Способ получения мочевины

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлении в двух, соединенных последовательно зонах с рекуперацией непрореагировавших веществ , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в первой зоне поддерживают продолжительность пребывания реакционной смеси 0,1-10 мин при средней линейной скорости ее движения 0,020 ,30 м/с, а время пребывания во второй зоне 10-30. мин.

(„„SU„„1116034

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН <др С 07 С 126/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2608603/23-04 (22) 24.04. 78 (46) 30.09.84. Бюл. Н 36 (72) Д.M. Горловский, В.И. Кучерявый, В.А. Горбушенков, Ю.К. Мельников и А.П. Померанцев (53) 661. 717. 5. 071088. 8) (56) 1. Кучерявый В.И., Лебедев В.В.

Синтез и применение карбамида. Л., "Химия", 1970, с. 187-208.

2. Патент Великобритании Ф 1217560, кл. С ОС, опублик. 1968.

3. Патент ClllA У 3091637, кл. 210555, опублик. 1963.

4. Патент СССР В 458126, кл. С 07 С 126/02, 1970 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ из аммиака и двуокиси углерода при повьг шенных температурах и давлении в двух. соединенных последовательно зонах с рекуперацией непрореагировавших веществ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в первой зоне поддерживают продолжительность пребывания реакционной смеси О, 1-10 мин при средней линейной скорости ее движения 0,020,30 м/с, а время пребывания во второй зоне 10-30,мин.

1116034 2

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

Известны способы получения мочевины путем синтеза ее из аммиака и двуокиси углерода с полным жидкостным рециклом непрореагировавшего сырья в виде водного раствора углеаммонийных солей (УАС) (1 ).

Однако вода, поступающая с раство- 1р ром УАС в зону синтеза, снижает степень превращений СО в мочевину (х,X) и удельную производительность реакционного объема (П, кг/м.ч ), что приводит к ухудшению технико-экономических показателей производства и н обходимости сооружения колонн синтеза с большим реакционным объемом

Например, в действующих цехах мочевины с жидкостным репиклом молярное со-gp отношение Н О : СО в смеси реагентов на входе в колонну синтеза (W) составляет 0,7-1,0; х=60-647., П= 300400 кг/м ч.

Известен способ получения мочеви- р5 ны,. в котором для повышения эффективности процесса синтеза прибегают к оптимизации термодинамических факторов, в частности, способ получения мочевины, включающий синтез ЗО ее в двух раздельных зонах с подачей

f в первую зону только свежих NH> и

СО (W=O) и неконвертированных реагентов — во вторую зону, где М 0,2.

Во вторую зону подают смесь NH u .СО, выделенную из раствора УАС после

35 ректификации его под давлением второй зоны синтеза мочевины f2 J.

В этом способе при сравнительно низких значениях П (в интервале 350- 4О

450 кг/матч) можно достичь значений х около 707. Наряду с низкой П, недостатком способа является также вы-, сокий расход энергетических средств в связи с рециркуляцией и ректифи кацией УАС под давлением.

Известен также способ получения мочевины путем двухэонного синтеза мочевины, согласно которому процесс в первой зоне синтеза осуществляют с использованием только свежих ИН и CO (M=O), давлении 140-420 кгс/см и температуре 160-220 С. Раствор УАС перерабатывают только во второй зоне синтеза мочевины, куда подают так-55 же и .свежие NHЗ и СО 533.

Известный сйособ требует меньших энергозатрат, чем предыдущий, но по показателям эффективности процесса синтеза (П и х) близок к нему.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения мочевины, согласно которому синтез мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлении осуществляют в двух последовательных зонах с рециркуляцией непрореагировавших веществ, причем всю двуокись углерода и, по крайней мере, часть аммиака подают в первую зону, именуемую зоной отвода теп; ла. Молярное соотношение NH> .C02 в этой зоне менее 4. Реакционную смесь из зоны отвода тепла подают во вторую зону, именуемую зоной синтеза мочевины, куда подают также оставшееся количество аммиака. Температуру в зоне синтеза мочевины поддерживают на постоянном уровне путем регулирования температуры и/или относительных количеств аммиака, подаваемого в зону отвода теплоты и в зону синтеза мочевины. Судя по примерам, время пребывания реакционной смеси в первой зоне отведения тепла составляет 10-15 с. По существу протекающего в первой зоне процесса предназначенный для этой стадии аппарат является реактором получения карбамата аммония.

Основное назначение способа заключается в регулировании температуры в зоне синтеза мочевины и поддержании этой температуры на постоянном уровне L4 3.

Недостаток указанного способа также состоит в том, что он не позволяет сколько-нибудь существенно влиять на- значения П и х. Удельная производительность указанного способа составляет 300-400 кг/мЗч и не превышает 600 кг/мзч.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса путем одновременного увеличения удельной производительности реакционного объема (П) и степени превращения С0 в мочевину (х) .

Поставленная цель достигается согласно способу получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлении в двух соединенных последовательно зонах с рециркуляцией непрореагировавших веществ, в первой зоне подцерживают продолжительность пребывания реакционной смеси 0,5-10 мин и средПример х, Ж П кг/м ч з

t С

3

189

176

0i 70

0,65

0,58

0,01

0,02

О,!5

0,30

39,1

9,8

0,9

0,5

64,0

$7,4

25,9

51,6

336

6167

24812. 210

24812

210

0,30

0,5

51,6

3 1116 нюю линейную скорость ее движения

0,02-0,30 м/с, а время пребывания во второй зоне 10-30 мин.

До сих пор для интенсификации про" цесса пытались оптимизировать гидроди- намические либо термодинамические факторы. Предлагаемый способ впервые предусматривает оптимизацию всей совокупности факторов, определяющих эффективность синтеза: гидродинамичес- 1р ких, термодинамических и кинематических. Оптимизация термодинамических факторов в основном достигается известными средствами (поддержанием повышенных температур и давлений, соблюдением определенных соотношений реагентов) ° Для оптимизации гидродинамических и кинематических факторов впервые предусмотрено осуществление промьппленного процесса получения моче- 20 вины последовательно в две стадии с ограниченной продолжительностью первой из них и регламентированием времени пребывания реакционной смеси на каждой из стадий, а также средней д линейной скорости ее движения на первой стадии.

H р и м е р 1. В первую зону синтеза, реакционный объем которой

0,76 мз, подают (потоки), кг/ч: ам-. миака 30897, двуокись углерода 17600 и рециркулируемый раствор углеаммонийных солей 22811 (a том числе NH

9103, СО 8282, карбамид 3308, aorta

2118). Процесс ведут при давлении

195 кгс/см и 190 С, средняя линей2 о 35 ная скорость движения реакционной смеси 0,3 м/с, время пребывания

0 5 мин. При этих условиях степень конверсии СОу = 35X уд ьная произ- 10 водительность 16347 кг/мзч.

Поток, выводимый из первой реакционной зоны во вторую, содержит, кг/ч . НН 33000, СО 16823, СО (ЙН )2 ,!5661, Н 0 5824 (всего 71308). Пара-

Первая зона синтеза

034 4 метры процесса во второй зоне следующие: давление 195 кгс/см, температу2 ра 190 С, средняя линейная скорость движения реакционной смеси 0,011 м/с время пребывания 15 мин. Объем реактора второй ступени 22,7 м . Из узла синтеза выводят плав, в котором NH

26400, СО 8282, CO(NH ) 27308, Н О

9318. Степень конверсии СО 687., удель. ная производительность реакционного объема второй зоны 514 кг/м ч, а узла синтеза в целом 1024 кг/мЗч.

Пример 2.(сравнительный) .

Характеризует работу одного иэ действующих цехов, в котором узел синтеза включает лишь одну зону.

Пример 3. Составлен по результатам промышленных испытаний установленных последовательно двух реакторов синтеза в промышленном цехе карбамида одного из предприятий.

Пример 4. Составлен по результатам промышленных экспериментов, . проведенных в промышпенном цехе карбамида другого предприятия.

П р и и е р ы 5 и 6. Составлены по результатам обработки экспериментальных данных, полученных при изучении процесса синтеза в лабораторных и промьппленных условиях.

В таблице представлены результаты синтеза по примерам.

Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет увеличить удельную производительность узла синтеза. карбамида в 1,5-3 раза с повышением степени конверсии. При создании новых агрегатов это открывает перспективу снижения металлоемкости и капи-, тальных затрат по узлу синтеза. Применительно к действующим цехам способ позволяет интенсифицировать про1 изводительний процесс, повысить проиэводительностьтруда и снизить себестоимость продукции.

1116034

Продолжение таблицы

Вторая зона синтеза

Пример ч, м/с к

» к»

Х и кг/м ч

t»

4С синтеза в целом . мин кг/м ч

336

0 016 12 5 67 3 172 656

0,65

191

0 016 24,3 67,2 358 510

0,85

192

704

0,20

190

190

1090

Составитель В. Жидкова

ТехредЖ.Кастелевич Корректор И Эрдейи

Редактор Т. Колб

Заказ 6858/19

0»019 12»0 .68,0 234

0,021 11,0 70,0 296

Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Производительность (П) узла