Способ и установка для получения мочевины

Авторы патента:

ДЕБЕРНАРДИ Серджо (CH)

ЦАРДИ Федерико (CH)

C07C273/04 - из диоксида углерода и аммиака

Владельцы патента RU 2495870:

УРЕА КАСАЛЕ С.А. (CH)

Изобретение относится к способу получения мочевины. При осуществлении способа жидкий аммиак и диоксид углерода подают в секцию (100) синтеза и подвергают в ней реакции для получения мочевины. При этом секция синтеза включает, по меньшей мере, реактор, отпарной аппарат и конденсатор, образующие контур высокого давления, и, по меньшей мере, часть диоксида углерода подают в секцию (100) синтеза в жидкой фазе. Также предложены установка для получения мочевины и способ повышения эффективности установки для получения мочевины. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности способа получения мочевины. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения мочевины и установке для его осуществления. Изобретение касается также способа модернизации действующей установки для получения мочевины.

Уровень техники

В соответствии с известным уровнем техники мочевину получают путем осуществления реакции жидкого аммиака с газообразным диоксидом углерода (СО₂) в реакторе высокого давления, как правило, представляющем собой вертикальный аппарат из нержавеющей стали, содержащий ряд тарелок для улучшения перемешивания реагентов. В реакторе высокого давления в жидкой фазе в виде промежуточного продукта образуется карбамат аммония и в результате дегидратации вышеуказанного карбамата аммония также в жидкой фазе получают мочевину. Выходящий из реактора продукт по существу представляет собой водный раствор, содержащий мочевину, карбамат и свободный аммиак.

В общих чертах установка мочевины включает секцию синтеза и секцию извлечения (мочевины). Секция извлечения получает жидкую смесь мочевины, карбамата, аммиака и воды из секции синтеза и обеспечивает подачу в секцию синтеза водного раствора рециркулирующего карбамата и аммиака. На стороне выхода секции извлечения может быть также предусмотрена секция окончательной обработки или очистки мочевины.

На большей части современных установок для получения мочевины используют так называемый способ с отпаркой, предназначенный для извлечения максимального количества карбамата, содержащегося в водном растворе, выходящем из реактора высокого давления (ВД), в так называемом контуре высокого давления (т.е. под давлением, по существу равным рабочему давлению реактора), таким образом повышая энергоэффективность.

Способы с отпаркой известны десятки лет и в основном включают способ с отпаркой диоксидом углерода (СО₂) и способ с отпаркой аммиаком (или самоотпаркой). Для осуществления способа с отпаркой секция синтеза ВД включает по меньшей мере один реактор, один отпарной аппарат и один конденсатор.

В способе с отпаркой с использованием СО₂ карбамат аммония отпаривают из раствора мочевины с помощью подачи свежего диоксида углерода. Обычно отпарка осуществляется в вертикальном трубчатом теплообменнике с паровым обогревом, в котором происходит разложение непревращенного карбамата на газообразный аммиак и диоксид углерода, которые затем рекомбинируют в конденсаторе, получая жидкий карбамат. Жидкий карбамат рециркулирует в реактор. Теплоту конденсации также используют для получения пара низкого давления, который используется в расположенной вниз по потоку секции очистки, минимизируя таким образом энергопотребление.

В способе с самоотпаркой отпарка осуществляется газообразным аммиаком, образующимся в результате термической диссоциации раствора карбамата, полученного в реакторе; таким образом, реагент (средство) для отпарки не требуется, а исходный газообразный диоксид углерода обычно вводят непосредственно в реактор.

На фиг.7 представлена упрощенная схема контура высокого давления для осуществления известного способа с отпаркой аммиаком (или самоотпаркой).

Контур ВД в основном включает реактор 10, отпарной аппарат 11 и кожухотрубный конденсатор 12. В реакторе 10 происходит реакция синтеза мочевины с получением жидкой смеси мочевины, карбамата и аммиака, которую по трубопроводу 20 подают в отпарной аппарат 11. Отпарной аппарат 11 представляет собой, например, вертикальный трубчатый теплообменник с паровым обогревом с текущей по трубам вышеуказанной жидкой смесью.

Жидкую фазу, полученную в отпарном аппарате 11, по трубопроводу 21 подают в секцию извлечения и очистки (не показана), в то время как пары, выходящие из отпарного аппарата, по трубопроводу 22 направляют в конденсатор 12. Рециркулирующий карбамат, поступающий из секции извлечения, по трубопроводу 23 также подают в конденсатор 12, а образовавшуюся в конденсаторе 12 жидкость, содержащую рецикловый карбамат, направляют в реактор 10.

При более подробном рассмотрении жидкость, полученную в конденсаторе 12, которая содержит некоторое количество инертных газов, направляют в сепаратор 13 для удаления вышеуказанных инертных газов, а жидкую фазу по трубопроводам 24 и 25, соответственно, подают в эжектор 14. В эжектор 14 подают исходный свежий аммиак из трубопровода 15, для того чтобы по трубопроводу 26 направить свежий аммиак и рециркулирующий карбамат в реактор 10.

Диоксид углерода подают в реактор 10 по нагнетательному трубопроводу 16 с помощью многоступенчатого компрессора 17, предназначенного для повышения давления диоксида углерода до рабочего давления в контуре синтеза (более 100 бар).

