Способ получения мочевины

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

1511 4 .С 07 С 126/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 2749003/23-04 (22) 04.04.79 (31) 21993 А/78 (32) 05.04.78 (33) IT (46) 15.04.86. Бюл. № 14 (71) Снампрогетти С. и. А. (IT) (72) Винченцо Лагана и Франческо

Савьяно (IT) (53) 661.717.5.07(088.8) (56) Патент СССР № 1152516, кл. С 07 С 126/02, 1977. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ из аммиака и диоксида углерода при молярном соотношении 5,4-5,6:1 в присутствии воды с подачей получаемого водного раствора мочевины, содержащего 50Х непревращенного карбамата, в отгонную колонну, работающую в адиабатическом режиме в присутствии отгоняющего агента — газового потока, полученного в результате риформинга углеводородов с водяHb(M паром или их неполного окисления

„„SU„„1225485 А и содержащего СО, N, Н при молярч. ном соотношении М и Р 1:З,выходящий с этой стадии газовый поток конденсируют в присутствии насыщенного аммиаком раствора карбамата аммония путем непрямого теплообмена с отводом инертных газов, а раствор мочевины, выходящий иэ отгонной колонны, подают на стадию выпаривания и отводят расплав мочевины, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, синтез мочевины из диоксида углерода и аммиака осуществляют при молярном соотношении воды и диоксида углерода, равном

1,08-1,12:1, а перед подачей отгоняющего агента в отгонную колонну иэ него предварительно абсорбируют диоксид углерода и получают водный раствор карбамата аммония, который возвращают в зону синтеза, а инертные газы, полученные на стадии конденсации, отводят в установку синтеза метана, а затем в установку синтеза аммиака. моче1 12

Изобретение касается усовершенствованного способа получения мочевины. .Цель изобретения — упрощение процесса.

Цредлагаемый способ заключает в себе следующие стадии: а) направление газового потока, полученного в установке риформинга с водяным паром или в установке неполного окисления жидких или газообразных углеводородов, который пополняет вновь вводимый. в систему газовый поток для синтеза аммиака и состоит в основном из Н, lu и СО, в уста1 новку абсорбции СО, в которой используется концентрированный водный раствор аммиака; установка абсорбции включает две расположенные последовательно стадии абсорбции; в первой используемый абсорбирующий раствор представляет собой концентрированный водный раствор аммиака (с концентрацией аммиака более 70 вес.7, желательно с концентрацией 80 вес.Е), во второй-водный насыщенный аммиаком раствор карбоната аммония, полученный в этапе разложения при пониженном давлении, или, в случае отсутствия последнего, в этапе разложения в вакууме раствора мочевины; б) отвод из секции абсорбции СО газового потока, состоящего в основном из, Р и Н (с возможными следами NH и CO ), вместе с жидким потоком, состоящим г основном иэ водного раствора карбамината аммония; с) подачу водного раствора карбамината аммония в реактор синтеза мочевины, в котором карбаминат аммония частично превращается в мочевину;

d) отвод из реактора синтеза мочевины водного раствора мочевины,содержащего не подвергнутый химическому превращению карбаминат аммония и аммиак, в количестве, превышающим сте хиометрическое, и возможный отвод из верхней части реактора газового потока, состоящего в основном из инертных газов с небольшими количествами Ю, и СО е} подачу водного раствора мочевины из указанного выше этапа (d) в установку разложения в которой карбаминат аммония разлагается на аммиак и углекислый газ, причем последние удаляются из этой установки разложения вместе с водой (которая испаряется), направляясь в виде паро25485

2 вой фазы в реактор синтеза вины;

f) отвод из установки раз.т;ожения водного раствора мочевины, содержащего примерно з07 карбамината аммония, г:ервоначально содержащегося в растворе мочевины, выходящем из реактора синтеза, и подачу этого водного раствора мочевины в отгоночную (или отпарную)- .колонну, работаюшую в адиабатическом режиме, в которой в качестве отгоняющего агента использу.ется газовый поток из указанного этапа (в); l5

g) удаление из нижней части отгоночной колонны, работающей в адиабатическом режиме, раствора мочевины, не содержащего карбаминат аммония, и удаление из верхней части этой отгоночной колонны отгоняющего агента (Ч +Н ) вместе с продуктами разложе-

