Способ концентрирования частично сконцентрированного раствора мочевины Советский патент 1988 года по МПК C07C126/02 

СО

Изобретение относится к способу получения практически безводного расплава. С целью снижения расхода пара низкого давления раствор мочевины, полученный путем вьшаривания раствора (содержащего 4-11 мас.% во ды при давлении 0,077-0,113 атм) или путем расплавления влажных кристаллов мочевины и содержащий 98,0 - 99,2 мас.% мочевины, подвергают сбросу давления при адиабатических условиях до давления 0,013-0,067 атм и выделенный водяной пар удаляют. Получают расплав, содержащий 0,15 - 0,8 мас.%. Способ позволяет сократить расход пара низкого давления. 1 ил.

см

Изобретение относится к способу концентрирования частично сконцентрированного раствора мочевины для получения практически безводного расплава.

При получении мочевины из двуокиси углерода и избытка аммиака в зоне синтеза образуется раствор синтеза мочевины, содержащий карбамат и свободный аммиак. Карбамат разлагают на амми ак и двуокись углерода, а продукты разложения выводят из раствора в несколько стадий, вместе с частью .аммиака и водой, присутствующими в растворе. В этом процессе в конечном счете гголучают ра- створ мочевины, в котором содержится 89-96 мас.% мочевины и в котором все еще присутствуют аммиак и двуокись углерода (углекислый газ). Для использования в качестве удобрений в производстве смол этот раствор не пригоден.

Целью изобретения является снижение расхода пара низкого давления.

На чертеже показана схема осуществления предложенного, способа.

Схема содержит подогреватель 1 и паровой сепаратор 2 испарителя,используемого на конечной стадии выпаривания для концентрируемого, раствора мочевины, эжектор 3, поддерживающий пониженное давление на этой стадии вьтаривания, расширитель 4, расширительный клапан 5, эжектор 6, поддерживающий в расширителе 4 давление ниже 0,013-0,067 атм, конденсатор 7.

Уже достаточно концентрированный раствор мочевины с концентрацией 87 96 мас.% направляют через 16 в подогреватель 1 конечной стадии выпаривания, который обогревается, например, с помощью водяного пара низкого давления или технологического пара, пригодного для этой цели. Из нижней части парового пространства 2 раствор, сконцентрированный до содержания мочевины 98-99,2 мас.%, выво- дят через 8, Этот раствор пропускают через расширительный клапан 5 в расширитель 4. Водяной пар, полученный при сбросе давления, отсасывают через 10 с помощью эжектора 6, который работает..на паре низкого дав.пе- ния, подводимом по 14, и образующую- ся смесь расширенного водяного пара низкого давления и вьщ,елившегося

водяного пара сбрасывают на конечную стадию ввшаривания и пропускают через трубопровод 15 в паровой сепаратор.

Образующийся расплав мочевины, которьй содержит менее О,15-0,8 мае .% воды, выводят через 9, например, на установку естественного формования.

Водяной пар, отделенный из выпаренного раствора в паровом сепараторе 2, и смесь водяного пара и паров воды, вводимых в этот сепаратор через 15, всасывают через 11 эжектором 3, который приводится в,действие паром низкого давления, подводимым через 12, в то время как в испарителе создают обычный вакуум, например, порядка 0,067-0 107 атм. Смесь

паров воды, всасываемых через 11, и водяного пара низкого давления, вводимого через 12, затем доводят до давления свыше 0,11 атм, так что становится возможной конденсация с

помощью охлаждающей воды с температурой, например, около 30 с. При этом смесь, выходящую из эжектора 3, отводят через 13 в конденсатор 7. Конденсатор отводят через 17. Конденсатор также можно расположить между паровым сепаратором 2 и эжектором 3.