Согласно вышеизложенному, в реактор 10 предусмотрен ввод жидкого аммиака посредством эжектора 14 и трубопровода 26, в то время как в тот же реактор 10 обеспечен ввод газообразного CO₂ посредством компрессора 17 и трубопровода 16.

На установке с отпаркой с использованием CO₂ газообразный диоксид углерода подают посредством многоступенчатого компрессора не в реактор, а в отпарной аппарат. СО₂ действует как средство для отпарки, которое вызывает разложение карбамата и частичное выделение свободного аммиака. Газообразную фазу, выходящую из отпарного аппарата, направляют в конденсатор, в котором получают водный раствор и поток пара, включая рециркулирующий карбамат, а также исходный аммиак и диоксид углерода, которые подают в реактор.

В вышеописанные конфигурации установки могут быть внесены многочисленные изменения, однако в соответствии с известным уровнем техники диоксид углерода всегда подают в отпарной аппарат или реактор секции синтеза в газообразном состоянии. Иначе говоря, в соответствии с известным уровнем техники следует обеспечить подачу газообразного диоксида углерода в секцию синтеза, т.е. в отпарной аппарат установки с использованием СО₂ для отпарки или в сам реактор установки с самоотпаркой.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача повышения энергоэффективности известного способа и установки для получения мочевины. Фактически, энергоэффективность снижают различные устройства и (или) вспомогательное оборудование, потребляющее электроэнергию, и, в частности, многоступенчатый компрессор для газообразного СО₂.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что по меньшей мере часть диоксида углерода подают в секцию синтеза в жидкой фазе.

Таким образом, вышеуказанная проблема решена с помощью способа получения мочевины, при осуществлении которого жидкий аммиак и диоксид углерода поступают в секцию синтеза и взаимодействуют в этой секции для образования мочевины, отличающегося тем, что по меньшей мере часть диоксида углерода подают в секцию синтеза в жидкой фазе.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения часть диоксида углерода подают в секцию синтеза в жидкой фазе, а остальную часть диоксида углерода подают в газообразной фазе.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения весь диоксид углерода подают в секцию синтеза в жидкой фазе, а подача газообразного СО₂ в секцию синтеза не предусмотрена. Этот второй вариант осуществления изобретения применим для способа с самоотпаркой, при осуществлении которого газообразный СО₂ для отпарки не требуется.

Секция синтеза установки для получения мочевины в основном включает по меньшей мере один реактор, один отпарной аппарат и один конденсатор, образующие контур высокого давления. В соответствии с вариантами осуществления изобретения жидкий СО₂ подают в реактор и (или) в конденсатор вышеуказанного контура высокого давления секции синтеза. Жидкий СО₂предпочтительно подают в реактор и (или) в конденсатор, так как вышеуказанные устройства во время работы уже содержат жидкость.

В частности, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения весь жидкий СО₂ направляется в реактор. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения весь жидкий СО₂ направляется в конденсатор; в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения жидкий СО₂ частично направляется в реактор и частично - в конденсатор. Во всех вышеуказанных вариантах осуществления изобретения возможен дополнительный ввод газообразного СО₂. При осуществлении способа с самоотпаркой дополнительный ввод газообразного СО₂ является необязательным и предпочтительно осуществляется в реактор; при осуществлении способа с отпаркой с использованием СО₂ подача газообразного СО₂ необходима и осуществляется в отпарной аппарат.

В соответствии с другой особенностью изобретения подаваемый жидкий диоксид углерода смешивают по меньшей мере с частью подаваемого жидкого аммиака; затем полученную смесь подают в реактор и (или) конденсатор секции синтеза.

Объектом изобретения является также установка для получения мочевины вышеуказанным способом, включающая по меньшей мере:

- секцию синтеза;

- средства подачи, обеспечивающие ввод свежего аммиака и ввод свежего диоксида углерода в вышеуказанную секцию синтеза;

отличающаяся вышеуказанными средствами подачи, предназначенными для подачи в секцию синтеза по меньшей мере части диоксида углерода в жидкой фазе.

Средства подачи предпочтительно включают средства для смешивания, предназначенные для смешивания по меньшей мере части жидкого аммиака с жидким диоксидом углерода и подачи полученной таким образом смеси в соответствующее устройство секции синтеза.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения вышеуказанные средства для смешивания включают так называемый Т-образный смеситель или насадку; вышеуказанная насадка предпочтительно имеет одну часть с отдельными коаксиальными проходами для жидкого диоксида углерода и жидкого аммиака и вторую часть, работающую в качестве зоны смешения жидкого диоксида углерода и аммиака. В частности, этот смеситель имеет внутренний проход с сужающимся выходным каналом, в основном соответствующим сужающейся части внешнего прохода, обеспечивая, таким образом, зону смешения с уменьшающимся в осевом направлении поперечным сечением. После зоны смешения в насадке следует часть с постоянным поперечным сечением и расширяющаяся часть для снижения скорости потока жидкости.

Другим объектом изобретения является способ повышения эффективности действующей установки для получения мочевины, отличающийся тем, что обеспечивают дополнительные средства, предназначенные для подачи в секцию синтеза по меньшей мере части диоксида углерода в жидкой фазе.

В соответствии с первым вариантом осуществления вышеуказанного способа установку с отпаркой с использованием СО₂ реконструируют, сохраняя имеющиеся средства подачи газообразного СО₂ в отпарной аппарат и обеспечивая дополнительные средства подачи жидкого диоксида углерода в реактор и (или) в конденсатор контура ВД.