1 ния карбамината аммония N Н,+СО и вместе с испаренной водой;

) введение газовой смеси, удаляемой из верхней части отгоночной колонны, работающей в адиабатическом режиме, в конденсатор, в котором аммиак и углекислый газ конденсируются путем охлаждения в результате непрямого теплообмена с хладагентом в

30 присутствии насыщенного аммиаком раствора карбоната аммония, идущего с этапа разложения при пониженном давлении, в то время как поток, содержащий Н„ и Й, отводится из верхней части и после превращения в ме35 тан подается на этап синтеза аммиака вместе с инертными газами Н и

Н, Выходящими из установки абсорбции СО

40 х) направление конденсата из этапа (4) г установку абсорбции СО

Р) подача раствора мочевины из этапа () на этап выпаривания з вакууме (непосредственно на этот этап

45 либо проходя предварительно через этап разложения при пониженном давлении (ч-5 атм)), при этом как из установки разложения при пониженном давлении (из верхней части установки), так и из установки выпаривания в вакууме выходит газовая сме-ь,, состоящая из аммиака, углекислого газа и воды, которая при конденсации образует наcûùåííûé аммиаком раствор

55 карбоната аммония, используемый в этапах (а) и (b), и в нижней части установки выпаривания в вакууме образуется расплавленная мочевина.

225485 з 1

На чертеже изображена установка для реализации предлагаемого способа.

Пример . Исходный (вновь вводимый в систему) газ, состоящий в основном из СО, М и Н, после его сжатия направляют по трубе 1 в абсорбер СО 2, в котором используемый абсорбирующий раствор состоит главным образом из водного раствора ащ@ака

Ф который подают по трубе 3 из реактора синтеза аммиака. Карбамат аммония, выходящий из абсорбера 2, направляют по трубе 4 в реактор 5 синтеза мочевины.

Газ с уделенным из него CO удаляют из абсорбера 2 и по трубе 6 направляют в конденсатор 7 с десорбцией МН, в котором.ЦН поглощают вод ным раствором карбонат а аммония,подаваемым по трубе 8 из секции регенерации раствора низкого давления с помощью насоса 9.

Насыщенный аммиаком раствор,образующийся в конденсаторе 7, направляют по трубе 10 в абсорбер 2.

Очищенный газ подают по трубе 11 в работающую в адиабатическом режиме отгоночную колонну 12, в которую по . трубе 13 вводят раствор мочевины,на)правляемый из установки 14 разложения карбамата аммония. Этот газовый поток выводят.из отгоночной колонны

12 и по трубе 15 направляют в конденсатор 16 карбамата аммония, в котором его смешивают с водным раствором

17 карбоната аммония, подаваемым с помощью насоса 9 по трубе 18 из секции регенерации раствора низкого давления. Карбамат аммония, образующийся в конденсаторе 16, направляют по трубе 19 и с помощью насоса 20 в абсорбер СО 2. Очищенные газы, выходящие из конденсатора 16, направляют по трубе 21 в установку образования метана и оттуда в установку синтеза аммиака, в которой получают насыщенный аммиаком раствор, подаваемый в абсорбер 2 по трубе 3, как описано выше.

Раствор карбамата по трубе 4 идет в реактор 5 синтеза мочевины, в кото-. ром протекает реакция дегидратации карбамата с образованием мочевины.Образующийся таким образом раствор мочевины идет по трубе 22 в установку 14 разложения карбамата, в которой кар-, бамат разлагают на СО и NH . Эти продукты разложения снова направляют по трубе 23 в реактор 5, Раствор мочевины весте с карбаматом, не подвергшимся разложению,подают по трубе l3 в работающую в адиабатическом режиме отгоночную колонну 12.

Раствор мочевины, выходящии из нижней части колонны 12 подают в секцию испареш.я в вакууме.

При осуществлении способа, на выходе из отгоночной колонны, работающей в адиабатическом режиме, получают раствор мочевины, имеющий такую высокую концентрацию мочевины, что его сразу же направляют на конечную стадию обработки в вакууме.

