СПОСОБ И УСТАНОВКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА И МОЧЕВИНЫ Российский патент 2022 года по МПК C01C1/04 C07C273/10 C07C273/04 B01D53/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области совместного получения аммиака и мочевины.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Установка для совместного получения аммиака/мочевины включает секцию получения аммиака, в которой синтезируют аммиак, и секцию получения мочевины, в которой по меньшей мере часть указанного аммиака вводят в реакцию с диоксидом углерода и получают мочевину.

В секции получения аммиака аммиак синтезируют из подпиточного газа, содержащего водород и азот. Указанный подпиточный газ получают путем риформинга углеводородного сырья, такого как природный газ.

Получение предназначенного для синтеза аммиака подпиточного газа обычно включает стадии первичного и вторичного риформинга и очистки, проводимой по реакции конверсии, удаления диоксида углерода и необязательно метанирования. Диоксид углерода, извлеченный из подпиточного газа, можно использовать в присоединенной секции получения мочевины.

Диоксид углерода обычно удаляют из предназначенного для синтеза аммиака подпиточного газа путем физико-химической абсорбции в подходящей среде, такой как водный раствор алканоламина. После абсорбции получают обогащенный посредством СО₂ раствор, который затем регенерируют путем выпаривания и/или отгонки раствора. Соответственно, в способе необходимы абсорбционная колонна и башня для регенерации, которые являются большими и дорогостоящими аппаратами.

После очистки подпиточный газ сжимают до давления, использующегося для синтеза аммиака, во многоступенчатом компрессоре, обычно называющемся основным компрессором для синтез-газа.

Давление, использующееся для синтеза аммиака, выше давления подпиточного газа, полученного в передней секции. Так, например, синтез-газ получают при давлении, равном 15-30 бар, и давление, использующееся для синтеза аммиака, равно от 80 до 300 бар. Поэтому основной компрессор для синтез-газа также является дорогостоящим аппаратом и на его ступенях поддерживают высокое аэродинамическое давление с целью уменьшения их количества. Работу компрессора для синтез-газа обычно обеспечивают с помощью газовой или паровой турбины, предпочтительно, непосредственно присоединенной.

Синтез мочевины обычно включает: реакцию аммиака с диоксидом углерода в обладающей высоким давлением секции синтеза мочевины с получением водного раствора мочевины и последующую обработку указанного раствора (потока, выходящего из реактора после реакции) по меньшей мере в одной секции извлечения мочевины при более низком давлении с целью извлечения непрореагировавших веществ. В секции извлечения мочевины получают раствор, содержащий карбамат аммония (раствор карбамата), который рециркулируют в секцию синтеза мочевины.

Совмещение получения аммиака и мочевины раскрыто например, в US 4320103.

В настоящее время возникла необходимость создания установок для получения аммиака, обладающих большей производительностью, или увеличения производительности существующих установок. Производительность означает количество аммиака, которое синтезировано или которое можно синтезировать в секции получения аммиака.

Однако при обеспечении увеличения производительности основными затруднениями являются возникающие при использовании основного компрессора для синтез-газа и секции удаления СО₂.

Необходимая более высокая скорость прохождения через компрессор для синтез-газа может быть несовместима с соответствующей степенью сжатия и/или с непосредственным соединением с турбиной. Так, например, непосредственное соединение невозможно, если для обеспечения необходимой мощности компрессора необходима такая большая турбина, скорость которой не может достичь повышенной скорости компрессора. Полностью новая конструкция или переоборудование основного компрессора для синтез-газа и турбины являются чрезвычайно дорогостоящими.

С другой стороны, в секции удаления СО₂ необходимы колонны, обладающие более значительными диаметрами, транспортировка и установка которых являются затруднительными.

В заключение следует отметить, что максимальная производительность ограничена главным образом производительностью системы компрессор для синтез-газа - турбина и физико-химической процедурой удаления СО₂. В большинстве промышленных установок получения аммиака максимальная производительность составляет примерно 2100 МТ/С (метрических тонн в сутки) аммиака.

