Способ получения карбамида

 

Использование: карбамид, технология получения, компонент удобрения. Сущность изобретения: карбамид получают из аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях по крайней мере в двух зонах синтеза, в первую из которых подают только потоки свежих аммиака и диоксида углерода, с образованием потоков сплава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода. Карбамат разлагают в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях с понижением давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, которые абсорбируют водными абсорбентами с образованием водного раствора углеаммонийных солей. Последние рециркулируют в иные, нежели первая, зоны синтеза. При этом в первой зоне синтеза поддерживают молярное отношение NH3CO2 в пределах от 2,8 до 4, а в остальных зонах синтеза - в пределах от 4 до 5,6. Предпочтительно процесс проводить в двух или трех зонах синтеза. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам получения карбамида из аммиака и диоксида углерода. Снижение энергетических затрат достигается предложенным способом получения карбамида путем взаимодействия аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях, по крайней мере, в двух зонах синтеза, в первую из которых подают потоки свежих аммиака и диоксида углерода, с образованием потоков плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложения карбамата в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбции газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора УАС, рециркуляции водного раствора УАС в иные, нежели первая, зоны синтеза, причем в этом способе в первой зоне синтеза поддерживают мольное отношение NН3: CO2 в пределах от 2,8 до 4, а в остальных зонах синтеза в пределах от 4 до 5,6. В рамках предложенного способа можно проводить процесс с использованием любого числа зон синтеза, в одну из которых вводят только свежие реагенты (т. е. вводят воду), а остальные свежие и рециркулируемые (последние содержат воду)). Предпочтительным является проведение процесса в двух или трех зонах синтеза. В первом случае весь рециркулируемый раствор УАС вводят во вторую зону синтеза. Во втором случае процесс предпочтительно осуществляют следующим образом: раствор УАС, полученный при абсорбции газовых потоков, выделенных при разложении карбамата аммония в плаве первой зоны синтеза карбамида, pециркулируют во вторую зону синтеза: раствор УАС, полученный при абсорбции газовых потоков, выделенных при разложении карбамата аммония в плаве второй и третьей зон синтеза карбамида рециркулируют в третью зону синтеза. В результате исследований систем синтеза карбамида нами было установлено, что, если в первой зоне синтеза поддерживать не более высокий, а более низкий, чем во второй зоне избыток аммиака, то это приводит к повышению общей конверсии исходного сырья, уменьшению количества непрореагировавших веществ и снижению энергозатрат. Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами и приложенными фигурами. Примеры 1 и 2 фиг. 1 описывают проведение процесса с использованием двух зон синтеза при различных соотношениях NH3:CO2, пример 3 и фиг. 2 с использованием трех зон синтеза. В примерах количества реагентов даны в кг/ч. П р и м е р 1. В соответствии с фиг. 1 в реактор 1 потоками 2 и 3 подают 44000 СO2 и 68000 NН3, что соответствует мольному соотношению NH2:CO2, равному 4. Газообразный поток СO2 содержит 278 инертов. Процесс синтеза карбамида осуществляют при температуре 185оС и давлении 185 кгс/см2. При этом достигается степень превращения диоксида углерода 76% и в реакторе образуется реакционная смесь, содержащая 45600 СO(NH2)2, 10560 CO2, 42160 NH3 и 13680 Н2O. Из реактора 1 потоком 4 выводят газообразные неконвертированные реагенты 17680 NH3 и 278 инертов. Жидкий плав синтеза карбамида, содержащий 45600 СO(NH2)2, 10560 СO2, 24480 NH3 и 13680 Н2O (поток 5), направляют в колонну 6 первой ступени обработки плава, осуществляемой при давлении 18 кгс/cм2. Во второй