Спосіб одержання сечовини

Спосіб одержання сечовини, що включає змішування при підвищених температурі і тиску аміаку з газоподібним діоксидом вуглецю, попередньо розділеним на дві частини, з направленням одної 3 Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є змішування при підвищених температурі і тиску аміаку з газоподібним діоксидом вуглецю, спрямування утвореної суміші, що складається з сечовини, карбамату амонію та діоксиду вуглецю й аміаку, часткове розкладання карбамату, з направленням розчину на стадію наступної дистиляції, а речовин, що не прореагували, на рециклізацію. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату є надмірна складність процесу, що потребує значних додаткових затрат. Відомий також спосіб одержання сечовини [патент України № 81430, МПК (2006) С07С 273/04 (2006.01) B01J 12/00, дата публікації 10.01.2008, бюл. № 1], який полягає в тому, що проводять реакцію між аміаком та діоксидом вуглецю в реакційному просторі з одержанням реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний аміак у водному розчині, одержану реакційну суміш випарюють, використовуючи як випарний газ свіжий діоксид вуглецю, з одержанням першого потоку, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, і потоку, який містить сечовину та залишок карбамату у водному розчині, потік, який містить сечовину та залишок карбамату у водному розчині, направляють у секцію виділення сечовини і у секції виділення сечовини залишок карбамату відокремлюють від сечовини з одержанням першого потоку карбамату у водному розчині, який відрізняється тим, що першу частину першого потоку, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, по суті повністю конденсують із одержанням другого потоку карбамату у водному розчині, другий потік карбамату у водному розчині повертають у реакційний простір, другу частину першого потоку, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, повертають у реакційний простір, щонайменше частину першого потоку карбамату у водному розчині, одержаного в секції виділення сечовини, піддають обробці, що полягає в частковому розкладанні карбамату з одержанням другого потоку, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, та потоку, який містить карбамат, що залишився, у водному розчині, і повертають другий потік, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, у реакційний простір, або повертають другий потік, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, у першу частину першого потоку, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, та по суті повністю конденсують ці потоки з одержанням другого потоку карбамату у водному розчині, або повертають другий потік, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, у перший потік, який містить аміак і діоксид вуглецю в пароподібній фазі, та їх першу частину по суті повністю конденсують із одержанням другого потоку карбамату у водному розчині, а другу частину повертають у реакційний простір. Щонайменше частину першого потоку карбамату у водному розчині обробляють із метою часткового розкладання карбамату при тиску, що по суті відповідає тиску в реакційному просторі. Потік, який містить карбамат, що залишився у во 46324 4 дному розчині, одержаний у результаті часткового розкладання щонайменше частини першого потоку карбамату у водному розчині, подають у секцію виділення сечовини. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є змішування при підвищених температурі і тиску аміаку з газоподібним діоксидом вуглецю, наступна переробка карбамату амонію в сечовину, та спрямування речовин, що не прореагували, на рециклізацію. Причинами, що перешкоджають досягненню потрібного технічного результату, є надмірна складність способу. Найближчим аналогом вибрано спосіб одержання сечовини з патенту Російської Федерації № 2309947, МПК С07С273/04 (2006.01), B01J12/02 (2006.01), дата публікації 10.11.2007, Бюл. № 31. Цей спосіб включає взаємодію аміаку і дюксиду вуглецю в реакторі синтезу при підвищених температурі і тиску з утворенням реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат амонію і вільний аміак у водному розчині, наступну подачу реакційної суміші в стрипер для часткового розкладання карбамату і часткового виділення вільного аміаку в потоці вихідного діоксиду вуглецю при тиску, практично рівному тискові в реакторі синтезу, з одержанням газового потоку, що містить аміак і діоксид вуглецю, і рідинного потоку, що містить сечовину і залишковий карбамат у водному розчині, подачу рідинного потоку зі стрипера на стадії наступного розкладання карбамату, відділення аміаку і діоксиду вуглецю і виділення сечовини, подачу газового потоку зі стрипера в нижню частину вертикального конденсатора для його змішування з вихідним рідким аміаком і часткової абсорбції-конденсації під тиском, практично рівним тискові в реакторі синтезу, подачу рідинного потоку, що утворюється у вертикальному конденсаторі, у реактор синтезу, очищення від аміаку і діоксиду вуглецю газових потоків з реактора синтезу і вертикального конденсатора, які містять, в основному, інертні гази, водним абсорбентом під тиском, практично рівним тискові в реакторі синтезу. Потік вихідного діоксиду вуглецю розділяють на дві частини, одну з яких направляють у стрипер в якості стрипінг-агента, а іншу частину використовують як робочий потік для інжектування газового потоку зі стрипера у вертикальний конденсатор високого тиску. При здійсненні способу частину газового потоку, що виходить зі стрипера, можна рециркулювати у стрипер, наприклад, змішуючи його з частиною потоку вихідного діоксиду вуглецю, який направляють у стрипер, а також для інжектування потоку, що рециркулюється. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є змішування при підвищених температурі і тиску аміаку з газоподібним діоксидом вуглецю, попередньо розділеним на дві частини з направленням одної частини у стрипер в якості стрипінг-агента, а другої частини - як робочого потоку для інжектування газового потоку зі стрипера у конденсатор високого тиску, спрямування утвореної суміші, що складається з сечовини, карбамату амонію та діоксиду вуглецю й аміаку, в нижню частину реактора синтезу сечовини, де 5 46324 протягом переміщення суміші вверх до зливного патрубка карбамат амонію перетворюють у сечовину, а потім направляють у стрипер для відгонки аміаку в протитечії діоксиду вуглецю та одержання розчину сечовини, з направленням цього розчину на стадію наступної дистиляції, а речовин, що не прореагували, на рециклізацію. Причинами, що перешкоджають досягненню потрібного технічного результату, є не досить висока продуктивність агрегату для одержання сечовини. В основу корисної моделі поставлена задача у способі одержання сечовини шляхом зміни параметрів забезпечити збільшення продуктивності установки для виробництва сечовини. Поставлена задача вирішуються тим, що у способі одержання сечовини, який включає змішування при підвищених температурі і тиску аміаку з газоподібним діоксидом вуглецю, попередньо розділеним на дві частини з направленням одної частини у стрипер в якості стрипінг-агента, а другої частини - як робочого потоку для інжектування газового потоку зі стрипера у вертикальний конденсатор, спрямування утвореної суміші, що складається з сечовини, карбамату амонію та діоксиду вуглецю й аміаку, в нижню частину реактора синтезу сечовини, де протягом переміщення суміші вверх до зливного патрубка карбамат амонію перетворюють у сечовину, а потім направляють у стрипер для відгонки аміаку в протитечії діоксиду вуглецю та одержання розчину сечовини, з направленням цього розчину на стадію наступної дистиляції, а речовин, що не прореагували, на рециклізацію, згідно з корисною моделлю, у потік рідкого аміаку, який направляють у верхню частину конденсатора високого тиску, додатково вводять рідкий діоксид вуглецю з температурою від -20°С до +10°С у кількості 4-25% від маси газоподібного діоксиду вуглецю. Технічним результатом способу, що заявляється, є підвищення продуктивності агрегату синтезу сечовини на 5-30% без значних капітальних витрат. Спосіб, що заявляється, здійснюють так. Потік вихідного газоподібного діоксиду вуглецю в кількості 40-48т/год подають у вузол синтезу. Частину діоксиду вуглецю в кількості 38т/год з температурою 80-110°С направляють у нижню частину стрипера в якості стрипінг-агента. Термін «стрипінг» походить від англійського stripping - відгонка летких фракцій [IUPAC Compendium of Chemical Terminology 2nd Edition 1997; http://goldbook.c60.kiev.ua/compendium]. Стрипер це вертикальний кожухотрубчастий теплообмінник плівкового типу. Рідка фаза (розчин, що містить сечовину, карбамат амонію, аміак та діоксид вуглецю, що не прореагували) тонкою плівкою стікає по трубках униз, а стрипінг-агент (нагрітий діоксид Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 вуглецю) рухається вверх і вилучає з розчину газоподібні аміак та діоксид вуглецю. Під дією водяної пари з температурою 195-214°С і тиском 19,521кгс/см2, що подається в міжтрубний простір стрипера, у кількості 42-48т/год, у трубках стрипера відбувається відгонка летких компонентів у потоці гарячого стрипінг-агента - діоксиду вуглецю. Після відгонки летких речовин плав сечовини з температурою 167-170°С направляють на стадію наступної дистиляції. В потік рідкого аміаку із розчином ВАС (вуглеамонійних солей), який направляють у верхню частину конденсатора ВТ (високого тиску), додатково додають 2-10т/год рідкого діоксиду вуглецю з температурою від -20°С до +10°С (4-25% від маси газоподібного діоксиду вуглецю). Газовий потік зі стрипера з температурою 186-188°С під тиском 137-140кгс/см2 надходить у розподільник, який знаходиться у верхній камері конденсатора ВТ (високого тиску). У цю же камеру по трубопроводу надходить з інжектора ВТ рідинний потік, що містить рідкий діоксид вуглецю, аміак і ВАС (вуглеамонійні солі). В інжекторі ВТ робочим потоком є рідкий аміак з температурою 15-25°С, а інжектованим є розчин ВАС зі скрубера ВТ із температурою 165-168°С. Якщо необхідно, то для поліпшення умов проведення процесу в конденсаторі ВТ, в інжектор ВТ може засмоктуватись невелика кількість рідинного потоку з реактора синтезу сечовини. У конденсаторі ВТ відбувається утворення карбамату амонію, та сечовини. Утворена в конденсаторі ВТ газорідинна суміш з температурою 168-172°С по трубопроводах надходить у реактор синтезу сечовини. У реакторі синтезу сечовини, де підтримують температуру 184-186°С, відбувається подальше перетворення карбамату амонію в сечовину. Гази, що не прореагували, відводяться у верхній частині реактора, а отриманий плав сечовини направляється в стрипер через переливну трубу. Гази з температурою 183-185°С надходять у скрубер ВТ. У скрубер ВТ, карбаматними насосами подають розчин ВАС, що рециркулюється, з температурою 78-82°С. У скрубері ВТ відбувається конденсація газів, що відходять з реактора. Гази, що не скондесувалися, з температурою 164-166°С направляють у вузол абсорбції, отриманий розчин - в інжектор ВТ на змішування з рідким аміаком і рідким діоксидом вуглецю. Використання способу, що заявляється, дозволяє збільшити продуктивність агрегату синтезу сечовини на 5-30%, з незначними затратами на приєднання трубопроводу з рідким діоксидом вуглецю до трубопроводу з рідким аміаком і розчином ВАС. Спосіб, що заявляється, не потребує значних капітальних затрат і може бути використаний в агрегатах синтезу сечовини. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601