Способ получения мочевины Советский патент 1977 года по МПК C07C126/02 

I

Игзэб|:чГ)-,)Иие отиослтся к технологии проH3Bj;K iBt мучеьины из аммиака и двуокиси углеридс.

Со1-л; г: 10 наиболее распростраиеинь&л в .11 10мыи1Л(.м .тп способам с жидкocтнь.

ре.никлом, М ,;ч1;-вину получают из шч миака и двуокиси у1ле 1ода и реннркулируемого раствори Yi jiO(- ij4i;xU HHHHbix солей (УАС) при 1ювы111;;нны.х; томпе{)атуре и давлении. По таким схемам реакторы синтеза мочевины ра ботают в малииитенсивном режиме, имеют удельнук) производительность ( по целевому продукту) порядка 450 кг/м-ч и процесс синтеза мочевины нротекает в г-етерогениых условиях, причем в исходной реакционной смеси П еобладают газообразные комноненты, поскольку температура в аппарате намного превышает критическую для аммиака и двуокиси углерода.

3iOT t|jaKTOj) и предопределяет гидродинамический р.ежим работы реакторов.

Известен способ получения мочевины, включающий проведение процесса в зоне образования карбамата аммония, зоне растворения аммиака, зоне образования плава син

2

теза мочевины и т.д., который предусматривает пзедварительное частичное связывание двуокиси углерода в карбамат аммония под давлением синтеза с отводом выделяющего ся тепла. По этому способу двуокись углерода и рециркулируемый раствор УАС подают в зону образования карбамата аммония, а ИСХОДН1ЛЙ аммиак делят на два потока: первый подают в зону образования карбама- та, а второй - в зону растворения аммиака в плаве, предшествующую зоне синтеза мочевины. За счет снижения доли газовой фазы в зоне синтеза повышается удельная производительность реактора. Возк ожное увеличение производительности может дости гать 35-45% l.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет полностью ус- траничъ поступление газообразных компонентов в зону синтеза мочевины: во-первых, часть аммиака подают, минуя зону образования карбамата аммония: во-вторых, во всех зонах узла синтеза присутствуют инертные npyiN-iecH, содержащиеся в исходных реагентах (азот, водород, кислород, метан и др,); в-третьих, при поступлении потока из зоны образовайия карбамата аммония в зон синтеза мочевины может происходить частичное испарение летучих компонентов в случае, если температура во второй зоне будет более высокая, чем в первой. предлагаемый способ мочевины заключается в том, что часть газо-жидкостной смеси из зоны растворения аммиака направляют в зону утилизации теплоты образования карбамата аммония в количестве, обеспечивающем поддержание в последней избытка аммиака 30-4О%. При .этом в состав рециркулируемой газо хаадкастной смеси входит все количество га ИЗ., выделяющегося в зоне растворения амм ака, и некоторое количество .увлекаемой этим газом жидкости. таком осуществлении процесса нс ключается попадание газовой фазы в зону синтеза, что позволяет увеличить удельную производительность реактора на 70-90% к выпю. Инертные газы из системы выводятся таюке через зону утилизации теплоты образования карбамата аммония. Поддер жание в этой зоне избытка аммиака обеспечивает рациональный тепловой баланс системы. Для упрощения рециркуляции газо-жид- костной смеси ее инжектируют в зону ути лизации теплоты потоком двуокиси уг лерода и/или решфкулируемым потоком неконвертированных реагентов, что способствует интенсификации тепло- и массообмена в зоне образования карбамата аммония. Для поддержания в зоне утилизации необ...„ОД1-1МОГО количества тепла количество газо жидкостной смеси, выводимой из зоны растворения алтмиака, регулируют с помощью экстремального регулятора по макссмуму ко.личества пара, продуцируемого в зоне образования карбамата аммония,. На чертеже приведена технологическая схема проведения процесса. П р и м е р. в смеситель-теплообмен- ню 1, в котором поддерживают температуру 180°С и давление 21О кгс/см подают (все количества в кг/час) СО t поток 1) 739, газо-жидкостной смеси (поток 2) 1006,3, в том числе аммиака 857, углекислого газа 118, воды 31,3, и рециркулнруемого раствора углеаммонийных солей (поток З) 1294, в том числе аммиака 53 }тлекислого газа 446, воды 313. Пото 1 исходную двуокись углерода предварительно сжимают до давления 23О-250 кгс/см. Более высокий уровень давления позволяет использовать двуокись углерода в качестве рабочего потока в инжекторе П, предназна- ченном для рециркуляции газо-жидкостноЙ смеси (поток 2). В составе реакционной смеси в аппарат 1 поступает 8 кг/ч инертных газов. Теплоту смешения потоков, а так.же образования карбамата аммония из аппарата 1 отводят с помощью теплообменных элементов с образованием-пара (поток 4), Получение максимального количества пара обеспеч1шается регулированием количества газо-жидкостной смеси, вьтодимой из зоны растворения аммиака, с помощью экстремального регулятора. В зависимости ol варианта схемы включения регулятора последний может варьировать: - степень раскрытия клапана на линии подачи потока 2 в инжектор П: количество или давление газообразной двуокиси углерода (поток 1), подаваемой в И1Ш ектор П. В зоне смешения осуществляют также сепарацию фаз, и из аппарата 1 выводят газовый поток 5 (аммиак 92, ут-лекислый газ 5, инертных газов 8; количество воды пренебрежимо мало) и жидкостный поток 6 (углекислый газ .1298, аммиак 130О, вода 344,3). Инертные газы обычным путем отделяют от аммиака и углекислого газа и выбрасывают в атмосферу, а аммиак и углекислый газ передают в систему рециркуляции. Поток 6 вводят в зону растворени.я аммиака колонны синтеза Ш, работающую при следующих условиях: температура 190°С, давление 210 кгс/см . Сюда же вводится аммиак 1289 (поток 7). Из колонны Ш выводят плав синтеза мочевины (поток 8), который перерабатывается обычным путем, В составе плава синтеза (поток 8) мочевины 1000, аммиака 1166, углекислого газа 446, воды 613. В этих условиях идеальная производительность реакционного объема колонны синтеза по готовому продукту составляет примерно 78Окг/мч вместо 34О-520 для действующих предприятий,, Формула изобретения Способ полугения мочевины из аммиака и двуокиси углерода при высоких темпе- ратурах и давлении, включающий проведение процесса последовательно в зоне утилизации теплоты образования карбамата аммония, в зоне растворения аммиака, где под- ерживают избыток аммиака 75-100%, и в зоне образования плава синтеза мочевины, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности процесса, часть газо-жидкостной смеси пз зоны растворения аммиака направляют в зону утилизации теплоты образования карбамата аммония в количестве, обеспечивающем подде1 жаыве в последней избытка аммиака 30- 40%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции № 2051080, кл. приоритет 1967,

f

9

О