реактор 7 потоком 8 направляют раствор УАС, образованный в результате абсорбции водными абсорбентами газовых потоков со стадий разложения карбамата, содержащегося в жидком плаве обоих реакторов синтеза карбамида. Этот поток содержит 21120 СO2, 21964 NH3 и 11192 Н2O. Потоком 9 в реактор 7 вводят 22880 свежего СO2, который содержит 144 инертов, потоком 10 вводят 73236 NH3. Мольное соотношение NH3:CO2:H2O в реакторе поддерживают, таким образом, равным 5,6: 0,622, и синтез карбамида ведут при тех же температуре и давлении, что и в реакторе 1. Степень превращения диоксида углерода в карбамид в реакторе 7 составляет 76% Реакционная смесь из реактора 7 содержит 45600 СO(NH2)2, 10560 СO2, 69360 NH3, 24874 Н2O. Потоком 11 из реактора 7 выводят газовую фазу, содержащую 44472 NH3, 144 инертов. Жидкий плав из реактора, содержащий 45600 СO(NH2)2, 10560 СO2, 24888 NH3 24874 Н2O потоком 12 направляют в колонну 6 совместно с потоком 5 из реактора 1. Подачей пара в подогреватель колонны 6 в ней поддерживают температуру 160оС и осуществляют разложение основного количества содержащегося в плаве карбамата. Раствор в колонне 6 содержит 91200 СO(NH2)2, 1690 СO2, 4701 NH3, 35181 H2O. Потоком 13 его направляют в колонну 14 второй стадии обработки, осуществляемой при давлении 3 кгс/см2. Газовую фазу из колонны 6, содержащую 19430 СO2, 44667 NH3, 3373 Н2O, потоком 15 направляют в абсорбер-конденсатор 16 первой ступени дистилляции плава синтеза. В абсорбер-конденсатор 16 поступают также потоки 4 и 11 из реакторов 1 и 7. Суммарный поток газовой фазы на входе в абсорбер-конденсатор 16 содержит 19430 СO2, 106819 NH3, 3373 H2O, 422 инерта. В колонне 14 при температуре 140оС завершают обработку плава синтеза карбамида, и раствор карбамида, содержащий 91200 СO(NH2)2, 244 СO2, 974 NH3, 30607 H2O (поток 17) направляют в отделение концентрирования водного раствора карбамида известным способом двухступенчатой выпарки его под вакуумом (не показано). Поток 18 газов дистилляции второй ступени из колонны 14, содержащий 1446 СO2, 3727 NH3, 4574 H2O, направляют в абсорбер 19 второй ступени дистилляции. Конденсат сокового пара выпарки подвергают очистке и содержащиеся в нем NH3 и CO2 с газами десорбции из этого узла (не показано) возвращают в абсорбер 19 (поток 20-244 СO2, 974 NH3, 1300 Н2O). Суммарный поток 21 газов (1690 СO2, 4701 NH3, 5874 Н2O) подвергают абсорбции-конденсации, для чего на орошение абсорбера 19 подают 700 Н2O (поток 22). Следы инертов выбрасывают из абсорбера 19 в атмосферу, а слабый раствор УАС, содержащий 1690 СO2, 4701 NН3, 6574 H2O (поток 23) насосом 24 направляют в абсорбер 16. Раствор УАС из абсорбера-конденсатора 16 (поток 8) насосом 25 подают в реактор 7. Избыточный газообразный NH3 из аппарата 16 конденсируют в конденсаторе 26, охлаждаемом водой, и 89556 NH3 потоком 27 выводят из цикла, используя его в потоках 3 и 10. Для отмывки газообразного аммиака от следов двуокиси углерода в верхнюю часть аппарата 16 потоком 28 подают 1247 воды и рециркулируют часть жидкого аммиака из конденсатора 24 для обеспечения требуемой температуры 45-50оС газообразного аммиака. Инерты (422) из конденсатора 26 потоком 29 выбрасывают в атмосферу. П р и м е р 2. В соответствии с фиг. 1 в реактор 1 подают 44000 СO2 и 48960 NH3. Реактор работает при мольном отношении NH3:CO 2,88. При температуре 190оС и давлении 190 кгс/см2 в реакторе обеспечивается степень конверсии 67% Реакционная смесь содержит 40200 СO(NH2)2, 14520 СO2, 26180 NH3, 12060 Н2O, 278 инертов. Потоком 4 газовую фазу из реактора, содержащую 1858 СO2, 2654 СO2, 140 Н2O, 278 инертов передают в абсорбер-конденсатор-абсорбер 16 стадии дистилляции плава синтеза при давлении 18 кгс/см2. Плав карбамида из реактора (40200 CO(NH2)2, 12662 СO2, 23526 NH3, 11920 Н2O) потоком 5 направляют в колонну дистилляции первой ступени 6. В реактор 7 потоком 8 подают водный раствор УАС, содержащий 29040 СO2, 30202 NH3, 15392 Н2O, а потоками 9 и 10 вводят диоксид углерода (14960 СO2, 126 инертов) и 44598 NH3. В реакторе 7 мольное соотношение NH3:CO2:H2O 4,4: 0,855. Степень превращения диоксида углерода в карбамид составляет 67% Газовую фазу из реактора выводят потоком 11 (17799 NH3, 126 инертов), а жидкий плав потоком 12 (40200 CO(NH2)2, 14520 СO2, 34221 NH3, 27452 H2O) вместе с плавом из реактора 1 (поток 5) направляют на дистилляцию при давлении 18 кгс/см2 в колонну 6. Раствор карбамида из колонны 6, содержащий 80400 СO(NH2)2, 2175 СO2, 6050 NH3, 35335 Н2O, потоком 13 передают в колонну 14 узла дистилляции плава синтеза при давлении 3 кгс/см2. Газовую фазу из колонны 6 (25007 СO2, 51697 NH3, 4037 H2O) вместе с потоками 4 и 11 направляют в абсорбер-конденсатор 16. Водный раствор карбамида из колонны 14, содержащий 80400 СO(NH2)2, 222 СO2, 889 NH3, 30741 H2O, потоком 17 направляют на стадию двухступенчатой выпарки. Газы дистилляции, содержащие 1953 СO2, 5161 NH3, 4594 Н2O, потоком 18 направляют в абсорбер 19 второй ступени дистилляции. В аппарат 19 подают также поток 20 (222 СO2, 889 NH3, 1300 Н2O) газов десорбции со стадии очистки сокового конденсата выпарки (не показано). Суммарный поток 21 содержит 2175 СO2, 6050 NH3, 5894 Н2O. На орошение аппарата 19 подают 2062 Н2O (поток 22). Инертные газы из абсорбера 19 (следы) выбрасывают в атмосферу, а раствор УАС, содержащий 2175 СO2, 605, NH3, 7956 Н2O (поток 23) насосом 24 подают в аппарат 16 первой ступени дистилляции. Водный раствор УАС (поток 8) насосом 25 подают в реактор 7. Газообразный аммиак из аппарата 16 конденсируют в конденсаторе 26 и потоком 27 (47998) выводят из цикла. Для обеспечения требуемой температуры в конденсатор-абсорбер 16 рециркулируют часть жидкого аммиака и подают на орошение 3259 Н2O (поток 28). Инерты (454) потоком 29 выбрасывают в атмосферу. П р и м е р 3. В соответствии с фиг. 2 в реактор 1 вводят 44000 СO2, включая 278 инертов (поток 2), и 61200 NН3 (поток 3) в мольном соотношении NH3: CO2 3,6:1. Реактор работает в безводном режиме по входным потокам и в нем достигается степень превращения диоксида углерода в карбамид, равная 74% Реакционная смесь содержит 44400 СO(NH2)2, 11440 СO2, 36040 NH3, 13320 Н2O, 278 инертов. Газовая фаза содержит 9520 NH3, 278 инертов, ее выводят потоком 4. Плав карбамида, содержащий 44400 CO(NH2)2, 11440 СO2, 26520 NH3, 13320 Н2O (поток 5) передают на стадию переработки при давлении 18 кгс/см2 в колонну 6. Из колонны 6 выводят газы дистилляции (10525 СO2, 23975 NH3, 1816 Н2O поток 7) и плав карбамида, содержащий 44400 СO(NH2)2, 915 СO2, 2545 NH3, 11504 Н2O, который потоком 8 поступает в колонну 9 дистилляции второй ступени, осуществляемой при давлении 3 кгс/см2. Из колонны 9 выводят раствор карбамида (44400 СO(NH2)2, 109 СO2, 435 NH3, 1008 Н2O, поток 10) и газы дистилляции (806 СO2, 2110 NH3, 1496 Н2O), которые потоком 11 поступают в конденсатор-абсорбер 12. В конденсатор-абсорбер 12 потоком 13 вводят также газы десорбции (109 СO2, 435 NH3, 1300 Н2O) и на орошение подают 1000 Н2O (поток 14). Слабый раствор УАС (915 СO2, 2545 NH3, 3796 Н2O, поток 15) насосом 16 подают в конденсатор-абсорбер 17 первой ступени этого агрегата, в который вводят также газовые потоки 4 и 7. На орошение аппарата 17 подают 451 Н2O (поток 18). Газообразный аммиак после аппарата 17 конденсируют в конденсаторе 19, и поток 20 жидкого аммиака (24142) выводят из цикла; 278 инертов выбрасывают в атмосферу (поток 21). Раствор УАС, образованный в аппарате 17 в результате абсорбции неконвертированных реагентов из реактора 1 (11440 СO2, 11898 NH3, 6,63 Н2O, поток 22) насосом 23 передают во второй реактор 24. В реактор 24 потоком 25 вводят 32560 СO2, 206 инертов, и потоком 26 56102 NH3. Мольное соотношение NH3:СO2: H2O на входе в реактор 24 составляет 4:1:0,337. При этом обеспечивается степень превращения диоксида углерода в карбамид, равная 72% Реакционная смесь в реакторе 24 содержит 43200 СO(NH2)2, 12320 CO2, 43520 NH3, 19023 H2O, 206 инертов. Газовую фазу из реактора (14484 NH3, 206 инертов) выводят потоком 27; плав карбамида (43200 СO(NH2)2, 12320 СO2, 29036 NH3, 199023 Н2O) потоком 28 передают в колонну 29 дистилляции плава, осуществляемой при давлении 18 кгс/см2). В третий реактор 30 вводят 20240 СO2, 128 инертов (поток 31) и 70490 NH3 (поток 32), а также поток 33 раствора УАС (23760 СO2, 24710 NH3, 12593 Н2O), образованного путем абсорбции непревращенных в карбамид исходных реагентов, отогнанных из реакционной смеси реакторов 24 и 30. В реакторе 30 поддерживают мольное соотношение NH3:CO2:H2O 5,6:1:0,7; достигается степень превращения диоксида углерода в карбамид, равная 74% Из реактора 30 потоком 34 выводят газовую фазу, содержащую 43078 NH3, 128 инертов, и жидкий плав (44400 СO(NH2)2, 11440 CO2, 26962 NH3, 25913 Н2O поток 35). Смешанный поток плава из реакторов 24 и 30 передают в колонну 29 дистилляции первой ступени, работающую аналогично колонне 6. Из колонны 29 выводят газы дистилляции (21859 СO2, 50710 NH3, 3819 Н2O поток 36) и плав карбамида (87600 СO(NH2)2, 1901 СO2, 5288 NH3, 41117 Н2O поток 37), который передают в колонну 38 второй ступени дистилляции. Раствор карбамида из колонны 38 (87600 СO(NH2)2, 247 СO2, 987 NH3, 35772 Н2O) потоком 39, так же, как и поток 10 передают на стадию концентрирования (не показано), а газы дистилляции (1654 СO2, 4301 NH3, 5345 Н2O, поток 40) совместно с газами десорбции стадии очистки сокового конденсата выпарки (247 СO2, 987 NH3, 1300 H2O, поток 41) направляют в конденсатор-абсорбер второй ступени 42, на орошение которого подают 662 Н2O (поток 43). Слабый раствор УАС, содержащий 1901 СO2, 5288 NH3, 7037 Н2O (поток 44) насосом 45 передают в конденсатор-абсорбер 46 первой ступени дистилляции, в которой подают также потоки 27 и 34 из реакторов 24 и 30 и поток 36 газов дистилляции из колонны 29. На орошение конденсатора-абсорбера 46 потоком 47 подают 1467 Н2O. Газообразный аммиак в смеси с инертами направляют в конденсатор 48, охлаждаемый водой. Жидкий аммиак из конденсатора потоком 49 (88850 NH3) выводят из цикла, а инерты (334) потоком 50 выбрасывают в атмосферу. Водный раствор УАС из абсорбера 46 насосом 51 передают в реактор 30. Результаты примеров 1-3 для лучшего представления сведены в таблицу, куда также включены данные о прототипе.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДА взаимодействием аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях по крайней мере в двух зонах синтеза, в первую из которых подают потоки свежих аммиака и диоксида углерода, с образованием потоком плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложением карбамата в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбцией газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора углеаммонийных солей, рециркуляцией водного раствора углеаммонийных солей в иные, нежели первая, зоны синтеза, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат, в первой зоне синтеза поддерживают молярное отношение NH3 CO2 в пределах от 2,8 до 4, а в остальных зонах синтеза в пределах от 4 до 5,6. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие аммиака и диоксида углерода осуществляют в двух зонах синтеза и потоки плава синтеза карбамида из обеих зон совместно подвергают разложению карбамата аммония, и раствор углеаммонийных солей, полученный в результате абсорбции выделенных газовых потоков, рециркулируют во вторую зону синтеза. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие аммиака и диоксида углерода осуществляют в трех зонах синтеза, разлагают карбамат аммония в потоке плава синтеза карбамида из первой зоны, раствор углеаммонийных солей, полученный в результате абсорбции выделенных газовых потоков, рециркулируют во вторую зону синтеза карбамида из второй и третьей зон, и раствор углеаммонийных солей, полученный в результате абсорбции выделенных газовых потоков, рециркулируют в третью зону синтеза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам получения карбамида из аммиака и диоксида углерода

