Спосіб синтезу сечовини та пристрій для його здійснення

1 Спосіб синтезу сечовини, який передбачає реакцію аміаку з двоокисом вуглецю при температурі і тиску синтезу сечовини у колоні синтезу сечовини, нагрівання отриманого розчину для синтезу сечовини, що містить сечовину, аміак, що не прореагував, двоокис вуглецю, що не прореагував, і воду, в стрипері під тиском, по суті, рівному тиску синтезу сечовини, при цьому здійснюючи або не здійснюючи контакт вказаного розчину щонайменше з частиною двоокису вуглецю і аміаку, що подаються, для розділення вказаних аміаку і двоокису вуглецю, що не прореагували, у вигляді газоподібної суміші аміаку, двоокису вуглецю і води, подальшу обробку розчину для синтезу сечовини, що містить невідокремлений аміак, який не прореагував, і двоокис вуглецю, який не прореагував, для отримання сечовини, окреме введення газоподібної суміші, відділеної у вказаному стрипері, у конденсатор з трубчатим холодильником для здійснення контакту суміші з абсорбуючим середовищем при охолоджуванні, тим самим конденсуючи вказану газоподібну суміш, і рециркуляцію отриманого таким чином конденсату у колону синтезу сечовини, у якому частини, що знаходяться у контакті з вказаним конденсатом, з'єднань охолоджуючих труб і плити для труб у вказаному конденсаторі покриті рідким аміаком або розчином, збагаченим аміаком, для запобігання корозії вказаних ділянок завдяки дії вказаного конденсату 2 Спосіб по п 1, у якому вказані частини з'єднань плити для труб та охолоджуючих труб покриті відбивною плитою, через яку проходять вказані труби 3 невеликими зазорами між ними і щонайменше частину вихідного рідкого аміаку подають у простір між вказаною плитою для труб і вказаною відбив ною плитою таким чином, що вказаний простір виявляється заповненим рідким аміаком або розчином, збагаченим аміаком 3 Спосіб по п 1, у якому зазначений конденсатор встановлюють на або над зазначеною колоною синтезу сечовини, а указаному конденсату дають можливість стікати униз під дією сили ваги по трубопроводу, що з'єднує верхню частину зазначеного конденсатора з нижньою частиною колони синтезу сечовини , про яку йдеться 4 Спосіб по п 1, у якому указаний конденсат піддають тиску за допомогою ежектора, що направляється рідким аміаком, що подається, таким чином, що його рециркулюють у колону синтезу сечовини 5 Пристрій для синтезу сечовини, який включає колону синтезу сечовини для реакції аміаку і двоокису вуглецю під тиском і при температурі синтезу сечовини, стрипер для відділення аміаку, що не прореагував, і двоокису вуглецю, що не прореагував, шляхом нагрівання розчину для синтезу сечовини з зазначеної колони синтезу сечовини під тиском, по суті, рівному тиску синтезу сечовини, конденсатор з багатотрубним холодильником для конденсації аміаку, який не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прореагував, з зазначеного стрипера шляхом їх контакту з абсорбуючим середовищем, і трубопровід для подачі конденсату, отриманого у зазначеному конденсаторі, у нижню частину колони синтезу сечовини, в якому зазначений багатотрубний холодильник має відбивну плиту, що покриває частини з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, котрі повинні бути захищені від корозії, і через яку охолоджуючі труби проходять з невеликими зазорами, а також вхідний отвір або отвори для подачі рідкого аміаку у простір між зазначеною плитою для труб і зазначеною відбивною плитою 6 Пристрій по п 5, у якому зазначений стрипер має у своїй нижній частині вхідний отвір або отвори для подачі щонайменше частини вихідного аміаку або двоокису вуглецю як десорбуючого агента 7 Пристрій по п 5, у якому зазначений конденсатор встановлюють на або над зазначеною колоною синтезу сечовини, а зазначений трубопровід з зазначеного конденсатора у зазначену колону синтезу сечовини служить для стікання конденсату униз під дією сили ваги із зазначеного конденсато О (О о ю 57064 pa у нижню частину зазначеної колони синтезу денсатора у зазначену колону синтезу сечовини сечовини має ежектор для стиснення зазначеного конденса8 Пристрій по п 5, у якому трубопровід для доту, який направляється рідким аміаком, що подаставки зазначеного конденсату з зазначеного конється Даний винахід стосується вдосконаленого способу синтезу сечовини, в якому аміак і двоокис вуглецю, що не прореагували і які містяться в розчині для синтезу сечовини, поділяють у вигляді газоподібної суміші аміаку, двоокису вуглецю і води під тиском, по суті рівним тиску, який має місце під час синтезу сечовини, при цьому газоподібну суміш конденсують при охолоджуванні в конденсаторі з багатотрубним холодильником, а отриманий таким чином конденсат повертають на стадію синтезу сечовини Добре ВІДОМІ способи синтезу сечовини, що складається з реакції аміаку і двоокиси вуглецю в колоні синтезу сечовини під тиском і при температурі синтезу сечовини, відділення карбамату амонію від отриманого таким чином розчину для синтезу сечовини під тиском, по суті рівним тиску синтезу сечовини, у вигляді газоподібної суміші аміаку і двоокису вуглецю, створюючи поглинальне середовище для поглинання вказаної газоподібної суміші таким чином, щоб рециркулювати поглинене середовище у колону синтезу сечовини, і окрему подачу розчину сечовини з розчину для синтезу сечовини, від якого вказаний карбамат амонію було відділено Відносно ЦИХ способів висловлювалася безліч пропозицій У цих процесах, оскільки рідині дають можливість стікати униз з конденсатора в колону синтезу, а з колони синтезу сечовини в стриппер за рахунок різниці у висоті, необхідно розташовувати конденсатор і колону синтезу сечовини на висоті Добре відомо, що наведені вище способи передбачають використання кисню, що запобігає корозії, який подають в колону синтезу сечовини, конденсатор і стриппер як захист від корозії Кисень, розчинений у розчині для синтезу сечовини, подають на антикорозійні плівки у внутрішній частині обладнання, тому внутрішня частина обладнання захищена від корозії Як наведено вище, навіть якщо внутрішня частина занурена у висококорозійний регенеруючий розчин або розчин для синтезу сечовини, попередження корозії можливе доти, поки подається запобігаючий корозію кисень, хоч це залежить від робочого тиску і температури, умов рідини та інших умов Крізь те, що на установку і ремонт обладнання йде багато часу і праці, були розроблені способи синтезу сечовини, у яких колона синтезу сечовини та інше обладнання розміщені на ПІДЛОЗІ У заявці на Японський патент №234364/1997 описано спосіб синтезу сечовини, що дозволяє розміщувати колону синтезу та інше обладнання на землі Ця пропозиція стосується способу синтезу сечовини, а також пристрою для його здійснення, в якому колону синтезу сечовини встановлюють у нижній частині, а вертикальний конденсатор встановлюють на або над нею, перша зливна труба служить для звязку конденсатора із зоною синтезу сечовини, конденсату дають можливість стікати униз під дією сили ваги з верхньої частини конденсатора крізь зливну трубу у нижню частину зони синтезу сечовини, а конденсату, який таким чином стік, дають можливість стекти униз під дією сили ваги крізь другу зливну трубу, що має отвір у верхній частині колони синтезу сечовини, у верхню частину стриппера, або способу, згідно з яким конденсат з вертикального конденсатора всмоктують за допомогою ежектора із застосуванням нагрітого рідкого аміаку, що подається у якості ведучої рідини і направляють у нижню частину колони синтезу сечовини, де його піддають синтезу сечовини, а також до пристрою для його здійснення У вищезгаданих способах регенеруючий розчин подають у корпус конденсатора У першому способі робочі умови в конденсаторі такі, що тиск дорівнює тиску синтезу сечовини, молярне відношення аміаку до двоокису вуглецю (що надалі позначається як N/C) становить 2,5-4,5, молярне відношення води до двоокису вуглецю (що надалі позначається Н/С) - 0,0-1,0, тривалість - 30-40 хвилин, а робоча температура - 170-190°С, таким чином, щоб продуктивність синтезу сечовини досягала 20-60% В останньому способі тиск становить 140250бар, N/C - 2,5-3,5, Н/С - 0,0-1,0, тривалість -1030 хвилин, а робоча температура - 130-250°С, переважно 170-190°С, таким чином, щоб продуктивність синтезу сечовини досягала 20-60% Інший приклад, що передбачає розміщення обладнання на ПІДЛОЗІ, включає спосіб отримання сечовини, описаний в Японській викладеній заявці на патент №209555/1985 Згідно з цією заявкою конденсацію проводять в зануреному конденсаторі, зокрема, в кожусі трубного теплообмінника, розміщеного горизонтально, при цьому конденсація може бути здійснена в зоні конденсації, об'єднаній із зоною реакції Згідно з вказаною публікацією тиск в зоні конденсації становить 125-350бар, що еквівалентно тиску синтезу, при цьому утворюється, принаймні, 30% можливої рівноважної КІЛЬКОСТІ сечовини Ці ОПИСИ І приклади показують, що робоча температура становить 130-150°С У вказаному відомому способі сечовина може бути синтезована в кожусі конденсатора У будьякому випадку, незалежно від того, встановлено конденсатор вертикально або горизонтально, плита для труб і охолоджуючі труби в зоні конденсації занурені у висококорозійний розчин, що містить аміак, карбамат амонію, сечовину і воду У конденсаторі підтримуються тиск і температура, які забезпечують синтез сечовини, тому він знаходиться в середовищі, де можлива описана нижче щілинна корозія та корозія з'єднань, включаючи зварні з'єднання плити для труб та охолоджуючих труб Добре відомо, що в конденсаторі встановлено 57064 спосіб догляду не є найкращим Як було вказано раніше, існувала потреба в способі попередження неполадок, таких як тріщини і корозія з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, у внутрішньому зварюванні з розточкою плити для труб і охолоджуючих труб незалежно від синтезу у колоні або конденсаторі, а також у способі синтезу сечовини із застосуванням вказаних засобів Метою цього винаходу є спосіб синтезу сечовини, що передбачає засіб для попередження неполадок, таких як тріщини і корозія з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, який забезпечує внутрішнє з'єднання за допомогою зварювання з розточкою плити для труб і охолоджуючих труб Автори цього винаходу виявили, що, знаходячись в збагаченому аміаком середовищі, набагато менш корозійному, зварні з'єднання, які зазнають вищезазначену щілинну корозію і нагрівання під тиском синтезу сечовини, що становить 150ЗООбар і при температурі синтезу 150-200°С, насилу піддаються розтріскуванню і корозії Внаслідок інтенсивних досліджень цей винахід був завершений Цей винахід був зроблений на основі вищезгаданих обставин і відкриттів Отже, вищезазначена мета цього винаходу може бути досягнута внаслідок здійснення способу синтезу сечовини і застосування пристрою для його здійснення, що навеУ разі часткового руйнування охолоджуючих дені нижче труб не існувало ефективних засобів крім забивання чопів в зруйновані труби для припинення