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

Од

о ее

4i Изобретение относится к технолохии получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода. Известны способы получения мочевины путем синтеза ее из аммиака и § двуокиси углерода с полным жидкостным рециклом непрореагировавшего сырья в виде водного раствора углеаммонийных солей (УАС) l . Однако вода, поступающая с раство-10 ром УАС в зону синтеза, снижает степень превращений СО, в мочевину (х,%)

и удельную производительность р акционного объема (П, кг/м ч ), что приводит к ухудшению технико-эконо- is мических показателей производства и необходимости сооружения колонн синтеза с большим реакционным объемом Например, в действующих цехах мочевины с жидкостным рециклом молярное со-20

СО, в смеси реагенН О

отношение

тов на входе в колонну синтеза (W) составляет 0,7-1,0; х 60-64%, П 300400 .

Известен способ получения мочевины, в котором для повышения эффективности процесса синтеза прибегают к оптимизации термодинамических факторов, в частности, способ получения мочевины, включающий синтез ее в двух раздельных зонах с подачей в первую зону только свежих МН и €02 () и неконвертированных реагентов - во вторую зону, где W20,2 Во вторую зону подают смесь NH и СОу, вьщеленную из раствора УАС посл ректификации его под давлением второй зоны синтеза мочевины 2 J.

В эт,ом способе при сравнительно низких значениях П (в интервале 350450 ) можно достичь значений к около 70%. Наряду с низкой П, недостатком способа является также высокий расход энергетических средств в связи с рециркуляцией и ректифиАкацией УАС под давлением.

Известен также способ получения мочевины путем двухзонного синтеза мочевины, согласно которому процесс в первой зоне синтеза осуществляют с использованием только свежих NH и COg (), давлении 140-420 кгс/см и температуре 160-220°С. Раствор УАС перерабатывают только во второй зоне синтеза мочевины, куда подают так же и .свежие NH, и СО СЗ 1.

Известный способ требует меньших энергозатрат, чем предыдущий, но по 1116

ней мере, часть аммиака подают в первую зону, именуемую зоной отвода тепла. Молярное соотношение NH jtCOj в этой зоне менее 4. РеакционнуК) смесь из зоны отвода тепла подают во вторую зону, именуемую зоной синтеза мочевины, куда подают также оставшееся количество аммиака. Температуру в зоне синтеза мочевины поддерживают на постоянном уровне путем регулирования температуры и/или относительных количеств аммиака, подаваемого в зону отвода теплоты и в зону синтеза мочевины. Судя по примерам время пребывания реакционной смеси в первой зоне отведения тепла составляет 10-15 с. По существу протекающего в первой зоне процесса предназначенный для этой стадии аппарат является реактором получения карбамата аммония Основное назначение способа заключается в регулировании температуры в зоне синтеза мочевины и поддержании этой температуры на постоянном уровне 1:4 L

Недостаток указанного способа также состоит в том, что он не позволяет сколько-нибудь существенно влиять на-значения П и х. Удельная производительность указанного способа составляет 300-400 и не превышает 600 .

Цель изобретения - повьщ1ение эффективности процесса путем одновременного увеличения удельной производительности реакционного объема (П) и степени превращения СОг в мочевину (х).

Поставленная цель достигается согласно способу получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повьппенных температурах и давлении в двух соединенных последовательно зонах с рециркуляцией непрореагировавших веществ, в первой зоне поддерживают продолжительность пребывания реакционной смеси 0,5-10 мин и сред342показателям эффективности процесса синтеза (П и х) близок к нему. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения мочевины, согласно которому синтез мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурахи давлении осуществляют в двух последовательных зонах с рециркуляцией непрореагировавшнх веществ, причем всю двуокись углерода и, по крайнюю линейную скорость ее движения 0,02-0,30 м/с, а время пребьгаания во второй зоне 10-30 мин. До сих пор для интенсификации про цесса пь ались оптимизировать гидрод намические либо термодинамич-еские фа торы. Предлагаемый способ впервые пр дусматривает оптимизацию всей совокупности факторов, определяющих эффективность синтеза: гидродинамических, термодинамических и кинематичес ких. Оптимизация термодинамических факторов в основном достигается известньпчи средствами (поддержанием по вышенных температур и давлений, соблюдением определенных соотношений реагентов). Для оптимизации гидродинамических и кинематических факторов впервые предусмотрено осуществление промышленного процесса получения мочевины-последовательно в две стадии с ограниченной продолжительностью первой из них и регламентированием времени пребывания реакционной смеси на каждой из стадий, а также средней линейной скорости ее движения на пер вой стадии. Пример 1. В первую зону син теза, реакционный объем которой подают (потоки), кг/ч: аммиака 30897, двуокись углерода 17600 и рециркулируемый раствор углеаммонийных солей 22811 (в том числе МН 9103, COj 8282, карбамид 3308, вода 2118). Процесс ведут при давлении 195 кгс/см и 190°С, средняя линейная скорость движения реакционной смеси 0,3 м/с, время пребьшания ;, 0,5 мин. Приэтих условиях степень конверсии С,0 35%, удельная произ водительность 16347 . Поток, выводимый из первой реакционной зоны во вторую, содержит, Шз 33000. СОг 16823, СО (NH ,15661, Н20 5824 (всего 71308). Пара344метры процесса во второй зоне следующие: давление 195 кгс/см, температура , средняя линеййая скорость движения реакционной смеси 0,011 м/с , время пребьшания 15 мин. Объем реактора второй ступени 22,7 м. Из узла синтеза вьтодят плав, в котором NH 26400, COj, 8282, CO(NH,f) 27308, 9318. Степень конверсии С02 68%, удельная производительность реакционного объема второй зоны 514 , а узла синтеза в целом 1024 . П р и м е р 2. (срав 1ительный) . Характеризует работу одного из действуюших цехов, в котором узел синтеза включает лишь одну зону. Пример 3. Составлен по результатам промьшшенных испытаний установленных последовательно двух реакторов синтеза в промьшшенном цехе карбамида одного из предприятий. Пример 4. Составлен по результатам промьшшенных экспериментов, проведенных в промьшшенном цехе карбамида другого предприятия. Примеры 5и6. Составлены по результатам обработки экспериментальных данных, полученных при изучении процесса синтеза в лабораторных и промьшшенных условиях. В таблице представлены результаты синтеза по примерам. Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет увеличить удельную производительность узла синтеза карбамида в 1,5-3 раза с повьшгением степени конверсии. При создании новых агрегатов это открывает перспективу снижения металлоемкости и капитальных затрат по узлу синтеза. Применительно к действующим цехам способ позволяет интенсифицировать производительной процесс, повысить производительность ,труда и снизить себестоимость продукции

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлении в двух, соединенных последовательно зонах с рекуперацией непрореагировавших веществ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в первой зоне поддерживают продолжительность пребывания реакционной смеси 0,1-10 мин при средней линейной скорости ее движения 0,020,30 м/с, а время пребывания во второй зоне 10-30. мин.

210

0,30

0.5

51,6

24812 0,65 0,016 12,5 67,3 172 0,85 0,016 24,3 67,2 358 0,20 0,019 12,0 68,0 - 234 , О 0,021 11,0 70,0 296

Продолжение таблицы 656 510 704 1090