5

0

5

0

5

Пример 1. Раствор мочевины, содержащий 5,5 мас.% воды, выпаривают с целью получения расплава мочевины, содержащего мас.% воды. В испаритель в течение часа вводят 47 928 кг раствора мочевины с температурой 130 С, где с помощью паро- в.ого эжектора поддерживают давление 0,07.7 атм. iPacTBOp мочевины, выводимый из испарителя, имеет температуру и содержит 0,78 мас.% воды. Раствор пропускают через расширитель, в котором с помощью эжектора поддерживают давление 0,025 атм. В результате понижения давления температура падает до 133°С. Из расширителя выводят 45 133 кг расплава мочевины, который содержит 0,3 мас.% воды.Для поддержания вакуума 0,025 атм в расширительном пространстве и сжатия водяных паров до давления 0,077 атм с помощью .эжектора необ4j

ходимо ввести 560 кг водяного пара низкого давления (давлением 4 атм). Для поддержания вакуума 0,077 атм в испарителе и сжатия отводимых паров воды до давления 0,113 атм необходимо 1960 кг водяного пара низкого давления (давлением 4 атм). Следовательно, всего необходимо 2520 кг пара низкого давления (4 атм).

Пример 2 (прототип). То же самое количество раствора мочевины, имеющего ту же самую концентрацию и температуру, что и раствор, описанный в примере 1, выпаривают до того же содержания воды 0,3 мае.% в испарителе, работающем под давлением 0,033 атм. Вакуум поддерживают эжектором.Из испарителя выводят 45 133 кг расплава мочевины температурой и 2813 кг паровой смеси, состоящей по существу из водяного пара. Для поддержания вакуума необходимо 5389 кг пара низкого давления (давлением 4 атм) .

Пример 3. По способу в соответствии с изобретением раствор мочевины, содержащий 5,5 мас.% воды, выпаривают для того, чтобы получить расплав мочевины,содержащий 0,15 мае. воды. В испарительную установку, давление в которой поддерживают на уровне 0,077 атм с помощью приводимого в действие паром эжектора, подают 47,928 кг мочевины в час при 130°С. Выходящий из испарительной установки раствор мочевины имеет температуру и все еще содержит 0,78 мас.% воды. Раствор пропускают в расширительную емкость, в которой поддержи- вают давление 0,013 атм при помощи эжектора. В результате понижения давления температура падает до 134 С. Из расширительной емкости выводят расплав мочевины в количестве 45,068 кг, который содержит 0,15 мае.Д воды. Для поддерживания в расширительном пространстве вакуума на уровне 0,013 атм и для сжатия паров воды до давления 0,077 атм с исполь- -зованием эжектора и подачей паров воды в водный сепаратор в нее необходимо подать 1000 кг пара, имеющего давление 4 атм. Для поддерживания вакуума на уровне 0,077 атм в ис парительной установке и для сжатия паров воды до 0,113 атм требуется 2150 кг при давлении 4 атм. Следовательно, для всех операций необходимо использовать 3150 кг пара при низком давлении, равном 4 атм.

Пример 4 (прототип). То же самое количество раствора мочевины, имеющего ту же самую концентрацию и температуру, что и раствор, описанный в примере 3, вьтаривают до получения содержания воды, также равного 0,15 мас.%,в испарительной установке, работающей при давлении 0,016 атм. Вакуум поддерживают с помощью эжектора. Из испарительной установки выводят 45,068 кг расплава мочевины, температура которого составляет 140 с, и 2860 кг парообразной смеси, которая фактически состоит из водяного пара. Требуется 12,700 кг пара при низком давлении 4 атм.

П р и м е р 5. Точно таким же способом; который описан в примере 3, раствор мочевины, содержащий 5,5 мас.% воды, выпаривают для получения расплава мочевины, содержащег 0,8 мас.% воды. В испарительную установку, в которой давление поддерживают на уровне 0,113 атм- с помощь вакуумного конденсатора, вводят за час 47,928 кг раствора мочевины при . Из испарительной установки раствор мочевины.выходит с температурой 140 С, причем он содержит еще 1,2 мас.% воды. Раствор вводят расширительную емкость, в которой поддерживают давление 0,067 атм.

