Способ получения мочевины

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температуре и давлении с последующими дистилляцией .плава син теза на нескольких ступенях давления , конденсацией-абсорбцией газов дистилляции, контактированием газообразной смеси непрореагировавN Н 3 и СО выделенной из плава ших 2 синтеза после дистилляции, с водно-аммиачным раствором под давлением 25-180 кгс/см и передачей смешанного потока в узел выделения и переработки газов дистилляции под давлением 14-18 кгс/см, о т л и чающий с.я тем, что с целью снижения энергозатрат для проведения процесса, контактированию с водно-аммиачным раствором подвергают газообразную смесь, выделенную из. плава синтеза, под давлением (Л 1,5-3,5 кгс/см2. 1 f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3,,51,,С 07 С 126/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ::

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3414951/23-04 (22 ) 31.. 03. 82 (46 ) 15. 11. 83. Бюл. М 42 (72) Д.М. Горловский, Л. Г. Лобанов, В.И. Кучерявый, Б.П. Мельников и В.П. Гуменюк (53) 661.717.5.07(088.8) (56) 1. Кучерявый В.И., Лебедев В.B.

Синтез и применение карбамида. Л., "Химия", .1970, с. 187.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 621674, кл. C 07 С 126/02, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

М 763331, кл. С 07 С 126/02, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПРЛУЧЕБЛЯ МОЧЕВИНИ из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температуре и давлении с

„„SU„„1054343 А последунчцими дистилляцией плава син. теза на нескольких ступенях давленияя, ко нденсацие й- абсорбцией газов дистилляции, контактированием газообразной смеси непрореагировавших NH З и С02, выпеленной из плава синтеза после дистилляции, с водно-аммиачным раствором под давлением .

25-180 кгс/см 2 и передачей смешанного потока в узел выделения и переработки газов дистилляции под давлением 14-18 кгс/см, о т л и чающи и с.я тем, что сцелью снижения энергозатрат для проведения процесса, контактированию с . водно-аммиачным раствором подвергаС2 ют газообразную смесь, выделенную щ из плаза синтеза, под давлением

-1, 5-3, 5 кгс/см 2.

1054343

Изобретение относится к технологии производства мочевины из аммиака и двуокиси углерода и может быть использовано в производстве мочевины.

Известен способ получения мочевины с полным жидкостным рециклом непрореагированших аммиака и двуокиси углерода. Сущность его состоит в том, что план синтеза мочевины подвергают дистилляции в несколько сту- tO пеней при последовательно снижающемся давлении; газы дистилляции низкого давления поглощают водным абсор бентом с образованием раствора углеаммонийных солей (УЛС), газы дистил- 15 ляции высокого давления подают в промывную колонну, которую орошают высококонцентрированной аммиачной водой и раствором УАС со ступени низкого давления; из промывной колонны выводят пары аммиака, которые затем конденсируют, и раствор (УАС ), рециркулируемый в реактор синтеза 1 .

Недостатком известного способа является неудовлетворительная эффективность узла дистилляции плана синтеза и, прежде всего, первой ступени дистилляции. При 16-18 кгс/ем степень отгонки NH — d+ составляет 0,880,90, а C02 — + â 0,86-0,88. Поскольку эти показатели сравнительно далеки от единицы, велика нагрузка аппаратуры на стадиях низкого давления: второй и третьей ступеней дистилляции, а также системы абсорбции-десорб. ции. Это обуславлинает громоздкость 35 агрегата синтеза карбамида, повышенные капитальные затраты, высокий рецикл воды в колонну синтеза, большое количество сточных нод и, самое главное, высокий уровень энергозатрат. 40

Известен также способ получения моченины из аммиака и двуокиси углерода при понышенных температуре и давлении, включающий разделение реакционного раствора сепарацией при 45

70-140 кгс/см, дистилляцию на двух

2 ступенях давления, частичную конденсацию-абсорбцию газов дистилляции первой ступени с подачей газообразного аммиака с примесью двуокиси углерода, а также газов сегарации н зону конденсации-абсорбции промывной колонны; при этом газообразный аммиак с примесью днуокиси углерода выделяют при давлении 10-12 кгс/см, сме2 шивают с газовым потоком со ступени сепарации FI ñoêoго давления и смешанный газовый поток направляют н зону конденсации-абсорбции под давлением 14-18 кгс/см . Этот способ

2 по з ноля ет на несколь KG процентов повысить степень отгонки !ИН > и СО из плана синтеза перед узлом дистилляции низкогo давления, что существенно упрощает эксплуатацию последнего и повышает эффективность систе-> мы рекуперации и регенерации некон нертиронанного сырья (2 1.