Изобретение относится к азот-содержащим соединениям, в частности к получению мочевины, которую используют в качестве удобрения

Изобретение относится к каталитической очистке сжаты газов от горючих примесей , в частности к очистке диоксида 2

Изобретение относится к производным «-аминокислот, в частности к получению печтафторфениловых эфиров N-замещенных «-аминокислот общей формулы R-0- CeFs, где R - а) М-(трет-бутилоксикарбонил)-1 -ланил; б) Ы-(трет-бутилоксикарбонил О-аланил; в) N -(бензилоксикарбонил)-Мь-(трет-бутилоксикарбонил)-1 -лизил; г) 3,1 1-бис-(трет-бутилоксикарбонил)-1 -аланил; д) М-(бензилоксикарбонил)- -аланил; е) Ы-(трет-бутилоксикарбонил)пролил; ж) S- бензил-М-(трет-бутилоксикарбонил)-1 -цистеил; з) М-(трет-бутилоксикарбонил)-1-лейцил; и) М,0-бис(трет-бутилоксикарбонил) тирозил; к) Ы2-(бензилоксикарбонил) триптофанил; л) 5-(М-нитрогуанидино)-2- (трет-бутоксикарбоксамидо)-1 -пентаноил или м) 1,М-бис(трет-бутилоксикарбонил)-Ь гистидил - промежуточных веществ для пептидного синтеза

Изобретение относится к области автоматического управления химико-технологическими процессами, может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства карбамида и позволяет повысить производительность процесса

Изобретение относится к способам получения карбамида из аммиака и диоксида углерода

Изобретение относится к способу получения мочевины и установкам для производства мочевины

Изобретение относится к способу нейтрализации аммиака в установках для производства мочевины

Изобретение относится к технологии получения мочевины

Изобретение относится к технологии производства мочевины из аммиака и диоксида углерода

Изобретение относится к реактору для двухфазных реакций, в частности для синтеза мочевины при высоких давлении и температуре, а также к способу его модернизации
Наверх