Способ выделения мочевины из водных растворов
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МОЧЕВИНЫ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ путем обработки водного раствора мочевины н -алканами с получением аддукта, удал нием воды из аддукта и выделением мочевины путем плавления обезвоженного аддукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процессаj стадия получения аддукта и стадия удаления из него воды совмещены во времейи и пространстве и осуществляются при продувке воздухом, имеющим температуру 30-110 С, при соотношении воздуха и удаляемой воды 1-1,5 кг/кг. (/ С
СС103 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ае (в, 3(д) С 07 С 126 08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2961871/23-04 (22) 22.07.80 . (46) 15.05.84.Бюл. !1- 18 (72) В.И.Кучерявый, Г.Н.Зиновьев, А.В.Страхова, А.Б.Карлик и Н.А.Крупенникова (й3) 661.717.5.07(088.8) (56) 1. Кучерявый В.И., Лебедев В.В.
Синтез и применение карбамида. Л,, "Химия", 1970, с. 197.
2. Патент США Ф 3514483, кл. 260-555; опублик. 1967 (прототип 1, (54) (57) СПОСОБ ВЫДКЛЕНИЯ ИОЧЕВИНЫ ИЗ
ВОДНЫХ РАСТВОРОВ путем обработки водного раствора мочевины Н -алканами с получением аддукта, удал.нием воды из аддукта и выделением мочевины путем плавления обезвожанного аддукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса, стадия получения аддукта и стадия удаления из него воды совмещены во времейи и пространстве и осуществляются при продувке воздухом, имеющим температуру 30-110 С, при соотношении воздуха и удаляемой воды 1-1,5 кг/кг.
1092152
Изобретение относится к способу выделения мочевины из водных растворов в производстве мочевины из аммиака н двуокиси углерода.
Известен способ получения моче- 5 вины, в котором обезвоживание водных растворов мочевины осуществляют путем двухступенчатой выпарки под вакуумом. Сущность этого способа . состоит в том, что 70 -ныи раствор
f0 мочевины, получаемый на второй сту" пени дистилляции, подвергают выпарке нод вакуумом последовательно в две ступени (1 ступень под. давяением 300 мм рт. ст., 2-. 15-25 мм рт.ст. ) 15
t1 ).
Недостатками этого способа является его высокая энергоемкость, обусловленная, прежде всего, прнмене. нием пара высоких параметров для . 20 подогрева раствора, испарением воды и созданием вакуума.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ выделения мочевины из водного . раствора путем введения в этот раст вор М -апканов с образованием их аддукта с мочевиной, выделения ад-" дукта в твердом виде, отделения его от воды путем сепарирования (фильт-. 30 рования, центрифугирования ) и выде- . ления мочевины путем плавления обеэ» воженного аддукта Е2 3.
Этот способ позволяет сократить энергетические. затраты, поскольку не требует затрат пара на испарение воды. Однако из-sa специфических свойств системы аддукт,мочевины— вода применение упомянутых сепарационных методов разделения затрудне- щ но. Скорость осаждения частиц аддукта в воде мала, а образуемые на фильтрующих.поверхностях осадки обладают значительной плотностью. Это приводит к необходимости использования оборудования больших объемов для отделения аддукта от раствора. При этом применение сепарационных методов само по себе требует дополнительного разбавления раствора, что . приводит к снижению степени извлечения мочевины из раствора и возникновению дополнительного рецикла этого раствора. Кроме того, эти методы не позволяют полностью удалить из аддукта воду, что приводит либо к необходимости дополнительного удаления воды из аддукта или из распла-: ва мочечины, либо к ухудшению качества гранул мочевины, полученных из ее расплава с повышенным содержанием воды. Все это существенно ус" ложняет технологию процесса.
Целью изобретения является упрощение технологии процесса.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделения мочевины из водных растворов путем обработки водного раствора мочевнны н -алканами с получением аддукта, удалением .воды из аддукта и выделением мочевины путем плавления обезвоженного аддукта, стадия получения аддукта и стадия удаления из него воды совмещены во времени и пространстве и осуществляются при продувке воздухом, имеющим температуру 30а
110 С, при,соотношении воздуха и удаляемой воды 1-1,5 кг/KF °
Экспериментально обнаружено, что аддукт мочевины, образующийся при взаимодействии H-алкана с 40-70 -ным раствором мочевины, может быть легко обезвожен при низких температу:рах путем продувки воздухом. Этот аддукт легко отдает воду даже.при стоянии на воздухе при комнатной температуре. Продувка воздухом с температурой 30-110 С при перемешио ванин ускоряет процесс обезвоживания аддукта. При температуре воздуха около 50 С содержание воды уменьшается до величины менее 1% (в расчете на массу мочевины ) за 10-20 мин.
Возможность такого осуществления процесса объясняется,по-видимому, тем, что при образовании аддукта в значительной мере уменьшаются силы взаимодействия между молекулами мочевины и воды,.что позволяет легко удалить воду при сравнительно мягком тепловом воздействии на систему.
Данный способ позволяет производить обезвоживание аддукта до малых остаточных концентраций влаги в процессе его образования с помощью простого оборудования и с использованием "бросового" низкопотенциальногб .тепла, источники которого всегда имеются в производстве мочевины. Способ применим также и для обезвоживания растворов мочевины, содержащих суспендированную мочевину..
