Способ и установка для получения аммиака-мочевины



Способ и установка для получения аммиака-мочевины
Способ и установка для получения аммиака-мочевины
Способ и установка для получения аммиака-мочевины
Способ и установка для получения аммиака-мочевины
Способ и установка для получения аммиака-мочевины

 


Владельцы патента RU 2597362:

КАСАЛЕ СА (CH)

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.

 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к получению аммиака-мочевины. Получение аммиака-мочевины обозначает способ, в котором аммиак (NH3) синтезируют при взаимодействии пригодного источника углеводорода с пригодным источником азота, затем указанный аммиак взаимодействует с диоксидом углерода (CO2), при этом получают мочевину.

Предшествующий уровень техники

Согласно известному уровню техники аммиак получают при взаимодействии свежего синтез-газа при высоком давлении. Указанный свежий синтез-газ обычно получают при реформинге пригодного источника углеводорода, например природного газа или синтез-газа (SNG), и пригодного источника азота, например воздуха или обогащенного воздуха. Процесс реформинга может включать, например, первичный реформинг и вторичный реформинг. Необработанный синтез-газ, полученный на стадии реформинга, затем обрабатывают на ряде стандартных стадий, включающих, например, конверсию моноксида углерода (CO), метанирование и удаление CO2 перед синтезом аммиака. Фактически синтез аммиака проводят в так называемом замкнутом цикле синтеза аммиака при высоком давлении, которое обычно находится в диапазоне 80-200 бар и в большинстве случаев при приблизительно 150 бар.

Поскольку аммиак является одним из реагентов для синтеза мочевины, секция синтеза мочевины должна располагаться после секции синтеза аммиака. Пример одновременного получения аммиака и мочевины подробно описан в заявке EP 1041038.

Секция синтеза мочевины обычно включает замкнутый цикл синтеза мочевины высокого давления и секцию регенерации. Указанный замкнутый цикл синтеза мочевины обычно включает реакционную секцию, секцию стриппинга и секцию конденсации.

Более подробно, известные методы синтеза мочевины включают процессы автостриппинга (селфстриппинга) или термостриппинга, при необходимости с использованием аммиака в качестве стриппинг-агента, и CO2 стриппинг-процесс с использованием диоксида углерода в качестве стриппинг-агента.

Описание автостриппинга можно найти в патенте GB 1542371 и в справочнике Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3е изд., т.23, сс.548-562.

Характерным признаком процесса CO2 стриппинга является стриппинг непревращенного карбамата при противоточном контактировании со свежим диоксидом углерода при давлении синтеза. В типичном процессе CO2 стриппинга конденсация карбамата при высоком давлении происходит не полностью, оставшиеся газы конденсируются в реакторе и обеспечивают реактор источником тепла, а именно тепла, требуемого для дегидратации карбамата и для нагревания смеси до равновесной температуры (см энциклопедию Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5-е изд., т.A27, сс 344-346). Однако известно также, что можно проводить общую конденсацию в секции конденсации высокого давления на установке CO2 стриппинга. В этом случае газообразная смесь, поступающая в указанную секцию конденсации, конденсируется в максимально возможной степени с учетом специфических условий (состав смеси, температура, давление и т.п.) в секции конденсации, в отличие от процессов частичной конденсации газообразной смеси, где часть газообразной смеси специально не конденсируется, обеспечивая реактор источником тепла, как указано ранее.

Стандартный процесс CO2 стриппинга мочевины с частичной конденсацией описан, например, в заявке WO 00/00466. Способ с полной конденсацией и метод реконструкции установки с частичной конденсацией в установку с полной конденсацией описан в заявке WO 01/96287.

Как указано выше, при синтезе аммиака получают поток жидкого аммиака при значительном давлении, обычно приблизительно 150 бар, и температуре, близкой к 0°C, например в диапазоне от -10 до 10°C (от 263 до 283K). Указанный поток жидкого аммиака содержит некоторые растворенные газы, включая H2, N2, CH4 и Ar, которые по существу являются инертными в отношении реакции синтеза мочевины и их можно считать инертными в отношении мочевины газами. Следует исключить накопление инертных в отношении мочевины газов в реакционной зоне синтеза мочевины. Действительно инертные в отношении мочевины газы приводят к снижению эффективности конверсии, так как они снижают парциальное давление реагентов и занимают некоторый объем в доступной реакционной зоне. Накопление свободного водорода в скруббере замкнутого цикла синтеза мочевины может также приводить к образованию взрывоопасной смеси с кислородом, который обычно подают в замкнутый цикл мочевины в качестве пассивирующего агента.

