную конденсацию потока газа, поступающего из устройства 3 десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода.

Другими словами, имеющееся вертикальное устройство пленочной конденсации преимущественно преобразовано в вертикальное устройство конденсации "погружного" типа, т.е. с пучком труб, заполненных жидкостью для конденсации, что значительно повышает эффективность эксплуатации этого устройства и, следовательно, его пропускную способность. Кроме того, такая модификация позволяет увеличить время пребывания для образования карбамата в устройстве 4 конденсации, который частично вступает в реакцию с образованием мочевины.

Соответствующее средство для преобразования устройства конденсации "пленочного типа" в устройство конденсации "погружного типа" в данной области техники хорошо известно. Предпочтительным средством является средство, раскрытое в ЕР 1036787 и/или ЕО 1333918, которые включены в данное описание посредством ссылки.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, представленным на фиг.2, средство 11 на имеющейся установке, показанной на фиг.1, модифицировано и создано средство 36 для подачи потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, из устройства 3 десорбции в нижнюю часть устройства 4 конденсации. Средство 36 включает, например, соединительный трубопровод. Кроме того, средство 8 на имеющейся установке, показанной на фиг.1, модифицировано таким образом, чтобы подавать рецикловый поток, содержащий аммиак и раствор карбамата в водном растворе, и исходный аммиак в нижнюю часть устройства 4 конденсации.

В устройстве 4 конденсации жидкость для конденсации, содержащая карбамат в водном растворе и аммиак, преимущественно циркулирует внутри пучка труб, совершая движение как в термосифоне. Поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, вместо этого при помощи средства 36 подается в нижнюю зону устройства 4 конденсации, вблизи нижней части пучка труб.

Таким образом, аммиак и диоксид углерода в паровой фазе проходят через устройство 4 конденсации снизу вверх в прямотоке с жидкостью для конденсации, с пробулькиванием внутри заполненных жидкостью труб трубного пучка и с большим коэффициентом теплопередачи в трубном пространстве. Средства 44, 45 предусмотрены для подачи газового потока, содержащего пассиваторы, от устройства 4 конденсации к средству 19.

Более того, в соответствии с настоящим способом модернизации на линии, идущей от реактора 2 синтеза, создано второе устройство 47 десорбции.

Кроме того, для подачи первой части потока реакционной смеси, выходящего из реактора 2 синтеза и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в имеющееся устройство 3 десорбции используется средство 9, а для подачи второй части потока реакционной смеси, выходящего из реактора 2 синтеза и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, во второе устройство 47 десорбции создано средство 48.

В настоящем примере во втором устройстве 47 десорбции часть исходного диоксида углерода используется в качестве инертного газа для десорбции второй части реакционной смеси, выходящей из реактора 2 и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе. Поэтому обеспечено соответствующее средство 52 для подачи части исходного диоксида углерода во второе устройство десорбции.

Устройство 47 десорбции является устройством пленочного типа с внешним паровым обогревом. Средство для подачи и отвода пара для обогрева устройства 47 десорбции в межтрубном пространстве в общем обозначено цифрой 51.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения (не показан) во втором устройстве 47 десорбции, конечно, можно использовать тепло вместо диоксида углерода в качестве инертного газа для десорбции. Тепло может быть обеспечено соответствующей текучей средой - теплоносителем, например водяным паром, проходящим в межтрубном пространстве через пучок труб устройства 47 десорбции.

В соответствии со способом модернизации, предлагаемом в настоящем изобретении, обеспечивается также средство 49 для подачи второго потока, выходящего из второго устройства 47 десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор 2 синтеза. Таким образом, в реакторе 2 синтеза осуществляется регулирование температуры в диапазоне оптимальных значений для обеспечения высокого выхода продукта (тепловой баланс).

Кроме того, способ модернизации, предлагаемый в настоящем варианте осуществления данного изобретения, предусматривает также средство 50 для подачи второго потока, выходящего из второго устройства 47 десорбции и содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, в секцию извлечения мочевины (не показана).

В частности, в этом варианте осуществления изобретения второй поток, выходящий из второго устройства 47 десорбции и содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, смешивается с потоком, выходящим из имеющегося устройства 3 десорбции и содержащим мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, и поток полученной смеси подается в секцию извлечения мочевины.

Схема на фиг.2 представляет только предпочтительный вариант осуществления способа модернизации имеющихся установок для получения мочевины, предлагаемого в настоящем изобретении, и в соответствии с идеями настоящего изобретения ничто не препятствует созданию новых установок целесообразным способом.

В этом смысле преимущества, описанные в отношении модернизации существующих установок имеют место также и на новых установках, за исключением затрат на капитальные вложения, которые для новой установки, разумеется, намного выше.

Благодаря установке на фиг.2, полученной в результате модернизации имеющейся установки или созданной заново, преимущественно имеется возможность осуществлять способ получения мочевины, описанный и заявленный в прилагаемых пунктах 5-7 формулы изобретения.

