Способ получения мочевины

 

Изобретение относится к азот-содержащим соединениям, в частности к получению мочевины, которую используют в качестве удобрения. Цель - исключение коррозии аппаратуры. Получение ведут из аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака. Процесс проводят с последующим разложением карбамата аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсацией в конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, которые присутствуют в продуктах разложения. Аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудования , оснащают в зоне контакта с реагентами трубами, внешнюю часть которых выполняют из обычной карбамидостойкой стали, а внутреннюю рабочую часть - из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 мм циркониевой фольги, не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней частью и циркониевой фольгой составляет 0,2 - 0,5tMM. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

7 4 А3 (19) (11) (5 I) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3885101/04 (22) 19.04.85 (31) 20635A/84 (32) 20.04.84 (33) IT (46) 30.04.92. Бюл № 16 (71) Снампрогетти С.п.А.(IT) (72) Серджо Меникатти, Чезаре Миола и

Франко Гранелли (IT) (53) 547.495.2.07(088.8) (56) Синева К.Н. Производство карбамида, М.: Химия, 1970, с. 69-65 186. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ (57) Изобретение относится к азотсо держащим соединениям, в частности к получению мочевины, которую используют в качестве удобрения. Цель — исключение коррозии аппаратуры. Получение ведут из аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину»

Изобретение относится к способу получения мочевины, используемой в Re честве удобрений в сельском хозяйстве.

Известен способ получения мочевины химическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном или нес-. кольких реакторах с образованием сложного водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избы ток аммиака, применяемого для синтеза мочевины, разложения карбамата ам2 карбамат аммония и избыток аммиака.

Процесс проводят с последующим разложением карбамата аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсацией в конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, которые присутствуют в продуктах разложения. Аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудования, оснащают в зоне контакта с реагентами трубами, внешнюю часть которых выполняют из обычной карбамидостойкой стали, а внутреннюю рабочую часть — из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 мм циркониевой фольги, не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней частью и циркониевой фольгой составляет 0,2 - 0 ° 5 мм. 2 зфпе ф лы» 3 иле мония в соответствующих аппаратах с возможностью отгонки продуктов pasложения, конденсации в аппаратах конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующим агентом отгонки, которые могут присутствовать в продуктах разложения, при котором аппараты разложения и конденсаторы защищены от коррозии применением специальных сталей.

Недостатком данного способа является значительная коррозия аппаратуры.

В варианте, показанном на фиг.2, внешняя трубная секция приварена к монтажной плите без удаления- части внутренней трубчатой секции (из циркония), которая также участвует в сварном соединении.

В варианте, показанном на фиг.3, сварка между внешней трубной секцией и монтажной плитой осуществлена после удаления части внутренней (циркониевой) трубы.

Внешние трубные секции рекомендуется выполнять из нержавеющих сталей или эквивалентных карбамидстойких легированных сталей, к примеру, 25 Cr 22 Ni 2 Мо или же аустенитных и/или двухфазных аустенитно-ферритных сталей.

Испытания, проведенные на стрипперах промышленных установок с трубами, плакированными цирконием, показали, что такие трубы не имели каких-либо видимых повреждений и признаков коррозии после 7000 ч-наработки в средах, содержащих мочевину и карбамат.

Пример. В реактор синтеза по трубопроводу при 155 бар и 110 С подают двуокись углерода (9167 кг/ч) и воздух (61 кг/ч) в качестве инертного носителя. По трубопроводу в реактор также поступают при 155 бар и

135 С рециркулируемые аммиак и карбамат аммония и этот поток включает

14711 кг/ч аммиака, 8750 кг/ч, карбамата аммония и 3462 кг/ч воды. Из реактора (время пребывания 45 мин) при

150 бар и 190 С отводят водный расткарбамат аммония 8750, мочевина

12500, вода 7212 и неконденсируемые продукты. Полученный раствор IIQ трубопроводу подают в отпариватель, работающий по существу при том же давлении, что и реактор.

Отпариватель представляет собой теплообменник с падающей пленкой из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали с отношением Cr : Ni

: No 25 : 22/2, в котором по внутренней части трубок в виде пленки протекает водный раствор, колпак обменника нагревают поступающим по трубопроводу (5875 кг/ч) насьпценным паром под давлением 22 бар с целью разложения поступающего из реактора карбамата аммония. Конденсаты отводят по трубопроводу.