Для исключения указанных выше проблем в предшествующем уровне техники использовали снижение давления в потоке аммиака для удаления инертных в отношении мочевины газов перед подачей в секцию мочевины. Давление в потоке жидкого аммиака сначала снижают, обычно до величины менее 10 бар, и инертные в отношении мочевины газы отделяют в сепараторе низкого давления. Затем в полученном таким образом потоке очищенного жидкого аммиака снова повышают давление до величины, требуемой для подачи в замкнутый цикл синтеза мочевины. В предшествующем уровне техники полагали, что указанные стадии снижения и последующего повышения давления имеют значение для максимально возможного снижения количества указанных инертных в отношении мочевины газов, достигающих реактора синтеза мочевины. Однако следует понимать, что при этом теряется энергия давления выходящего потока из замкнутого цикла синтеза аммиака. Для повышения давления жидкого аммиака требуются потребление энергии и использование крупногабаритных и дорогостоящих насосов, то есть значительные капитальные расходы. Если требуется увеличение производительности установки аммиак-мочевина, например увеличение производительности секции аммиака, то насосы, подающие аммиак, могут оказаться не способными поддерживать увеличенную скорость потока аммиака, подаваемого в следующую секцию мочевины, таким образом, создавая узкое место в установке.

Краткое изложение сущности изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в разработке более эффективного и менее дорогостоящего способа подачи потока аммиака из секции аммиака в секцию мочевины.

Указанная цель достигается при разработке способа получения аммиака-мочевины по независимому п.1, в котором жидкий аммиак, содержащий незначительные количества водорода, азота, метана и 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 в процесс синтеза мочевины, причем указанный способ получения аммиака-мочевины отличается тем, что жидкий аммиак, образующийся в указанном процессе 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, пригодный для указанного процесса синтеза мочевины при давлении, близком к указанному давлению синтеза аммиака, а процесс очистки включает по крайней мере следующие стадии:

а) охлаждение жидкого аммиака для получения охлажденного потока жидкого аммиака,

б) отделение газообразной фракции, включающей водород и азот, из указанного охлажденного жидкого аммиака, при этом получают очищенный жидкий аммиак при высоком давлении, и

в) повторное нагревание указанного очищенного жидкого аммиака и отделение указанной газообразной фракции, при этом получают повторно нагретый очищенный аммиак при температуре, пригодной для подачи в процесс синтеза мочевины.

Указанные выше стадии охлаждения и повторного нагревания жидкого аммиака в основном проводят при одном и том же давлении процесса синтеза аммиака, без снижения и повторного повышения давления, как описано в предшествующем уровне техники. Величина давления жидкого аммиака, которая является пригодной для секции мочевины, близка к давлению синтеза аммиака, то есть составляет аналогичную величину минус падение давления, связанное с промежуточным охлаждением и повторным нагреванием, а также с другими стадиями процесса очистки, если они используются.

Значительное удаление водорода и/или метана проводят при охлаждении жидкого аммиака до пригодной температуры, так как растворимость водорода в жидком аммиаке зависит от температуры и уменьшается со снижением температуры. Следует понимать, что в настоящем изобретении предусматривается, что растворимость газов, инертных в отношении мочевины, прежде всего H2 и CH4, снижается под действием температуры в большей степени, чем при изменении давления. Таким образом, предварительное удаление газов, инертных в отношении мочевины, прежде всего водорода, можно проводить при значительно более низких затратах, чем при стандартной технологии, включающей снижение и последующее увеличение давления аммиака и применение соответствующих насосов.

Предпочтительно, жидкий аммиак охлаждают до температуры от -35°C до -15°C (приблизительно от 238 до 258K), чтобы отделить значительное количество растворенных водорода и метана.

Более предпочтительно, стадию охлаждения жидкого аммиака проводят после процесса разделения потока жидкость-газ, выходящего из реактора синтеза аммиака, отделения рециркулирующего газа, который затем используют в синтезе аммиака, с целью сбережения энергии и улучшения процесса отделения водорода и метана.

Температура повторного нагревания очищенного аммиака, согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения, находится в диапазоне от 10 до 120°C.

Давление очищенного и повторно нагретого аммиака в дальнейшем можно увеличить, если необходимо, чтобы компенсировать потери давления или когда давление в процессе синтеза мочевины выше, по сравнению с давлением в процессе синтеза аммиака. Однако в любом случае энергия давления жидкого аммиака сохраняется, что является значительным преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, когда наблюдаются потери энергии давления жидкого аммиака, и для повышения давления требуется дорогостоящее насосное оборудование. Например, заявителем было установлено, что при подаче аммиака потребляется приблизительно 6 кВтч на тонну мочевины, что означает от 25% до 30% потребляемой электроэнергии.