Другое затруднение, возникающее при синтезе аммиака, связано с контуром и конвертером.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является преодоление указанных выше затруднений и ограничений предшествующего уровня техники, относящихся к установкам для получения аммиака/мочевины. В частности, задачей настоящего изобретения является обеспечения высокой производительности секции получения аммиака и преодоление затруднений, связанных с использованием основного компрессора для подпиточного синтез-газа и секции удаления СО₂.

Эти задачи решены с помощью способа, соответствующего пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к тому, что очистка предназначенного для синтеза аммиака подпиточного газа включает первую стадию удаления СО₂ и вторую стадию удаления СО₂, которые проводят последовательно или параллельно; одна из указанных первой и второй стадий удаления СО₂ включает промывку содержащего СО₂ подпиточного газа раствором карбамата, отобранным из секции извлечения мочевины, входящей в состав установки для получения мочевины, и предпочтительно также аммиаком, отобранным их установки для получения аммиака; диоксид углерода, использующийся в качестве сырья для синтеза мочевины, содержит по меньшей мере часть диоксида углерода, отделенного на указанных стадиях удаления СО₂.

В соответствии с настоящим изобретением раствор карбамата, отобранный из секции извлечения мочевины, используют в качестве средства для удаления диоксида углерода из предназначенного для синтеза аммиака подпиточного газа. Это можно осуществить на стадии промывки, которую можно провести параллельно с другой стадией или после другой стадии, которую проводят обычным образом, например, путем абсорбции.

Производительность абсорбции СО₂ раствором карбамата из содержащего СО₂ подпиточного газа зависит от технологии способа получения мочевины. В некоторых вариантах осуществления производительность абсорбции СО₂ дополнительно увеличивают путем загрузки в модуль абсорбции СО₂ в дополнение к раствору карбамата любого из следующих: жидкий аммиак, газообразный аммиак, вода, раствор аммиак-вода. Предназначенный для этой цели аммиак можно отобрать непосредственно из установки для получения аммиака или установки для получения мочевины. Так, например, аммиак, если он содержится, можно отобрать на стадиях извлечения и рециркуляции способа получения мочевины.

Предназначенный для синтеза аммиака подпиточный газ получают, например, путем риформинга углеводородного сырья. Указанный риформинг может включать, например: первичный риформинг с использованием пара и вторичный риформинг с использованием окисляющего компонента, например, воздуха, обогащенного кислородом воздуха, или автотермический риформинг (АТР).

Перед удалением или после удаления СО₂ можно провести другие стадии очистки. Предпочтительно, если удаление СО₂ проводят после реакции конверсии СО в СО₂. После удаления СО₂ подпиточный газ можно дополнительно очистить, например, путем проведения стадии метанирования. Промытый газ может содержать кислород, который может оказаться необходимым подходящим образом удалить. В некоторых вариантах осуществления перед проведением метанирования газ промывают водой для удаления следовых количеств аммиака.

Последовательное проведение стадий удаления СО₂ означает, что выходящий поток, полученный на первой стадии удаления СО₂, затем обрабатывают на второй стадии удаления СО₂. В некоторых вариантах осуществления часть содержащего СО₂ подпиточного газа направлена в обход первой стадии и ее направляют непосредственно на вторую стадию.

Если стадии удаления СО₂ проводят последовательно, то предпочтительно, если стадия промывки раствором карбамата является первой стадией последовательности, поскольку при этом используют преимущество более высокого парциального давления диоксида углерода, содержащегося в газе.

Если стадии удаления СО₂ проводят параллельно, то предпочтительно, если часть содержащего СО₂ подпиточного газа, поступающая на стадию абсорбции, является более значительной, чем часть, поступающая на стадию промывки раствором карбамата. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 70% от полного количества газа обрабатывают путем абсорбции.

В некоторых вариантах осуществления стадии удаления СО₂ проводят после предварительного сжатия содержащего СО₂ подпиточного газа, давление которого затем повышают до давления, значение которого находится в промежутке между давлением, использующимся для получения предназначенного для синтеза аммиака подпиточного газа (например, давление проведения риформинга), и намного большим давлением, использующимся для синтеза аммиака. Более высокое парциальное давление СО₂ обеспечивает лучшее отделение от синтез-газа путем проведения реакции с раствором карбамата и с аммиаком. Более предпочтительно, если указанное предварительное сжатие проводят на одной ступени или на нескольких ступенях основного компрессора синтез-газа. Предпочтительно, если предварительное сжатие является таким, что обеспечено парциальное давление СО₂, равно не менее 10 бар. Предпочтительно, если указанное сжатие проводят после реакции конверсии, более предпочтительно после охлаждения.

В разных вариантах осуществления на стадии промывки карбаматом раствор карбамата можно использовать в необработанном виде (т.е. в таком, в каком его отбирают из секции извлечения мочевины) или его можно смешать с водным раствором аммиака, извлеченного из продувочного газа, выходящего из контура синтеза аммиака. Предпочтительно, если раствор карбамата смешивают с жидким или газообразным аммиаком с целью увеличения абсорбционной способности раствора по отношению СО₂. В некоторых вариантах осуществления часть раствора карбамата, полученного в секции извлечения, направляют в секцию синтеза мочевины и оставшуюся часть используют для очистки предназначенного для синтеза аммиака синтез-газа. После введения во взаимодействие с синтез-газом раствор карбамата, выгруженный после проведения стадии промывки, можно направить обратно в секцию синтеза мочевины.

Раствор карбамата отбирают из секции извлечения мочевины. В секции извлечения мочевины водный раствор мочевины, содержащий не вступивший в превращение карбамат аммония, можно подвергнуть разложению, например, путем нагревания раствора, с получением паров аммиака и диоксида углерода и более концентрированного раствора мочевины. Затем пары конденсируют и получают так называемый раствор карбамата. Этот карбамат может обладать разным составом в зависимости от исходной технологии способа получения мочевины и, следовательно, раствор обладает разной абсорбционной способностью по отношению к СО₂, содержащемся в подпиточном газе, содержащем СО₂. Дополнительные подробности синтеза и извлечения мочевины приведены, например, в публикации Meessen J.H., "Urea", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag.

В другом предпочтительном варианте осуществления превращение очищенного подпиточного газа в аммиак проводят по меньшей мере в двух контурах синтеза, расположенных последовательно.

Подпиточный газ частично подвергают превращению в первом (основном) контуре синтеза и получают первый поток аммиака и первый поток непрореагировавшего подпиточного газа. Указанный непрореагировавший подпиточный газ дополнительно подвергают превращению во втором контуре синтеза и получают второй поток аммиака и второй поток непрореагировавшего подпиточного газа

Предпочтительно, если непрореагировавший подпиточный газ, выходящий из второго контура, разделяют на две части. Первую часть рециркулируют обратно в основной контур синтеза для проведения последующей реакции и оставшуюся часть направляют в модуль извлечения продувочного газа, в котором получают по меньшей мере один поток, содержащий извлеченный водород, и по меньшей мере один поток водного раствора аммиака.

Предпочтительно, если указанный по меньшей мере один поток, содержащий извлеченный водород, объединяют с потоком, выходящим из аппарата для метанирования. Предпочтительно, если указанный водный раствор аммиака используют в качестве дополнительной промывочной среды, предназначенной для удаления СО₂ из второй части газа, как это описано выше.

Преимущества настоящего изобретения являются следующими.

В настоящем изобретении улучшены объединение и синергию реакций синтеза аммиака и синтеза мочевины при совместном получении аммиака-мочевины путем использования части раствора карбамата, полученного в секции получения мочевины, в качестве абсорбента для удаления диоксида углерода из подпиточного газа, предназначенного для синтеза аммиака, и путем использования выделенного диоксида углерода в качестве реагента для синтеза мочевины.

Следует отметить, что не требуется сжатия СО₂, захваченного раствором карбамата, до давления, использующегося для синтеза мочевины, что влечет за собой существенную экономию энергии и устранение затруднений, связанных с использованием компрессора для СО₂. Большая часть или весь захваченный СО₂ по существу находится в форме жидкого карбамата и его необходимо лишь прокачать при использующемся для синтеза мочевины давлении, что существенно уменьшает количество энергии, необходимой для поддержание давления, по сравнению с необходимой для сжатия газа.

В настоящем изобретении это преимущество обеспечено без такого недостатка, как плохая технологическая гибкость, которая типична для способов совместного получения аммиака-мочевины предшествующего уровня техники. В частности, секция получения аммиака может работать во время запуска или временной остановки работы секции получения мочевины, например, для проведения технического обслуживания.

Настоящее изобретение также является эффективным для переоборудования установок. Так, например, если увеличивается производительность установки для получения аммиака-мочевины, то количество предназначенного для синтеза аммиака подпиточного газа может превысить количество, соответствующее производительности имеющейся секции удаления СО₂, обычно секции абсорбции СО₂. В таком случае настоящее изобретение обеспечивает то, что дополнительное количество синтез-газа можно обработать с целью удаления СО₂ путем промывки некоторым количеством раствора карбамата, отобранного из секции извлечения мочевины. Стадия промывки карбаматом также является менее дорогостоящей, чем использование обычной секции абсорбции, поскольку при этом не требуется секции регенерации.

Другим преимуществом в случае переоборудования является то, что нет необходимости модифицировать или переоборудовать обычную секция ДКБ (декарбонизация), поскольку дополнительная производительность при удалении СО₂ обеспечена путем включения секции промывки раствором карбамата. Если существующая секция не справляется с полной объемной скоростью потока подпиточного газа, то указанную новую секцию устанавливают параллельно.

Преимуществом проведения предварительного сжатия содержащего СО₂ газа, предшествующее удалению СО₂, является повышение парциального давления СО₂ в секции ДКБ и, следовательно, обеспечение более эффективного отделения диоксида углерода и уменьшенного размера соответствующего оборудования. Предварительное сжатие также обеспечивает преимущества вследствие более высокого всасывающего давления на ступени низкого давления основного компрессора для синтез-газа, в который подают синтез-газ до удаления СО₂.

В некоторых вариантах осуществления благодаря указанному предварительному сжатию можно использовать физическую абсорбцию СО₂ (вместо химической). Следует понимать, что указанное сжатие проводят совместно с описанным выше параллельным удалением СО₂ путем промывки раствором карбамата, поскольку обе процедуры вносят вклад в преодоление затруднений, связанных с использованием обычной секции ДКБ.

Преимуществом описанной выше конструкции, включающей два контура синтеза аммиака, является то, что можно повысить производительность и при этом размер реакторов для синтеза аммиака может оставаться в пределах, допускаемых производством.

Настоящее изобретение экономичным образом обеспечивает более высокую производительность, превышающую даже 3000 МТ/С. В действительности, в настоящем изобретении преодолены основные затруднения, связанные с использованием основного компрессора для синтез-газа, секции ДКБ и контура синтеза.

В соответствии с прилагаемой формулой изобретения объектами настоящего изобретения также являются секция получения аммиака, включенная в установку для совместного получения аммиака-мочевины, и способ переоборудования соответствующей секции получения аммиака.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлена схема первого варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлена схема второго варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлена схема третьего варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 представлена схема установки для совместного получения аммиака и мочевины, соответствующей одному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В соответствии с фиг. 1 предназначенный для синтеза аммиака подпиточный газ ПГГ, например, выходящий из аппарата для реакции конверсии, находящегося в секции риформинга (не показаны), направляют в секцию удаления СО₂, включающую секции для проведения стадий удаления СО₂, ДКБ1 и ДКБ2. Указанные стадии проводят последовательно таким образом, что выходящий поток, полученный в секции ДКБ1, направляют в последующую секцию ДКБ2.