3 1 731045 4

Цель изобретения — исключение коррозии аппаратуры.

Поставленная цель достигается сог" ласно способу получения мочевины хи 5 мическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака, используемого для синтеза мочевины, разложение карбамата аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсации в конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, которые грисутетвуют в продуктах разложе- . ния, причем используют аппараты для разложения, являющиеся защищенньп ж функциональными элементами оборудования и оснащенные в зоне контакта с реагентами трубами, отличительная особенность которого является использование труб, внешняя часть которых выполнена из обычной карбамидостойкой 25 стали, а внутренняя рабочая часть— из яержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 — 0,8 мм циркониевой фольги, не привареяной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней частью и циркониевой фольгой составляет 0,2 - 0,5 мм.

Желательно процесс вести с использованием плакированных технологических труб, полученных путем заделки трубных секций из циркония внутрь труб 35 из нержавеющей стали, причем внешние трубы из нержавеющей стали обжаты и плотно соедияены с трубами из циркония или наоборот, расширением внутрен

4 вор, содержащий, кг/ч: аммиак 7628, ней циркониевой трубы до получения необходимого плотного и герметичного соединения е внешней трубной секцией, а нержавеющую сталь из которои вы полняют внутреннюю плакированную рабочую секцию, используют и для изготовления внешних трубных секций оболочек.

Ба фиг.1 приведена схема оборудования, осуществляющая предложенный способ; .на фиг.2 и 3 — два варианта сварного закрепления в монтажной плите внешней трубной секции из нержавеющей стали.

Аппарат 1 (фиг.1) для разложения и отгонки карбамината содержит верхнюю 55 монтажную плиту 2 и нижнюю плиту 3, через которые проходят рабочие трубы (показана труба 4) из нержавеющей стали плакированные внутри цирконием.

1731045

f0

4045

В нижней части отпаривателя получают раствор (205 С), состоящий, кг/ч аммиак 5593, карбамат аммония 3777,. мочевина 12500 и вода 6198, который подают по трубопроводу в секцию извлечения остатков карбамата аммония.

В верхней части отпаривателя получают нагретую до 190 С газообразную

:смесь, включающую, кг/ч: аммиак 4203, двуокись углерода 2805, вода 1014 и неконденсируемые продукты, которую смешивают в смесителе с рециркулируемым раствором карбамата аммония, полученного в секциях извлечения в нисходящем направлении от отпаривателя.

Такой. раствор карбамата аммония, поступающий по трубопроводу 10,.состоит, кг/ч; аммиак 2580, карбамат аммония 3777 и вода 2448 (105 С и

150 бар).

Полученную смесь жидкости с паром (180 С) по трубопроводу подают в охЬ ладитель карбамата, в котором пары полностью конденсируются, и теплоту, конденсации используют для создания пара низкого давления, предназначенного для применения в секциях извлечения карбамата в нисходящем направлении от отпаривателя.

Выходящий из охладителя раствор ири 155ОС по трубопроводу подают в карбаматный сепаратор, в котором отделяют неконденсируемые продукты и направляют в секции разделения в нисходящем направлении от отпаривателя по трубопроводу. о

Нагретая до 155 С жидкая фаза состоит из 4615 кг/ч аммиака, 8750 кг/ч карбамата аммония и 3462 кг/ч воды и ее рециркулируют в реактор по трубопроводу и через жидкость — жидкостный эжектор, в котором в качестве несущей жидкости применяют аммиак.

В результате через эжектор по трубопроводу поступает 10096 кг/ч аммиака (95 С, 220 бар), полученного смешиванием 7083 кг/ч свежего аммиака и

3013 кг/ч рециркулированного аммиака, Коррозионные испытания. Из отпаривателя извлекают трубки и заменяют трубками из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали с отношением

Cr : Ni : :Ио 25 : 22 : 2, покрытые изнутри слоем различного материала различной толщины.

И с п ы т а н и е А. Устанавливая 20 труг бок из устойчивой к действию мочеви ны нержавеющей стали, покрытых изнутри слоем циркония толщиной 2 ми, после работы в течение 2000 ч выявленная коррозия составляет 3 мм/год.