Жидкий аммиак, который подают в процесс синтеза мочевины, может представлять собой полный выходной поток аммиака из секции синтеза аммиака или только его часть. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, в которых для получения мочевины используют только часть синтезированного аммиака, можно получать комбинированный выходной поток аммиака и мочевины.

Повторно нагретый жидкий аммиак можно необязательно подвергать процессу дегидрирования перед подачей в секцию мочевины для получения еще более низкого относительного количества водорода в реакционной зоне мочевины. Указанный процесс дегидрирования можно проводить в присутствии пригодного катализатора, такого как известные катализаторы De-Oxo.

Другая необязательная мера предотвращения накопления водорода в реакционном пространстве заключается в дегидрировании потока отходящего газа из установки получения мочевины. Например, специалистам в данной области техники известен способ отбора отходящих газов из секции конденсации и из реакционной зоны, и промывка указанных отходящих газов рециркулирующим раствором карбамата, образующегося, например, в секции разложения карбамата при среднем или низком давлении. На указанной стадии промывки получают карбаматсодержащий жидкий поток, который поступает через рециркулирующую систему в реакционную зону, при необходимости через секцию конденсации. Признаком настоящего изобретения является дегидрирование указанных отходящих газов перед стандартной стадией промывки.

Можно также проводить необязательное дегидрирование CO2, подаваемого в процесс получения мочевины. Подаваемый CO2 можно дегидрировать при контактировании CO2 с кислородсодержащим потоком, предпочтительно воздухом, и с пригодным катализатором, при этом водород, содержащийся в подаваемом диоксиде углерода, окисляется и удаляется в форме воды. Указанные выше варианты дегидрирования подаваемого аммиака, подаваемого CO2 и потока отходящих газов можно осуществлять в отдельности или в любой комбинации.

Предпочтительный признак настоящего изобретения заключается в исключении стадии дегидрирования подаваемого потока CO2 за счет отделения водорода из подаваемого потока аммиака и возможно из потока отходящего газа, что является существенным преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, так как дегидрирование подаваемого CO2 проводят при введении воздуха, например, между двумя ступенями компрессора CO2. Содержащийся в воздухе кислород взаимодействует с водородом с образованием воды, но воздух также содержит большое количество азота (N2), который является инертным по отношению к мочевине газом и снижает эффективность реактора. Наоборот, удаление водорода из подаваемого аммиака по настоящему изобретению не оказывает влияния на реактор синтеза мочевины, а удаление водорода из отходящего газа позволяет использовать доступный кислород, который в любом случае вводят в качестве пассивирующего агента для стриппера. Другими словами, в настоящем изобретении предлагается уменьшение количества воздуха, вводимого в замкнутый цикл мочевины, что оказывает благоприятное действие на эффективность конверсии, прежде всего в реакторе.

Более подробно, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается дегидрирование отходящего газа перед промывкой в скруббере, который размещен после стриппера. Так как пассивирующий кислород в основном необходим в стриппере, это означает, что на стадии промывки используют избыток кислорода по сравнению с количеством кислорода, который действительно необходим для защиты скруббера. Следовательно, на стадии дегидрирования, перед промывкой, потребляется некоторый избыток указанного кислорода, который при необходимости можно использовать для защиты стриппера.

Настоящее изобретение относится к получению аммиака-мочевины с использованием любого процесса синтеза мочевины, включая не-стриппинг, полный рециркуляционный процесс, стриппинг аммиака, автостриппинг, стриппинг CO2. В конкретном варианте предлагается получение мочевины с использованием процесса стриппинга CO2 с полной конденсацией, включая замкнутый цикл синтеза мочевины при высоком давлении, включающую по крайней мере реакционную зону, секцию стриппинга CO2 и секцию полной конденсации. В этом случае аммиак, подаваемый в секцию мочевины, предпочтительно направляют полностью или частично в указанную секцию полной конденсации, предпочтительно основную часть подаваемого аммиака направляют в секцию полной конденсации, а остальную часть аммиака направляют в зону реакции.

Дополнительные объекты настоящего изобретения включают установку для получения аммиака-мочевины, предназначенную для проведения указанного выше процесса, и реконструкцию существующей установки для получения аммиака-мочевины согласно прилагаемым пунктам формулы.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения подробно представлены в следующем описании в качестве примера осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые рисунки, который не ограничивает объем изобретения.

