Способ переработки растворов мочевины Советский патент 1982 года по МПК C07C126/02 

Изобретение относится к технологии производства мочевины, в частностк к способам переработки растворов мочевины. При производстве мочевины после осуществления основных стадий технологического процесса-синтеза и дистилляции плава синтеза получают 68701-ный водный раствор мочевины. Для выделения мочевины в товарном твердо виде этот раствор подвергают дальней шей переработке, при которой воду из раствора испаряют. Известен способ переработки растворов мочевины, включающий двухступенчатую вакуумную выпарку с конденсацией выделенных на каждой ступени соковых паров при соответствующем давлении. В первой ступени раствор упаривают до содержайия мочевины 93-95 при остаточном давлении 250300 мм рт.ст. и температуре около , во второй ступени - до 98,5 99,7% при остаточном давлении 30kO мм рт.ст. и tl. Недостаток известного способа состоит в том, что при его использовании конденсат сокового пара (КСП) загрязняется мочевиной. Потери мочевины с КСП составляют 9 кг в расчете на 1 т товарного продукта, из них Э0% приходится на КСП второй ступени. Известен способ переработки раствора мочевины путем его вакуум-выпаривания в две ступени с получением расплава мочевины и соковых паров, причем соковые пары второй ступени сжимают паровым эжектором до давления первой ступени и смесь соковых паров подвергают ректификации. Этот способ позволяет почти полностью исключить загрязнение мочевиной КСП 2. Однако применение данного способа связано с значительными эксплуатационными трудностями. Инжектирование

соковых паров второй ступени до давления первой ступени существенно увеличивает расход пара на создание вакуума. Кроме Того остаточное давление, создаваемое на второй ступени упаривания одноступенчатым эжектором, затрудняет условия получения готового продукта-с содержанием влаги не более 0,25-0,3 мас.%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки растворов мочевины, включающий вакуум-испарение воды, причем соковые пары перед их полной конденсацией подвергают предварительной частичной конденсации при давлении, равном давлению выпаривания, например при остаточном давлении 20-80 мм рт.ст. и температуре конденсата 30-50°С 3.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает полную отмывку мочевины из соковых паров второй ступени выпарки, вследствие чего КСП, образовавшийся на второй ступени, неизбежно загрязнен примесью целевого продукта. Чтобы исключить в связи с этим загрязнение окружающей среды, приходится применять энергоемкие методы очистки сточных вод, например термической разложение.

. Цель изобретения - повышение эффективности улавливания мочевины из соковых паров с получением раствора, пригодного для утилизации, и без повышения остаточного давления в зоне вакуум-испарения.

Поставленная цель достигается способом переработки растворов мочевины включающим вакуум-испарение воды и предварительную частичную КСПв контакте с образующимся при конденсации раствором мочевины,на контактирование с соковыми парами подают поток раство ра мочевины с давлением 2-9 кгс/см.

При подаче в зону очистки соковых паров от примеси мочевины промывочной жидкости под давлением 2-9 кгс/см, благодаря изменению гидродинамического режима и характера протекания процессов массообмена, исключается возрастание остаточного давления в зоне вакуум-испарения и повьниается примерно на Б-ТЗ мм рт.ст. давление потока отходящих после промывки соковых паров. Эти два фактора обеспечивают предпосылки для высокоэффективного

осуществления процесса очистки.соковых паров.

Стабилизация остаточного давления в зоне вакуум-выпаривания раствора является следствием ликвидации испарения промывочной жидкости, а практически полное отсутствие аэродинамического сопротивления в зоне очистки соковых паров и повышение их давления на мм рт.ст. позволяет применить эффективные брызгоуловители Поэтому становится возможным при соблюдении нормального режима в зоне вакуум-выпаривания раствора обеспечит близкую к полной очистку соковых паров от примеси мочевины.