Для осуществления способа могут быть использованы любые твердые и-алканы или их смеси. Предпочти.тельным, однако, является использование алкаиов с низкой упругостью
Э 10921 пара, например, технической смеси твердых алканов с т.пл. 50-55 С, известной под названием "парафин".
Указанные пределы температуры возду ха и соотношение между воздухом и удаляемой водой обусловлены следующим. Способ может быть осуществлен при продувании через обезвоживаемый аддукт атмосферного воздуха при условиях окружающей среды. Верхний Ip температурный предел обусловлен воэможностями использования "бросового" тепла для подогрева воздуха (воздух после воздушных теплообменников, воздух, подогретый конденсатом технологического пара и т.п. 1. Кроме того, использование воздуха с темо пературой выше 120 С может привести к преждевременному разложению аддукта. Необходимое соотношение между воздухом и удаляемой водой определяется влагоемкостью воздуха и условиями теплового баланса, и, следовательно, зависит от его температуВы.
При использовании воздуха с температурой 30 С это соотношение составляет 1,5 кг/кг, при температуре воздуха 110 С вЂ” около кг/кг.
Способ иллюстрируется схемой, изображенной на чертеже.
Пример. В аппарат 1 направ30 ляют 1000 кг/ч раствора мочевины. (поток 2 ), содержащего 69Х мочевины и 3IX воды, с температурой 90 С.
В этот же аппарат направляют расплав ленный парафин с температурой 80 С(поток 3 ) в количестве 193 кг/ч из аппарата плавления аддукта 4. В "аппарате 1 происходит образование и обезвоживание аддукта. В качестве обезвоживающего агента через аппа- 40 рат 1 пропускают 300 кг/ч воздуха (потоки 5 и 6), имеющего температуру о
50 С. Аддукт (поток 7) в количестве
887 кг/ч. содержащий 77,7Х мочевины, 21 8Х парафина и 0,5Х воды, направляют в аппарат. 4 для плавления—
1 разложения при температуре плавления мочевины. Жидкий парафин, полученный при плавлении-разложении аддукта, возвращают в аппарат для получения аддукта (поток 3), а расплав мочевины (поток 8) в количестве 691 кг/ч (99,8Х мочевины, 0,2Х воды) подают в узел грануляции для получения товарной мочевины. 55
Пример 2. В аппарат 1 направ,ляют 1000 кг/ч. раствора мочевины (поток 2 ), содержащего 68Х мочевины и
52 4
32Х воды, с температурой 90 С. В этот же аппарат направляют расплавленный парафин с температурой 80 С (поток 3) в количестве 193 кг/ч иэ аппарата плавления аддукта 4. В аппарате 1 происходит образование и обезвоживание аддукта. В качестве обезвоживающего агента в аппарат I пропускают (поток 5) 4848 кг/ч воздуха (1,5 кг воздука/кг воды), име-. ющего температуру 30оС. Аддукт (поток 7) в количестве 877 кг/ч, содержащий 77, 7Х мочевины, 21,81 пара фина и 0,5Х воды, направляют в аппарат 4 для плавления-разложения при температуре плавления мочевины.
Жидкий парафин, полученный при плавлении-разложении аддукта, возвращают в аппарат для получения аддукта (поток 3), а расплав мочевины (поток 8) в количестве 681 кг/ч (99,8Х мочевины и 0,2Х воды) подают в узел грануляции для получения товарной мочевины.
Пример 3. В аппарат I направляют 1000 кг раствора мочевины (поток 2) содержащего 7ЗХ мочевины и 27Х воды, с температурой 9О С. В этот же аппарат направляют расплавленный парафин с температурой 80 С (поток 3) в количестве 193 кг/ч из аппарата плавления аддукта 4. В аппа- рате 1 происходит образование и обезвоживание аддукта. В качестве обезвоживающего агента через аппарат
1 пропускают (поток 5 1 287 кг/ч воздуха (1 кг воздуха/кг воды ), имеющего температуру 110 С. Аддукт (поток 7) в количестве 928 KF/÷, содержащий 77,7Х мочевины, 21,8 парафина и 0,5Х воды, направляют в ап.парат 4 для плавления-разложения при температуре плавления мочевины. Жидкий парафин, полученный при плавлении-разложении аддукта, возвращают в аппарат для получения аддукта (поток 3), а расплав мочевины (поток 8) в количестве 735 кг/ч (99,8Х моче вины и 0,2Х воды ) подают в узел грануляции для получения товарной мочевины.
Таким образом,.предлагаемый способ позволяет упростить процесс и его аппаратурное оформление. По сравнению с применяемьп1 в промьппленности способом обезвоживания растворов мочевины путем выпаривания их под
1092152
Составитель А.Артемов
Техред И;Надь Корректор Л.Пилипенко
Редактор Т.Колб
Заказ 3200/15 Тираж 410 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ПШ1."Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4
S вакуумом предложенный способ позволяет сэкономить 0,5 т пара на 1 т. мочевины, что составляет около 25Х общего расхода ара на технологи" ческие нужды в прбцессе производства мочевины.