Краткое описание фигур

На фигуре 1 приведена схема установки для получения аммиака-мочевины согласно одному варианту настоящего изобретения.

На фигуре 2 приведена схема установки для получения аммиака-мочевины согласно другому варианту настоящего изобретения.

На фигуре 3 приведена схема замкнутого цикла синтеза мочевины в секции мочевины в установке для получения аммиака-мочевины согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

На фигуре 4 приведена упрощенная схема установки для получения аммиака-мочевины согласно предшествующему уровню техники.

На фигуре 5 приведен пример установки для получения аммиака-мочевины, как указано на фиг.4, реконструированной согласно одному из вариантов настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Как указано на фиг.1, установка для получения аммиака-мочевины включает секцию получения аммиака 10 и секцию получения мочевины 16. Секция получения аммиака 10 включает внешний аппарат 11 для получения свежего газообразного аммиака, замкнутый цикл синтеза аммиака 12, теплообменник или охладитель аммиака 13, предназначенный для охлаждения жидкого аммиака, поступающего из замкнутого цикла синтеза аммиака 12, газожидкостный сепаратор 14 и другой теплообменник 15 для повторного нагревания жидкого аммиака, отделенного в газожидкостном сепараторе 14.

Во внешний аппарат 11 секции аммиака 10 подают десульфированный природный газ или природный синтез-газ или другой источник углеводорода, поток пара для парового реформинга и поток воздуха или обогащенного воздуха. В результате реформинга источника углеводорода образуется неочищенный синтез-газ, который затем обрабатывают и получают свежий газ 19. Указанные стадии известны в данной области техники, см., например, EP 2065337, и в дальнейшем не описаны. Свежий газ 19 взаимодействует в замкнутом цикле 12 и образует поток жидкого аммиака 20 высокого давления, содержащий незначительные количества H2, N2, CH4, Ar. Так как указанные незначительные компоненты являются в основном инертными в отношении реакции между аммиаком и диоксидом углерода для получения мочевины, они рассматриваются как инертные в отношении мочевины. Жидкий аммиак 20 обычно находится при температуре от -10°C до 10°C и давлении приблизительно 150 бар.

В примере, показанном на фиг.1, весь поток аммиака 20 используют для получения мочевины в секции мочевины 16, хотя в других вариантах осуществления настоящего изобретения часть указанного потока 20 отбирают для получения аммиака в качестве конечного продукта, а остальную часть используют для получения мочевины. В данном примере поток аммиака 20 охлаждают в охладителе аммиака 13 до температуры предпочтительно в диапазоне от -35°C до -15°C и более предпочтительно от -33°C до -20°C с целью снижения растворимости водорода и метана. При пониженной растворимости газообразный поток 22, включающий водород и метан, легко разделяется в газожидкостном сепараторе 14, очищенный жидкий аммиак 23 со сниженным содержанием газов, инертных в отношении мочевины, и прежде всего водорода и метана, повторно нагревают в теплообменнике 15 до температуры, пригодной для подачи в секцию мочевины 16, предпочтительно до температуры в диапазоне от 10°C до 120°C.

Следует отметить, что охладитель 13, сепаратор 14 и нагреватель 15 в основном эксплуатируют при том же самом давлении подачи, что и в замкнутом цикле синтеза 12. Другими словами, жидкий аммиак 20 направляют непосредственно при давлении подачи через стадии охлаждения, разделения и повторного нагревания, таким образом, давление очищенного жидкого аммиака 24 равно давлению в замкнутом цикле 12 минус потери давления в элементах 13, 14 и 15. Следовательно, очищенный жидкий аммиак 24 в основном сохраняет количество энергии давления жидкого потока 20 в замкнутом цикле синтеза 12 и его можно направлять в секцию мочевины 16 при высоком давлении, близком к давлению синтеза аммиака, и обычно близком также к давлению синтеза мочевины. Следовательно, очищенный жидкий аммиак 24 можно подавать в секцию мочевины 16 без существенного повышения давления. При необходимости для аммиака можно установить циркуляционный насос. При необходимости в потоке аммиака 24 для подачи в секцию мочевины 16 давление можно повысить.

Источник CO2 для той же самой секции мочевины 16 представлен потоком 25. Необязательно некоторое количество CO2 в потоке 25 можно регенерировать в виде побочного продукта секции аммиака, прежде всего при удалении CO2 из неочищенного синтез-газа во внешнем аппарате 11.