В качестве промывной жидкости можно использовать слабый раствор мочевины с концентрацией 2-15 вес.|, который после вывода из зоны очистки направляют, например, в зону испарения сточных вод, или 20-50 вес.% раствор мочевины, который после вывода из зоны очистки содержит меньшее количество воды и может быть направлен на переработку в узел вакуум-концентрирования.

Нижний уровень интервала давления промывочной жидкости соответствует минимальному давлению, при котором происходит требуемое для реализации предлагаемого способа изменение характера процессов гидродинамики и массообмена. Верхний уровень интервала давления обусловлен увеличением энергозатрат при увеличении давления промывочной жидкости, в то. время как эффективность промывки практически уже не возрастает. Концентрацию получаемого после промывки раствора мочевины устанавливают (с учетом исключения возможности его кристаллизации), исходя из конкретных условий его последующей переработки, известными методами.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. 10640 кг/ч водного раствора мочевины с концентрацией (поток с) выпаривают в узле при 138°С и остаточном давлении 35 ммрт.ст до концентрациГи 99,7%. При этом выделяют поток кг/ч паров, со-держащих 5 масД мочевины. Расплав мочевины (потоке) отводят на дальнейшую переработку известными методами. Для очистки соковых„паров от примеси мочевины поток 5 подают в аппарат инжекционного типа, где осуществляют контактирование соковых паров| со сжатой до давления 2 кгс/см промывочной жидкостью-потоком 1 , в котором 35000 кг/ч воды и 15000 кг/ч мочевины. Температура потока 7. соетавляет 32°С, Для отмывки брызг раствора мочевины из соковых паров в аппарат подают также поток а- КСП второй ступени выпарки, содержащего 75 кг/ч воды. Поток -е очищенных соковых паров с остаточным давлением 5 мм рт.ст., содержащий 608 кг/ч воды и 0,6 кг/ч мочевины, направляют на последующие стадии конденсации и переработки конденсата известными ме-5

тодами.

Раствор мочевины (поток ж), в котором 35075 кг/ч воды и 5051, мочевины, из аппарата сливают в сборник. Используемый в аппарате упоминавшийся жидкостный поток 1 отбирают из сборника насосом. Заданный температурный режим подвергают с помощью холодильника. Из сборника отводят на утилизацию известными методами поток Э раствора, в котором 75 кг/ч воды и 31, кг/ч мочевины. Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что контактирование соковых паров в аппарате осуществляют с потоком г - промывочной жидкости с давлением 9 кгс/см, содержащей 5 вес. мочевины. Получают поток очищенных соковых паров, содержащий менее вес.% мочевины, который после промывки направляют для переработки в узел испарения сточных вод. Предусмотренное в предлагаемом способе контактирование соковых паров со сжатой до 2-9 кгс/см промывочной жидкостью обусловливает высокую интен 9

ния мочевины в сточных водах.

Формула изобретения 86 сивность процесса тепло- и массообмена в зоне контактирования, тем самым обеспечивается компактность и низкая металлоемкость аппарата очистки соковых паров. Стабильное поддержание на заданном уровне вакуума в зоне испарения воды гарантирует обеспечение регламентированного остаточного содержания влаги в готовом продукте. Повышение давления потока очищенных соковых паров упрощает процесс их коиденсациц. Наконец, практически полное удаление примеси мочевины из соковых паров исключает необходимость энергоемкого процесса термического разложеСпособ переработки растворов мочевины, включающий вакуум-испарение воды и предварительную частичную конденсацию соковых паров в контакте с образующимся при конденсации раствором мочевины,о тли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности улавливания мочевины из соковых паров, на контактирование с соковыми парами подают поток раствора мочевины с давлением 2-9 кгс/см. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кучерявый В.И., Лебедев В.В. Синтез и применение карбамида. Л., Химия, 1970, с.. 2.Авторское свидетельство СССР № 29763, кл. С 07 С 126/02, 19б9. 3.Авторское свидетельство СССР № , кл. С 07 С 126/02, 196$ (прототип).