Способ получения мочевины

 

Изобретение относится к получению мочевины. Цель - упрощение процессао Получение мочевины ведут из двуокиси углерода и избытка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак о Процесс проводят с последующим разложением карбамата аммония в десорбционной зоне при давлении зоны синтеза, нагревании и противог точном взаимодействии с десорбирующим газом с получением десорбированного раствора, из которого вьщеляют концентрированную мочевину или твердую мочевину, и газовой смеси. Последняя содержит продукты разложения карбамата аммония вместе с частью избытка аммиака и десорбирующего газа , часть которой конденсируют в зоне конденсации. Конденсацию проводят в межтрубной тепловой зоне погружного конденсатора со временем пребьшания газовой смеси в зоне, обеспечивающем образование 50-75% мочевины от равновесного количества, достигаемого в условиях синтеза, с получением конденсата. Последний содержит карбамат аммония и мочевину, его направляют в зону синтеза. 1 ил., 1 табл. О) ел О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

09l (и) (51) 4 С 07 С 126 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ ООУДАРОТВЕННЫЙ HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVN (21) 3873452/23-04 (22) 15.03 ° 85 (31) 8400839 (32) 16.03.84 (33) NL (46) 30.01.89. Бюл. Р 4 (71) Уни ван Кунстместфабрикен Б.В. (ыь) (72) Кис Йонкерс (ИТ.) (53) 547.495.2.07(088.8) (56) Патент СИА У 3356723, кл. С 07 С 126/02, 1974.

European Chemical News, Urea

Supplement, 1969, с. 17-20. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ (57) Изобретение относится к получению мочевины. Цель — упрощение процесса. Получение мочевины ведут из двуокиси углерода и избытка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак. Процесс проводят с последуI

Изобретение относится к способу получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода.

Цель изобретения — упрощение .процесса.

Э 5

На чертеже представлена схема осу. ществления способа..

На чертеже приняты следующие обозначения: А — зоны синтеза, В— !

О десорбционная зона, С вЂ” зона конденсации, D — резервуар для пара, Е " насос и F — эжектор. ющим разложением карбамата аммония в десорбционной зоне при.давлении зоны синтеза, нагревании и противо= точном взаимодействии с десорбирующим газом с получением десорбированного раствора, из которого выделяют концентрированную мочевину или твердую мочевину, и газовой смеси. Последняя содержит продукты разложения карбамата аммония вместе с частью избытка аммиака и десорбирующего газа, часть которой конденсируют в зоне конденсации. Конденсацию проводят в межтрубной тепловой зоне погружного конденсатора со временем пребывания газовой смеси в зоне, обеспечивающем образование 50-75Х мочевины от равновесного количества, достигаемого в условиях синтеза, с получением конденсата. Последний содержит карбамат аммония и мочевину, его направляют в зону синтеза. 1 ил., 1 табл.

Через линию 1 эжектор F, который приводится в движение с помощью сжатого жидкого аммиака, поступившего через линию 2, всасывают раствор карбамата, полученного при обработке раствора, содержащего мочевину.

Смесь жидкого аммиака и раствора карбамата попадает в зону конденсации С через линию 3. По линии 4, имеющей отверстия, содержащая аммиак и двуокись углерода газовая смесь вводится в жидкость. Эта газовая смесь получена при десорбционной з 14560 обработке раствора синтеза мочевины, образованного в зоне синтеза А, в десорбционной зоне В. Десорбционная обработка осуществляется противоточно десорбирующему газу, например, двуокиси углерода, при подаче тепла.

Согласно предлагаемому способу давления в зоне синтеза А, десорбцион» ной зоне В и зоне конденсации С равны, например, 140 атм. Однако давления в указанных зонах могут быть различными. Размеры зоны конденсации С выбираются таким образом, чтобы образовалось по крайней мере 30 теоре- 15 тически возможного количества мочевины. Тепло, выделяющееся в зоне конденсации С отводится водой, поступающей через линию 5, которая проходит через линию 6 и через охлажде0 ние элемента 7 в зоне конденсации с помощью насоса Е и затем преобразуется в пар низкого давления. Образовавшийся пар проходит через линию 8 в резервуар для пара D и через линию 25

9 выходит иэ указанного резервуара в агрегат, потребляющий пар низкого давления (не показан). Вместо того, чтобы удалять тепло при помощи выработки пара, можно нагревать потоки процесса, например жидкий раствор мочевины, который затем концентрируют и пропускают через охлаждающие элементы. Раствор мочевины и карбамата и неконденсированная часть га35 зовой смеси, поступившие в зону конденсации, проходят через линию 10 в зону синтеза A, где происходит дальнейшее образование мочевины.