На фиг.2 представлена схема другого варианта, в котором очищенный жидкий аммиак 24 подвергают процессу дегидрирования перед подачей в секцию мочевины 16. Указанный процесс дегидрирования проводят в аппарате для дегидрирования 30, который также эксплуатируют при высоком давлении синтеза аммиака. В результате дегидрирования жидкого аммиака отделяют H2-обогащенный поток, который можно регенерировать для дальнейшего использования. Дегидрированный и, следовательно, очищенный жидкий аммиак 27 направляют в секцию мочевины 16.

В секции мочевины 16 можно использовать любой известный способ получения мочевины, включая стриппинг аммиака, автостриппинг, CO2-стриппинг, не-стриппинг, включая процесс полной рециркуляции.

Секция мочевины 16 обычно включает замкнутый цикл синтеза мочевины высокого давления и секцию регенерации, включающую секцию (секции) обработки среднего давления и/или низкого давления. На фиг.3 показан наиболее предпочтительный вариант замкнутого цикла высокого давления в секции мочевины 16. Как показано на фиг.3, замкнутый цикл HP 100 включает реактор 101, стриппер 102, конденсатор карбамата 103 и скруббер 104. Конденсатор 103 предпочтительно предназначен для полной конденсации и в данном случае рассматривается как полный конденсатор. Предпочтительно стриппер 102 представляет собой вертикальный обогреваемый паром кожухотрубчатый теплообменник, полный конденсатор 103 предпочтительно представляет собой трубчатый конденсатор с падающей пленкой, как описано в заявке WO 01/96287.

Входные потоки в замкнутый цикл 100 представляют собой источник аммиака 24 или дополнительный дегидрированный поток аммиака 27 (см. фиг.2) и поток CO2 25. Входной поток аммиака предпочтительно разделяют на два потока, один направляют в реактор, а другой - в конденсатор. В примере показан входной поток аммиака 24, разделенный на два потока 24a и 24b. Предпочтительно поток 24b, направляемый в конденсатор, содержит большую часть потока 24, например 2/3 (две трети) от общего количества.

Смесь 110, полученную в реакторе 101 и содержащую мочевину, карбамат и не прореагировавший аммиак, смешивают с потоком CO2 25, и получают концентрированный раствор мочевины 111 и пары 112, включающие аммиак и диоксид углерода. Указанные пары 112 предпочтительно разделяют на первый поток 113, направляемый в полный конденсатор 103, и второй поток 114, направляемый в реактор 101.

Конденсат 119 подают в реактор вместе с потоком аммиака 24а через эжектор 120. Верхние отходящие газы 114 из конденсатора 103 направляют в скруббер 104 после смешивания с отходящими газами 116 из реактора. Отходящие газы 117 промывают раствором карбамата 130, возвращенного из секции регенерации (не показана), то есть полученного после разложения карбамата, содержащегося в концентрированном растворе 111. Неконденсированную фракцию 115 выпускают из верхней части скруббера 104, оставшуюся карбаматсодержащую жидкую фракцию 118 возвращают в полный конденсатор 103 вместе с оставшейся частью 24b подаваемого аммиака через второй эжектор 121.

Преимущество схемы, приведенной на фиг.3, заключается в том, что скруббер 104 представляет собой дополнительный барьер против накопления инертных в отношении мочевины газов в зоне реакции, а именно в данном примере в реакторе 101. Фактически основную часть инертных в отношении мочевины газов, растворенных в потоке 24b подаваемого аммиака 24, выпускают с потоком 115 до их попадания в реактор 101. Следует понимать, что схему, показанную на фиг.3, можно эксплуатировать при относительно высоком содержании инертных в отношении мочевины газов в подаваемом аммиаке 24, прежде всего с использованием предпочтительных вариантов, в которых поток 24b содержит основное количество подаваемого аммиака 24.

Необязательные признаки настоящего изобретения включают дополнительное удаление водорода с целью исключить риск образования взрывоопасных смесей, прежде всего в скруббере 104. Согласно одному варианту настоящего изобретения пары 117 подвергают процессу дегидрирования до входа в указанный скруббер 104, то есть пригодный аппарат дегидрирования устанавливают перед скруббером 104. Другой необязательный признак включает дегидрирование источника CO2 в потоке 25.

Дегидрирование любых отходящих газов 117 или подаваемого потока CO2 25 предпочтительно проводят в присутствии катализаторов DeOxo, которые выпускаются, например, фирмой BASF и которые специально предназначены для удаления O2 и/или H2 из газообразных потоков. При этом образуются побочные продукты H2O и CO2.