В другом варианте осуществления способа установку с самоотпаркой реконструируют, заменяя имеющиеся средства подачи газообразного СО₂средствами подачи жидкого СО₂, обладающими признаками изобретения. Последние могут быть использованы для подачи в реактор и (или) в конденсатор в контуре ВД.

Средства подачи жидкого диоксида углерода, используемые при осуществлении вышеуказанного способа повышения энергоэффективности действующей установки для получения мочевины, предпочтительно включают смеситель, описанный выше. В соответствии с эквивалентными особенностями изобретения новые средства подачи предусмотрены для подачи жидкого диоксида углерода в реактор и (или) в конденсатор секции синтеза.

В соответствии с по существу известным уровнем техники во всех вышеописанных вариантах осуществления изобретения могут быть предусмотрены соответствующие средства для сжижения диоксида углерода и подачи его насосом.

Следует также отметить, что при необходимости реакцию, отпарку и конденсацию равным образом можно осуществлять в одном устройстве или параллельно в нескольких устройствах.

Настоящее изобретение имеет много преимуществ по сравнению с известным уровнем техники.

Установлено, что подача в секцию синтеза по меньшей мере части диоксида углерода в жидком состоянии при осуществлении способа приводит к неожиданному повышению энергоэффективности.

Следует обратить внимание на то, что реакция образования мочевины происходит в жидкой фазе, содержащей карбамат. При осуществлении известных способов на установках известного уровня техники жидкий аммиак и газообразный СО₂, поступающие в реактор, а именно в зону реакции внутри реактора, смешивают с целью установления тесного контакта между двумя фазами (т.е. между жидкостью и газом) и обеспечения массо- и теплопередачи между вышеуказанными реагентами. Однако выход реакции ограничен скоростью массопередачи из газовой фазы в жидкую фазу, в которой фактически протекает реакция.

Настоящее изобретение устраняет это ограничение путем подачи обоих реагентов - аммиака и СО₂ - в жидкой фазе, в результате чего выход больше не ограничивается массопередачей из газовой фазы в жидкую фазу. Другими словами, реагенты смешивают в реакционной зоне более эффективным способом, обеспечивая преимущества также с точки зрения выхода реакции.

Следует также отметить, что расход электроэнергии для многоступенчатого компрессора диоксида углерода (необходимого на известных установках) снижается или даже отсутствует, так как подача жидкого СО₂ насосом требует меньшего расхода электроэнергии, чем сжатие газообразного СО₂. На установке с отпаркой с использованием СО₂ количество сжимаемого газообразного СО₂ уменьшается, так как часть СО₂ подают в жидком состоянии; на установке с самоотпаркой компрессор больше не нужен и весь вводимый СО₂ можно в жидком виде подавать насосом в секцию синтеза. Снижение энергопотребления компенсирует дополнительный расход энергии и затраты на оборудование, необходимые для сжижения и подачи СО₂ насосом.

Дополнительные возможности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из приведенного ниже не ограничивающего описания вариантов его осуществления, представленного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

Краткое описание чертежей

фиг.1 - общая блок-схема установки для получения мочевины, предлагаемой в изобретении,

фиг.2 и 3 - упрощенные схемы контура высокого давления установки с самоотпаркой для получения мочевины в соответствии с вариантами осуществления изобретения,

фиг.4 и 5 - упрощенные схемы контура высокого давления установки для получения мочевины с использованием СО₂ для отпарки в соответствии с вариантами осуществления изобретения,

фиг.6 - изображение в упрощенном виде поперечного сечения насадки для подачи смешанного потока жидкого аммиака и диоксида углерода в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Как видно из фиг.1, установка для получения мочевины включает секцию 100 синтеза, работающую под высоким давлением, секцию 200 извлечения мочевины и, возможно, секцию 300 очистки. Фиг.1 в основном относится к установке для получения мочевины, например, с самоотпаркой, с отпаркой с использованием СО₂ или с использованием другого способа.

В секцию 100 синтеза по входному трубопроводу 101 подают свежий жидкий аммиак и одновременно по трубопроводу 102 - свежий жидкий диоксид углерода. При необходимости может быть предусмотрен дополнительный входной трубопровод 103 для ввода газообразного СО₂, например, если установка работает по способу с отпаркой с использованием СО₂ и секция 100 включает отпарной аппарат, в который поступает вводимый газообразный диоксид углерода.

Трубопровод 102 соединен с соответствующими средствами для получения жидкого диоксида углерода, которые по существу известны и поэтому подробно не описаны.

Аммиак и диоксид углерода являются реагентами для реакции получения мочевины, которая осуществляется в вышеуказанной секции 100 синтеза. В секции 100 синтеза получают водный раствор, содержащий мочевину, карбамат и непрореагировавший аммиак, и по трубопроводу 104 подают его в секцию 200 извлечения мочевины; в секции 200 получают раствор, содержащий рецикловый карбамат и аммиак, который по трубопроводу 105 рециркулирует в секцию синтеза.

Секция 200 извлечения мочевины соединена посредством напорных трубопроводов 201, 202 с секцией 300 очистки, в которой получают мочевину, а раствор карбамата и аммиака возвращают в секцию извлечения. Очищенную мочевину U сливают по трубопроводу 301.