Подпиточный газ, выходящий из секции ДКБ2, дополнительно очищают с помощью метанирования МЕТ и направляют в секцию синтеза аммиака СА.

Аммиак А вместе с диоксидом углерода СО₂, удаленным из синтез-газа в секции ДКБ2, направляют непосредственно в секцию получения мочевины СМ. Часть аммиака, полученного в секции получения аммиака (поток А1), направляют в секцию удаления СО₂ ДКБ1. В секции синтеза мочевины СМ получают мочевину М.

Первую стадию ДКБ1 проводят путем промывки синтез-газа раствором карбамата РК, отобранного из секции извлечения мочевины, входящей в состав секции для синтеза мочевины СМ. Так, например, раствор РК получают после разложения водного раствора мочевины, полученного в реакторе для синтеза мочевины или в контуре синтеза мочевины. Раствор карбамата РК добавляют вместе с аммиаком А1 в секцию ДКБ1 для повышения абсорбционной способности по отношению к СО₂.

Раствор карбамата РК вместе с диоксидом углерода, удаленным из синтез-газа, отбирают из секции ДКБ1 (т.е. после промывки синтез-газа) и повторно направляют в секцию получения мочевины СМ. Предпочтительно, если весь диоксид углерода, удаленный из синтез-газа в указанной секции ДКБ1, рециркулируют в секцию получения мочевины.

Вторую стадию ДКБ2 проводят, например, путем абсорбции диоксида углерода в подходящей среде, которую затем обычным образом регенерируют для десорбции газообразного диоксида углерода.

На фиг. 2 представлен вариант осуществления, сходный с представленным на фиг. 1, включающий байпасную линию BP для того, чтобы некоторое количество подпиточного газа ПГГ направлялось в обход первой секции ДКБ1 и непосредственно поступало во вторую секцию ДКБ2.

На фиг. 3 представлен вариант осуществления, в котором стадии удаления СО₂, ДКБ1 и ДКБ2, проводят параллельно. В соответствии с этим часть подпиточного газа ПГГ направляют в первую секцию ДКБ1 и оставшуюся часть направляют во вторую секцию ДКБ2.

На фиг. 4 более подробно проиллюстрирован вариант осуществления настоящего изобретения с параллельным проведением стадий удаления.

В соответствии с фиг. 4 установка для совместного получения аммиака-мочевины 1 включает секцию получения аммиака 2 и секцию получения мочевины 3. Секция получения аммиака 2 включает переднюю секцию риформинга 4 и контур синтеза 5.

Передняя секция риформинга 4 включает аппарат для первичного риформинга 7, аппарат для вторичного риформинга 8, аппарат для реакции конверсии 9, ступень 10 сжатия синтез-газа низкого давления (НД), секцию удаления диоксида углерода 11, аппарат для метанирования 12 и ступень 6 сжатия синтез-газа высокого давления (ВД). Секция удаления диоксида углерода 11 включает секции для проведения стадий 11а и 11b, которые проводят параллельно.

Природный газ 20 и поток 21 вступают в каталитическую реакцию в аппарате для первичного риформинга 7 с получением частично подвергнутого риформингу газа 22. Указанный частично подвергнутый риформингу газ 22 в аппарате для вторичного риформинга 8 дополнительно вступает в реакцию, катализируемую окисляющим компонентом (например, воздухом) 23. Полностью подвергнутый риформингу газ 24, выходящий из аппарата для вторичного риформинга 8, обрабатывают в аппарате для реакции конверсии 9, в котором СО превращают в СО₂.

Подвергнутый конверсии газ 25 сжимают на ступени 10 сжатия НД. Сжатый газ 26, полученный на указанной ступени сжатия 10, разделяют на первую часть 27 и вторую часть 28, которые обрабатывают в секциях удаления СО₂, Па и 11b соответственно.

В первой секции удаления СО₂ Па диоксид углерода абсорбируют раствором подходящего абсорбента и затем отгоняют из него и получают первый обедненный посредством СО₂ подпиточный газ 29 и поток СО₂ 30. В настоящем изобретении термин "поток СО₂" означает газовый поток, в основном состоящий из CO₂.