Другим объектом настоящего изобретения является реконструкция стандартной установки для производства аммиака-мочевины. Пример приведен на фигурах 4 и 5.

На фиг.4 приведена схема стандартной установки для производства аммиака-мочевины, в которой секция аммиака включает внешний аппарат 211 и замкнутый цикл синтеза HP 212. Давление жидкого аммиака 220 снижают через расширитель 230, а инертные в отношении мочевины газы отделяют в сепараторе низкого давления 231. Давление очищенного аммиака затем снова повышают на стадии накачивания 232, при этом получают аммиак высокого давления для подачи в секцию мочевины 216.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения указанную установку можно реконструировать, как показано на фиг.5, при включении в схему охладителя аммиака высокого давления 213, сепаратора 214 и нагревателя 215, чтобы получить поток очищенного аммиака высокого давления 224 без применения насосов 232. Преимущество настоящего изобретения, прежде всего, заключается в том, что повышается производительность секции синтеза аммиака (то есть поток 220 увеличивается после реконструкции), т.к. скорость насосов 232 часто является узким местом всей установки, а замена насосов на более мощные или установка дополнительных насосов является весьма дорогостоящей. Следует отметить, что оборудование низкого давления, включая клапан 230, сепаратор 231 и насосы 232 (пунктирная линия на фиг.5) можно отключить или его можно эксплуатировать параллельно с вновь установленной разделительной секцией высокого давления, включающей аппараты 213, 214 и 215.

1. Способ получения аммиака-мочевины, в котором 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, причем указанный способ получения аммиака-мочевины отличается тем, что 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, а 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.

2. Способ по п.1, где жидкий аммиак охлаждают до температуры от -35°С до -15°С.

3. Способ по п.1 или 2, где температура повторного нагревания находится в диапазоне от 10 до 120°С.

4. Способ по п.1, где указанный повторно нагретый очищенный жидкий аммиак (24) подвергают процессу дегидрирования перед подачей в процесс синтеза мочевины, при этом получают дополнительно очищенный питающий поток аммиака (27) с низким содержанием Н2 для указанного процесса синтеза мочевины.

5. Способ по п.1, включающий стадию промывки, где отходящие газы (114), полученные на стадии конденсации в процессе синтеза мочевины, и/или отходящие газы (116), полученные в ходе конверсии в мочевину, промывают рециркулирующим раствором карбамата и получают карбаматсодержащий жидкий поток (118), который поступает через рециркулирующую систему в реакционную зону мочевины, и где указанные отходящие газы (114, 116) подвергают дегидрированию перед указанной промывкой.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию дегидрирования питающего диоксида углерода (25) в указанном процессе синтеза мочевины.

7. Способ по п.4, где указанный процесс синтеза мочевины (16) представляет собой стриппинг СО2 с полной конденсацией, включая замкнутый цикл синтеза мочевины (100) при высоком давлении, включающий по крайней мере реакционную зону (101), секцию стриппинга СО2 (102) и секцию полной конденсации (103), при этом поток аммиака (24, 27), подаваемый в процесс синтеза мочевины, направляют полностью или частично в указанную секцию полной конденсации.

8. Способ по п.7, где основную часть указанного входного потока аммиака (24, 27) направляют в секцию полной конденсации, а остальную часть входного потока аммиака направляют в реактор.

9. Установка для получения аммиака-мочевины, предназначенная для проведения способа по любому из пп.1-8, которая включает по крайней мере секцию аммиака и секцию мочевины, причем секция аммиака включает замкнутый цикл синтеза аммиака (12), в котором получают жидкий аммиак (20) высокого давления, содержащий незначительные количества водорода, азота, метана и необязательно других инертных в отношении мочевины газов, и указанный жидкий аммиак или, соответственно, его часть является источником аммиака для указанной секции мочевины, при этом указанная установка отличается тем, что секция аммиака включает секцию очистки высокого давления, которую эксплуатируют в основном при давлении подачи в замкнутом цикле синтеза аммиака и которая предназначена для удаления из жидкого аммиака газов, инертных в отношении мочевины, и указанная секция очистки высокого давления включает по крайней мере:
а) охладитель аммиака (13), в который подают указанный жидкий аммиак,
б) газожидкостный сепаратор, в который подают охлажденный жидкий аммиак из указанного охладителя аммиака и в котором разделяют газообразный поток (22), включающий водород и азот, от указанного охлажденного жидкого аммиака, и
в) теплообменник для повторного нагревания аммиака, в котором очищенный жидкий аммиак (23) из указанного газожидкостного сепаратора повторно нагревают до температуры, пригодной для подачи в секцию синтеза мочевины.