Секции 200 и 300 являются обычными и не существенными для раскрытия настоящего изобретения, поэтому не будут описаны подробно.

Как видно из фиг.2, на нем показаны основные элементы секции 100 синтеза на установке с самоотпаркой в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Контур ВД в основном включает реактор 110, отпарной аппарат 112 и конденсатор 114. Отпарной аппарат 112 представляет собой, например, вертикальный кожухотрубный теплообменник с паровым обогревом, тогда как конденсатор 114 является горизонтальным кожухотрубным теплообменником.

В реакторе 110 получают раствор, в основном содержащий мочевину, карбамат и непрореагировавший аммиак, и по напорному трубопроводу 120 направляют его из верхней части реактора 110 в отпарной аппарат 112.

Выходящую из отпарного аппарата 112 жидкую фазу, содержащую карбамат и мочевину, по напорному трубопроводу 121 направляют в секцию извлечения/очистки (не показана). Газообразную фазу из отпарного аппарата 112 по трубопроводу 122 подают в конденсатор 114. Поступающий из секции извлечения рецикловый карбамат по трубопроводу 123 также подают в конденсатор 114.

Продукт, выходящий из конденсатора 114, не считая незначительного количества инертных газов, представляет собой жидкую смесь, которую направляют в сепаратор 116 карбамата (напорный трубопровод 127) и с помощью эжектора 118, приводимого в действие за счет подачи жидкого аммиака, возвращают в реактор 110. Инертные газы удаляются из сепаратора 116 через трубопровод 129, а жидкую фазу по напорному трубопроводу 128 подают в эжектор 118, в который поступает также свежий аммиак из трубопровода 101. Затем поток, состоящий в основном из свежего аммиака и рециклового карбамата, по трубопроводу 126 подают в реактор 110.

Жидкий диоксид углерода подают в реактор 110 из подводящего трубопровода 102 и по трубопроводу 124. Дополнительный напорный трубопровод 125 обеспечивает подачу в конденсатор 114 жидкого СО₂, который в трубной зоне конденсатора смешивается с газовой фазой, поступающей из отпарного аппарата и рецикловым карбаматом. Таким образом, жидкий СО₂частично подают в реактор 110 по трубопроводу 124, а частично - в конденсатор 114 по трубопроводу 125, расположенному параллельно трубопроводу 124.

В других вариантах осуществления изобретения (не показаны) все количество жидкого СО₂ подают либо в реактор 110, либо в конденсатор 114.

Кроме того, в реактор 110 может быть предусмотрен дополнительный ввод СО₂, но в газовой фазе. Однако на установках с самоотпаркой рекомендуется все количество диоксида углерода подавать в реактор и (или) конденсатор в жидкой фазе, как показано на фиг.2.

В соответствии с вариантом, показанным на фиг.3, часть жидкого аммиака по напорному трубопроводу 101а подают для приведения в действие эжектора 118, а другую часть жидкого аммиака по напорному трубопроводу 101b подают в смеситель 150, в котором жидкий аммиак смешивают с жидким диоксидом углерода из трубопровода 102 и полученную жидкую смесь по напорным трубопроводам 124 и 125 направляют в реактор 110 и конденсатор 114. Как указано выше, в других вариантах осуществления изобретения предусмотрена подача смеси, полученной в смесителе 150, только в реактор 110 или только в конденсатор 114; кроме того, в реактор 110 может быть предусмотрен дополнительный ввод газообразного СО₂.

На фиг.4 показано применение настоящего изобретения для установки с отпаркой с использованием СО₂. Контур ВД включает реактор 130, отпарной аппарат 132 и кожухотрубный конденсатор 134.

В реакторе 130 получают раствор, содержащий мочевину, карбамат и аммиак, и по трубопроводу 140 подают его в отпарной аппарат 132. В вышеуказанный отпарной аппарат 132 по напорному трубопроводу 103 и с помощью компрессора 137 подают газообразный СО₂, являющийся средством для отпарки.

Газообразный СО₂ действует как средство для отпарки, способствующее разложению карбамата аммония. Жидкую фазу из отпарного аппарата 132, включающую частично очищенный раствор мочевины, по напорному трубопроводу 141 направляют в секцию извлечения/очистки, тогда как газовую фазу по трубопроводу 142 подают в конденсатор 134.

Газ из верхней части реактора 130 по трубопроводу 145 подают в скруббер 136; этот газ в скруббере 136 подвергают абсорбции разбавленным раствором рециклового карбамата, поступающим из секции извлечения мочевины по трубопроводу 149.

Жидкую фазу из скруббера 136 направляют в эжектор 135, приводимый в действие жидким аммиаком, поступающим из трубопровода 101; выходящий из эжектора 135 поток, содержащий свежий исходный аммиак и рецикловый карбамат, по напорному трубопроводу 146 направляют в конденсатор 134.

Жидкую и газовую фазу из конденсатора 134 раздельно подают в реактор 130 по напорным трубопроводам 143 (газ) и 144 (жидкость).

В соответствии с вариантами осуществления изобретения жидкий диоксид углерода подают либо в реактор 130, либо в конденсатор 134 или и в реактор, и в конденсатор. На фиг.4 представлен вариант, при осуществлении которого по напорным трубопроводам 147 и 148, соответственно, часть жидкого СО₂ подают в реактор 130, а другую часть жидкого СО₂ - в конденсатор.