Во второй секции удаления СО₂ 11b (стадия промывки карбаматом), подпиточный газ 28 вводят во взаимодействие с раствором карбамата 61, отобранным из присоединенной секции получения мочевины 3. Для защиты от коррозии или предупреждения коррозии можно добавить пассивирующий агент (например, кислородсодержащее вещество, такое как содержащий кислород газ или раствор пероксида водорода).

На фиг. 4 проиллюстрирован предпочтительный вариант осуществления, в котором раствор карбамата 61 смешивают с водным раствором аммиака 53, собранным в модуле извлечения продувочного газа 17, входящем в состав контура синтеза аммиака 5. Соответственно, оба потока 61 и 53 обеспечивают промывочную среду для удаления диоксида углерода из синтез-газ.

Кроме того, в секцию 11b загружают поток аммиака 62. Этот поток аммиака 62 обеспечивает увеличение абсорбционной способности карбамата 61 и получение обедненного посредством СО₂ газового потока 31, содержащего лишь пренебрежимо малое количество неизвлеченного диоксида углерода.

В секции удаления СО₂ 11b получают второй обедненный посредством СО₂ газовый поток 31 и выгружают раствор карбамата 32, который направляют обратно в секцию получения мочевины 3, как это дополнительно описано ниже. Предпочтительно, если весь СО₂, удаленный из подпиточного газа 28 в секции 11b, содержится в потоке 32.

Второй обедненный посредством СО₂ газовый поток 31 охлаждают и направляют в колонну для промывки 33, в которой его промывают водой для удаления следовых количеств аммиака, таким образом получают поток промытый газовый поток 34, который объединяют с указанной выше первой порцией газа 29, полученное в секции 11а.

Полученный таким образом синтез-газ 35 (содержащий выходящий газовый поток, полученный в обеих секциях 11а и 11b) дополнительно обрабатывают в аппарате для метанирования 12 с целью превращения остаточных количеств СО в метан.

Очищенный газовый поток 36, выходящий из указанного аппарата для метанирования 12, направляют на ступень 6 сжатия ВД, с целью обеспечения давления, необходимого для синтеза аммиака, равного, например, 150 бар.

Раствор карбамата 32, полученный в секции 11b, направляют в секцию получения мочевины 3 вместе с аммиаком 37, выходящим из нижней части указанной колонны 33, через смеситель 38. Полученный смешанный поток 39 направляют в секцию получения мочевины 3, предпочтительно в секцию синтеза. Раствор 32 предпочтительно охлаждают до температуры, превышающей температуру кристаллизации карбамата.

Контур синтеза 5 в основном включает: основной реактор 13, второй реактор 14, основной включенный в контур сепаратор ВД 15, второй включенный в контур сепаратор 16 и модуль извлечения продувочного газа 17.

Сжатый синтез-газ 40, полученный на ступени 6 сжатия ВД, объединяют с потоком непрореагировавшего газа 50 и направляют в основной реактор 13, в котором он частично вступает в реакцию с образованием аммиака. Продукт-газ 41 охлаждают в охладителе газа 42 и пропускают через основной включенный в контур сепаратор 15, в котором жидкий аммиак 43 отделяют от непрореагировавшего газа 44.

Указанный непрореагировавший газ 44 загружают во второй реактор для синтеза аммиака 14 для проведения дополнительного превращения. Полученный продукт-газ 45 охлаждают во втором охладителе газа 46 и направляют во включенный в контур сепаратор 16, в котором жидкий аммиак 47 отделяют от непрореагировавшего газа 48.

Жидкие потоки 43 и 47 образуют выходящий поток аммиака. По меньшей мере часть этого выходящего потока аммиака направляют в секцию получения мочевины 3 по линии 49.