10. Установка для получения аммиака-мочевины по п.9, включающая
- устройство для дегидрирования (30), в которое подают указанный повторно нагретый очищенный жидкий аммиак (24) перед подачей в секцию мочевины, причем указанное устройство обеспечивает подачу дополнительно очищенного жидкого аммиака (27) с низким содержанием Н2 в указанную секцию мочевины установки для получения аммиака-мочевины, и/или
- устройство для дегидрирования для удаления водорода из потока CO2 (25), подаваемого в указанную секцию мочевины.

11. Установка по п.9, включающая замкнутый цикл синтеза мочевины (100), включая скруббер (104), где отходящие газы (114), образовавшиеся на стадии конденсации, и/или отходящие газы (116), образовавшиеся при конверсии в мочевину, промывают рециркулирующим раствором карбамата, и установка включает устройство для дегидрирования, расположенное перед указанным скруббером (104), для удаления водорода из отходящих газов (117), направляемых в указанный скруббер.

12. Установка для получения аммиака-мочевины по любому из пп.9-11, где секция мочевины включает замкнутый цикл синтеза мочевины (100) высокого давления, по крайней мере с реактором (101), секцией стриппинга СО2 (102) и секцией полной конденсации (103), причем очищенный аммиак, полученный в секции аммиака, направляют напрямую полностью или частично в указанную секцию полной конденсации.

13. Способ реконструкции установки для получения аммиака-мочевины, где установка включает секцию аммиака и секцию мочевины, где из секции аммиака получают поток аммиака (220) высокого давления, содержащий газы, инертные в отношении мочевины, и секцию очистки, эксплуатируемую при пониженном давлении расширенного потока аммиака, и по крайней мере стадию накачивания (232) для повышения давления аммиака после очистки, и способ включает следующие стадии:
- включение секции очистки высокого давления, которую эксплуатируют в основном при давлении подачи в замкнутом цикле синтеза аммиака и которая предназначена для удаления газов, инертных в отношении мочевины, из жидкого аммиака, причем указанная секция очистки высокого давления включает по крайней мере охладитель аммиака (13), предназначенный для входящего потока указанного жидкого аммиака, газожидкостный сепаратор, предназначенный для входящего потока охлажденного жидкого аммиака из указанного охладителя аммиака, и предназначенный для отделения газообразного потока (22), содержащего водород и азот из указанного охлажденного жидкого аммиака, и теплообменник для повторного нагревания аммиака, предназначенный для повторного нагревания указанного очищенного жидкого аммиака (23) до температуры, пригодной для подачи в секцию синтеза мочевины,
- подачу по крайней мере части потока аммиака высокого давления, полученного в секции аммиака, в указанную вновь установленную секцию очистки высокого давления.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области химической технологии и, более конкретно, к электролизу воды, и предлагает способ получения потока газа путем прохождения потока воздуха по ионной поверхности, применимый при производстве электроэнергии.

Изобретение относится к способу производства аммиака. Способ включает осуществление экзотермической реакции первой части потока углеводородного сырья с газообразным окислителем, содержащим молекулярный кислород, для образования синтез-газа, осуществление эндотермического реформинга второй части потока углеводородного сырья паром на катализаторе в реакторе-теплообменнике для образования синтез-газа, объединение образующихся продуктов с получением объединенного потока синтез-газа, охлаждение объединенного потока с получением пара в утилизационном паровом котле, осуществление каталитической реакции объединенного потока в реакторе каталитического сдвига монооксида углерода для производства потока, содержащего дополнительное количество Н2 и CO2, охлаждение полученного потока для получения пара, удаление CO2 из потока с получением потока, обедненного CO2, удаление потока, по существу, чистого Н2 высокого давления из потока, обедненного CO2, используя многослойные системы адсорбции со сдвигом давления, и объединение потока, по существу, чистого Н2 высокого давления с потоком, по существу, чистого N2 высокого давления для производства аммиака, при этом аммиак производят независимо от продувки контура.

Изобретение относится к способу модификации аммиачного реактора с горячей стенкой, имеющего корпус с отверстием, занимающим только часть его сечения. Способ модификации аммиачного реактора с горячей стенкой, имеющего корпус с отверстием, занимающим только часть его сечения, при осуществлении которого: собирают каталитический картридж (7) из модульных элементов непосредственно внутри корпуса (2), при этом размеры модульных элементов подходят для их введения в корпус через имеющееся в корпусе отверстие (6), занимающее только часть его сечения, и каждый элемент имеет по меньшей мере одну панель (11); формируют посредством панелей (11) модульных элементов цилиндрическую наружную стенку (7а) картриджа (7) и кольцевое проточное пространство (8) между наружной стенкой картриджа и внутренней стенкой корпуса, при этом в панели (11) заранее, до их установки в корпус (2), введен теплоизолирующий слой (13).

