Способ получения мочевины

 

I »>>, з»>а »»:» t 6 и т >» n

ОП ИОАННЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 602115 (61) Jlîïîëèèòåëüíûé к патенту (22) Заявлено 21,05.74 (21) 2034э93/23-04 (23) Приоритет — (32) 21. 05. 73 (>1) М. К».

С 07 С 126/02

Гаатдаратввнный на>иитат

Саввта Министров СССР на данам нзабрвтвннй н атнрытнй (31) 73 07036 (>) Нидерланды (43) Опубликовано 050478. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 100378 (53) УДК 547. 495.? ..07(088.8) (72) Лвторы изобретения

Иностранцы

Петрус Иоганнес Корнелис Каазенброод и Иоганнес

Дьедоннэ Мария Ферстеген (Нидерланды) Иностранная фирма Уни Фан Кунстместфабрикен Б.Ф. (Нидерланды) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ

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

Известен способ Получения мочевины, при котором аммиак и двуокись углерода .подвергают взаимодействию в реакционной зоне и затем в отгонной зо- не, находящейся в состоянии теплообмена с.реакционной зоной, при давле-. нии, равном давлению в реакционной зоне., Согласно этому способу разлагается большая часть находящегося в растворе карбамата аммония и продукты разложения отводят с помощью газообразной двуокиси углерода, аммиака, инертного газа или смеси по крайней мере двух этих веществ. 20

Процесс ведут при температуре от

140 до 200 С и давлении ог 100 до

300 ат

Однако степень образования карбамата в реакционной зоне недостаточна, 25

Реакционная зона находится в межтрубном пространстве теплообменных труб, в которых происходит отгонка с использованием тепла, выделяющегося при образовании карбамата аммония. 30

При указанных температуре и давлении карбамат, находящийся в растворе, нельзя разлагать в отгонной зоне без подвода тепла извне (11 .

С целью повышения эффективности процесса предлагается взаимодействие аммиака и двуокиси углерода проводить при температуре 210-245 С и давлении

250-600 ат при молярном отношении аммиака к .двуокиси углерода в >кидк1ой фазе от 2,5 до 8,0 с возвратом в реакционную зону 10-15 вес.н газовой смеси, покидающей отгонную зону.

Аммиак и двуокись углерода подвергают взаимодействию при более высокой температуре и давлении, чем в известном способе. При этом небольшая часть реагентов превращается в карбамат аммония, большая часть которого разлагается с образованием мочевины.

Одновременно уменьшается теплота испарения аммиака и двуокиси углерода, находящихся в растворе мочевины.

Поскольку с повышением температуры увеличивается скорость реакции, объем реакционной зоны может быть меньше, чем в известном способе.

Для разложения карбамата в отгонной зоне не требуется дополнительный б02115., подвод тепла извне (нет необходимостй ние,раствора.по внутренней стенке в использовании пара с давлением труб в виде тонкого слоя. При этом

2б атм) . раствор стекает противотаком к газоДля достижения оптимальной теп- образной двуокиси углерода (отгоняюлопередачи принято возвращать в реак- 5 щий газ), подаваемой па трубопровоционную зону в единицу. времени коли- ду 8 после сжатия компрессором 9 до чество газовой смеси больше, чем об- требуемого давления. Свежая двуокись щее количество инертных газов, посту- углерода поступает по трубопроводу 10, пающих с реагентами в реакционную эо- Во время отгонки большая часть карба- ну, и количество газовой смеси, поки-,0 мата разлагается на аммиак и двуокись д ающей и -единицу времени отгонную эо- углерода, используя ту часть тепла, ну. Лучше всего из верхней части реак- которая выделяется при образован и ав ии ционной зоны отвадить газовую смесь, карбамата и не используется на превра- состоящую из непрореагировавших аммиа- щение карбамата в мачевину, Поскольку ка, дву окиси углерода. и инертных га- объем реакционной эоны может быть