Непрореагировавший газ 48 разделяют на две части 50 и 51. Первую часть непрореагировавшего газа 50 рециркулируют обратно в основной реактор 13 вместе с потоком 40, полученный в компрессоре 6, как это описано выше. Вторую часть непрореагировавшего газа 51 направляют в модуль извлечения продувочного газа 17, в частности, для извлечения водорода.

В указанном модуле извлечения 17 получают поток 52, содержащий извлеченный водород, который направляют на сторону всасывания компрессора 6 вместе с подпиточным газом 36 и водным раствором аммиака 53.

В секцию получения мочевины 3 загружают аммиак по линии 49 и диоксид углерода по линиям 30 и 39 и получают мочевину 60. Часть аммиака, предназначенного для синтеза мочевины, содержится в потоке 39 и его направляют в секцию получения мочевины 3 в виде потока 62 через секцию 11b.

Изобретение относится к области совместного получения аммиака и мочевины. Установка для совместного получения аммиака и мочевины включает секцию получения аммиака и присоединенную секцию получения мочевины. Углеводородное сырье подвергают риформингу с получением использующегося для синтеза аммиака подпиточного синтез-газа. По меньшей мере часть синтезированного аммиака представляет собой сырье для синтеза мочевины. Синтез мочевины включает реакцию аммиака с диоксидом углерода с получением водного раствора мочевины и последующую обработку указанного раствора в секции извлечения мочевины. Очистка подпиточного газа включает удаление СО₂ путем проведения первой и второй стадий удаления СО₂ в первом и втором модуле удаления СО₂, которые проводят последовательно или параллельно, модули удаления СО₂ не входят в состав секции синтеза мочевины. Одна из стадий удаления СО₂ включает промывку содержащего СО₂ подпиточного газа раствором карбамата, отобранным из секции извлечения мочевины. Диоксид углерода, использующийся в качестве сырья в синтезе мочевины, содержит по меньшей мере часть диоксида углерода, отделенного на указанных стадиях удаления СО₂. Обеспечивается повышение производительности процесса. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения аммиака и мочевины в установке для совместного получения аммиака-мочевины, включающий:

риформинг углеводородного сырья с получением подпиточного газа, содержащего водород и азот, где указанный подпиточный газ после очистки превращают в аммиак,

по меньшей мере часть синтезированного аммиака представляет собой сырье-аммиак для способа синтеза мочевины, в указанном способе синтеза мочевины также используют сырье - диоксид углерода,

способ синтеза мочевины, включающий проводимую в секции синтеза мочевины реакцию аммиака с диоксидом углерода с получением водного раствора мочевины и последующую обработку указанного раствора в секции извлечения мочевины,

где очистка подпиточного газа включает удаление СО₂ путем проведения первой стадии удаления СО₂ в первом модуле удаления СО₂ и второй стадии удаления СО₂ во втором модуле удаления СО₂, которые проводят последовательно или параллельно, указанные первый и второй модули удаления СО₂ не входят в состав указанной секции синтеза мочевины,

одна из указанных первой и второй стадий удаления СО₂ включает промывку содержащего СО₂ подпиточного газа раствором карбамата, отобранным из указанной секции извлечения мочевины,

и указанный диоксид углерода, использующийся в качестве сырья в способе синтеза мочевины, содержит по меньшей мере часть диоксида углерода, отделенного на указанных стадиях удаления СО₂.

2. Способ по п. 1, в котором на стадии очистки СО₂, проводимой с использованием раствора карбамата, также добавляют жидкий или газообразный аммиак.

3. Способ по п. 1 или 2, в которой другая из указанных стадий удаления СО₂ включает абсорбцию СО₂ в абсорбирующей среде.

4. Способ по п. 3, в котором указанные стадии удаления СО₂ проводят последовательно.

5. Способ по п. 4, в котором часть содержащего СО₂ подпиточного газа, поступающего на указанные стадии удаления СО₂, направлена в обход первой из последовательно проводимых стадий удаления СО₂ и ее направляют непосредственно на следующую стадию удаления СО₂.

6. Способ по п. 4 или 5, в котором промывка раствором карбамата является первой из последовательно проводимых стадий.

7. Способ по любому из пп. 1-3, в котором указанные стадии удаления СО₂ проводят параллельно, часть содержащего СО₂ подпиточного газа, поступающая на стадию абсорбции, является более значительной, чем часть, поступающая на стадию промывки раствором карбамата.

8. Способ по п. 7, в котором часть содержащего СО₂ подпиточного газа, поступающая на стадию абсорбции, составляет не менее 70% от полного количества газа.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий стадию сжатия содержащего СО₂ подпиточного газа, проводимую до указанных стадий удаления СО₂, указанный подпиточный газ сжимают до обеспечения промежуточного давления, более низкого, чем давление, использующееся для синтеза аммиака, где указанные стадии удаления СО₂ проводят при указанном промежуточном давлении.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором удаление СО₂, проводимое путем промывки указанным раствором карбамата (61), дополнительно включает промывку водным раствором аммиака (53).

11. Способ по п. 10, в котором указанный водный раствор аммиака (53) получают путем обработки продувочного газа, выходящего из секции синтеза аммиака, входящей в состав установки для совместного получения аммиака-мочевины.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором превращение очищенного подпиточного газа в аммиак проводят по меньшей мере в первом контуре синтеза (13) и втором контуре синтеза (14), где в указанном первом контуре синтеза получают первую часть аммиака (43) и первый поток непрореагировавшего подпиточного газа (44) и указанный непрореагировавший подпиточный газ подвергают превращению во втором контуре синтеза и получают вторую часть аммиака (47) и второй поток непрореагировавшего подпиточного газа (48), и по меньшей мере часть (50) указанного второго потока непрореагировавшего подпиточного газа рециркулируют в указанный первый контур синтеза (13).

13. Установка для совместного получения аммиака-мочевины, включающая секцию получения аммиака и секцию получения мочевины, секция получения аммиака включает:

секцию риформинга, предназначенную для превращения углеводородного сырья в неочищенный подпиточный газ, содержащий водород и монооксид углерода, секцию очистки указанного неочищенного подпиточного газа, включающую секцию удаления СО₂,

контур синтеза аммиака высокого давления, предназначенный для превращения очищенного подпиточного газа в аммиак,

секцию получения мочевины, включающую секцию синтеза мочевины, в которой диоксид углерода вступает в реакцию с аммиаком с образованием водного раствора мочевины, и секцию извлечения мочевины, где указанный водный раствор мочевины концентрируют и получают раствор карбамата, отличающаяся тем, что:

указанная секция удаления СО₂ включает первый модуль удаления СО₂ и второй модуль удаления СО₂, расположенные последовательно или параллельно,

указанные первый и второй модули удаления СО₂ не входят в состав указанной секции синтеза мочевины,

установка включает линию для подачи по меньшей мере части указанного раствора карбамата в один из указанных модулей удаления СО₂, где раствор карбамата действует как промывочная среда для удаления СО₂ из подпиточного газа.

14. Установка по п. 13, в которой модули удаления СО₂ расположены последовательно, в первом из последовательно расположенных модулей в качестве промывочной среды используют указанный раствор карбамата и установка дополнительно включает байпасную линию для направления части подпиточного газа в обход указанного первого модуля.

15. Способ переоборудования секции получения аммиака, включенной в установку для совместного получения аммиака-мочевины, указанная секция получения аммиака включает:

секцию риформинга, в которую подают углеводородное сырье,

секцию очистки, включающую секцию абсорбции СО₂,

способ отличается тем, что:

в дополнение к существующей секции удаления СО₂ устанавливают вторую секцию удаления СО₂ и в ней проводят промывку раствором карбамата, устанавливают подающую линию для загрузки в указанную вторую секцию удаления СО₂ потока раствора карбамата, отобранного из секции получения мочевины, и предпочтительно дополнительную линию для загрузки в указанную вторую секцию удаления СО₂ также газообразного или жидкого аммиака, указанная существующая секция удаления СО₂ не входит в состав указанной секции получения мочевины.