Способ получения мочевины Советский патент 1989 года по МПК C07C126/02 

1 -

Изобретение относится к способу получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода.

Цель изобретения - упрощение процесса. .,5

На чертеже представлена схема осуществления способа.

На чертеже приняты следующие обозначения: А - зоны синтеза, В - десорбционная зона, С - зона конденсации, D - резервуар для пара, Е - насос и F - эжектор.

Через линию 1 эжектор F, который приводится в движение с помощью сжатого жидкого аммиака, поступившего через линию 2, всасывают раствор карбамата, полученного при обработке раствора, содержащего мочевину. , Смесь жидкого аммиака и раствора карбамата попадает в зону конденсации С через линию 3. По линии 4, имеющей отверстия, содержащая аммиак и двуокись углерода газовая смесь вводится в. жидкость. Эта газовая смесь n.onjnieHa при десорбционной

СО

СМ

обработке раствора синтеза мочевины, образованного в зоне синтеза А, в десорбционной зоне В, Десорбционная обработка осуществляет ся противоточ- но десорбирующему газу, например, двуокиси углерода, при подаче тепла. Согласно предлагаемому способу давления в зоне синтеза А, десорбционной зоне В и зоне конденсация С равны, например, 140 атм. Однако давления в указанных зонах могут быть различными. Размеры зоны конденсации С выбираются таким образом, чтобы об1436009

10

В секдаю высокого давления уст новки вводят 33417 кг жидкого и 45833 кг газодбразного СО, содер щего также 286 кг водяного пара и 1533 кг инертных компонентов. Дав ние в зоне реакции, в десорбционн зоне и в зоне конденсации 141,2 а В зону конденсации вводят газовую смесь, состоящую из 43742 кг NH 65795 кг СО, 2578 кг и 1533 инертных компонентов, большую ча которой здесь конденсируют и абс бируют в раствор карбамата, содер

iJ|3HJH CltV 1 V-л 1 С1ЛГ11 Д , - --- W -разовалось по крайней мере 30% теоре- ,5 Щ 50964 кг NHg , 17957 кг СО и

тически возможного количества мочевины. Тепло, вьщеляющееся в зоне конденсации С отводится водой, поступающей через линию 5, которая проходит через линио 6 и через охлаждение элемента 7 в зоне конденсации с помощью насоса Е и затем преобразуется в пар низкого давления. Образовавшийся пар проходит через линию 8 в резервуар для пара D и через линию 9 выходит из указанного резервуара в агрегат, потребляющий пар низкого дашгения (не показан). Вместо того, чтобы удалять тепло при помощи выработки пара, можно нагревать потоки процесса, например жидкий раствор мочевины, которьй затем концентрируют и пропускают через охлаждающие элементы Раствор мочевины и карбамата и неконденсированная часть газовой смеси, постзшившие в зону коН- денсации, проходят через линию 10 в зону синтеза А, где происходит дальнейшее образование мочевины.

Из зоны синтеза А раствор синтеза мочевины проходит через линию 11 в десорбционную зону В, в то время как через линию 12 вьшодится газовая смесь, содержащая инертные газы. Де- сорбционный раствор синтеза мочевины вьщодится .через линию 13, известным путем преобразуются в жидкий раствор мочевины и концентрируется, после чего концентрированный раствор может быть преобразовали в твердую мочевину.

Изобретение иллюстрируется следу.- ющими примерами

Пример 1 (сравнитель ный) .

Мочевина приготавливается спосо- :бом, описанным в Юропиан Кемикал 11ьюз, производительность установки 1500 т в день.

20

9231 кг . Образуется раствор бамата, которьй СОСТОИТ из 78108 67706 кг СО и 1029 кг и им температуру 168°С, в то время ка оставшаяся чисть газовой смеси с жит 18598 кг NHj, 16046 кг COj, 980 кг и 1533 кг инертных к понентов Раствор карбамата и га вую смесь вводят в зону реакции.

25

Освобожденное при конденсации ло удаляют при помощи воды, что дет к образованию 60000 кг пара кого давления (4,4 атм, Т 3Q Теплообменная поверхность 1694 м

Пример 2. Согласно пред гаемому способу получают такое же к чество мочевины, как в примере 1. Д ние в секции высокого давления уста ки 141,2 атм. Конденсацию газовой с полученной при десорбировании, о ществляют в горизонтально распол женном холодильнике со всасывани Конденсация сопровождается образ нием 50% теоретически возможного личества мочевины. Образуется ра карбамата, содержащий 30839 кг м вины, 60871 кг Ш, 50553 кг СО j и 20521 кг . Его температура

35

40

45

. Кроме того, остается газо смесь, которая состоит из 18171

NH

3

10706 кг С02, 505 кг

50

55

И 1533 кг инертных компонентов. мощью освобожденного в зоне кон сации тепла образуется 60000 кг низкого давления (4,4 атм). Необ мая теплообменная поверхность 66 Пример Зо Аналогично пр ру 2 получают идентичное количес мочевины. .Но теперь в зоне конде ции образуется 75% уравновешенно доступного количества мочевины. не конденсации получается раство который содержит помимо 56188 кг

0

В секдаю высокого давления установки вводят 33417 кг жидкого и 45833 кг газодбразного СО, содержащего также 286 кг водяного пара и 1533 кг инертных компонентов. Давление в зоне реакции, в десорбционной зоне и в зоне конденсации 141,2 атм. В зону конденсации вводят газовую смесь, состоящую из 43742 кг NH, 65795 кг СО, 2578 кг и 1533 кг инертных компонентов, большую часть которой здесь конденсируют и абсорбируют в раствор карбамата, содержа-- W -Щ 50964 кг NHg , 17957 кг СО и

9231 кг . Образуется раствор карбамата, которьй СОСТОИТ из 78108 NH, 67706 кг СО и 1029 кг и имеет температуру 168°С, в то время как оставшаяся чисть газовой смеси содержит 18598 кг NHj, 16046 кг COj, 980 кг и 1533 кг инертных компонентов Раствор карбамата и газовую смесь вводят в зону реакции.

5

Освобожденное при конденсации тепло удаляют при помощи воды, что ведет к образованию 60000 кг пара низкого давления (4,4 атм, Т ). Q Теплообменная поверхность 1694 м.

Пример 2. Согласно предлагаемому способу получают такое же количество мочевины, как в примере 1. Давление в секции высокого давления установки 141,2 атм. Конденсацию газовой смеси, полученной при десорбировании, осуществляют в горизонтально расположенном холодильнике со всасыванием. Конденсация сопровождается образованием 50% теоретически возможного количества мочевины. Образуется раствор карбамата, содержащий 30839 кг мочевины, 60871 кг Ш, 50553 кг СО j и 20521 кг . Его температура

5

0

5

. Кроме того, остается газовая смесь, которая состоит из 18171 кг

NH

3

10706 кг С02, 505 кг

0

5

И 1533 кг инертных компонентов. С помощью освобожденного в зоне конденсации тепла образуется 60000 кг пара низкого давления (4,4 атм). Необходимая теплообменная поверхность 667 м. Пример Зо Аналогично примеру 2 получают идентичное количество мочевины. .Но теперь в зоне конденсации образуется 75% уравновешенного доступного количества мочевины. В зоне конденсации получается раствор, который содержит помимо 56188 кг NH

и 40203 кг COj, также 47930 кг мочевины и 25649 кг .

Кроме того, остается газовая смес состоящая из 14825 кг NH 8400 кг СО 605 кг Н20 и 1533 кг инертных компонентов. Температура жидкости и газовых компонентов, выделяемых из зоны конденсации, , Освобожденное тепло применяется для образования 60000 кг пара низкого давления ,(6,8 атм). Необходимая теплообменная поверхность 1694 м.

Пример 4. На заводе согласно технологической схеме используют способ получения мочевины согласно изобретению для синтеза того же количества мочевины, как описано в примере 1. Давление на участке высокого давления, включающем зоны синтеза, выпаривания и конденсации, поддерживают равным 122,6 атм. Конденсацию газовой смеси, полученной на стадии выпаривания, проводят в межтрубной зоне вертикально размещенного конден сатора с погруженным змеевиком, среднее время пребьгоания конденсата в котором составляло около 22,7 мин, что приводит к образованию 50% мочевины от теоретически возможного при имевших место условиях реакции. Образовавшийся раствор карбамата аммоНИН содержит 29291 кг мочевины, 62667 кг аммиака, 52656 кг углекислого газа и 18997 кг воды. Температура раствора . Кроме того остается газовая смесь, содержащая 18665 кг аммиака, 9553 кг двуокиси углерода, 543 кг воды и 1710 кг инертного компонента. С помощью теп- лоты, вьщеляющейся в зоне конденсации, образуется 66970 кг пара низкого давления (4,4 атм). Необходимая теплообменная поверхность 850 м.