Предлагаемый способ .исключает дорогостоящую операцию разложения неразложившегося карбамата аммония при среднем (18 атм) и повышенном (4,5 атм) давлениях,и таким образом происходит повторная конденсация образующихся паров.

Согласно известному способу раствор, направляемый на этап испарения в вакууме, получают с значительной затратой энергии.

Для практического осуществления всех этапов необходимо, чтобы отношение Н О к СО, в реакторе синтеза ь мочевины находилось в пределах от

0,9 до 1,3 (предпочтительно 1, l), а отношение И Н к СΠ— в пределах от ь

4,5 до 6,5 (предпочтительно 5,5) .

В данной системе (не показана) вместо насоса 20 для рециркуляции карбоната к абсорберу 2 используют эжектор, в котором рабочая жидкость . представляет собой насыщенный аммиаком раствор с концентрацией аммиака

807, подаваемый из реактора синтеза . аммиака по трубе 3.

Предлагаемый способ осуществляется при давлении в пределах от 100 до

300 кг/см, фактически равном давлению, при котором работает реактор синтеза аммиака (в так м случае может быть необходим насос для подачи насыщенного аммиаком раствора из реактора синтеза аммиака в систему, работающую по описанному циклу) или же при давлении в пределах от l0 до

50 г

100 кг/см,являющемся ниже того давления, при котором работает реактор синтеза аммиака, в этом случае насос может быть исключен)

В табл. 1 и 2 представлены рабочие условия процесса, концентрации используемых продуктов и скорости по1225485 токов (цифрсы в наименовании граф сос:тветствуют обозначениям на чертеже).

Таким образом, упрощение процесса с достигается эа счет исключения операции разложения карбамата аммония в го и г!ис.оде ря:авыуодя7 «f з,2n

Таблица 1! 6 7. СПОа7ИЛ ПРОЦЕССаа а=.спол. оэуеиые про

Обьеи потока, кг/ч (аес.)Г!

Объем потока, н /ч(об.Е) Раствор кар-) Рас —.-ii:р сбоаргииата чееа!це

Головной I Vss сии- 111асищеиий

1 продукт тра +NH аир!иакон о (кол, 21) раствор

Газ сии

ass +О аэ сии таза. МН!

1 8..:. есо а ар я** !ар& „С

Цеслаииеаати

135 35

200 198,5

2п0

194 7,94 . 7173 (20) 1717 3(22) 17173 (12, 5)17173 (23)

53237(62) 53237 (68) 53237(38, 7)53237(73) 3247 (2,4) 37909(30,9) 16051(8,81) 15/ 58(18

7823(10) 63882(46,4) 2998(4) 25926(80) 6895!р(56а3) 7!178(4.63) 6683(20) 15687(1,8) 325i3(20,43) 8,0

4 1 667 (26, 13) Иояеэииа

137539 (ИО)73408 (100) 32409 (100)122550 (100) 159 69 (100) 85868 (100) 782 33 (1 О 3) а, и а 2

Условия процес-

9 с" используе

: го!е продукты

Тип потока, кг/ч (вес. Е) )

Головной Раствор мопродукт чевины

195

196, 5 г!а -;ление, атм

6698(18 i)7353(6) 1

25835 (70) 45343 (37) 660 (18) 933(1,4) 7080(11,1) 4386(11,9) 28187(23) 2 i! 1 19 (32, 1) 8535(13,3) ",/:67 (/i0) 41667 (3/. ) 41667(63„2) "1о дев!ина

36919(100) 122550(!00) 3i,б7; 0

65896 (100) 64037 (100) )ас(ЕгО

ВН1ЯПИ 3al

-- = - -"- -"-р а"- у р а, С 19 5 2 10 колонках дистилляции сред0E кого давления и у!!еньг!!ен!!я ния СО, в реакционной массе

5 щей на стадию упариванияа с то 2 657..

:а«старр ао- Рас аор Растаоо -ap

-! евины карбона-а, бона: »

2177(3,3) 48422(75 6) 15,0(42)