Как видно из варианта, представленного на фиг.5, в трубопроводе для подачи жидкого СО₂ установлен смеситель 150, а жидкий аммиак по напорным трубопроводам 101а и 101b подают в эжектор 135 и в вышеуказанный смеситель 150. Таким образом, часть исходного жидкого аммиака используют для питания эжектора, а другую часть смешивают с жидким диоксидом углерода. Смесь аммиака и диоксида углерода, полученную в смесителе 150, подают либо в реактор, либо в конденсатор, или одновременно и в реактор, и в конденсатор.

Следует обратить внимание на то, что фиг.2-5 представляют собой упрощенные схемы, так что детали и вспомогательные устройства (например, насосы, трубопроводная арматура и т.д.), хорошо известные специалисту в данной области техники, не показаны. Следует также заметить, что вышеуказанные схемы дают возможность для осуществления многих вариантов, также хорошо известных в данной области техники.

Как видно из фиг.6, в предпочтительном варианте осуществления изобретения смеситель 150 представляет собой насадку, включающую внешний проход 151 для жидкого аммиака и внутренний коаксиальный проход 152 для жидкого СО₂. Жидкий аммиак проходит в кольцевом пространстве вокруг прохода 152 и хорошо смешивается с жидким СО₂, выходящим из прохода 152. Проход 152 имеет сужающуюся выходную часть 153, соответствующую сужающейся части 154 внешнего прохода. Сужающаяся часть 154, уменьшая поперечное сечение насадки, обеспечивает ускорение потока жидкости и улучшает смешивание жидкого аммиака и СО₂. Таким образом, между проходами 151 и 152, вокруг и на стороне выходной части 153 внутреннего прохода, образуется зона для смешивания с уменьшающимся поперечным сечением.

Следующая часть 155 с постоянным поперечным сечением предусмотрена для расширения потоков. За частью 155 следует расширяющаяся выходная часть 156, в которой скорость смешанного потока снижается.

Насадка 150 может быть установлена, например, на стороне входа в реактор 110 или конденсатор 114, так что смесь жидкого аммиака и СО₂ подают в вышеуказанный реактор или конденсатор.

Настоящее изобретение в равной степени применимо ко многим различным установкам для получения мочевины, включая те, которые могут быть приведены в соответствие с основной блок-схемой фиг.1. Изобретение также может быть использовано для модернизации действующей установки для получения мочевины, на которой в дополнение к имеющимся средствам подачи газообразного СО₂ или вместо них обеспечивают средства подачи жидкого СО₂.

1. Способ получения мочевины, при осуществлении которого жидкий аммиак и диоксид углерода подают в секцию (100) синтеза и подвергают в ней реакции для получения мочевины, отличающийся тем, что секция синтеза включает по меньшей мере реактор, отпарной аппарат и конденсатор, образующие контур высокого давления, и по меньшей мере часть диоксида углерода подают в секцию (100) синтеза в жидкой фазе, причем жидкий диоксид углерода смешивают по меньшей мере с частью жидкого аммиака, получая жидкую смесь, которую подают в секцию (100) синтеза.

2. Установка для получения мочевины способом по одному из предшествующих пунктов, включающая по меньшей мере:
секцию (100) синтеза и
средства подачи, обеспечивающие ввод свежего аммиака и ввод свежего диоксида углерода в секцию синтеза,
отличающаяся тем, что секция (100) синтеза включает по меньшей мере реактор, отпарной аппарат и конденсатор, образующие контур высокого давления, и выполненная с возможностью подачи в нее по меньшей мере части свежего диоксида углерода в жидкой фазе посредством указанных средств подачи, причем дополнительно имеются средства (150) для смешивания, предназначенные для смешивания вводимого жидкого диоксида углерода по меньшей мере с частью вводимого жидкого аммиака.

3. Установка по п.2, в которой указанные средства для смешивания представляют собой насадку (150), включающую первую часть с отдельными коаксиальными проходами для жидкого диоксида углерода и жидкого аммиака и вторую часть для смешивания, в которой смешивают жидкий диоксид углерода и аммиак.

4. Установка по п.3, в которой указанная насадка включает внешний проход и внутренний коаксиальный проход, имеющий сужающуюся выходную часть, в основном соответствующую сужающейся части внешнего прохода, что обеспечивает образование зоны смешивания с уменьшающимся в направлении оси поперечным сечением, причем за зоной смешивания в насадке следует часть с постоянным поперечным сечением и расширяющаяся часть для снижения скорости потока жидкой смеси.

5. Способ повышения эффективности установки для получения мочевины, представляющей собой установку с самоотпаркой или с отпаркой с использованием CO₂, включающую по меньшей мере секцию (100) синтеза, содержащую реактор, отпарной аппарат и конденсатор в контуре высокого давления, подключенную к средствам подачи аммиака и к средствам подачи газообразного диоксида углерода, отличающийся тем, что используют средства подачи жидкого диоксида углерода, подключенные к секции синтеза, и дополнительно используют средства (150) для смешивания, предназначенные для смешивания вводимого жидкого аммиака с вводимым жидким диоксидом углерода и подачи полученной жидкой смеси в секцию синтеза.

Изобретение относится к способу модернизации установки (1) для получения мочевины, использующей процесс самоотпарки. .