„ l5 эов, и часть этой смеси, соответствую"; сравнительно небольшим, пРостРанство щую 10 - 50 вес.Ъ, на более низкой для размещения теплапередающих элевысоте возвращать в реакционную зону. ментов также мажет быть небольшим, Нет необходимости в раздельном Кроме тепла, подводимого с потоками, возвращении в нижнюю часть реакцион90 поступающими по трубопроводу б и .7. ной зоны газовой смеси иэ отгонной и никакого дополнительного тепла не реакционной зоны. Предпочтительнее подводят. Для достижения оптимальной обе смеси, например, иэ общего сбоР- теплопередачи через стенки труб 2 ного пространства выше реакционной часть газовой смеси, состоящей иэ и отгонно зон

" зон поДводить в Реакциан непрореагирававших аммиака, двуокиси

25 а а и инертных н ю зону на различных высотах. При углерода, водяного пара и ную э этом целесообразно использовать эжек- веществ, подают по ру т бопровадам 11 тор, ра ота

6 тающий с помощью аммиака, и 12 через эжектор 13 и трубопровод б о 4 в киси глерода или Раствора, содер в межтрубное пространство в емя пребывания реакКроме того, вре

На чеРтеже изображен Реакционно- 30 ционной смеси в межтрубнам пространатгонны ап и парат 1 в котором установ- стае 4 выбирают таким образом, чтобы

Ф гле ода подведенлены ве вертикальные трубы 2. Нижние кон" .не вся двуокись углерода, б и евратилась цы тру з б закреплены в трубной Решет" ная по трубопроводу, p йие Тк ыты.и сообщаются, в карбамат, а часть ее вместе есте с непро6 аэным аммиас межтрубным пространством 4, в ка- 35 реагировавшим гаэоо р тором между тру ами мог б У б У в" ком поступила в пространство над труокиси глелены направляющие 5 В межтрубнае бами. Эти количества двуокиси у тично возврапространство по тру опр

6 оводу б подают рода и аммиака затем частично р газообразную реакционную смесь, сос- щают в реакционную зону. таящую в основном иэ аммиака и двужащую также во- Эжектор 13 может работать с по,окиси углерода и содержащу дяной пар и инертные. веще щества и по" мощью двуокиси углерода или цирт боправоду 7 подают рас створ карба- кулирующега раствора карбамата. мата. Температуру в реакциан анной зоне Вместо эжектара для циркуляции газо220 С авле- вой смеси можно применять циркуляционподдерживают от 210 до дав 45 ние ат 300 до 320 атм. Малярное ат- ный компрессор, и углерода ношение аммиака к двуокис Циркулирующее количество газа, (как свободных, так и связ анных- влияет на теплопередачу, а следовааммиака и двуокиси угл ерода) в газа" тельно на степень превращения в реакдящейся в меж- ционнай зоне и на эффект атгонки. жидкОстнОЙ смеси нахОдяще 5() танавливают, Поэтому желательно количество газовой т убнам пространстве, устанавл р

3 5. I3 межтрубном смеси, подводимай по трубопроводу 12 например, равным, м п остранстве часть аммиак иака и двуаки- в реакционную зону, регулировать в

Р бразованием зависимости от температуры или соста- си уг р д p, Р гле ода реагирует с а р ата. Реакция протекает с вы1 карбама ва раствора вытекающего по трубапро- нием тепла. Образующийся кар аб — воду 14. Часть газовой смеси из верх.Ъ делением тем егидоатации с использава-, ней части аппарата 1 по трубоправа15 подают в промывную колонну 1б, нием части теп, ыд ла в еляющегося при ду ата и евращается где отделяю т газообразные инертные ве.образовании карбамата, пр

В этой колонне находящиеся в мочевину. Газож д жи костная смесь, щества. эт

60 ой смеси аммиак и двуокись углесо е жащая карбамат и мочевину, под- в газово смес содержащая кар рада поглощаются разбавленным раствонимается вверх по трубам, меняя наи авление, до верха труб-;;.гаэао р уб-;;. аэаобраэ рам карбамата с образованием более и ные компоненты отделяются, а раств

Р створ- концентрированного раствора, которы жт б- перетекает в трубы через рас

2 р спреде- по трубопроводу 7 поступает в межтру - лители, которые обеспечивают стекаю "тека- 65 нае пространство 4. Промывная калоя.

60? 115 на 16 может быть установ>1ена на такай высоте, что образующийся раствор может самОтекОм поступать в межтрубнОе прОстранство 4 (тем самым исключается установка карбаматного насоса, который вследствие эрозии и коррозии требует больших расходов на ремонт), Непоглащенную и несканденсиронавшуюся в колонне 16 часть газовой смеси, состоящую н основном из инертных веществ, стравливают па трубопроводу 17 c,редукционным клапанам 18, Выделяющуюся в промывной колонне теплОту пОглОщения Отводят пО крайней мере частично, охлаждающими элементами 19, по которым циркулирует вода или другая жидкость, Теплоту поглощения можно использовать для получения пара низкого давления, Для того, чтобы температура в промывной колонне была возможно нысокай, можно часть аммиака, требуемого для синтеза мочевины, подавать по трубопроводу 20 в жидком состоянии.

15

Количество атнодимого тепла может быть определено па количеству воды, циркулирующей по охлаждающим элементам. Этим способом можно также определить температуру в межтрубном пространстве 4, так как непоглощенная охлаждающими элементами часть тепла идет на нагревание раствора карба* мата, поступающего в межтрубное пространство 4 по трубопроводу 7.

Возможно также регулирование. температуры в межтрубном пространстве 4 путем изменения температуры свежего аммиака, поступающего по трубопроводу 6. Однако при больших колебаниях температуры аммиака может ухуд- 40 шиться рабата эжектора 13. Но и зд<сь возможна .известная корректи„...ронка, если часть аммиака подавать в реакционную зону в обход зжектора 13.

Отогнанный раствор, содержащий еще 45 малые количеств карбамата и растворенного аммиака, отводят из аппарата 1 па трубопроводу 14, в редукционнам клапане 21 егo давление снижают да 2-5 атм и вводят в верхнюю часть 50 ректификационной колонны 22. Образующуюся при расширении газовую смесь, состоящую из аммиака, двуокиси углерода и водяных паров отводят па трубопроводу 23. Оставшийся раствор мочевины по трубопроводу 24 поступает н. нагреватель 25, где оставшийся карбамат разлагается. Образующуюся при этом газовую смесь отделяют от воды н разделителе 26 и по трубопроводу 27 вводят в нижнюю часть колонны 22, в которой она поднимается пративотаком к ректифицируемому растно>у.

Из разце IHTOJIB 26 oTBoplli T riowTH не содержащий карбамата надный раствор мочевины по трубопроводу 28 на переработку в концентрированный или безводный раствор моченины, или кристаллическую мочевину„ указанную выше газообразную смесь, отводимую по трубопроводу 23, подают

B карбаматный 1<о11денсатор 29 низкОгo давления, где при одновременной подаче по трубопроноду 30 циркулирующего раствора образуется разбавленный раствор карба 1ата. Теплота конденсации отводится водой, циркулирующей через охлаждающие элементы 31. Полученный раствор насосом 32 пол давлением синтеза перекачивают па трубопроводу 33 н промывную колонну 16 в качестне поглотительно11 жидкости.

Аммиак подводят к эжектару 13 пс трубопроводу 34, н который н нес бходимом случае может быть встроен подогреватель 35 для аммиака.

Изобретение не о&ранич11вается указанной фОрмОй выполне11ин . Н1а11р111i1ер, можно использовать реакционно-отгонный аппарат, в котором теплопередающие элементы выползень: в ниде параллельно расположенных плит. Иож11о также газы, непрареагирававшие в реакционной зоне, и газовую смесь, выходящую из отгонной зоны, улавливать отдельно и рециркулиравать.