И с п ы т а н и е В. Устанавливают трубки из нержавеющей стали, устойчивой к действию мочевины, покрытые изнутри слоем в 0,3 мм циркония, из которых:

5 трубок имеют промежуток (разница между наружным диаметром внешней трубки и внутренним диаметром внутренней трубки из нержавеющей стали) в

0,2 мм, 10 трубок с промежутком в

0,5 мм; 5 трубок с промежутком в (0,8 мм.

Кроме того, установлено 20 трубок из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали, покрытых слоем циркония толщиной 0,5 мм, из которых:

5 трубок с промежутком в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в 0,8 мм.

Наконец, установлено 20 трубок из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали, покрытых слоем циркония толщиной 0,8 мм, из которых: 5 трубок с промежутком в 0,2 мм; 10 трубск с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в 0,8 мм.

После работы в течение 7000 ч признаков коррозии в трубках с промежутком в 0,2 и 0,5 мм не обнаружено, в то время как в трубках, установленных с промежутком в 0,8 мм, коррозия заметна.

И с и ы т а;н и е С. Устанавливают

20 трубок из устойчивой в действию мочевины нержавеющей стали, покрытых серебром, и 20 трубок из нержавеющей стали, покрытых танталом. После работы в течение 2500 ч коррозия для покрытых серебром трубок соответствует

3,2 мм/год, для покрытых танталом трубок — 3,5 мм/год.

В испытаниях А и С коррозия происходит вследствие просачивания корродирующей жидкости между трубкой покрытия и трубкой из нержавеющей стали. В испытании С коррозия связана с тем фактом, что серебро и тантал настолько мягки, что разрушаются при той нагрузке, которой они подвергаются при их нанесении в виде покрытия на трубки из нержавеющей стали, и их упругая реакция неадекватна рабочим температурам, при которых происходит отделение покрытия от стенки трубок из нержавеющей стали.

7 173104

В испытании А слой циркония толщиной 2 не обладает достаточной упругостью, обеспечивающей удовлетворительное прилегание к стенке трубки.

И в испытании В покрытия из циркония толщиной 0,3, 0,5 и 0,8 мм, как показано, обладают достаточной упругостью для идеального прилегания к стенке трубки с исключением просачи» вания корродирующей жидкости,.а в случае промежутка в 0,8 мм такое просачивание. происходит.

В результате испштаний установлено, что покрытие должно быть из-циркония толщиной 0,3 - 0,8 мм, а промежуток полжен быть в 0,2 - 0,5 мм.

Покрытия из циркония менее 0,3 мм толщиной были бы приемлемы, но с та кими покрытиями связаны трудности из- 2О за механической непрочности.

Таким образом, предложенный способ позволяет по сравнению с известным способом исключить коррозию исполь зуемого оборудования. 25

-Формула изобретения

1 Способ получения мочевины химическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака, используемого для синтеза мочевины, разложение карбама» та аммония в соответствующих аппара- 35 тах с отгонкой продуктов разложения, . 1 конденсации в конденсаторах продуктов е

5 8 разложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, кото-.. рые присутствуют в продуктах разложения, причем используют аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудова ю ния и оснащенные в зоне контакта с реагентами трубами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью исключения коррозии аппаратуры, испольэуюттрубы, внешняя часть которых выполнена из обычной карбамидостойкой стали, а внутреннюю рабочую часть - из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 — 0,8 мм циркониевой фольги, не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней час»-.. тью и циркониевой фольгой составляет

0,2 - 0,5 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют упомянутые составные плакированные технологические трубы, полученные путем заделки трубчатых секций из .циркония внутрь труб из нержавеющей стали, причем внешние трубы иэ нержавеющей стали обжаты и плотно соединены с трубами из циркония или наоборот, расширением внутренней цир кониевой трубы до получения необходи мого плотного и герметичного соединения с внешней трубной секцией.

3. Способ по и. 1 о т л и ч а юшийся тем, что нержавеющая сталь, иэ которой выполняют внутреннюю плакированную рабочую секцию, используют и для изготовления внешних трубных секций оболочек.

1 731045

Составитель Н.С.Куликова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т.Малец

Редактор А.Долинич

Заказ 1519 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,10