Усовершенствованный способ синтеза мочевины // 2468002

Изобретение относится к усовершенствованному способу синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода при высоких давлении и температуре с образованием карбамата аммония в качестве промежуточного продукта.

Способ модернизации установки для получения мочевины // 2458915

Изобретение относится к способу модернизации установки (1) для получения мочевины. .

Способ получения карбамида // 2454403

Изобретение относится к способу получения карбамида из аммиака и диоксида углерода. .

Способ получения мочевины и установка для его осуществления // 2446152

Изобретение относится к способу получения мочевины из аммиака и диоксида углерода. .

Способ получения карбамида // 2442772

Изобретение относится к способу получения карбамида при повышенных температуре и давлении в установке, содержащей секцию высокого давления, которая включает реактор, стриппер, конденсатор и скруббер.

Способ и установка для получения карбамида // 2440977

Изобретение относится к устройствам и способам для получения карбамида и может быть использовано в химической промышленности и промышленности по производству удобрений.

Способ получения карбамида, меченного стабильным изотопом 13c // 2440826

Изобретение относится к тонкому органическому синтезу, синтезу медицинских препаратов и касается способа получения карбамида со стабильным изотопом углерода 13C для использования в медицинской диагностике заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Способ и установка для получения мочевины // 2440334

Изобретение относится к способу получения мочевины. .

Установка и способ для получения карбамида // 2434850

Изобретение относится к установке для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении. .

Способ и установка для получения карбамида и способ модернизации установки для получения карбамида // 2499791

Изобретение относится к способу получения карбамида. Способ включает взаимодействие диоксида углерода и аммиака, подаваемого в избытке, в зоне синтеза при повышенных температурах и давлениях с образованием раствора синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, дистилляцию указанного раствора при подводе тепла на нескольких ступенях давления, включая дистилляцию при 1,5-2,5 и 0,2-0,5 МПа, с образованием водного раствора карбамида и газов дистилляции. Далее проводят конденсацию-абсорбцию газов дистилляции при охлаждении с использованием водных абсорбентов и образованием водных растворов углеаммонийных солей, рециркуляцию водного раствора углеаммонийных солей со стадии конденсации-абсорбции газов дистилляции при более низком давлении па стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции при более высоком давлении и далее в зону синтеза, выпаривание водного раствора карбамида и его дальнейшую переработку известными способами. При этом поток раствора из зоны синтеза перед подачей на стадию дистилляции при давлении 1,5-2,5 МПа подвергают адиабатической сепарации при давлении 8-12 МПа с последующей дистилляцией при этом же давлении в токе диоксида углерода, используемого в количестве 40-60% от общего его количества, вводимого в процесс. Проводят конденсацию-абсорбцию выделенных газов, а также части газов адиабатической сепарации, при том же давлении в контакте с водным раствором углеаммонийных солен, полученным при конденсации-абсорбции газов дистилляции при давлении 1,5-2,5 МПа, и при охлаждении конденсатом, кипящим под избыточным давлением с образованием пара, конденсацию-абсорбцию при давлении 1,5-2,5 МПа остальной части газов адиабатической сепарации при давлении 8-12 МПа совместно с газами дистилляции при давлении 1,5-2,5 МПа. Раствор углеаммонийных солей, полученный при конденсации-абсорбции при давлении 8-12 МПа, рециркулируют в зону синтеза. Технический результат состоит в повышении степени превращения исходных реагентов в зоне синтеза. 3 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 5 пр.

Модульная система и способ получения мочевины из биомассы // 2510391

Изобретение относится к способу получения мочевины из биомассы. Способ включает стадии, на которых очищают исходное сырье из биомассы с целью удаления всех неорганических веществ, смешивают очищенное исходное сырье из биомассы с целью получения однородной смеси, гранулируют смешанное исходное сырье из биомассы с целью получения гранул преимущественно однородного размера, измельчают гранулы до размера частиц 1 мм или менее, газифицируют измельченные гранулы в газогенераторе, подвергают сжатию поток CO2 до давления не менее около 6000 фунт/кв. дюйм и не более около 7000 фунт/кв. дюйм, подают поток NH3 в обходной системе рециркуляции с 30% коэффициентом конверсии и давлении не менее около 6000 фунт/кв. дюйм и не более около 7000 фунт/кв. дюйм, и объединяют сжатый поток CO2 со сжатым потоком NH3. Изобретение позволяет осуществить экономически выгодное маломасштабное производство мочевины, основанное на модульном принципе с целью улучшения управления процессом и мобильности, а также обеспечивает чистое и однородное исходное сырье из биомассы. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Усовершенствование контура высокого давления для синтеза мочевины // 2513768