Из зоны синтеза А раствор синтеза мочевины проходит через линию 11 в десорбционную зону В, в то время как через линию 12 выводится газовая смесь, содержащая инертные газы. Де- 45 сорбцнонный раствор синтеза мочевины выводится .через линию 13, известным путем преобразуются в жидкий раствор мочевины и концентрируется, после чего концентрированный раствор может быть преобразован в твердую мочевину 4

Изобр етение иллюстрируется следу.-. ющими примерами.

Пример 1 (сравнительный).

Мочевина приготавливается спосо:бом, описанным в 10ропиан Кемикал

Ньюз, производительность установки

1500 т в день.

09 4

В секцию высокого давления установки вводят 33417 кг жидкого и

45833 кг газообразного СО, содержащего также 286 кг водяного пара и

1533 кг инертных компонентов. Давление в зоне реакции, в десорбционной зоне и в зоне конденсации 141,2 атм.

В зону конденсации вводят газовую смесь, состоящую из 43742 кг NH>, 65795 кг СО, 2578 кг Н О и 1533 кг инертных компонентов, большую часть которой здесь конденсируют и абсорбируют в раствор карбамата, содержащий 50964 кг NH9, 17957 кг СО и

9231 кг Н О. Образуется раствор карбамата, который состоит из 78108 NH9, 67706 кг СО< и 1029 кг Н О и имеет температуру 168 С, в то время как оставшаяся часть газовой смеси содержит 18598 кг NH>, 16046 кг СО, 980 кг Н О и 1533 кг инертных компонентов. Раствор карбамата и газовую смесь вводят в зону реакции.

Освобожденное при конденсации тепло удаляют при помощи воды, что ведет к образованию 60000 кг пара низкого давления (4,4 атм, T = 147 C).

Теплообменная поверхность 1694 м .

Пример 2. Согласно предлагаемому способу получают такое же количество мочевнны, как в примере 1. Давление в секции высокого давления установки 141,2 атм. Конденсацию газовой смеси, полученной при десорбировании, осуществляют в горизонтально расположенном холодильнике со всасыванием.

Конденсация сопровождается образованием 50 теоретически возможного количества мочевины. Образуется раствор карбамата, содержащий 30839 кг мочевины, 60871 кг NH>, 50553 кг СО g и 20521 кг Н О. Его температура

О

174 С. Кроме того, остается газовая смесь, которая состоит из 18171 кг

NH, 10706 кг СО, 505 кг Н О и 1533 кг инертных компонентов. С помощью освобожденного в зоне конденсации тепла образуется 60000 кг пара низкого давления (4,4 атм). Необходимая теплообменная поверхность 667 м .

Пример 3. Аналогично примеру 2 получают идентичное количество мочевины. Но теперь в зоне конденсации образуется 75 уравновешенного доступного количества мочевины. В зоне конденсации получается раствор, который содержит помимо 56188 кг NHg

Формула изобретения

Способ получения мочевины взаимодействием двуокнси углерода и избыт- . ка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак с последующим разложением карбамата аммония в десорбционной зоне при давлении зоны синтеза, нагре.вании и противоточном взаимодействии с десорбирующим газом с получением десорбированного раствора, из которого выделяют концентрированную мочеви" ну или твердую мочевину, и газовой смеси, содержащей продукты разложения карбамата аммония вместе с частью

5 14560 и 40203 кг СО>, также 47930 кг мочевины и 25649 кг Н О.

Кроме того, остается газовая смесь, состоящая иэ 14825 кг NH> 8400 кг СО>

2 5

605 кг Н>О и 1533 кг инертных компонентов. Температура жидкости и газовых компонентов, выделяемых из зоны конденсации, 178 С. Освобожденное тепло применяется дпя образования

60000 кг пара низкого давления ,(6,8 атм). Необходимая теплообменная поверхность 1694 м2 .

Пример 4. На заводе согласно технологической схеме используют способ. получения мочевины согласно изобретению для синтеза того же количества мочевины, как описано в примере 1. Давление на участке высокого давления, включающем зоны синтеза, выпаривания и конденсации, поддерживают равным 122,6 атм. Конденсацию газовой смеси, полученной на стадии выпаривания, проводят в межтрубной зоне вертикально размещенного конден- 2S сатора с погруженным змеевиком, среднее время пребывания конденсата в котором составляло около 22,7 мин, что приводит к образованию 50Х мочевины от теоретически возможного при 30 имевших место условиях реакции. Образовавшийся раствор карбамата аммо-, ния содержит 29291 кг мочевины, 62667 кг аммиака, 52656 кг углекислог о газ а и 18997 кг воды. Температура раствора 168 С. Кроме того остается газовая смесь, содержащая

18665 кг аммиака, 9553 кг двуокиси углерода, 543 кг воды и 1710 кг инертного компонента. С помощью теп- 4 лоты, выделяющейся в зоне конденсации, образуется 66970 кг пара низкого давления (4,4 атм). Необходимая теплообменная поверхность 850 м .

Пример 5. Аналогично приме- 4 ру 2 получают идентичное количество мочевины, но теперь в зоне конденсации образуется 737. от достижимого равновесного количества при среднем времени пребывания конденсата около

21,5 мин. Давление в зоне конденсации 156,9 атм. Раствор, полученный в зоне конденсации, содержит кроме

56967 кг аммиака и 42429 кг двуокиси углерода, также 438 18 кг мочевины и 25782 кг воды. Кроме того, остается газовая смесь, содержащая

14344 кг аммиака, 10157 кг двуокиси углерода, 671 кг воды и 1711 кг инертного компонента. Температура жидкой и газообразной составляющих, выходящих из зоны конденсации, 181 С.

Выделяющееся тепло используют для получения 52450 кг пара низкого давления (6,33 атм). Для этого потребуется площадь теплообменной поверхности 850 M .

Пример 6. Получение мочевины в количестве 1500 т/день осуществляют в установке, изображенной на чертеже. Давление в зоне высокого давления, включающей зоны синтеза, десорбции и конденсации, равнялось

196 атм. Конденсация газовой смеси, образующейся при десорбции, происходит со стороны кожуха погруженного конденсатора. Среднее время пребывания конденсата в нем составляло 16,9 мин.

В этих условиях выход мочевины составлял 69Х от теоретического. Образующийся раствор карбамата содержит

46,958 кг мочевины, 57,510 кг NH>, 40,656 кг СО и 28,206 кг Н О. Температура его 188,5 С. Кроме того, получают газовую смесь, состоящую из

7,523 кг NH>, 6,053 кг СО, 4 14 кг

Н,О и 1,533 кг инертных компонентов.

За счет тепла, выделяющегося в зоне конденсации, образуется 52,970 кг пара низкого давления (6,8 атм). Необходимая для этого поверхность теплообмена 667 м .

В таблице приведены примеры осуществления известного и предлагаемого способов.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет уменьшить необходимую поверхность теплообмена в конденсаторе и повысить параметры пара низкого давления до 6,9 атм.

7 1456009 8 избытка аммиака и десорбирующего га- менем пребывания газовой смеси в sosa, часть которой конденсируют в зоне не, обеспечивающем образование 50конденсации с получением конденсата, 75Х мочевины от равновесного колиотличающийся тем, что, чества, достигаемого в условиях синс целью упрощения процесса, конден5 теза, с получением конденсата, содерсацию проводят в межтрубной тепловой жащего карбамат аммония и мочевину, зоне погружного конденсатора со вре- который направляют в зону синтеза.

Количество Давление Потребная площадь полученного пара, атм поверхности теплопара, кг обмена, м

Спо по мер

60000

4,4

1,694

60000

4,4

667

1,694

60000

6,8

66970

4,4

850

52450

6,3

850

52970

6,8

667

Составитель Н. Куликова

Редактор Л. Веселовская ° Техред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Заказ 7460/58 Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгррод, ул. Проектная, 4