їх Вдосконалений спосіб синтезування сечовини, охолоджуючої дії Зокрема, у разі пошкодження що включає реакцію аміаку з двоокисом вуглецю плити для труб неможливо було їх полагодити при температурі і тиску синтезу сечовини в колоні синтезу сечовини, нагрівання отриманого розчину У зв'язку зі сказаним вище як один зі способів для синтезу сечовини, що містить сечовину, аміак, усунення щілинної корозії застосовують спосіб, який не прореагував, двоокис вуглецю, який не при якому плиту для труб безпосередньо привапрореагував, і воду, у стриппері під тиском, по суті рюють до охолоджуючих труб за допомогою внутрівним вказаному тиску синтезу сечовини, при рішнього зварювання з розточкою або внутрішнім цьому здійснюючи або не здійснюючи контакт вказварюванням встик з розточкою (далі званим внузаного розчину, щонайменше, з частиною двоокитрішнім зварюванням з розточкою) Однак при росу вуглецю і аміаку, що подаються, для розділення бочих умовах, коли тиск 150-ЗООбар і температура вказаних аміаку і двоокису вуглецю, які не прореа150-200°С в конденсаторі, зварні з'єднання весь гували, у вигляді газоподібної суміші аміаку, двочас занурені у висококорозшний регенеруючий окису вуглецю та води, подальшу обробку розчину розчин і його загальний розчин з конденсатом, для синтезу сечовини, що містить невідокремлезазнаючи також і нагріванню ВІДПОВІДНО, ОСКІЛЬКИ ний аміак, який не прореагував, і двоокис вуглецю, ЦІ фактори тісно пов'язані один з одним, було неякий не прореагував, для отримання сечовини, можливо повністю запобігти неполадкам, таким як окреме введення газоподібної суміші, відділеної у розтріскування зварних з'єднань внаслідок нагрівказаній десорбційній зоні, у конденсатор з багавання, корозію під дією висококорозійного регенетотрубним холодильником для здійснення контакруючого розчину, а також виникненню як тріщин, ту суміші з абсорбційним середовищем підчас так і корозії внаслідок нагрівання та під дією регеохолоджування, тим самим, конденсуючи вказану неруючого розчину газову суміш, та рециркуляцію отриманого таким Підчас виникнення таких неполадок практично чином конденсату в колону синтезу сечовини, який не існувало ефективних контрзаходів, за винятком відрізняється тим, що частини з'єднання плити для припинення операції і забивання чопів у пошкотруб і охолоджуючих труб у вказаному конденсаджені охолоджуючі труби для продовження їх дії торі, які мають контакт з вказаним конденсатом, Навіть після забивання чопів не можна уникнупокривають рідким аміаком або розчином, збагати зволоження зварних з'єднань, при цьому розчин ченим аміаком, для попередження корозії згаданих для синтезу залишається в охолоджуючих трубах дільниць внаслідок впливу конденсату із забитими чопами без заміни, що прискорює корозію труб, викликану недоліком розчиненого кисПристрій для синтезу сечовини, що включає ню, і навіть самі чопи можуть зрештою зазнати колону синтезу сечовини, для реакції аміаку і двокорозії окису вуглецю під тиском і при температурі синтезу сечовини, стриппер для розділення аміаку, який Навіть якщо ВІДПОВІДНІ частини були повторно не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прозварені гад час періодичного огляду, їх приготуреагував, шляхом нагрівання розчину для синтезу вання віднімає багато часу і коштів, тому такий від сотень до тисячі або більш охолоджуючих труб, при цьому їх КІЛЬКІСТЬ варіюється в залежності від виробництва Тому, коли трапляються описані нижче неполадки, потрібно багато часу і зусиль для виявлення їх місцезнаходження Далі, при спробі усунути неполадки під час періодичного огляду практично неможливо провести ремонт з боку кожуха крізь відсутність простору для проникнення всередину обладнання і здійснення ремонту Як вказано вище, конденсатор має охолоджуючі труби, встановлені у плиті для труб, при цьому як один зі способів установлення згадується спосіб розширення труб або спосіб, в якому поєднуються розширення труб і герметичне зварювання з плитою для труб При використанні цих способів добре відомо, що підчас виготовлення між плитою для труб і охолоджуючими трубами виникають дрібні щілини Коли регенеруючий розчин або розчин для синтезу сечовини проникає в ці щілини, він залишається в них За такими умовами подачі кисню, що попереджує корозію, на вищезгадані антикорозійні плівки недостатньо У результаті утворюється середовище, у якому між плитою для труб і трубами виникає корозія, яка зветься щілинною корозією, при цьому виникають поломки, при яких частина охолоджуючих труб руйнується, або плита для труб ушкоджується корозією 57064 сечовини зі вказаної колони синтезу сечовини під тиском, по суті рівним тиску синтезу сечовини, конденсатор з багатотрубним холодильником для конденсації аміаку, який не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прореагував, з вказаного стриппера шляхом їх контакту з абсорбційним середовищем, і трубопровід для подачі конденсату, отриманого у вказаному конденсаторі, у нижню частину колонки для синтезу сечовини, який відрізняється тим, що вказаний багатотрубний холодильник має відбивну плиту, що покриває частини з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, які повинні бути захищені від корозії, крізь яку охолоджуючі труби проходять із мінімальними зазорами, а також вхідний отвір або отвори для подачі рідкого аміаку у простір між вказаною плитою для труб і вказаною відбивною плитою На кресленнях Фіг 1 - частково збільшений вигляд конденсатора В, що ілюструє варіант здійснення цього винаходу, Фіг 2 -технологічна схема, що показує варіант здійснення цього винаходу із застосуванням вертикального конденсатора, Фіг 3 - технологічна схема, що показує інший варіант здійснення цього винаходу із застосуванням вертикального конденсатора, і Фіг 4 - технологічна схема, що показує подальший варіант здійснення цього винаходу із застосуванням горизонтального конденсатора Конденсатор з трубчастим холодильником згідно з цим винаходом широко застосовують як конденсатор вертикального або горизонтального типу у ВІДПОВІДНІЙ технічній галузі Розчин, збагачений аміаком, що покриває з'єднання плити для труб і охолоджуючі труби, та розчин, збагачений аміаком, що заповнює простір між плитою для труб і відбивною плитою, якнайкраще являє собою розчин, що містить аміак і карбамат амонію, вільний вміст аміаку в якому становить 80% мол і більш Для покриття частин з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, що знаходяться в контакті з конденсатом, рідким аміаком або розчином, збагаченим аміаком, може бути використаний будь-який спосіб Наприклад, частини з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, що знаходяться в контакті з конденсатом, покривають відбивною плитою, крізь яку охолоджуючі труби проходять з мінімальними зазорами, а рідкий аміак або розчин, збагачений аміаком, подають у простір між відбивною плитою і плитою для труб таким чином, що цей простір може бути зайнятим рідким аміаком або розчином, який збагачений аміаком Рідкий аміак, що подається, поступає у конденсатор крізь невеликі зазори між плитою для труб і охолоджуючими трубами і разом з абсорбційним середовищем викликає конденсацію і поглинає двоокис вуглецю і аміак, які не прореагували, зі стриппера Інший приклад не передбачає застосування відбивної плити, але включає подачу рідкого аміаку або розчину, збагаченого аміаком, з такою швидкістю, що частини з'єднань плити для труб і труб, що знаходяться в контакті з конденсатом, виявляються покритими рідким аміаком або розчином, збагаченим аміаком, для утворення завіс з рідкого аміа 8 ку або розчину, збагаченого аміаком, чим самим, запобігають контакту частин з корозійним конденсатом таким чином, щоб ці частини були захищені від корозії Переважним є велика КІЛЬКІСТЬ ТОЧОК подачі рідкого аміаку Далі, для покриття дільниць з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб, що знаходяться в контакті з конденсатом, рідким аміаком або розчином, збагаченим аміаком, може бути застосовано будь-який спосіб Як абсорбційному середовищу, що подається в конденсатор, перевага віддається регенеруючому розчину, який отримується шляхом обробки розчину для синтезу сечовини, з якого велика частина аміаку і двоокису вуглецю, які не прореагували, була відділена в стриппері, при середньому і/або низькому тиску для відділення по суті усього, що залишився аміаку, який не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прореагував, і поглинання водою, водним аміаком або розчином сечовини відділеного таким чином аміаку, який не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прореагував Цей винахід детально проілюстрований з посиланням на прикладені креслення таким чином Фіг 1 - частково збільшене схематичне зображення конденсатора В згідно з цим винаходом, що ілюструє частину вертикально встановленого конденсатора В, як наведено у Фіг 2, шляхом його схематичного збільшення, при цьому конденсатор В включає плиту для труб, безліч охолоджуючих труб, приварених до плити для труб, КІЛЬКІСТЬ ЯКИХ складає, наприклад, від сотень до тисячі, і відбивну плиту У цьому випадку, плита для труб 2 і охолоджуючі труби 3 проілюстровані з посиланням на приклад, у якому плита і труби зварені разом за допомогою внутрішнього зварювання встик з розточкою Однак само собою зрозуміло, що винахід не обмежений цим прикладом Фіг 2 - технологічна схема процесу, що ілюструє варіант здійснення цього винаходу із застосуванням вертикального конденсатора і що дає приклад потоків процесу синтезу сечовини, у якому конденсату дають можливість стікати униз під дією сили ваги з конденсатора у колону синтезу сечовини, а також конденсатора, плита для труб і охолоджуючі труби якого захищені від корозії або розтріскування, встановленого вертикально Цей винахід описаний нижче з посиланням на ці креслення Частина регенеруючого розчину, отриманого шляхом регенерації аміаку, який не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прореагував, у вигляді водного розчину карбамату аміаку на стадії, яка не показана на Фіг 2, подають в конденсатор В по трубопроводах 10, 11 і 13 у той час, як залишок подають в скруббер F по трубопроводу 12 Вищезгаданий регенеруючий розчин, що подається в скруббер F, абсорбує аміак і двоокис вуглецю в інертному газі, що містить невелику КІЛЬКІСТЬ аміаку і двоокису вуглецю, його подають в скруббер F по трубопроводу 22 і знову рециркулюють у скруббер F Регенеруючий розчин, еквівалентний збільшенню, отриманому внаслідок абсорбції аміаку і двоокису вуглецю, подають під тиском за допомогою ежектора Е по трубопроводу 20, а потім у конденсатор В по трубопроводу 13 Інертний газ випускають в повітря окремо з верхньої частини 57064 скруббера F Частину двоокису вуглецю подають в стриппер С по трубопроводу 16 Повітря, що запобігає корозії, також подають в стриппер С (на кресленні не показано) Розчин для синтезу сечовини, що включає сечовину, карбамат аміаку і аміак, подають по другому трубопроводу 40, який веде униз, у колону синтезу стриппера С, де його піддають десорбції при нагріванні за допомогою двоокису вуглецю Його робочі умови звичайно складають тиск 140200бар і температура 160-200°С Рідкий аміак, що подається, попередньо нагрівають, наприклад, до 70-90°С, подають крізь трубопровід 15, а потім піддають додатковому нагріву, пропускаючи його крізь скруббер F і теплообмінник D, при цьому частину аміаку подають у нижню частину колони синтезу А, у той час як залишок подають у конденсатор В по розгалуженому трубопроводу 5 Вищезгаданий регенеруючий розчин, що направляється у вертикальний конденсатор В, з'єднують і змішують з газоподібною сумішшю, що включає двоокис вуглецю, аміак і інертний газ, який подають у конденсатор В по трубопроводу 19 з стриппера С, який буде описано нижче, завдяки чому поглинаються двоокис вуглецю і аміак Частину вихідного рідкого аміаку подають по живильній трубі 5 у простір 7 між відбивною плитою 4 і плитою для труб 2 Простір 7 заповнюють рідким аміаком, що нагнітається крізь зазори 8 між відбивною плитою 4 і охолоджуючими трубами 3, а також зазор 9 між відбивною плитою 4 і корпусом 1 конденсатора, з подальшим перемішуванням із сполученим розчином у конденсаторі У цьому випадку розмір зазору 8 складає від 0,1мм до 0,5мм з точки зору точності виготовлення У конденсаторі В робочий тиск є еквівалентним тиску в колоні синтезу сечовини, N/C становить 2,5-4,5, Н/С - 0,0-1,0, а тривалість - 10-30 хвилин Робочу температуру доводять до 150200°С, краще до 160-200°С, а ще краще до 160190°С Оскільки конденсатор В працює за таких умов, він може забезпечувати продуктивність синтезу сечовини, що становить 20-60%, тобто такий же, як і раніше Крім того, як показано нижче в Прикладах 1 -4, він забезпечує такі умови, при яких не виникають неполадки, такі як тріщини і корозія зварних з'єднань охолоджуючих труб 3 і плити для труб 2 У цьому випадку конденсатор В зв'язаний з сепаратором рідини і газу Н для відділення газу конденсатора В, при цьому газ ВІДДІЛЯЮТЬ В сепараторові рідини і газу Н, а конденсатор В є наповненим рідиною З колони синтезу сечовини А рідкий аміак, що подається, сполучається з конденсатом, що тече униз під дією сили ваги по першій зливній трубі 31 з конденсатора В Отриманий сполучений розчин рухається до верхньої частини колони синтезу сечовини А, а потім поступає у стриппер С крізь другу зливну трубу 40, передбачену у колоні А і трубопроводі 18 Робочий тиск в колоні синтезу сечовини А становить 130-250бар, як у відомих процесах N/C становить 3,5-5,0, Н/С - 1,0 або менш, а тривалість - 10-40 хвилин Робоча температура стано 10 вить 180-200°С, і при вказаних умовах колона А досягає продуктивності синтезу сечовини, що становить 60-75% Далі з посиланням на Фіг 3, де наведено технологічну схему іншого варіанту здійснення винаходу, що включає вертикальний конденсатор згідно з цим винаходом, ілюструється спосіб, в якому для подачі з'єднаного розчину у конденсатор С колони синтезу сечовини А застосовують ежектор G На Фіг 3 початковий рідкий аміак подають крізь трубопровід 15 в теплообмінник D під тиском 150ЗООбар, де його заздалегідь нагрівають до 100200°С і подають в ежектор G як направляючу рідину Об'єм рідкого аміаку, що подається, збільшують, пропускаючи його крізь ежектор G таким чином, щоб різниця тиску між надходженням і всмоктуванням становила 2-10бар Завдяки цьому з'єднаний розчин, що подається у відділення для всмоктування ежектора по зливній трубі 31 у вертикальному конденсаторі 3, всмоктується, зазнає впливу тиску і прямує у нижню частину колони синтезу сечовини А у вигляді суміші з направляючою рідиною, тобто вихідного рідкого аміаку Частина вихідного двоокису вуглецю, необхідного для десорбції аміаку, який не прореагував, і двоокису вуглецю, який не прореагував, подають у нижню частину стриппера G по трубопроводах 16 і 16b, a залишок подають у нижню частину колони синтезу сечовини А по трубопроводу 16а або на стадію розкладання із низьким тиском, яку на кресленні не показано Частину вихідного рідкого аміаку подають по живильній трубі 5 у вищезгаданий простір 7 конденсатора по трубопроводу 15а, відгалуженому від трубопроводу перед теплообмінником D У нижній частині конденсатора рідкий аміак, що подається, з'єднують З регенеруючим розчином, що поступає по трубопроводу 10, що абсорбував аміак, який не прореагував, і двоокис вуглецю, який не прореагував, по шляху униз крізь скруббер F Сполучений розчин піддають синтезу сечовини по шляху вгору крізь вертикальний конденсатор В, а потім його подають в колону синтезу А по зливній трубі 31 за допомогою ежектора G Частина вихідного рідкого аміаку, що подається у нижню частину вертикального конденсатора В по живильній трубі 5 і трубопроводу 15а, може також поступати по окремому трубопроводу, який не показано на кресленні На цій стадії розширені частини труби (ролики для труби) плити для труб 2 і охолоджуючих труб З, герметично заварені з'єднання розширених частин труби і плити для труб або з'єднань за допомогою зварювання з розточкою плити для труб 2 і охолоджуючих труб 3 конденсатора, розташованого в просторі 7, заповнюють рідким аміаком або розчином, збагаченим аміаком, тому вони завжди знаходяться у збагаченому аміаком середовищі ВІДПОВІДНО, у розширених частинах труб, зварних і тому подібних з'єднаннях не виникає корозії, як показано нижче у Прикладі З Що стосується робочих умов колони синтезу сечовини, переважними є тиск, що становить 130250бар, N/C - 3,5-5,0, Н/С - 1,0 або менш, тривалість - 10-40 хвилин і температура - 180-200°С Що стосується робочих умов стриппера З, 12 11 57064 найкращими є тиск, що становить 130-250бар, його також стискають до 190бар Стислий розчин зокрема 140-200бар, і температура 160-200°С розділяють на дві частини, які направляють у З нижньої частини стриппера розчин для синскруббер F і ежектор Е по трубопроводах 11 і 12, тезу сечовини, що містить невідокремлений аміак, ВІДПОВІДНО який не прореагував, і двоокис вуглецю, який не Сечовина 0,4% прореагував, подають по трубопроводу 17 на стаАміак 34,8% дію розкладання з низьким тиском, де його обробДвоокис вуглецю 40,0% ляють для отримання сечовини Вода 24,4% Деталі процесу, ВІДМІННІ ВІД вищезгаданих, наРегенеруючий розчин, що подають в скруббер ведеш у способі, описаному у заявці на Японський F, застосовують для очищення інертного газу в патент №234364/1997 набитому шарі у той час, як регенеруючий розчин, що подають в ежектор Е, застосовують для збільПриклад із застосуванням горизонтально розшення тиску розчину (трубопровід 20), що доставташованого конденсатора В проілюстрований з ляється у скруббер за допомогою ежектора Е посиланням на Фіг 4, яка являє собою технологічСкруббер F працює при 175бар і 175°С Розчин, ну схему процесу, що показує варіант здійснення що доставляють у скруббер (трубопровід 20), та винаходу, у якому застосовують горизонтальний напрямний регенеруючий розчин для ежектора конденсатор згідно з цим винаходом Фіг 4 в осно(трубопровід 11) змішують в ежекторі Е і направвному така ж, як і Фіг 3, за винятком того, що верляють в нижню частину конденсатора В по труботикально встановлений конденсатор В з Фіг 3 розпроводу 13 ташований горизонтально, багато відбивних плит розташовано вертикально в конденсаторі В таким Газоподібну суміш, що містить аміак, двоокис чином, що рідина тече у напрямі 50 над відбивнивуглецю і воду, відділену в стриппері С, направми плитами, при цьому висоту вказаних плит виляють у конденсатор В по трубопроводу 19 Корзначають таким чином, що охолоджуючі труби З пус конденсатора В заповнюють змішаним розчиможуть бути занурені в рідину ном, що включає вказаний регенеруючий розчин, карбамат аміаку, отриманий внаслідок конденсаЦей винахід описаний більш конкретно з посиції, при цьому вказаний рідкий аміак, що подаєтьланням на наступні приклади Однак потрібно рося, виходить з простору 7 крізь зазори 8, а вказана зуміти, що даний винахід не обмежується тільки газоподібна суміш поглинається цим розчином цими прикладами Теплота абсорбції усувається холодильником 7 У наступних Прикладах 1-3 і Порівняльних Конденсат, що абсорбував газоподібну суміш, заПрикладах 1-3 усі охолоджуючі труби виготовлені лишається у конденсаторі протягом 15 хвилин, з аустенітної нержавіючої сталі 25Cr-22Ni-2Mo потім йому дають можливість стекти униз по зливПриклад 1 ній трубі 31 під дією сили ваги і направляють у Сечовину синтезують, застосовуючи установку нижню частину колони синтезу сечовини А Інертпродуктивністю 1400 тон у день, яку розміщено "на ний газ виводять по трубопроводу 21 з верхньої землі", як показано на Фіг 2, на якій конденсатор В, частини конденсатора В Інертний газ піддають проілюстрований на Фіг1, розташований вертикарозподіленню на рідину і газ в сепараторі Н і польно Плита для труб 2 і охолоджуючі труби 3 звадають по трубопроводу 22 у скруббер F, де аміак і рені за допомогою внутрішнього зварювання встик двоокис вуглецю, що містяться, вбираються Інеріз розточкою, при цьому розмір зазорів 8 між відтний газ виводять по трубопроводу 14 бивною плитою 4 і охолоджуючими трубами 3 становить 0,3мм Розчин для синтезу сечовини, що подають у нижню частину колони синтезу сечовини А, змішу791 тону в день вихідного аміаку і 1,025 тони в ють із вказаним рідким аміаком з трубопроводу 15 день вихідного двоокису вуглецю подають по трута піддають подальшій реакції синтезу сечовини бопроводах 15 і 16, ВІДПОВІДНО Вихідний аміак, при повільному ПІДЙОМІ у колоні синтезу Триванагрітий до 175°С паром конденсату у теплообмінлість реакції становить 25 хвилин нику D, подають у нижню частину колони синтезу А по трубопроводу 15 в той час, як частину його Розчин для синтезу, що подають в стриппер С подають по розгалуженому трубопроводу 15а і по другій ведучій униз трубі 40 і трубопроводу 18 з живильній трубі 5 у простір 7 конденсатора В, зоколони синтезу А, нагрівають в стриппері для розбраженого на Фіг 1 КІЛЬКІСТЬ аміаку, що проходить кладання карбамату аміаку, що міститься в ньому, по лінії 15а, становить 401 тону в день на аміак і двоокис вуглецю Робоча температура у верхній частині стриппера С становить 191 °С, у 969 тон у день вихідного двоокису вуглецю і нижній частині - 179°С, а тиск - 175бар Робочі біля 17 тон у день повітря, що запобігає корозії, умови і речовини, що подають у вказане обладподають у нижню частину стриппера С по трубонання, наведені у Таблиці 1 Після року роботи проводу 16, частину вихідного двоокису вуглецю, наявність корозії і зменшення товщини з'єднань що залишилася, подають у колону для розкладанохолоджуючих труб і плити для труб перевіряють ня з низьким тиском, яку не показано на кресленні за допомогою ультразвукової дефектоскопії і турВідділені 1314 тон у день регенеруючого розчину, булентного поточного огляду Результати наведені що подається по трубопроводу 10 як поглинаюче у Таблиці 5 середовище, має такий склад і температуру 108°С, 13 57064 Таблиця 1 ПорівПриклад