Способ получения мочевины Советский патент 1992 года по МПК C07C273/04 

Изобретение относится к способу получения мочевины, используемой в ка- честве удобрений в сельском хозяйстве.

Известен способ получения мочевины химическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном или нескольких реакторах с образованием сложного водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака, применяемого для синтеза мочевины, разложения карбамата аммония в соответствующих аппаратах с возможностью отгонки продуктов разложения, конденсации в аппаратах - конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующим агентом отгонки, которые могут присутствовать в продуктах разложения, при котором аппараты разложения и конденсаторы защищены от коррозии применением специальных сталей.

Недостатком данного способа является значительная коррозия аппаратуры.

%1

со

о

ел

со

Цель изобретения - исключение коррозии аппаратуры.

Поставленная цель достигается cor- ласно способу получения мочевины химическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиакаs используемого для синтеза мочевины, разложение карбама- та аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсации з конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с де- сорбирующими агентами отгонки, которые присутствуют в продуктах разложения j. причем используют аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудования и оснащенные в зоне контакта с реагентами трубами, отличительная особенность которого является использование труб, внешняя часть которых выполнена из обычной карбамидостойкой сталиу а внутренняя рабочая часть -

из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 мм циркониевой фольги не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней частью и циркониевой фольгой составляет 0,2 - 0,5 мм

Желательно процесс вести с использованием плакированных технологических труб9 полученных путем заделки трубных секций из циркония внутрь тру из нержавеющей сталиs причем внешние трубы из нержавеющей стали обжаты и плотно соединены с трубами из циркония или наоборот, расширением внутренней циркониевой трубы до получения необходимого плотного и герметичного соединения с внешней трубной секцией„ а нержавеющую сталь9 из которой выполняют внутреннюю плакированную рабочую секцию, используют и для изго- товления внешних трубных секций оболочек с

На фиг.,1 приведена схема оборудования;, осуществляющая предложенньй способу на и 3 - два варианта сварного закрепления в монтажной плите внешней трубной секции из нержавеющей стали.

Аппарат f (фиг01) для разложения и отгонки карбамината содержит верхнюю монтажную плиту 2 и нижнюю плиту 3S через которые проходят рабочие трубы

показана труба 4) из нержавеющей стали плакированные внутри цирконием.

В варианте, показанном на фиг,2, внешняя трубная секция приварена к монтажной плите без удаления части внутренней трубчатой секции (из циркония) , которая также участвует в сваряом соединении„

В варианте, показанном на фиг.З, сварка между внешней трубной секцией и монтажной плитой осуществлена после удаления части внутренней (циркониевой) трубы

Внешние трубные секции рекомендуется выполнять из нержавеющих сталей или эквивалентных карбамидстой- ких легированных сталей, к примеру, 25 Сг, 22 Nis 2 Mo или же аустенитных и/или двухфазных аустеиитно-ферритных сталей о

Испытания, проведенные на стрипперах промышленных установок с трубами, плакированными цирконием, показали, что такие трубы не имели каких-либо видимых повреждений и признаков коррозии после 7000 ч наработки в средах, содержащих мочевину и карбамат. Пример В реактор синтеза по трубопроводу при 155 бар и подают двуокись углерода (9167 кг/ч) и воздух (61 кг/ч) в качестве инертного носителя. По трубопроводу в реактор также поступают при 155 бар и 135°С рециркулируемые аммиак и карбамат аммония и этот поток включает 14711 кг/ч аммиака, 8750 кг/ч, карбамата аммония и 3462 кг/ч воды,, Из реактора (время пребывания 45 мин) при 150 бар и 190°С отводят водный раст-

вор, содержащий, кг/ч; аммиак 7628, карбамат аммония 8750, мочевина 12500, вода 7212 и неконденсируемые продуктьи Полученный раствор по трубопроводу подают в отпариватель, работающий по существу при том же дав- лении5 что и реактор.

Отпариватель представляет собой теплообменник с падающей пленкой из устойчивой к действию мочевины нер-

жавеющей стали с отношением Сг : Ni : : Mo 25 : 22/2, в котором по внутренней части трубок в виде пленки протекает водньй раствор, колпак обмен- ника нагревают поступающим по трубо-

проводу (5875 кг/ч) насыщенным паром под давлением 22 бар с целью разложения поступающего из реактора карбамата аммония. Конденсаты отводят по трубопроводу.

В нижней части отпаривателя получают раствор (205°С), состоящий, кг/ч аммиак 5593, карбамат аммония 3777, мочевина 12500 и вода 6198, которьй подают по трубопроводу в секцию извлечения остатков карбамата аммония.

В верхней части отпаривателя получают нагретую до 190°С газообразную смесь, включающую, кг/ч: аммиак 4203, двуокись углерода 2805, вода 1014 и неконденсируемые продукты, которую смешивают в смесителе с рециркулируе- мым раствором карбамата аммония, полученного в секциях извлечения в нисходящем направлении от отпаривателя.

Такой раствор карбамата аммония, поступающий по трубопроводу 10, состоит, кг/ч: аммиак 2580, карбамат аммония 3777 и вода 2448 (105°С и 150 бар) ,

Полученную смесь жидкости с паром (180вС) по трубопроводу подают в охладитель карбамата, в котором пары полностью конденсируются, и теплоту, конденсации используют для создания пара низкого давления, предназначенного для применения в секциях извлечения карбамата в нисходящем направлении от отпаривателя,

Выходящий из охладителя раствор рри 155°С по трубопроводу подают в карбаматный сепаратор, в котором отделяют неконденсируемые продукты и направляют в секции разделения в нисходящем направлении от отпаривателя по трубопроводу

Нагретая до 155 С жидкая фаза состоит из 4615 кг/ч аммиака, 8750 кг/ч карбамата аммония и 3462 кг/ч воды и ее рециркулируют в реактор по трубопроводу и через жидкость - жидкостный эжектор, в котором в качестве несущей жидкости применяют аммиак.

В результате через эжектор по трубопроводу поступает 10096 кг/ч аммиака (95°С, 220 бар), полученного смешиванием 7083 кг/ч свежего аммиака и 3013 кг/ч рециркулированного аммиака.

Коррозионные испытания. Из отпари- вателя извлекают трубки и заменяют трубками из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали с отношением Сг : N1 : Мо 25 : 22 : 2, покрытые изнутри слоем различного материала различной толщины.

ИспытаниеА. Устанавливая 20 трубок из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали, покрытых изнутри слоем циркония толщиной 2 мм, пос ле работы в течение 2000 ч выявленная коррозия составляет 3 мм/год„

ИспытаниеВ. Устанавливают трубки из нержавеющей стали, устойчивой к действию мочевины, покрытые изнутри слоем в 0,3 мм циркония , из которых: 5 трубок имеют промежуток (разница

0 между наружным диаметром внешней трубки и внутренним диаметром внутренней трубки из нержавеющей стали) в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в

5 0,8 мм.

Кроме того, установлено 20 трубок из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали, покрытых слоем циркония толщиной 0,5 мм, из которых:

0 5 трубок с промежутком в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в 0,8 мм.

Наконец, установлено 20 трубок из устойчивой к действию Мочевины нержа-

5 веющей стали, покрытых слоем циркония толщиной 0,8 мм, из которых: 5 трубок с промежутком в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с про- tмежутком в 0,8 мм.

0 После работы в течение 7000 4

признаков коррозии в трубках с промежутком в 0,2 и 0,5 мм не обнаружено, в то время как в трубках, установленных с промежутком в 0,8 мм, коррозия заметна.

ИспытаниеС. Устанавливают 20 трубок из устойчивой в действию мочевины нержавеющей стали, покрытых серебром, и 20 трубок из нержавеющей стали, покрытых танталом. После работы в течение 2500 ч коррозия для покрытых серебром трубок соответствует 3,2 мм/год, для покрытых танталом трубок - 3,5 мм/год.

В испытаниях А и С коррозия происходит вследствие просачивания корродирующей жидкости между трубкой покрытия и трубкой из нержавеющей ста- ли. В испытании С коррозия связана с тем фактом, что серебро и тантал настолько мягки, что разрушаются при той нагрузке, которой они подвергаются при их нанесении в виде покрытия на трубки из нержавеющей стали, и их упругая реакция неадекватна рабочим температурам, при которых происходит отделение покрытия от стенки трубок из нержавеющей стали.

0

В испытании А слой циркония тол- щиной 2 не обладает достаточной упругостью, обеспечивающей удовлетворительное прилегание к стенке трубки.

И в испытании В покрытия из циркония толщиной 0,3, 0,5 и 0,8 мм, как показано, обладают достаточной упругостью для идеального прилегания к стенке трубки с исключением просачивания корродирующей жидкости, а в случае промежутка в 0,8 мм такое просачивание происходит.

В результате испытаний установлено что покрытие должно быть из циркония толщиной 0,3 - 0,8 мм, а промежуток должен быть в 0,2- 0,5 мм.

Покрытия из циркония менее 0,3 мм толщиной были бы приемлемы, но с такими покрытиями связаны трудности из- за механической непрочности.

Таким образом, предложенный способ позволяет по сравнению с известным способом исключить коррозию используемого оборудования.

Формула изобретения

1 о Способ получения мочевины химическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака, используемого для синтеза мочевины, разложение карбама- та аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсации в конденсаторах продуктов

разложения карбамата совместно с де- сорбирующими агентами отгонки, которые присутствуют в продуктах разложения, причем используют аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудования и оснащенные в зоне контакта с реагентами трубами, отличаюQ щ и й с я тем, что, с целью исключения коррозии аппаратуры, используют трубы, внешняя часть которых выполнена из обычной карбамидостойкой стали, а внутреннюю рабочую часть - из нерc жавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 мм циркониевой фольги, не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней тью и циркониевой фольгой составляет

0 0,2 - 0,5 мм.

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что используют упомянутые составные плакированные технологические трубы, полученные путем заделки трубча5 тых секций из циркония внутрь труб из нержавеющей стали, причем внешние трубы из нержавеющей стали обжаты и плотно соединены с трубами из циркония или наоборот, расширением внутренней циркониевой трубы до получения необходимого плотного и герметичного соединения с внешней трубной секцией.

Зо Способ поп.1, отличающийся тем, что нержавеющая сталь, из которой выполняют внутреннюю пла5 кированную рабочую секцию, используют и для изготовления внешних трубных секций оболочек.

0

Изобретение относится к азот-со- держащим соединениям, в частности к получению мочевины, которую используют в качестве удобрения. Цель - исключение коррозии аппаратуры. Получение ведут из аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака. Процесс проводят с последующим разложением карбамата аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсацией в конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, которые присутству- ют в продуктах разложения. Аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудования, оснащают в зоне контакта с реагентами трубами, внешнюю часть которых выполняют из обычной карбами- достойкой стали, а внутреннюю рабочую часть - из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 мм циркониевой фольги, не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней частью и циркониевой фольгой составляет 0,2 - 0,5tMM. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

Фиг./

Фиг. 2