В частности, этот способ отличается тем, что первую часть реакционной смеси, поступающей из реактора 2 и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак, подают в секцию 3 десорбции с диоксидом углерода, где ее подвергают обработке с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и первого потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе.

Кроме того, вторую часть указанной реакционной смеси подают во вторую секцию 47 десорбции, где ее подвергают обработке с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и второго потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе.

Первый поток и второй поток, выходящие из устройства 3 десорбции и второго устройства 47 десорбции и содержащие мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, направляют в секцию извлечения мочевины.

Вместо этого по меньшей мере первую часть второго потока, выходящего из устройства 47 десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, подают непосредственно в реактор 2 для теплового баланса, в то время как по меньшей мере часть первого потока, выходящего из устройства 3 десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, подают в устройство 4 конденсации, где его подвергают в основном полной конденсации до получения потока, содержащего мочевину и карбамат в жидкой фазе. Затем поток, содержащий мочевину и карбамат в жидкой фазе, полученный в устройстве 4 конденсации, возвращают в реактор 2.

В частности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа, предлагаемого в данном изобретении (фиг.2), в устройство 4 конденсации подают весь первый поток, выходящий из секции 3 десорбции и содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в то время как в реактор 2 подают весь второй поток, выходящий из второй секции 47 десорбции и содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе.

Кроме того, во второе устройство 47 десорбции предпочтительно подают меньшую часть реакционной смеси, выходящей из реактора 2 и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, а в устройство 3 десорбции - ее большую часть.

Указанная меньшая часть, которую подают во второе устройство 47 десорбции, составляет примерно третью часть (1/3) реакционной смеси, выходящей из реактора 2 и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак, а указанная большая часть, которую подают в устройство 3 десорбции, составляет примерно две трети указанной реакционной смеси.

При применении способа, предлагаемого в настоящем изобретении, получают различные преимущества. В частности, стоит подчеркнуть, что этот способ позволяет легко и эффективно обеспечить высокий выход продукта и, следовательно, высокую производственную мощность, особенно на больших установках, где эффект обеспечивается за счет существенного устранения узких мест оборудования в контуре высокого давления после реактора синтеза. Кроме того, он легко осуществим с технической точки зрения, при низком энергопотреблении и низких затратах на капитальные вложения.

Наконец, следует учитывать возможность распространения предлагаемого в настоящем изобретении способа модернизации кроме модификации имеющихся конструкций также на частный случай замены имеющегося устройства конденсации вследствие его износа новым устройством погружного типа. Этот случай имеет место, когда заканчивается срок службы имеющегося устройства, и оно больше не гарантирует надежной и длительной эксплуатации.

Изобретение относится к способу модернизации установки (1) для получения мочевины. Установка включает: реактор (2) для синтеза мочевины, средства (7, 8) для подачи аммиака и диоксида углерода в реактор (2) для синтеза мочевины, устройство (3) десорбции с помощью диоксида углерода для обработки реакционной смеси, выходящей из реактора (2) и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения таким образом, соответственно, потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, секцию извлечения мочевины для обработки потока, выходящего из устройства (3) десорбции и содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, для выделения мочевины из оставшегося карбамата в водном растворе, по меньшей мере одно устройство (4) пленочной конденсации для частичной конденсации указанного потока, выходящего из устройства (3) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения, таким образом, потока жидкости, содержащей карбамат в водном растворе, и потока газа, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, средства (14, 15) соответственно для подачи потока, содержащего карбамат в водном растворе, и потока газа, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в указанный реактор (2) для синтеза мочевины. При этом обеспечивают указанное по меньшей мере одно устройство (4) конденсации средствами для по существу полной конденсации по меньшей мере части потока, выходящего из устройства (3) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения потока, содержащего мочевину и карбамат в водном растворе. Способ включает следующие этапы: обеспечения второго устройства (47) десорбции, обеспечения средства (9) для подачи первой части потока реакционной смеси, выходящего из реактора (2) и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе в указанное устройство (3) десорбции, обеспечения средства (48) для подачи второй части потока реакционной смеси, выходящего из реактора (2) и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в указанное второе устройство (47) для десорбции, и обеспечения средства (49) для подачи по меньшей мере части потока, выходящего из указанного второго устройства (47) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор (2) синтеза. Также предложены способ получения мочевины и установка для получения мочевины. Изобретение позволяет обеспечить высокий выход продукта при низком энергопотреблении. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 ил.

1. Способ модернизации установки (1) для получения мочевины, включающей
реактор (2) для синтеза мочевины,
средства (7, 8) для подачи аммиака и диоксида углерода в реактор (2) для синтеза мочевины,
устройство (3) десорбции с помощью диоксида углерода для обработки реакционной смеси, выходящей из реактора (2) и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения таким образом, соответственно, потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,
секцию извлечения мочевины для обработки потока, выходящего из устройства (3) десорбции и содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, для выделения мочевины из оставшегося карбамата в водном растворе,
по меньшей мере одно устройство (4) пленочной конденсации для частичной конденсации указанного потока, выходящего из устройства (3) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения, таким образом, потока жидкости, содержащей карбамат в водном растворе, и потока газа, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе,
средства (14, 15), соответственно, для подачи потока, содержащего карбамат в водном растворе, и потока газа, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в указанный реактор (2) для синтеза мочевины,
причем обеспечивают указанное по меньшей мере одно устройство (4) конденсации средствами для по существу полной конденсации по меньшей мере части потока, выходящего из устройства (3) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, до получения потока, содержащего мочевину и карбамат в водном растворе,
отличающийся тем, что он включает этапы:
обеспечения второго устройства (47) десорбции,
обеспечения средства (9) для подачи первой части потока реакционной смеси, выходящего из реактора (2) и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в указанное устройство (3) десорбции,
обеспечения средства (48) для подачи второй части потока реакционной смеси, выходящего из реактора (2) и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в указанное второе устройство (47) для десорбции, и
обеспечения средства (49) для подачи по меньшей мере части потока, выходящего из указанного второго устройства (47) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор (2) синтеза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этапы:
обеспечения средства (36) для подачи всего потока, выходящего из указанного устройства (3) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в нижнюю часть по меньшей мере одного указанного устройства (4) конденсации,
обеспечения средства (49) для подачи всего потока, выходящего из второго устройства (47) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор (2).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап обеспечения средства (50) для подачи потока, выходящего из второго устройства (47) десорбции и содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, в упомянутую секцию извлечения мочевины.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что во втором устройстве (47) десорбции в качестве инертного газа для десорбции используется диоксид углерода, и дополнительно обеспечивают средства (52) для подачи части исходного диоксида углерода во второе устройство (47) для десорбции.

5. Способ получения мочевины, отличающийся тем, что он включает этапы:
взаимодействия аммиака и диоксида углерода в реакционном пространстве (2) до получения реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе,
подачи первой части этой реакционной смеси в секцию (3) десорбции с помощью диоксида углерода и обработки указанной первой части с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и первого потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,
подачи второй части реакционной смеси во вторую секцию (47) десорбции и обработки указанной второй части с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и второго потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,
подачи указанных первого и второго потоков, содержащих мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, в секцию извлечения мочевины,
подачи по меньшей мере части указанного первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, по меньшей мере в одно устройство (4) конденсации и проведение по существу полной конденсации по меньшей мере указанной части потока до получения потока, содержащего мочевину и карбамат в жидкой фазе,
подачи по меньшей мере части указанного второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реакционное пространство (2), и
подачи потока, содержащего мочевину и карбамат в жидкой фазе, в реакционное пространство (2).

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанный первый поток, поступающий из устройства (3) десорбции и содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, подают по меньшей мере в одно устройство (4) конденсации, а указанный второй поток, поступающий из второго устройства (47) десорбции и содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, подают в реакционное пространство (2).

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что указанная вторая часть реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, которую подают во вторую секцию (47) десорбции, составляет меньшую часть всего потока реакционной смеси, выходящего из реакционного пространства (2).

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанная меньшая часть, которую подают во второе устройство (47) десорбции, составляет примерно третью часть всего потока реакционной смеси, выходящего из реакционного пространства (2).

9. Установка для получения мочевины, включающая
реактор (2) для синтеза мочевины,
средства (7, 8) для подачи аммиака и диоксида углерода в реактор для синтеза мочевины,
первое устройство (3) десорбции с помощью диоксида углерода для обработки первой части реакционной смеси, выходящей из реактора (2) и содержащей мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, с частичным разложением карбамата и частичным выделением несвязанного аммиака до получения первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и первого потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,
по меньшей мере одно устройство (4) конденсации погружного типа,
отличающаяся тем, что она дополнительно включает второе устройство (47) десорбции,
средство (9) для подачи первой части потока реакционной смеси,
выходящего из реактора (2) и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, в первое устройство (3) десорбции,
средство (48) для подачи второй части потока реакционной смеси, выходящего из реактора (2) и содержащего мочевину, карбамат и несвязанный аммиак в водном растворе, во второе устройство (47) десорбции, и
средство (49) для подачи по меньшей мере части потока, выходящего из второго устройства (47) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор (2).

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что она включает
средство (36) для подачи потока, выходящего из указанного устройства (3) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно по меньшей мере в одно устройство (4) конденсации погружного типа, и
средство (49) для подачи потока, выходящего из второго устройства (47) десорбции и содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, непосредственно в реактор (2).

11. Установка по п.9, отличающаяся тем, что она дополнительно включает средство (50) для подачи потока, выходящего из второго устройства (47) десорбции и содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, в указанную секцию извлечения мочевины.

12. Установка по п.9, отличающаяся тем, что во втором устройстве (47) десорбции в качестве инертного газа для десорбции используется диоксид углерода, и она дополнительно включает средство (52) для подачи части исходного диоксида углерода во второе устройство (47) десорбции.