Изобретение относится к способу получения мочевины. Способ включает вступление в реакцию аммиака и диоксида углерода в контуре (1) высокого давления, включающем по меньшей мере реактор (2, 200) синтеза, секцию (3) термической отпарки и секцию (4) конденсации карбамата. При этом раствор (9) мочевины, полученный при взаимодействии аммиака и диоксида углерода, подвергают адиабатической отпарке в секции (10) адиабатической отпарки с подачей (11) диоксида углерода в качестве средства для отпарки, получая жидкий раствор (12) мочевины и паровую фазу (13), содержащую аммиак и диоксид углерода. Раствор (12) мочевины, полученный в процессе адиабатической отпарки, дополнительно подвергают термической отпарке в секции (3) термической отпарки и возвращают паровую фазу (13) в зону реакции в реакторе синтеза для повторного использования. Секция термической отпарки включает устройство для самоотпарки без добавления какого-либо средства для отпарки или включает устройство для отпарки диоксидом углерода, в которое в качестве средства для отпарки подают диоксид углерода, а линия (5) для подачи диоксида углерода разделена на первый участок (11), направленный в секцию (10) адиабатической отпарки, второй участок (8), направленный в реактор (2), и третий участок (16), направленный в секцию (3) термической отпарки, и при этом по первому участку (11) подается количество диоксида углерода, составляющее 20-60% от всего исходного количества. Также предложены установка для получения мочевины и способ ее модернизации. Изобретение позволяет увеличить выход реакции, обеспечить более высокую производительную мощность и снизить энергопотребление. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Модульная система и способ производства мочевины с использованием простаивающего природного газа // 2516131

Изобретение может быть использовано для производства удобрений и смешанных видов топлива из простаивающего природного газа. Способ производства мочевины включает добычу простаивающего сырьевого природного газа, его смешение, удаление влаги и потенциально разрушительных веществ, риформинг, восстановление потока CO2 из природного риформинг-газа, сочетание регенерированного потока CO2 с потоком аммиака и выделение мочевины. Система для производства мочевины включает модуль очистки, модуль риформинга, модуль конверсии, модули получения аммиака и мочевины, при этом один из модулей является перемещаемым. Изобретение позволяет оптимизировать процесс производства, упростить конструкцию, уменьшить время производства мочевины, а также эксплаутировать систему в местах размещения скважин. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Способ получения карбамида // 2529462

Изобретение относится к способу получения карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температуре и давлении, молярном соотношении NH3:CO2=(3,4-3,7):1. Способ проводят в реакторе синтеза карбамида, из которого раздельно выводят газы и жидкий плав синтеза карбамида, с последующим выделением избыточного аммиака из плава синтеза карбамида сепарацией при давлении 9-12 МПа, двухступенчатой дистилляцией плава, конденсацией газов дистилляции с образованием рециркулируемых растворов углеаммонийных солей. Дистилляцию первой ступени проводят при давлении 9-12 МПа в токе диоксида углерода, плав после дистилляции передают на вторую ступень дистилляции, осуществляемую при низком давлении. Газы дистилляции первой ступени конденсируют в двух последовательных зонах при давлении дистилляции первой ступени, куда вводят также газы, выведенные из реактора синтеза, и избыточный аммиак, выделенный на стадии сепарации. В первой зоне конденсацию осуществляют при введении части раствора углеаммонийных солей, полученного при конденсации газов дистилляции второй ступени, а конденсирующиеся пары охлаждают конденсатом, кипящим под избыточным давлением, с получением пара. Во второй зоне конденсации газов дистилляции первой ступени конденсирующиеся пары охлаждают оборотной водой, а не сконденсированные газы при том же давлении промывают другой частью раствора углеаммонийных солей, полученного при конденсации газов дистилляции второй ступени. Образующийся раствор углеаммонийных солей вводят во вторую зону конденсации, раствор углеаммонийных солей, выходящий из второй зоны конденсации, направляют в реактор. Дистилляцию первой ступени проводят в токе диоксида углерода, используемого в количестве 35-40% от общего его количества, вводимого в процесс, 75-85% газов, выделенных на стадии сепарации, вводят в первую зону конденсации газов дистилляции первой ступени, а остальное количество газов, выделенных на стадии сепарации, вместе с газами, выведенными из реактора синтеза, вводят во вторую зону конденсации газов дистилляции первой ступени. Технический результат заключается в продуцировании в первой зоне конденсации газов дистилляции первой ступени пара с параметрами, обеспечивающими его использование на последующих стадиях процесса производства карбамида. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ получения мочевины из отходов любого состава // 2538980

Изобретение относится к способу экологически чистого получения мочевины (CO(NH2)2) из отходов любого состава. Способ включает следующие стадии: а) получение синтез-газа, содержащего CO, CO2 и H2, посредством высокотемпературной обработки отходов в реакторе в присутствии кислорода O2, который получают посредством процесса криогенного разделения воздуха; б) преобразование CO, содержащегося в синтез-газе, с использованием H2O, в CO2+H2 (реакция сдвига) и отделение CO2 от H2; в) преобразование H2, полученного на стадии (б), с использованием N2, полученного из процесса криогенного разделения воздуха на стадии (а), с получением аммиака (NH3), и г) преобразование NH3 со стадии (в), с использованием CO2 со стадии (б), с получением мочевины (CO(NH2)2). Изобретение позволяет получить мочевину экономичным способом без газообразных выбросов, загрязняющих воздух. 1 ил.