К недостаткам этого способа отно= сится необходимость выделения газового потока из плана синтеза при давлении 70-140 кгс/ему, к тому we этот способ не позволяет осуществить переработку полного количества непрореагированших МН и СО в контуре выделения и утйлизации газов дистилляции высокого давления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температуре и давлении с последующей дистилляцией плана синтеза на нескольких последовательных ступенях давления, конденсацией-абсорбцией газон дистилляции, контактированием газообразной смеси непрореагированших

NHäè СО2., выделенной из плана синтеза после первой ступени дистилляции, с водно-аммиачным раствором под давлением 25-180 кгс/см, выделением газообразного аммиака при давлении

10-12 кгс/см 2, смешением его с аммиак содержащей смесью и очисткой от примеси. двуокиси углерода контактированием газовой смеси в промывной колонне при давлении 14-18 кгс/см2, при этом в качестне аммиаксодержащей смеси используют водно-аммиачный раствор.

Способ-прототип позволяет на несколько процентбв повысить степень отгонки NH и СО2 из плана синтеза перед узлом дистилляции низкого данления, характеризуется простотой осуществления 3 ).

Однако способ-прототип не позволяет осуществить переработку полного количества непрореагировавших

NH3 и С02 н контуре выделения и утилизации газов дистилляции высокого давления.

Цель изобретения — снижение энергозатрат для проведения процесса за счет системы выделения и гереработки газов дистилляции.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения мочевины из ИН > и C0 > при повышенных температуре и данлении с последующими дистилляцией плана синтеза на нескольких ступенях давления, конденсацией-абсорбцией газов дистилляции, контактированием газообразной смеси непрореагировавших МИ и СО2, выделенной из плана синтеза после дистилляции, с водно-аммиачным раствором под давлением 25-180 кгс/см и передачей смешанного потока в узел выделения и переработки газов дистилляции под давлением

14-18 кгс/ем контактированию с водно-аммиачным раствором подвергают газообразную смесь, выделенную из

1054343 ллава синтеза, лод давлением

1, 5-3, 5 кгс/см 2.

Была создана и испытана опытная установки жидкогазового эжектора для сжатия газов дистилляции со ступени давления 1,5-3,5 кгс/см2 до

16-18 кгс/см2. Опытным путем установлено, что лРи этом,50 60 от общего количества газов дистилляции низкого давления можно непосредственно передать в контур переработ- 10 ки газов дистилляции высокого давления. Это равносильно существенному (на 5-6 абс.Ъ ) повышению отгонки

NH> и СО на первой ступени дистилляции. В результате упрощается технология переработки и повышается пол нота использования непрореагировавшего сырья. Кроме того, возникает возможность осуществления переработки непрореагировавших NH> и С02 в контуре выделения и утилизации газов дистилляции высокого давления.

На фиг. 1 и 2 приведены технологические схемы осуществления предлагаемого способа;

Пример 1. В соответствии с технологической схемой, представленной на фиг. 1, в кЬлонну синтеза мочевины 1, где процесс ведут при

190 С и давлении 200 кгс/см2, подают (все количества в кг/ч ) следующие 30 потоки: 2 — жидкого аммиака (15597), 3 — газообразной двуокиси углерода (9871), 4 — рециркулируемого раствора углеаммонийных солей (NH > 5790, СОу 5090, Н20 3560). Выводимый из 35 колонны 1 поток 5 плава синтеза (вне 13760, СО2 5090, СО (НН2)

13460 и Н О 7598) направляют в узел дистилляции первой ступени 6. TIaoaметры процесса дистилляции следуюшие: .температура 160 С, давление 16 кгс/см

При этом иэ ллава отгоняют. NH 12210, СО2 4480, HZO 1500 (поток 7). Оставшийся плав (НН з 1550, С07 610, CO (l Н Z)Z 13460, HZO 6098 — готок 8). дросселируют до 3,0 кгс/см и вводят 45 в узел дистилляции второй ступени 9, где осуществляют ректификацию плава при 140 С. Из узла 9 жидкостный поток 10 (содержание NH> и СО2 пренебрежимо мало, CO (NH z) 213460, Н 20 5(»

4487) направляют на дальнейшую переработку с выделением мочевины в товарных формах. Отводимый из узла дистилляции второй ступени 9 газовый поток 11 содержит "II 3 1550, СО 610, H O 1611. Одну часть этих газов (Й Н Э 460, СО 2 181, Н 20 478 — поток 12 сжимают до 16 кгс/cM с помощью эжектора 13, где в качестве рабочего потока служит раствор АУС (NH „ 8832, CGZ 2256, Н20 4912 ) — поток 14, сжа- 6 » тый насосом 15 до давления 170 кгс/см, Температуру раствора 14, равную 4550 С, обеспечивают путем доэирования о в раствор жидкого Nl- либо путем охлаждения в специальном холодильни- 65 ке (не показано). Смешанный лоток

16 вводят в промывную колонну 17.

Другую часть газов дистилляции второй ступени — поток 18 (NH 1090, СО

429, Н О 1133) направляют для конденсации-dfñîðáöèè в аппарат

19, орошаемый койденсатом сокового пара (поток 20 — Н О 289 ). Образующийся раствор уйС вЂ” поток 21 (NH

1090, COZ 429, Н О 1422 ) сжимают насосом 22 до 16 кгс/см и вводят в выносной холодильник — барботер

23 узла промывной колонны 17. На орошение колонны 17 подают аммиачную воду — поток 24 (NH 910, Н О 160) и жидкий аммиак — поток 27 | NH 6300).

