Способ автоматического регулирования процесса дистилляции плава мочевины Советский патент 1982 года по МПК C07C126/02 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматическому регулированию производства мочевины из аммиака и двуокиси углерода, в частности процесса дистилляции реакционного плава с целью выделения из него непрореагировавших ИСХОДНБ1Х компонентов, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ автоматического регулирования процесса дистилляции плава мочевины путем регулирования давления на выходе из хвостового абсорбера в зависимости от поступающих в колонну синтеза инертов и температуры конденсации -1.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования процесса переработки газов дистилляции в производстве мочевины путем регулирования подачи га зов , сепарации в промывную колонну. 2 J

Недостаток известных способов- заключается в том, что они не обеспечивают высокую степень отгона непрореагировавших аммиака и двуокиси углерода на ступенях дистилляции при давлении више 1,4 МПа. Этот показатель обычно составляет 86-90%, Вследствие этого велика нагрузка

аппаратуры на стадиях низкого давления: второй ступени дистилляции, третьей ступени дистилляции (или форвьапарки) , а также системы абсорбции - десорбции. Это. обусловливает громоздкость агрегата синтеза карбамида, поввлшенные капитальные , затраты, высокий рецикл воды в колонну синтеза, большое количество сточных

10 вод и, что особенно важно, высокий уровень энергозатрат.

Кроме того в некоторых случаях при многоступенчатой абсорбции NHj из газовых потоков при низком

15 давлении не удается обеспечить пол-ное замыкание рецикла неконвертированного сырья.

Целью изобретения является увеличение степени отгона непрореаги20ровавших аммиака и двуокиси углерода.

Поставленная цель достигается тем, что сЬгласно известному способу дополнительно регулируют давление в сепараторе низкого давления изме25нением количества газов сепарации .;высокого давления с коррекцией по содержанию аммиака в плаве на выходе сепаратора низкого давления, а давление в сепараторе высокого дав30ления регулируют путем изменения

подачи в него и/или в колонну синтеза свежего аммиака.

Оптимальный режим последуюищх стадий производства мочевины,соответствующий минимальным потерям аммиака, возможен, если содержание последнего в плаве, выходящем из сепаратора низкого давления, не будет превышать 4-7%.

Давление в колонне дистилляции 1 ступени и промывной колонне 1,51,9 МПа выбирается из соображений минимальных потерь аммиака с инертами, поступающими в узел синтеза с свежей двуокисью углерода при условии обеспечения взрывобезопасности аппаратов абсорбции конденсации газов дистилляции для заданной температуры конденсации.

Возможность увеличения температуры в аппаратах дистилляции 1 ступени ограничена побочным процессом превращения части мочевины в биурет Поэтому наиболее удобно использовать в рамках поставленной задачи управление величиной давления в сепраторах воздействием на орган, регулирующий сечение рабочего сопла инжектора, и на расход свежего аммиака, избыточного по стехиометрии реакции синтеза мочевины, доля которого в газах сепарации высокого давления колеблется в зависимости от условий синтеза, а также температуры и давления сепарации в пределах от 65 до 95%.:

Широкий диапазон возможного изменения давления (6-12 МПа) газов сепарации высокого давления обеспечивает им необходимую энергию в сорле инжектора для сжатия до давления промывной колонны инжектируемых газов из сепаратора низкого давления (0,8-1,2 МПа) при различных нагрузках узла синтеза - дистилляции.

Чтобы сжать в инжекторе дополнительно выделившиеся летучие компоненты может возникнуть необходимость увеличить количество инжектирующего газа, что предлагается, выполнить за счет добавления свежего аммиака непосредственно в газовый поток или в колонну синтеза, например,, по давлению в сепараторе высокого давления. В первом случае достигается высокое быстродействие, в liTppoM - дополнительный эффект повышения степени конверсии COij за.счет увеличения молярного соотношения L-NHjiCOr; исходных реагентов. Для получения наилучшего результата возможно одновременное использование обоих приемов. Аммиачные насосы высокого давления,эксплуатирующиеся в производстве мочевиИЫ, как правило, работают с повышенной производительностью, байпасируя часть аммиака в исходный сборник, поэтому подачу дополнительного байпасного потока через инжектор осуществить несложно.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

в колонну 1 синтеза подают аммиак, двуокись углерода и рециркулируемый раствор углеаммонийных солей. Плав из колонны 1, содержащий мочевину, воду и непрореагировавшие NHg и СО,

с температурой 190°С и давлением

20 МПа дросселируют до 7-14 МПа и в сепараторе 2 отделяют газовую смесь, которая является рабочим потоком в инжекторе 3. Плав из сепаратора 2

проходит через колонну 4 дистилляции первой ступени, а затем посту- , пает в сепаратор 5 низкого давления где снова происходит пофазное разде--ление потока. Газы из сепаратора 5 ,

(0,8-1,2 МПа) поступают в инжектор 3, .смешиваются с газами сепарации высокого давления, а затем вместе с газовым потоком из колонны 4 дистилляции (1,5-1,9 МПа) передаются в промывную колонну 6, предназначенную для выделения аммиака. Несконденсировавшаяся в конденсаторе 7 смесь инертных газов с аммиаком поступает в хвостовой абсорбер В, откуда инертные газы выбрасываются в атмосферу, жидкий аммиак из конденсатора 7 возвращается в исходную емкость. В кубе колонны 6 образуется водный раствор непрореагировавших NHj и COt, который снова направляется в колонну синтеза.

Давление по ступеням поддерживается регуляторами 9 - 11, тепловой режим системы - регуляторами 12 15, уровни в аппаратах - регуляторами 16-18.

Задание регулятору Ю давления первой ступени дистилляции вычисляется блоком 19 в зависимости от температуры конденсации аммиака, измеряемой датчиком 20, нагрузки колонны 1 по СО, измеряемой датчиком 21, и содержания инертов в СОг, измеряемых датчиком 22. Задание регулятору до давления в сепараторе 5 корректиРУют в зависимости от величины сигнала датчика 23 содержания аммиака в плаве, выходящем из сепаратора 5. Регулятор 9 давления в сепараторе 2 воздействует на регулирующий клапан 24 на трубопроводе свежего аммиака в сепаратор 2 и/или на регулирующий клапан 25 на трубопроводе свежего .аммиака в колонну 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Выходной сигнал датчика 23, возросший пропорционально содержанию NHj в плаве, поступает в элемент введения коррекции блока сравнения регулятора 11, в результате чего

сигнал задания регулятору 11 снизится, последовательно уменьшится выходной сигнал регулятора 11 и регулирующий орган на сопле инжектора увеличивает рабочее сечение сопла. Это, в свою очередь, приведет к снижению давления газа в сепараторе 2, но регулятор 9, воздействуя на клапан 24 и/или 25, восстановляет давление в ссепараторе 2 и обеспечивает таким образом необходимый уровень энергии инжектирующего газа для нового более низкого по сравнению с первоначальным значения давления.

В редком случае понижения содержания NHj в плаве ниже заданного значения система регулирования поведет процесс в противоположном направлении, повысит давление в последнем по ходу плава сепараторе и уменьшит подачу .дополнительного свежего NH.

Использование предлагаемого способа автоматического регулирования .процесса дистилляции плава мочевины обеспечивает стабильно высокую степень обгонки непрореагировавших веществ независимо от колебаний параметров работы агрегата и содержание Шз в плаве, направляемом в узел дистилляции низкого давления, не выше 4-7%. Следствием этого является

упрощение системы переработки непрореагировавших веществ, устранение безвозвратных потерь аммиака и снижение удельного (на 1 т мочевины) расхода пара на 0,05-0,10 т.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса .дистилляции плава мочевины путем регулирования подачи газов сепарации в промывную колонну, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени отгона непрореагировавших сО 4миака и двуокиси углерода, дополнительно регулируют .давление, -в сепараторе низкого давления изменением количества газов сепарации высокого давления с коррекцией по содержанию аммиака в плаве на выходе сепаратора низкого давления, а давление в сепараторе высокого давления регулируют путем изменения подачи в него и/или в колонну синтеза, свежего аммиака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 611901, кл. С 07 С 126/02, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 618371, кл. С 07 С 126/02, 1977.