В результате понижения давления температура падает до 136 С. Из расширительной емкости выводят 45,365 кг расплава мочевины, в котором содержится 0,8 мас.% воды. Для поддерживания вакуума на уровне 0,067 атм в расширительном пространстве и для пропускания паров воды в вакуумный конденсатор с использованием эжектора в установку необходимо подать 3,200 кг пара при низком давлении 4 атм.

П р и м е р 6 (прототип). То же самое количество раствора мочевины, имеющего ту же самую концентрацию и температуру, что и раствор, опи- санньй в примере 5, вьтаривают до .получения содержания воды, равного 0,8 мас.%, в испарительной установке, работающей при давлении 0,08 атм. Вакуум поддерживают с помощью эжектора. Из испарительной установки выводят 45,363 кг расплава мочевины с температурой 140 С и 2565 кг паровой смеси, которая состоит из водяных паров. Для поддерживания вакуума требуется 1450 кг пара при низком давлении, равном 4 а

в сжатия

51

Пример 7. По способу примеров 1, 3, 5 раствор мочевины, со- держаЕций 4,0 мас.% воды, выпарива- JOT для получения расапава мочевины, содержащего 0,3 мас.%. За час пропускают 48,238 кг раствора мочевины с температурой 130 С через испаритель, в котором поддерживают давление 0,103 атм. Раствор мочевины, пропускаемый через испаритель, имеет температуру 140°С и содержит 11,05 мас.% воды. Раствор подают в расширительный резервуар, в котором поддерживают давление 0,023 атм с помощью эжектора,

В результате понижения давления Гемпература падает до 133 С. Из расширительного резервуара удаляют ,964 кг расплава мочевины, который содержит 0,3 мас.% воды. Для юддержания вакуума в 0,023 атм )асширительном резервуаре и fiapa до 0,103 атм требуется 2155 кг Пара низкого давления в 4,2 атм. В варианте осуществления этого примера трубопровод 15 непосредственно соединен с конденсатором 7. .

Пример 8.По способу примера 7 раствор мочевины, содержащий 11 мае.Z воды, выпаривают для получения расплава мочевины, содержащег 0,3 мас.% воды. За час 52,030 кг раствора мочевины с температурой 110 пропускают чере испаритель. Давление поддерживают на уровне 0,103 ат Удаляемый из испарителя раствор-мочевины имеет температуру 140°С и его подают в расширительный резервуар, в котором с помощью эжектора поддерживают давление 0,023 атм.Для поддержания вакуума в 0,023 атм в расширительном резевруаре и сжатия водянЬпс паров до 0,103 атм требуе.т- ся 2155 кг пара низкого давления в 4,2 атм.

92

6

Пример 9. В кристаллизаторе мочевины, в котором поддерживают давление в .0,132 атм, за час получают 23,444 кг кристаллов мочевины, содержащих 2,0 мас.% воды, которые расплавляют в плавильном устройстве. Полученный 98,0 мас.%-ный раствор мочевины нагревают до и подают в расширительный резервуар, в котором поддерживают давление в 0,027 атм с помощью эжектора, приводимого паром низкого давления. В результате расширения температура снижается с 153 до 135°С. Из расширительного резервуара в виде продукта получа- ют 23,144 кг расплава мочевины, содержащего 99,7 мас.% мочевины, и удаляют 464 кг водяного пара. Для поддержания давления в 0,027 атм в расширительном резервуаре и сжатия выпускаемого пара до 0,132 атм требуется 1325 кг пара низкого давления в 4,2 атм.

Таким образом, предложенный способ позволяет сократить расход пара низкого давления.

Формула изобретения

Способ концентрирования частично сконце нтрированного раствора мочеви- ны с получением расплава, содержащего 0,15-0,8 мас.% воды, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода пара низкого давления, раствор мочевины, полученный путем выпаривания раствора, содержащего 4-11 мас.% воды, при давлении 0,077- 0,113 атм или путем расплавления влажных кристаллов мочевины и содержащий 98,0-99,2 мас.% мочевины, подвергают сбросу давления при адиабатических условиях до давления 0,013-0,067 атм и вьщеленнын водяной пар удаляют.