Температура в холодильнике-барботере около 100 С, в нижней части колонны 17 — 65 0, в верхней части

45 С. Из узла промывной колонны выводят два потока: 25 — пары возврат= ного НН З (15180), направляемые на конденсацию, и 4 — рециркулируемый раствор УАС, который насосом 26 перекачивают в колонну синтеза 1.

Пример 2. Процесс ведут по технологической схеме, изображенной на фиг. 2. Все характеристики узла синтеза, включая и составы потоков 2, 3, 4 — те же, что и в примере 1.

Плав синтеза мочевины (поток 5) дросселируют до 120 кгс/см и вводят в сепаратор 6, где температура составляет 167 ОС. жидкостный поток

7 (NH a 9890, COz 4480, CO(NHZ)Z

13460, Н 0 7518 ) из сепаратора

6 дросселйруют до 16 кгс/см и направляют в узел 8 дистилляции первой ступени. Ректификацию ллава в этом узле проводят при 160 С. Отводимый из сепаратора 6 газовый поток .

9 (NH З 3870, СС2 610, Н20 80 ) используют в качестве рабочей среды в эжекторе 10. В узле 8 дистилляции первой ступени иэ плава отгоняют ННЗ 8340, CO 2 3870, Н О 1420 (лоток 11). Оставшийся ллав (NH з

150, CO 2 610, CO(NH 2)Z 13460, Н О

6098 ) — поток 12 дросселируют до

7 кгс/см и подают в сепаратор 13, где поддерживают температуру 118 С.

Жидкостный поток 14 (NH З 310, С02 122, СО(НН 2) 2 13460, Н20 5358) ректифицируют. лри 138 С и давлении

2 кгс/см в узле дистилляции второй ступени 15. Газовый поток 16 (NH >

1240, СО 488, Н О 740 ) из сепаратора 13 сжимают эжектором 10 до 16 кгс/см и по линии 17 передают в выносной холодильник-барботер

18 узла промывной колонны 19. Иэ узла 15 жидкостный поток 20 (мочевины 13460, Н О 4990 ) направляют на дальнейшую переработку с выделением мочевины в товарных формах.

Отводимый иэ узла 15 газовый лоток

21 (МНy 310, СО2 122, Н20 368 ) сжи мают до 16 кгс/см2и HBIIpaBJ|RYT B

1054343

Поток

Р, кгс/см

13460

14 121

202

5293 19034

805 2684

1348

531

121 см. потоки 9 и 16

13460

16108

138

5054 185 14

520

202

239

138

26000

14352 3666

7982

64

2653

1637

1016

6300

6300

4226

15803

1580 3 узел промывной колонны 19 эжектором, где в качестве рабочей среды используют кубовую жидкость колонны 19 поток 23 {раствора УАС 20000) с давлением 80 кгс/GM и температурой

62 С. Для сжатия рабочего потока 23 служит насос 24. На орошение колонны

19 подают аммиачную воду — поток 25 (NH 1533, Н 0 952 } и жидкий амми ак - поток 26 1МН36300 ). Из узла промдвной колонны выводят два потока:

27 — пары возвратного аммиака(15803 с температурой 43 С, направляемые

И споль зова ние предла гаемого способа по сравнению с другими известными методами замыкания рецикла позволяет снизить удельный (в расчете на 1 т мочевины ) расход пара приблизительно íà 0,1 т/т,а также уменьшить расход охлаждающей воды примерно на 10 м /ч, т.е. снизить энергетические и эксплуатационные затраTH б

С исключением из схемы узла ректификации аммиачной воды под дав-„ лением отпадает необходимость в затратах пара, подаваемого в кипятильник колонны ректификации, и охлажна конденсацию, и .4 — рециркулируемый раствор УАС, который насосом 28 перекачивают в колонну синтеза 1.

Пример 3. Процесс ведут по технологической схеме, изображенной

5 на фиг. 2; Все характеристики узла синтеза, сепарации плава синтеза под давлением 120 кгс/см и первой ступени дистилляции, включая составы потоков 2,3,4,5,7,9,11,12 — те же, 10 что и в примере 2.

1 Параметры и составы остальных потоков приведены ниже в .таблице.

Содержание, кг/ч

СО 2 СО (NH 2)2 Н20 Всего дающей воды, требующейся в з о н е конденсации. парогазовой смеси.

Основными статьями экономии энергозатрат в результате применения предлагаемого решения являются: экономия пара и охлаждающей воды на стадиях дистилляции и выпарки, экономия пара в результате исключения из схемы узла ректификации аммиачной воды под давлением} дополнительное понижение энергозатрат за счет

SO увеличения степени конверсии «Z и уменьшения количества непоореагировавших }H g H СОZ подлежащих регенерации и рекуПерации.

1054343

Составитель В..Сапунов

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Кузьма Корректор Г. Огар

Подписное

Заказ 9029/30 Тираж 418

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4