Спосіб розкладу водного розчину карбамату, що надходить із секції виділення сечовини установки для виробництва сечовини

Даний винахід відноситься до хімічної технології та має відношення до більшості важливих аспектів виробництва сечовини. Зокрема, даний винахід належить до способів розкладу водного розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини установки для . виробництва сечовини. Вищезгаданий водний розчин карбамату нижче буде згадуватися також як "рециркулюючий розчин карбамату". В рівні техніки відомий ряд способів виробництва сечовини, які суттєво базуються на здійсненні реакції перетворення в реакційній зоні або в реакторі при подачі аміаку або діоксиду вуглецю і повернені речовин, що містяться в розчині сечовини, який залишає реакційний простір, і які не прореагували, зокрема аміаку, діоксиду вуглецю і карбамату у водному розчині, які рециркулюють до реакційного простору. З цією метою, установка для здійснення вищезгаданого способу містить внизу реакційної зони вузол розкладу карбамату, який працює при суттєво тому самому тиску, що і в реакційній зоні, для піддавання розчину сечовини, який залишає реакційну зону, частковому розкладу та частковому відокремленню вільного аміаку. Таким чином одержують потік, що містить аміак і діоксид вуглецю у паровій фазі, який рециркулює до зони реакції, і потік, що містить сечовину і залишковий карбамат у водному розчині. Установка також містить секцію виділення сечовини для відокремлення залишкового карбамату від сечовини з одержанням карбамату у водному розчині, який рециркулює до зони реакції. Вузол розкладу карбамату головним чином являє собою пристрій, який складається з вертикального трубчасто го пакету. Розклад карбамату здійснюється нагріванням розчину сечовини, який тече вниз, як низхідна плівка всередині трубок і в контакті з їхніми внутрішніми стінками, за допомогою нагрівального середовища такого, як пара, що контактує з трубками ззовні. Таким чином, аміак та діоксид вуглецю, що не прореагували, випарюються з розчину сечовини (термічний стрипінг). У випадку карбонатно-діоксидного стрипінгу, розклад карбамату здійснюєть також за допомогою газоподібного потоку з діоксидом вуглецю, подаваного вгору всередині трубок. Поліпшений спосіб виробництва сечовини, який розкрито у ЕР-А-0796244, містить додатково операцію часткового розкладу водного розчину карбамату, виробленого в секції виділення сечовини і рециркулюючого до зони реакції. Таким чином, виникає можливість значно знизити кількість води, що рециркулює до зони реакції, і тим самим досягти підвищення продуктивності перетворення і виробничої потужності установки, в якій здійснюється цей спосіб. З цією метою, установку забезпечено вузлом розкладу для піддавання принаймні частини розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини (рециркулюючий розчин карбамату), дії часткового розкладу або стрипінгу з одержанням додаткового потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю у вигляді пари, яка конденсується і рециркулює до зони реакції. Незважаючи на переваги в багатьох аспектах, недолік, що зустрічається при роботі вищезгаданого вузла розкладу, приводить до незадовільної ефективності розкладу. Згідно з дослідженнями, проведеними заявником, несподівано виявлено, що плівка рециркулюючого розчину карбамату, що низходить униз у трубчастому пакеті, піддається небажаному руйнуванню та роз'єднанню внутрішніми стінками трубок, переважно їх верхньою частиною. Коли таке виникає, не досягається змочування внутрішньої стінки. Це спричинює зменшення ефективності теплового обміну між нагрітою парою та рідинною плівкою рециркулюючого розчину карбамату, що тече всередині трубок. Ефективність стрипінгу у вузлі розкладу рециркулюючого розчину тоді нижче, ніж очікується. З цієї причини, для одержання прийнятної ефективності розкладу вузол розкладу повинен бути виконаний більших розмірів, ніж теоретично необхідні, що викликає підвищення вартості витрат. Технічна задача, що вирішується даним винаходом, полягає в підвищенні ефективності розкладу у вузлі розкладу установки для виробництва сечовини, призначеної для стрипінгу рециркулюючого розчину карбамату. Для вирішення вищезгаданої задачі, основна ідея полягає в тому, що модифікація способів рівня техніки для розкладу рециркулюючого розчину карбамату шля хом підвищення ефективності вузлів розкладу, призначених для цього розкладу, має перевагу перед модифікацією конструкції цих вузлів, яка була би складною і привела би до значних витрат. Базуючись на вищезгаданій ідеї, задача, що ставиться даним винаходом, вирішується в способі розкладу водного розчину карбамату, що надходить з секції виділення: сечовини (рециркулюючий розчин карбамату), згідно з заявленими пунктами формули 1-5. Рециркулюючий розчин карбамату, головним чином, має водну ; концентрацію в діапазоні від 10% до 70%, а температуру від 70°С до 120°С на виході з секції виділення сечовини. Завдяки даному винаходу, може бути досягнуте суттєве підвищення ефективності розкладу разом з можливістю регулювання випарювання плівки рециркулюючого розчину карбамату, що тече в тр убчастому пакеті вузла розкладу. Зокрема, несподівано виявлено, що відокремлення плівки рециркулюючого розчину карбамату від стінок трубки відомих з рівня техніки вузлів, принципово має місце завдяки тому, що цей розчин підданий надмірному та інтенсивному випаровуванню в трубках, особливо в їх вер хній частині. Іншою мовою, має місце непередбачене випаровування, яке створює перешкоди нормальному низхідному потоку рідинної плівки в трубках. Щоб ефективно запобігати цьому явищу випаровування, пропонується, відповідно до винаходу, переважно зменшити температурну різницю між робочою температурою нагрівальної рідини (наприклад, 210°С) і температурою рециркулюючого розчину карбамату, що надходить по тр убкам вузла розкладу (70120°С). Відповідно до винаходу, несподівано виявлено, що якщо вищезгадана температурна різниця не вища за 70°С, переважно поміж 20 та 40, небажане надлишкове випаровування суттєво усувається, та в той же час досягається підвищення ефективності розкладу у вузлі розкладу. Такий результат є цілком несподіваним, якщо вважати, що принципово мала температурна різниця між температурою рециркулюючого розчину карбамату і робочою температурою нагрівальної рідини розрахована на те, щоб знизити розклад карбамату на газоподібний аміак та діоксид вуглецю. Наступні ознаки та переваги даного винаходу описані далі в наведеному нижче докладному описі переважного втілення, яке не обмежується . прикладом, з посиланням на креслення, що додаються. На цих кресленнях: - фіг.1 зображує блок - схему, що схематично ілюструє установку для виробництва сечовини, в якій здійснюється розклад розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини, згідно з даним винаходом; - фіг.2 зображує схематично засоби, призначені для розкладу . рециркулюючого розчину карбамату, відповідно до даного винаходу. На фіг.1 блок 1 позначає зону високого тиску реакційної зони для синтезу сечовини, в яку подається газовий потік 21, що містить суттєво чистий аміак. Блоки 2 і 3 обидва зображують вузли розкладу високого тиску, а блок 4 зображує вузол конденсації високого тиску. Блоки розкладу 2 і 3 та вузол конденсації 4 головним чином працюють при суттєво тому ж самому тиску, що і в реакційній зоні 1. Секцію виділення, позначено цілим блоком 5. Потокова лінія 23 позначає потік рідини реакційної суміші, що надходить з блоку 1 та містить сечовину і речовини, які не прореагували, здебільшого карбамат і вільний аміак у водному розчині. Потік рідини 23 подається до блоку 2, де він піддається частковому розкладу карбамату і частковому відокремленню вільного аміаку. Вузол розкладу, позначений блоком 2, містить стрипінг пристрої, які діють на газовий потік 24 діоксиду вуглецю, подаваний як стрипінг агент. В разі розкладу карбамату у вузлі 2, що здійснюється тільки шляхом теплообміну (термострипінг), потокова лінія 24 відсутня і подача газового потоку діоксиду вуглецю здійснюється прямо до реакційної зони 1 (див.потокову пунктирну лінію 22). При виході з блоку 2, потокові лінії 25 і 26 зображують газовий потік, що містить аміак і діоксид вуглецю в паровій фазі, і потік рідини, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, відповідно. Потокова лінія 25 перерізає вузол конденсації, зображений блоком 4, де аміак та діоксид вуглецю знаходяться у паровій фазі і принаймні частково конденсуються з одержанням потоку рідкого карбамату у водному розчині і, можливо, газоподібного потоку, що містить аміак і діоксид вуглецю в паровій фазі. Обидва потоки потім рециркулюють разом до реакційної зони 1 через потокову лінію 27. Потік, що містить сечовину та залишковий карбамат, позначений лінією 26, проходить через секцію виділення· сечовини 5, яка складається з декількох вузлів, і в якій залишковий карбамат відокремлюється від розчину : сечовини з одержанням додаткової порції карбамату у водному розчині. Потокова лінія 28 зображує вищезгадану додаткову порцію карбамату у водному розчині на виході з секції виділення., сечовини 5. Цей розчин карбаматумає головним чином вміст води від 10% до 70%, а температуру в діапазоні від 70°С до 120°С. Розчин сечовини піддають кристалізації або грануляції в попередніх вузлах секції для виділення сечовини 5, де розплав сечовини твердіє у кінцевий продукт, який виходить з установки для виробництва сечовини через потокову лінію 29. Згідно з переважним втіленням даного винаходу, додаткова порція карбамату у водному розчині, залишаючи блок 5 через потокову лінію 28, переважно попередньо підігрівається в теплообміннику, зображеному блоком 6. Нагрітий таким чином водний розчин карбамату, потім піддають частковому розкладу у вузлі розкладу, зображеному блоком 3, як буде пояснено більш докладно у подальшому описі. Зокрема, вищезгадане попереднє підігрівання розчину карбамату в блоці 6 і температурний розклад в блоці 3 досягаються використанням теплоти, що переміщується до конденсора (блок 4) у вигляді пари, для забезпечення мінімального енергоспоживання. Дійсно, принаймні частина цієї пари перерізає, як зовнішні теплові засоби, теплообмінник 6 через потокову лінію 32 і вузол розкладу 3 через потокову лінію 33. На виході блоку 3 потім забезпечують потік 30, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі та потік 31, що містить залишковий карбамат у водному розчині. Потік 30 принаймні частково конденсують в блоці 4 для одержання водного розчину карбамату, який рециркулює до реакційної зони 1 через потокову лінію 27. Потік 31, що містить залишковий карбамат у водному розчині, спрямовують до секції виділення сечовини 5 для подальших операцій. На фіг.2 схематично зображено переважне втілення вузла розкладу З, призначеного для розкладу рециркулюючого розчину карбамату, відповідно до даного винаходу. Цей вузол розкладу 3 має верхню зону 36, яка містить множину горизонтальних перфорованих пластин 38, і нижню стрипінг зону 37 з трубчастим пакетом, який містить множину трубок 39, розташованих вертикально. Трубки 39 ззовні нагрівають потоком теплоносія, так що пара, позначена потоковою лінією 33, має температуру, наприклад приблизно 210°С-230°С. Відповідно до цього втілення, рециркулюючий розчин карбамату, позначений потоковою лінією 28, поперше, попередньо підігрівають у теплообміннику 6 шляхом непрямого теплообміну з парою, позначеною потоковою лінією 32, і потім подають до вузла конденсації 4 поблизу його верхньої частини. Зокрема, вищезгаданий рециркулюючий розчин карбамату, який має головним чином температуру в діапазоні від 70°С до 120°С, коли залишає секцію виділення сечовини 5, попередньо підігрівають в блоці 6 до температури, наприклад приблизно від 110°С до 160°С. Потік рідини 28 попередньо підігрітого рециркулюючого розчину карбамату подають до вузла розкладу 3, який виконаний з можливістю низхідного потоку під впливом гравітації текти через пластини 38 верхньої зони 36 у протитечії з газоподібним потоком, що містить аміак та діоксид вуглецю, які надходять з стрипінг-зони 37. На фіг.2 потоки газоподібної фази і рідкої фази всередині вузла конденсації 3 позначені Fg та F1, відповідно. В результаті цього контакту рециркулюючий розчин карбамату, попередньо підігрітий у верхній зоні 36, досягає температури перед входом у стрипінг-зону 37 вузла розкладу 3, наприклад приблизно від 150°С до 190°С. З верхньої зони 36 попередньо підігрітий рециркулюючий розчин карбамату поступає в трубки 39 стрипінг зони 37 і тече вниз під дією гравітації у вигляді низхідної плівки. Відповідно до винаходу, рециркулюючий розчин карбамату, що надходить з верхньої зони 36, має переважно температуру в залежності від нагрівальної рідини (потокова лінія 33), яка відрізняється від вищезгаданої температури не вище, ніж на 70°С, переважно від 20°С до 40°С. Таким чином, явище небажаного випаровування в тр убках 39, особливо у вер хній частині трубок, як виявлено, повинно бути менш інтенсивним і нерегульованим, ніж у способах, відомих з рівня техніки. Завдяки вищезгаданому регульованому випаровуванню рідкої плівки рециркулюючого розчину карбамату, що витікає з стрипінг-зони 37, ця плівка безперервна і знаходиться в контакті з внутрішньою стінкою трубок 39, забезпечуючи практично гомогенний розклад карбамату вздовж всієї довжини трубок. Ефективність розкладу у вузлі розкладу 3 таким чином підвищують і досягають високого ступіню відновлення аміаку і діоксиду вуглецю в паровій фазі. Вузол розкладу 3, схематично зображений на фіг.2, є лише прикладом застосування кращого пристрою, який може бути використаним для розкладу рециркулюючого розчину карбамату, відповідно до даного винаходу. Альтернативно, вузол розкладу може бути використаний без пластин 38, а містити лише стрипінг-зону 37. В цьому випадку всі операції попереднього підігріву рециркулюючого розчину карбамату здійснюють в блоці 6. Більш того, в особливих умовах теплообмінник блоку 6 може бути відключений і рециркулюючий розчин карбамату всередині вузла З попередньо нагрівають тільки в верхній зоні 36 вузла розкладу 3. На закінчення, вузол розкладу 3 може також працювати з газовим потоком діоксиду вуглецю як стрипінгагентом (не показано).