Пример 5. Аналогично приме- ру 2 получают идентичное количество мочевины, но теперь в зоне конденсации образуется 73% от достижимого равновесного количества при среднем времени пребывания конденсата около 21,5 мин. Давление в зоне конденсации 156,9 атм. Раствор, полученный в зоне конденсации, содержит кроме 56967 кг аммиака и 42429 кг двуокиси углерода, также 43818 кг мочеви- ны и 25782 кг воды. Кроме того, остается газовая смесь, содержащая 14344 кг аммиака, 10157 кг двуокиси углероца, 671 кг воды и 1711 кг

5 о Q

g g с

5

инертного компонента. Температура жидкой и газообразной составляюпсих, выходящих из зоны конденсаций, . Выделяющееся тепло используют для получения 52450 кг пара низкого давления (6,33 атм). Для этого потребуется площадь теплообменной поверхности 850 м.

Пример 6. Получение мочевины в количестве 1500 т/день осуществляют .в установке, изображенной на чертежео Давление в зоне высокого давления, ввслючающей зоны синтеза, десорбции и конденсации, равнялось 196 атм. Конденсация газовой смеси, образующейся при десорбции, происходит со стороны кожуха погруженного конденсатора. Среднее время пребывания конденсата в нем составляло 16,9 мин. В этих условиях выход мочевины составлял 69% от теоретического. Образующийся раствор карбамата содержит 46,958 кг мочевины, 57,510 кг NHj, 40,656 кг COi и 28,206 кг . Температура его 188,5°С. Кроме того, получают газовую смесь, состоящую из 7,523 кг NH, 6,053 кг СО, 414 кг и 1,533 кг инертных компонентов. За счет тепла, выделяющегося в зоне конденсации, образуется 52,970 кг пара низкого давления (6,8 атм). Необходимая для этого поверхность теплообмена 667 м.

В таблице приведены примеры осуществления известного и предлагаемого способов.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет уменьшить необходимую поверхность теплообмена в конденсаторе и повысить параметры пара низкого давления до 6,9 атм.

Формула изобретения Способ получения мочевины взаимодействием двуокиси углерода и избытка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак с последукщим разложением карбамата аммония в десорбционной зоне при давлении зоны синтеза, нагревании и противоточном взаимодействии с десорбирующим газом с получением десорбированного раствора, из которого вьщеля рт концентрированную мочевину или твердую мочевину, и газовой смеси, содержащей продукты разложения карбамата аммония вместе с частью

7 , 14560098

избытка аммиака и десорбирующего га- менем пребывания газовой смеси в зо- за, часть которой конденсируют в зоне не, обеспечивающем образование 50- конденсации с получением конденсата, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, конденсацию проводят в межтрубной тепловой зоне погружного конденсатора со вре75% мочевины от равновесного количества, достигаемого в условиях синтеза, с получением конденсата, содержащего карбамат аммония и мочевину, который направляют в зону синтеза.

менем пребывания газовой смеси в зо- не, обеспечивающем образование 50-

75% мочевины от равновесного количества, достигаемого в условиях синтеза, с получением конденсата, содержащего карбамат аммония и мочевину, который направляют в зону синтеза.

Изобретение относится к получению мочевины. Цель - упрощение про- цессао Получение мочевины ведут из двуокиси углерода и избытка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак о Процесс проводят с последующим разложением карбамата аммония в десорбционной зоне при давлении зоны синтеза, нагревании и противог точном взаимодействии с десорбиру- ющим газом с получением десорбирован- ного раствора, из которого вьщеляют концентрированную мочевину или твердую мочевину, и газовой смеси. Последняя содержит продукты разложения карбамата аммония вместе с частью избытка аммиака и десорбирующего газа, часть которой конденсируют в зоне конденсации. Конденсацию проводят в межтрубной тепловой зоне погружного конденсатора со временем пребьша- ния газовой смеси в зоне, обеспечивающем образование 50-75% мочевины от равновесного количества, достигаемого в условиях синтеза, с получением конденсата. Последний содержит карбамат аммония и мочевину, его направляют в зону синтеза. 1 ил., 1 табл. О) ел О5

3 4 5 6

11

О 5.