Реактор для проведения газожидкостных двухфазных реакций // 2562648

Изобретение относится к реактору для проведения газожидкостных двухфазных химических реакций. Вертикальный реактор для получения мочевины с помощью прямого синтеза, начинающегося с аммиака и диоксида углерода, в газожидкостной двухфазной смеси, включает полую конструкцию, ограниченную внешней стенкой, имеющей цилиндрическую форму, закрытую на концах полукруглыми крышками и содержащую отверстия для впуска и выпуска технологических жидкостей, так чтобы обеспечить возможность попутного протекания газовой и жидкой фаз внутри реактора, множество наложенных друг на друга перфорированных тарелок, проходящих горизонтально внутри конструкции до внутренней поверхности цилиндрической стенки и подходящим образом разнесенных вдоль вертикальной оси таким образом, что между каждой парой соседних тарелок имеется сектор, находящийся в гидравлическом соединении с сектором, расположенным соответственно выше и/или ниже него, при этом по меньшей мере один сектор содержит разделительную перегородку, расположенную между двумя соседними тарелками и перпендикулярно им и закрепленную на поверхности тарелок и на внутренней поверхности футеровки внешней стенки, так чтобы разделить сектор на две секции, объемы которых находятся в отношении друг к другу, составляющем от 1/3 до 3/1, предпочтительно от 0,95 до 1,05, более предпочтительно равном 1. Изобретение обеспечивает эффективность и экономичность газожидкостных реакций, а также увеличение производственной мощности реактора. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ формирования мочевины посредством объединения процесса получения аммиака и процесса получения мочевины и система для этого // 2569306

Изобретение относится к способу формирования мочевины посредством объединения процесса получения аммиака и процесса получения мочевины. Способ включает получение аммиака и диоксида углерода и топочного газа для первого потока аммиака, потока диоксида углерода и потока топочного газа, содержащего диоксид углерода; разделение первого потока аммиака на второй поток аммиака и третий поток аммиака, причем второй поток аммиака переносится в абсорбер, и третий поток аммиака переносится в секцию синтеза мочевины процесса получения мочевины для получения мочевины; перенос потока диоксида углерода в секцию синтеза мочевины; перенос потока топочного газа в абсорбер; объединение второго потока аммиака и потока обедненного растворителя, поступающего из процесса получения мочевины для образования смешанного потока; приведение в контакт смешанного потока с потоком топочного газа в абсорбере для поглощения диоксида углерода из потока топочного газа с образованием потока обогащенного растворителя и потока обработанного газа; перенос потока обогащенного растворителя, выпускаемого из абсорбера, в секцию синтеза мочевины; приведение в контакт потока диоксида углерода, третьего потока аммиака и потока обогащенного растворителя в секции синтеза мочевины для образования мочевины и потока обедненного растворителя и перенос потока обедненного растворителя из процесса получения мочевины в абсорбер. Также предложены способ формирования мочевины посредством объединения части процесса аммиака и процесса получения мочевины, системы для осуществления способов. Изобретение позволяет уменьшить потребности в потреблении энергии и требования к капитальным затратам. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ модернизации установки для производства мочевины с самоотпариванием и процесса для синтеза мочевины // 2585283

Изобретение относится к способу модернизации установки для производства мочевины с самоотпариванием, включающей секцию синтеза мочевины высокого давления, куда входит по меньшей мере реактор, термическая или аммиачная отпарные секции и конденсатор, секция обработки среднего давления и секция извлечения низкого давления. Способ включает стадии, на которых осуществляют монтаж промежуточной секции (30) извлечения, соединенной между секцией синтеза высокого давления и секцией среднего давления, направление, по меньшей мере частично, потока раствора мочевины (14А, 15А), полученного в секции высокого давления, в промежуточную секцию (30), направление потока концентрированного раствора (15В) из промежуточной секции в секцию среднего давления, разложение карбамата и извлечение раствора карбамата из потока раствора мочевины в промежуточной секции (30) извлечения, работающей при промежуточном давлении, которое ниже рабочего давления в секции синтеза и выше, чем рабочее давление в секции среднего давления, с получением потока концентрированного раствора (15В) при промежуточном давлении. Также предложены способ синтеза мочевины с самоотпариванием и установка для производства мочевины. Изобретение позволяет увеличить производительность установки для производства мочевины с самоотпариванием. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ и установка для получения аммиака-мочевины // 2597362

Настоящее изобретение относится к способу получения аммиака-мочевины. Жидкий аммиак (20), содержащий незначительные количества водорода, азота, метана и необязательно других инертных в отношении мочевины газов, получают в процессе синтеза аммиака, который проводят при определенном давлении синтеза аммиака, и по крайней мере часть указанного жидкого аммиака используют для обеспечения входного потока аммиака (24) процесса синтеза мочевины 16. При этом жидкий аммиак, образующийся в результате указанного процесса синтеза аммиака, обрабатывают непосредственно при указанном давлении синтеза аммиака на стадиях очистки, предназначенных для удаления инертных в отношении мочевины газов, и таким образом формируют входной поток аммиака (24), пригодный для указанного процесса синтеза мочевины при давлении, близком к указанному давлению синтеза аммиака. Процесс очистки включает по крайней мере следующие стадии: а) охлаждение жидкого аммиака (20) для получения охлажденного потока жидкого аммиака (21), б) отделение газообразной фракции (22), включающей водород и метан, из указанного охлажденного жидкого аммиака, при этом получают очищенный жидкий аммиак (23) при высоком давлении, и в) повторное нагревание указанного очищенного жидкого аммиака (23) после отделения указанной газообразной фракции, при этом получают повторно нагретый очищенный аммиак (24) при температуре, пригодной для подачи в процесс синтеза мочевины. Также предложены установка для получения аммиака-мочевины и способ реконструкции установки для получения аммиака-мочевины. Изобретение позволяет повысить эффективность способа подачи потока аммиака из секции аммиака в секцию мочевины. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.