Изобретение может быть использовано для производства аммиака паровой конверсией углеводорода, такого как природный газ. Углеводородное сырьё (5) и воздух (14) подают в секцию конверсии (1), где получают кондиционный синтез-газ (6).

Изобретение относится к способу и соответствующему оборудованию для получения кондиционного синтез-газа для производства аммиака с криогенной очисткой. Способ включает конверсию углеводородного исходного сырья с последующими стадиями конверсии СО, удаления СО2 и метанирования с получением потока сырого кондиционного синтез-газа, содержащего водород и азот, обработку сырого синтез-газа в секции криогенной очистки с получением потока очищенного синтез-газа, подачу жидкого потока, обогащенного азотом, при криогенной температуре в секцию криогенной очистки, обеспечение косвенного теплообмена между синтез-газом и жидким потоком, обогащенным азотом, в криогенной секции, причем поток, обогащенный азотом, частично испаряют для обеспечения охлаждения криогенной секции, и обработку воздушного потока в устройстве разделения воздуха с получением жидкого потока, обогащенного азотом, и потока, обогащенного кислородом.

Изобретение относится к катализатору синтеза аммиака. Данный катализатор представляет собой нанесенный металлический катализатор, который нанесен на соединение майенитового типа, содержащее электроны проводимости в концентрации 1015 см-3 или более и служащее носителем для катализатора синтеза аммиака.

Изобретение относится к области синтеза аммиака из кондиционного газа, содержащего водород и азот. Аммиачная установка для производства аммиака, в которой аммиачный продувочный газ (20) направляют в узел извлечения, включающий средства охлаждения (102, 202, 302, 402, 502) и фазовые сепараторы, расположенные каскадом и включающие сепаратор высокого давления (103, 203, 303, 403, 503), работающий при давлении контура, и сепаратор, работающий при существенно меньшем давлении, чем давление контура (205, 206, 305); при этом продувочный газ (20) сначала охлаждают до криогенной температуры с достижением частичного ожижения метана и аргона, а затем разделяют охлажденный поток в фазовом сепараторе высокого давления на газообразный поток и нижний жидкий продукт, который далее подают в сепаратор более низкого давления.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья осуществляют посредством следующих этапов.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ одновременного получения потока водорода А, подходящего для получения продукта А; обогащенного водородом потока синтез-газа Б, подходящего для получения продукта Б; обедненного водородом потока синтез-газа В, подходящего для получения продукта В; и, необязательно, потока монооксида углерода Г, подходящего для получения продукта Г, из единого потока синтез-газа X, характеризуется тем, что единый поток синтез-газа Х имеет оптимизированное для производства продукта В молярное отношение синтез-газа, определяемое как отношение Н2/CO.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Аммиак производят из синтез-газа, полученного в результате реформинга углеводородного сырья.

Изобретение относится к химической промышленности. Углеводородное сырье 107 смешивают с потоком 108 пара, подогревают в подогревателе 110 и направляют в установку 101 первичной конверсии с получением первого продуктового газа 113, окисляемого воздухом 114 в установке 102 вторичной конверсии. Полученный продуктовый газ 117 подают в реактор 103 конверсии оксида углерода. Конвертированный газ промывают в колонне 104 для удаления диоксида углерода и подают в реактор 105 метанирования для получения кондиционного синтез-газа 10, состоящего, главным образом, из водорода и азота с соотношением H2:N2 меньше 3, который затем сжимают в главной секции 130 и подают в контур синтеза аммиака высокого давления 106. Соотношение H2:N2 в газовом сырье 12, подаваемом в каталитический реактор блока 160, поддерживают на уровне 2,9-3,1 за счёт смешивания потока 11 и потока 18, обогащенного водородом. На стороне всасывания циркулятора 140 отбирают продувочный газовый поток 15 и в секции 150 извлечения водорода с помощью молекулярного сита PSA (абсорбция с десорбцией сбросом давления); молекулярного сита TSA (абсорбция с десорбцией увеличением температуры) или криогенного сепаратора получают газообразный поток 16, обогащенный водородом, который смешивают с непрореагировавшим газом 13 с получением впускного потока 17, направляемого в циркулятор 140. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх