Способ получения мочевины Советский патент 1984 года по МПК C07C126/02 

г

15

со

rt

СО 00

ГЗ

4

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ, включающий ее синтез из аммиака и двуокиси углерода при повьшенной температуре и давлении, вьщеление Из плава синтеза непрореагировавших NHj и COg ступенчатой дистилляцией с последующей их абсорбцией-конденсацией - на двух ступенях давления, причем давление на первой ступени составляет 60-120 кгс/см, введение части свежей CG2 в узел наделения и абсорбции -конденсации NHj и СО первой ступени, отличающийс я тем, что, с целью снижения энергетических затрат, реакционную смесь после первой ступени дистилляции подвергают дополнительной сепарации при давлении 30-60 кгс/см, а выделенные при этом газы направляют на контактирование с потоком свежей двуокиси углерода, имеющим давление 200-250 кгс/см и предназначенным § к введению на стадию вьщеления и абО) сорбции-конденсации NH- и СО. первой с ступени.

TJU Изобретение относится к технологи производства мочевины из аммиака и двуокиси углерода. Известен и имеет наибольшее распространение способ получения мочеви ны с полным жидкостным рециклом неконвертированных NH, и COj. Сущность способа состлит в том, что синтез мочевины из NH и СО осу ществляют при высоких температурах (160-230°С) и давлениях (160400 кгс/см), а также при значительном избытке аммиака (молярное соотношение NH,:COj составляет 3,6-6,0), плав синтеза мочевины подвергают дистилляции в несколько ступеней при последовательно снижающемся давлении, газы дистилляции конденсируют в присутствии водного абсорбент с образованием рециркулируемого раст вора углеаммонийных солей (УАС) 1. Одним из недостатков способа с жидкостным рециклом является высокий расход энергетических средств. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ получени мочевины, включающий ее синтез из аммиака и двуокиси углерода, выделение из плава синтеза непрореагировав ших NHj и COj ступенчатой дистилляцией с последующей их абсорбциейконденсацией, по крайней мере, на дв ступенях давления причем давление на первой ступени составляет 60120 кгс/см, введение части свежей СО, в узел выделения и абсорбцииконденсации NHj и COg первой ступени Согласно этому способу перед дистилл цией из плава синтеза выделяют избыточный аммиак сепарацией плава при давлении 60-120 кгс/см дистилляцию первой ступени проводят в токе COj, газы дистилляции первой ступени конденсируют в двух зонах при избытк COj в газовой фазе в первой из этих зон, отсепарированный избыточный NH, подают во вторую зону конденсации, а раствор углеаммонийных солей перед рециркуляцией смешивают с жидким аммиаком. Этот способ обеспечивает существенное снижение энергозатрат f2. Однако известному способу так же как и способу 1 свойственен принци пиальный недостаток, заключакяцийся в ограниченности степени отгонки неконвертированных NHj и первой ступени дистилляции. Поскольку тепло ту конденсации-абсорбции газов дистидляции на ступенях среднего давления (порядка 12 кгс/смО и низкого давления (близкого к атмосферному) практически невозможно утилизировать, на этих ступенях, наоборот, приходится дополнительно потреблять энергию - в виде оборотной охлаждающей воды. Целью изобретения является снижение энергозатрат путем увеличения количества утилизируемого тепла и снижения расхода охлаждающей воды. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения мочевины, включающему синтез ее из аммиака и двуокиси углерода, при повышенной температуре и давлении, выделение из плава синтеза Henjioреагировавших NHj и COj ступенчатой дистилляцией с последующей их абсорбцией-конденсацией, по крайней мере, на двух ступенях давления, причем давление на первой ступени составляет 60-120 кгс/см введение чдрти свежей С02 в узел выделения и абсорбции-конденсации NH, и СОз первой ступени, реакционную смесь после первой ступени дистилляции подвергают дополнительной сепарации при давлении 3060 кгс/см, а выделенные при этом газы направляют на контактирование с потоком свежей двуокиси углерода, имеющим давление 200-250 кгс/см, и пpeднaзнaчe ным к введению на стадию вьделения и абсорбции-конденсации COj первой ступени. На фиг.1 и 2 даны схемы установок для получения мочевины. На контактирование с потоком свежей двуокиси углерода, имеющим давление 200-250 кгс/см, предусмотрено направлять выделенный дополнительной сепарацией при давлении 30-60 кгс/см газовый поток в полном объеме или частично. В последнем случае оставшуюся часть газового потока с давлением 30-60 кгс/см перерабатывают известными методами в узлах дистилляции среднего или низкого давления. За счет осуществления дополнительной сепарации плава синтеза (без подогрева либо с подогревом) при давлении 3060 кгс/см и передачи выделенных газов на первую ступень дистилляции и абсорбции-конденсации Ш и С02 существенно (в 1,1-1,5 раза) снижается количество газов дистилляции на ступенях среднего и низкого давления. Соответственно уменьшается расход оборотной воды на конденсацию этих газов. Вьщеленные сепарацией при давлении 30-60 кгс/см газы в смеси с потоком свежей двуокиси углерода вводят в зону абсорбцииконденсации газов дистилляции первой ступени под давлением 60-120 кгс/см непосредственно, либо через .зону дистилляции плава под этим давлением За счет дополнительной подачи газов, вьоделенных сепарацией под давлением 30-60 кгс/см ,в зону абсорбции-конденсации газов под давлением 60120 кгс/см возрастает.количество утилизируемого в этой зоне тепла. Это позволяет снизить расход пара в технологическом процессе в целом.

Вследствие снижения количества газов дистилляции на ступенях среднего и низкого давления уменьшается потребление воды для их абсорбции. В конечном итоге это служит предпосьшкой уменьшения рецикла воды в зону синтеза, повышения степени конверсии сырья и дополнительной экономии энергетических средств на стадиях выделения и рекуперации непрореагировавщйх Шу и СО .

Пример 1. Согласно фиг.1 в колонну 1 синтеза мочевины , в которой поддерживают температуру и давление 220 кгс/см, подают кг/ч: 35-458 жидкого аммиака (поток 2) с температурой 124С и давлением 220 кгс/см, 33952 газообразной COj (поток 3) с температурой 160°С и давлением 220 кгс/см и 128792 рециркулируемого раствора УАС (пото 4),66584 аммиака, 41726 двуокиси углерода и 19881 воды. Плав 5 синтеза, отводимый из колонны 1 (62565 мочевины, 66589 аммиака, 29798 двуокиси углерода, 39250 воды дросселируют до 70 кгс/см и подают в узел 1 дистилляции ступени 6, где процесс осуществляют при том же дав Ленин и температуре . Далее jtnae синтеза мочевины (поток 7) 62565 мочевины, 22542 аммиака, 7263 двуокиси углерода и 32807 воды - выводят из узла 6, дросселируют до давления 30 кгс/см и подают в сепаратор 8. Из аппарата 8, где поддерживают температуру 130-135 с, жидкую фазу (поток 9) 62565 мочевины,21284 аммиака, 6856

двуокиси углерода и 32724 воды - направляют далее на последующие ступени дистилляции и на переработку известными методами в товарные формы, а газовый поток 10 (1258 аммиака, 407 двуокиси углерода и 83 воды) вводят на контактирование с потоком

11свежей газообразной двуокиси углерода (11930 СО) с температурой 160С и давлением 220 кгс/см в эжекторе 12.

СмешаннЫй поток 13 после аппарата

12(1258 аммиака, 12337 двуокиси углерода и 83 воды) подают вместе с газовой фазой (поток 14) из узла

5 6 (44047 аммиака, 22535 двуокиси углерода, 6443 воды) на стадию конденсации - абсорбции газов дистилляции первой ступени. В зону 15 конденсации-абсорбщто подают и раствор

0 УАС из узла конденсации низкого давления - поток 16 (21453 аммиака 6854 двуокиси углерода, 13296 воды). Несконденсированную газовую фазу (поток 17) - 174 аммиака направляют

5 на абсорбцию, а раствор УАС (поток 4) возвращают в колонну) 1 синтеза.

Пример 2. (фиг1). Отличается от примера 1 тем, что плав синтеза мочевины (поток 7) выводят из уз0ла 6, дросселируют до давления 45 кгс/см и подают в сепаратор 8, где поддерживают температуру . Жидкая фаза (поток 9) содержит 62565 мочевины, 18122 аммиака, 5851 двуоки5си углерода и 32499 воды, а газовая фаза (поток 10) - 4420 аммиака, 1412 двуокиси углерода и 308 воды. Смешанный поток 13 после аппарата 12, содержащий 4420 аммиака, 13342

0 двуокиси углерода и 308 воды, подают вместе с газовым потоком 14 из узла 6 (состав потока такой же, как в примере 1) на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени

5 15. В этом примере в зону 15 конденсации-абсорбции подают раствор УАС (поток 16) следующего состава:аммиака 18291, двуокиси углерода 5849, воды ,13130.

0

Пример 3. Согласно фиг.2 в колонну 1синтеза, в которой поддерживают температуру и давление 250 кгс/см, подают поток 2 жидкого аммиака (30599 Шз), поток 3 (32199

55 газообразной двуокиси углерода) и поток 4 - раствор УАС (68573 аммиака, 41637 двуокиси углерода, 20819 воды) из узла 5 конденсации-абсорбции газов дистилляции. Плав (поток 6), выходящий из колонны 1 {62606 мочевины, 63381 аммиака, 28105 двуокиси углерода и 39735 воды), дросселируют до 90 кгс/см и подают в сепаратор 7 Плав синтеза (поток 8) из сепаратора 7 (62606 мочевины, 35389 аммиака, 19503 двуокиси углерода и 39636 воды подают в узел 9 дистилляции первой ступени, где процесс осуществляют при том же давлении и температуре . Жидкую фазу (поток 10) из узла 9 (62606 мочевины, 10445 аммиака 10306 двуокиси углерода, 33209 воды) дросселируют до давления 60 кгс/см и направляют в сепаратор 11, где поддерживают температуру . Из аппарата 11 жидкую фазу - поток 12 (62606 мочевины, 8016 аммиака, 8760 COj и 32768 воды) подают далее на последующую дистилляцию и переработку в товарные формы известными методами, а выделенные при этом газы поток 13 (2429 аммиака,1546 двуокиси углерода и 441 воды - вводят в аппарат 14 на контактирование с потоком

г/

t

20

W 15 - свежей газообразной двуокисью углерода с давлением 250 кгс/см (13800 COj). Смешанный поток 16 (2429 аммиака, 15346 двуокиси углерода и 441 воды) после аппарата 14 подают в колонну 9 дистилляции. Газовый поток 17 из сепаратора 7 (27955 аммиака, 8587 двуокиси углерода) и газовый поток 18 из колонны 9 дистилляции (27373 аммиака, 24543 двуокиси углерода, 6868 воды) направляют в узел 5 конденсации-абсорбции. В этот узел подают раствор УАС - поток 19 (13272 аммиака, 8507 двуокиси углерода, 13951 воды) из узла конденсации низкого давления. Несконденсированную газовую фазу - поток 20 (27 аммиака) направляют на абсорбцию, а раствор УАС (поток 4) возвращают в колонну 1 синтеза. Предлагаемьй способ позволяет снизить удельный (в расчете на 1 т товарной мочевины) расход пара примерно на 0,05-0,1 т и расход охлаждающей воды на 4-8 м.