Пример. Для производства

1000 т/ч мочевины по трубопроводу 34 подают 23610 кг/ч аммиака под давлением 370 кг/см и пр11 те1лпературе

40 С на входе в эжектор 13. 30555 кг/ч двуокиси углерода сжимают в компрессоре 9 до давления, при котором проводят синтез карбамата и мочевины (320 кг/см ), и подают в отгонную эо2 ну. Температура в верхней части аппарата 1 составляет 220 С. Иэ реакционной эоны отводят непрореагировавший газ в количестве, составляющем

26 вес.Ъ ат количества газа, отходящего из отгонной зоны. В реакционной

6 зоне выделяется 7, 5 10 ккал/ч тепла (нетто), которое используется для разложения карбамата и испарения аммиака и двуокиси углерода без дополнительного подвода тепла. Давление отогнанного раствора мочевины, отводимого по трубопроводу 14, снижают н г редукционном клапане 21 до 3 кг/см.

Состав различных потоков, температуры и давление приведены в -аблице.

В промывную колонну 16 аммиак не поступает. Количество тепла, отводимого в охлаждающих элементах, составляет 3<-10 ккал/ч.

602l. 15

1 3» i е1

i ! 1

1 м

I l 1

I 1

l а м 3

I

1Ч О

РЪ 1 л м

Ю Зе

43е

0Ъ

CI

Ch

С0 е0 (»3

1, 11е

11!

1, Ii о л

\0 м, < 3

Ю

10 м м

О

CI о

СО о о

4»3 (»3 с 4 м

l иь! йъ

Р3) !

О

00 (е3

ОЪ е0

СО м!

Π— -е

О (»3 м

I л

1

34;!в

СЧ

Ю ф» м

1 !

I

1 бй I

° «1 3 л м 1

0Ъ

Ю

CO

ОЪ л

C) о

CO

I4I

ИЪ

0Ъ

0Ъ

-S0 (3 1 о л

° е (, 0 л о

43е

СО

1I

1 е! (1 — о

CO

Ю м! ° -1

l ! 1- 1

I I — ОЪ . -«Зе

43е

М л

CI м

ОЪ

Ю

ИЪ (Ч

Ю

1

3

Ю I (Ч м

IA

0Ъ

\О

С0 м о

4S

3»

<43

М3 л Г1

1 е3

Ю

С0 (е3 л

I e

I I

3е3

3 о

»»

34

I

1

I

1 3

1

1. » йг

)I н юо

33,Р

Ф I

В

ls) о

Ф о

333

1

III

33

333 о

1 3

0е

I Pe

1 34

I 3Ъе

1 Ф

3 Я о l co

I Oe !

1 34

1 Ы

I !

» о

1 !33

1 34

I О

C)

43е

Ю

IO о л

Ю м (43

Ю

Ю

IA Ю о ° м л

4фе

in е0 \О (ч ир

ОЪ Л с3е

I е33 а3 о и

М g

OS! Ф

34% Ф

ЙА Й

М) ill

М 43е о а

4 м

3»

Ф 3 о м

Ж Ф

SS3 М ISI

CI 00 .0",3

О

<ч м 1. !

1

I о

1Ч

1 о »3 1 м 1 !! о с I м I

602115

Формула изобретения

Составитель В. Жидкова

Редактор Т. Шапганова Техоед Э.мужик: Ко ектоо Н, Ковалева

Заказ 1604/1 Тираж 559 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35с Раушская наб. д. 4(5

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

Способ получения мочевины взаимодействием аммиака и двуокиси углерода при повышенных температуре и давлении в реакционной зоне и затем в отгонной зоне, находящейся в состоянии теплообмена с реакционной, зоной, при .давлении,; равном давлению в реакционной зоне, разложением получаемого карбамата аммония, выдЕлением продуктов разложения с помощью двуокиси углерода, или аммиака, или инертного газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения зффективности процесса, взаимодействие аммиака и двуокиси углерода проводят при температуре 210-245 С и давлении

250-.600 атм при молярном отношении аммиака к двуокиси углерода в жидкой фазе от 2,5 до 8 с возвратом в реакционную зону 10-503 от веса газовой смеси, покидающей отгонную зону, состоящей из непрореагировавших аммиака и двуокиси углерода и инертных газов газовой смеси с газовой смесью, покидаЮщей отгонную зону.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент СШЛ 9 3406201, кл. 260-555, 1969,