няльний 1 Приклад 1 Рідкий аміак, що подають (трубопровід 15) (тон/день) -"-"-"- (трубопровід 15а) Двоокис вуглецю, що подають (тон/день) Регенеруючий розчин (тон/день) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) Конденсатор В Тиск (бар) температура (°С) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) продуктивність синтезу сечовини 792 792 40 0 1025 1025 1314 0,4 34,8 40,4 24,4 175 185 21,1 34,3 26,7 17,9 175 185 21,1 34,3 26,7 17,9 (%) N/C Н/С тривалість реакції (мін) Колона синтезу А тиск (бар) температура (°С) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) продуктивність синтезу сечовини 42,6 2,85 0,67 15 42,6 2,85 0,67 15 175 185 31,8 36,8 12,2 19,2 175 185 31,8 36,8 12,2 19,2 (%) N/C Н/С тривалість реакції (мін) Стриппер С (трубопровід 17) сечовина (а) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) Стриппер С (трубопровід 16) двоокис вуглецю (тон/день) 65,7 4,0 0,67 25 65,7 4,0 0,67 25 48,1 13,2 13,7 25,0 48,1 13,2 13,7 25,0 969 969 Робочі умови і рідкі склади, що застосовуються у кожному пристрої, наведені у Таблиці 2 Корозійний стан з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб після року експлуатації наведені у Таблиці 5 Таблиця 2 1314 0,4 34,8 40,4 24,4 14 конденсатор В, проілюстрований на Ф і г 1 , встановлено вертикально Плиту для труб 2 і охолоджуючі труби 3 піддають розширенню і герметичному заварюванню їх КІНЦІВ, при цьому зазори 8 між відбивною плитою 4 і охолоджуючими трубами 3 становлять 0,3мм Порівняльний приклад 1 Синтез сечовини здійснюють таким же чином, як і в Прикладі 1, за винятком того, що відбивна плита 4 з Прикладу 1 відсутня, а КІЛЬКІСТЬ аміаку, того, що поступає у відгалужений трубопровід 15а, становить не 40, а 0 тон у день Робочі умови і склади також вказані у Таблиці 1, а корозійний стан з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб у конденсаторі після року роботи наведеш у Таблиці 5 Приклад 2 Сечовину синтезують, застосовуючи пристрій з денним виробленням, що становить 1400 тон, розміщений "на землі", як показано на Фіг 3, де і Порівняльний Приклад 2 792 792 Приклад Аміак, що подають (трубопровід 15) (тон/день) -"-"-"(трубопровід 15а) (тон/день) Двоокис вуглецю, що подають (тон/день) Регенеруючий розчин (тон/день) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) Конденсатор В Тиск (бар) вгорі -"-"-"- унизу температура (°С) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) продуктивність синтезу сечовини(%) N/C Н/С тривалість реакції (мін) Ежектор тиск (бар) всмоктування -"-"-"- доставки Колона синтезу А тиск (бар) вгорі температура (°С) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) продуктивність синтезу сечовини(%) N/C Н/С тривалість реакції (мін) Стриппер С (трубопровід 17) тиск (бар) вгорі сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) Стриппер С (трубопровід 1 6В) двоокис вуглецю (тон/день) АГ\ п и 1025 1025 1314 1314 0,4 34,8 40,4 24,4 0,4 34,8 40,4 24,4 175 176 185 21,1 34,3 26,7 17,9 175 176 185 21,1 34,3 26,7 17,9 42,6 42,6 2,85 0,67 15 2,85 0,67 15 176 179 176 179 177 177 185 31,8 36,8 12,2 19,2 185 31,8 36,8 12,2 19,2 65,7 65,7 4,0 0,67 25 4,0 0,67 25 177 48,1 13,2 13,7 25,0 177 48,1 13,2 13,7 25,0 969 969 16 15 57064 Порівняльний приклад 2 Колона синтезу А Синтез сечовини здійснюють таким же чином, 177 177 тиск (бар) вгорі як і в Прикладі 1, за винятком того, що відбивна 185 185 температура (°С) плита 4 з Прикладу 2 відсутня, а КІЛЬКІСТЬ аміаку, сечовина (%) 31,8 31,8 що відводиться, становить не 40, а 0 тон у день аміак (%) 36,8 36,8 Результати також наведені у Таблиці 1 Робочі двоокис вуглецю (%) 12,2 12,2 умови і корозійний стан з'єднань між плитою для вода (%) 19,2 19,2 труб і охолоджуючими трубами у конденсаторі продуктивність синтезу сечо65,7 65,7 наведені у Таблиці 5 вин и (%) Приклад З N/C 4,0 4,0 Сечовину синтезують, застосовуючи пристрій Н/С 0,67 0,67 з денним виробленням, що становить 1430 тон, тривалість реакції (мін) 25 25 розміщений "на землі", як показано на Фіг 4, де Стриппер С (трубопровід 17) конденсатор В, зображений на Фіг1, встановлено 177 177 тиск (бар) вгорі горизонтально Плиту для труб 2 і охолоджуючі сечовина (%) 48,1 48,1 труби 3 піддають розширенню і герметичному зааміак (%) 13,2 13,2 варюванню Розмір зазорів 8 між відбивною плидвоокис вуглецю (%) 13,7 13,7 тою 4 і охолоджуючими трубами 3 становить вода (%) 25,0 25,0 0,3мм Стриппер С (трубопровід Робочі умови і рідкі склади в кожному пристрої 969 969 16В) двоокис вуглецю наведені у Таблиці 3, а корозійний стан з'єднань (тон/день) плити для труб і охолоджуючих труб після року експлуатації наведені у Таблиці 5 Порівняльний приклад З Синтез сечовини здійснюють таким же спосоТаблиця З бом, як і в Прикладі 1, за винятком того, що відбивна плита 4 з Прикладу 2 відсутня, а КІЛЬКІСТЬ аміПоріваку, що відводиться, становить не 40, а 0 тон у Приклад няльний день Робочі умови і рідкі склади, що застосовуПриклад 3 ються у кожному пристрої, також наведено у Таб3 лиці 3, а корозійний стан з'єднань між плитою для труб і охолоджуючими трубами в конденсаторі 1 2 3 після річної експлуатації наведені у Таблиці 5 Аміак, що подають (трубо792 792 провід 15) (тон/день) Приклад 4 -"-"-"- (трубопровід 15а) Сечовину синтезують у випробувальному при(тон/день) строї, що має продуктивність 10 тон у день Тех40 п Двоокис вуглеводу, що понологічна схема процесу цього пристрою зобрадають жена на Фіг З, (тон/день) 1025 1025 Конденсатор має 10 труб, з яких 6 мають внуРегенеруючий розчиь трішнє зварювання з розточкою, а ІНШІ 4 приварені 1314 1314 (тон/день) до плити для труб за допомогою зварювання, що сечовина (%) розширює труби (ролик для труб) і що заварює їх 0,4 0,4 аміак (%) КІНЦІ Труби виготовлені з (А) аустенітного (25Сг34,8 34,8 двоокис вуглеводу (%) 22Ni-2Mo) матеріалу і (В) двофазного (25Cr-7Ni40,4 40,4 вода (%) ЗМо) матеріалу, які застосовуються, ВІДПОВІДНО, В 24,4 24,4 Конденсатор В КОЖНІЙ половині груп труб, що описані вище Тиск (бар) вгорі 175 175 Робочі умови і баланс матеріалів наведені у -"-"-"- унизу 176 176 Таблиці 4 КІЛЬКІСТЬ аміаку, що подають на нижню температура (°С) 185 185 плиту для труб, становить 12кг/год Після експлуасечовина (%) 21,1 21,1 тації приблизно протягом одного року пучок труб аміак (%) 34,3 34,3 виймають і стан з'єднань досліджують зі сторони двоокис вуглецю (%) 26,7 26,7 корпуса Потім труби з розточним, розширюючим і вода (%) 17,9 17,9 кінцевим зварюванням з кожного матеріалу розріпродуктивність синтезу сечозають біля їх з'єднань і детально досліджують на вин и (%) 42,6 42,6 присутність дефектів і корозійний стан Як у трубах N/C А, так і В, результати не виявляють корозії і змен2,85 2,85 Н/С шення товщини у ступені, що вимірюється Крім 0,67 0,67 тривалість реакції (мін) того, в труб з розширюючим і кінцевим зварюван15 15 Ежектор ням не спостерігається щілинна корозія між ними і тиск (бар) всмоктування плитою для труб Результати наведені у Таблиці 5 176 176 -"-"-"- доставки 179 179 17 57064 Таблиця 4 Приклад 4 Аміак, що подають (трубопровід 15) (тон/день) -"-"-"трубопровід 15а) (тон/день) Двоокис вуглецю, що пода Порівняльний Приклад 4 5,66 5,66 0,286 0 7,32 7,32 9,39 9,39 ють (тон/день) Регенеруючий розчиї(тон/день) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) Конденсатор В Тиск (бар) вгорі -"-"-"- унизу температура (°С) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) продуктивність синтезу сечовини (%) N/C Н/С тривалість реакції (мін) Ежектор тиск (бар) всмоктування -"-"-"- доставки Колона синтезу А тиск (бар) температура (°С) сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) продуктивність синтезу сечовини (%) N/C Н/С тривалість реакції (мін) Стриппер С (трубопровід 17) тиск (бар) вгорі сечовина (%) аміак (%) двоокис вуглецю (%) вода (%) Стриппер С (трубопровід 16b) двоокис вуглецю (тон/день) 0,4 0,4 34,8 40,4 24,4 175 176 185 21,1 34,3 26,7 17,9 21,1 34,3 26,7 17,9 42,6 2,85 0,67 42,6 2,85 0,67 15 15 176 179 177 185 176 179 177 185 31,8 36,8 12,2 19,2 31,8 36,8 12,2 19,2 65,7 65,7 експлуатації товщина обох труб А і В поменшала на 0,03-0,07мм Було виявлено, що труби, заварені на кінцях, і розширені труби мають з боку корпусу щілинну корозію між трубами і плитою для труб Результати наведені у Таблиці 5 У Порівняльному Прикладі 4 необхідно мати товщину труб у МІСЦІ зварного з'єднання, щонайменше, рівну необхідній підрахованій товщині плюс 1,4мм для забезпечення 20-річного терміну служби, під час якого корозія відбувається з максимальною швидкістю, що визначається У разі заварювання КІНЦІВ труб плюс розширення труб, щілинна корозія не може бути усунута таким чином, щоб розбавлення розчину карбамату аміаком обов'язково відбувалося поблизу від нижньої частини плити для труб 34,8 40,4 24,4 175 176 185 18 4,0 4,0 0,67 0,67 25 25 177 177 48,1 13,2 13,7 25,0 48,1 13,2 13,7 25,0 6,92 6,92 Порівняльний приклад 4 Сечовину синтезують у такому ж пристрої і за таких же робочих умов, як і у Прикладі 4 Однак КІЛЬКІСТЬ аміаку, що подають у нижню частину плити для труб, становить Окг в годину Результати наведені у Таблиці 5 Робочі умови і баланс матеріалів наведені у Таблиці 4 Приблизно через рік Таблиця 5 Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Порівняльний Порівняльний Порівняльний Порівняльний Приклад Приклад Приклад Приклад 1 2 3 4 Середнє зменшення товщини(мм/рік) відсутній відсутній відсутній відсутній 0,03-0,07 0,03-0,07 0,03-0,07 0,03-0,07 Вдосконалений спосіб синтезу сечовини згідно з цим винаходом пристрій для його здійснення мають такі переваги (1) Запобігаючи корозії з'єднань плити для труб і охолоджуючих труб у конденсаторі, встановленому вертикально або горизонтально, даний спосіб забезпечує конденсацію аміаку і двоокису вуглецю з стриппера в корпусі конденсатора, одночасний синтез сечовини з отриманого таким чином конденсату і подачу розчину, що утворюється, з конденсатора у колону синтезу сечовини для її подальшого синтезу Отже, в охолоджуючих трубах не виникає ніяких неполадок (2) Оскільки даний спосіб забезпечує конденсацію і синтез сечовини, запобігаючи корозії з'єднань між плитою для труб і охолоджуючими трубами в конденсаторі, в охолоджуючих трубах не виникає ніяких неполадок (3) Оскільки не виникає ніяких неполадок в охолоджуючих трубах і тому подібних пристроях, відбувається суттєве зниження витрат часу, коштів і енергії, необхідних для ремонту, такого як повторне зварювання, який був необхідним до цього часу для усунення неполадок (4) Оскільки неполадки виникають у охолоджуючих трубах і тому подібних пристроях, зупинки процесу, яка йде за неполадками, не відбувається, що забезпечує стабільний безперервний процес У результаті легко забезпечується стійкий рівень виробництва (5) Оскільки у охолоджуючих трубах і тому подібних пристроях не виникає неполадок, суттєво знижуються витрати часу і труда на періодичний догляд та огляд 19 57064 20 -7ГЖУГ7Г7Г17 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна