Установка для гідролізу та десорбції аміачної води у виробництві сечовини

Предлагаемое изобретение относится к установкам для гидролиза и десорбции аммиачной воды в производстве мочевины, получаемой из аммиака и двуокиси углерода с рециклом углеаммонийных солей на стадию синтеза и может быть использовано в химической промышленности. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка гидролиза и десорбции аммиачной воды в производстве мочевины из аммиака и двуокиси углерода, включающем узел синтеза мочевины с конденсатором высокого давления, соединенным с сепаратором, содержащая десорбер первой ступени с конденсатором, гидролизер и десорбер второй ступени с кипятильником, соединенные между собой по жидкостному потоку последовательно через посредство теплообменника, а по газовому потоку десорбер второй ступени последовательно соединен с гидролизером и десорбером первой ступени, трубопровод подачи исходной аммиачной воды в десорбер первой ступени, трубопровод выхода очищенной воды из десорбера второй ступени и трубопровод подачи острого пара высокого давления в гидролизер. Температурный режим в десорбере первой ступени поддерживается за счет тепла парогазовой смеси, поступающей в этот десорбер с гидролизера и десорбера второй ступени и подачи раствора углеаммонийных солей из конденсатора. Температурный режим в десорбере второй ступени регулируется подачей пара высокого давления 0,7-1 МПа (7-10 кгс/см 2) в межтрубное пространство кипятильника. Верхняя часть гидролизера обогревается подачей пара в змеевики с давлением 1,4-1,7 МПа из сатуратора пара производства мочевины. Для гидролиза мочевины в нижнюю часть гидролизера подается увлажненный пар высокого давления. Узел синтеза производства мочевины работает по замкнутому жидкостному циклу с рециклом раствора углеаммонийных солей (карбамата аммония) в колонну синтеза. Узел синтеза производства мочевины включает колонну синтеза, стриппер, скруббер, эжектор и конденсатор высокого давления с сепаратором, соединенные между собой по жидкостному и газовому потокам. В конденсаторах высокого давления вырабатывается пар низкого давления из конденсата, подаваемого в межтрубное пространство конденсатора. Пар вырабатывается за счет снятия тепла реакции образования карбамата из раствора карбамата, направляемого из скруббера, жидкого аммиака от эжектора и газов, направляемых из стриппера. Реакционная смесь из конденсаторов высокого давления направляется в колонну синтеза. Отвод пара низкого давления ведется через сепараторы, которые подключены к межтрубному пространству конденсатора высокого давления. Полученный пар низкого давления частично используется на технологические нужды, а часть его сбрасывается в атмосферу [2]. Недостатком известной установки гидролиза и десорбции аммиачной воды является нестабильность ее работы, особенно при изменении нагрузки по исходной аммиачной воде, вследствие недостаточно оперативного влияния тепла рабочего раствора аммиачной воды, нагреваемого в трубках кипятильника паром высокого давления, подаваемого в межтрубное пространство кипятильника, на температурный режим десорбера второй ступени, и, тем более, такое влияние оказывается недостаточно оперативным на температурный режим десорбера первой ступени, куда поступает исходная аммиачная вода, поскольку такое влияние осуществляется посредством газового потока, выходящего из десорбера второй ступени. Нестабильность работы установки вызывает нарушение предельно-допустимых норм по аммонийному азоту в очищенной воде, что в свою очередь требует дополнительной или повторной переработки очищенной воды, а следовательно, и дополнительных энергетических затрат. Нестабильность работы установки вызывает большой расход пара высокого давления. В основу изобретения поставлена задача создания установки гидролиза и десорбции аммиачной воды в производстве мочевины путем новой дополнительной взаимосвязи известных элементов установки гидролиза и десорбции с известными элементами узла синтеза производства мочевины обеспечить стабильность работы установки. Эта задача решается благодаря тому, что в известной установке гидролиза и десорбции аммиачной воды в производстве мочевины, включающей узел синтеза мочевины содержащий конденсатор высокого давления, соединенный с сепаратором; десорбер первой ступени соединенный трубопроводом с конденсатором; гидролизер и десорбер второй ступени соединенный трубопроводом с кипятильником, связанные между собой по жидкостному потоку через посредство теплообменника, а по газовому потоку десорбер второй ступени связан с гидролизером и десорбером первой ступени; тр убопровод подачи исходной аммиачной воды в десорбер первой ступени; трубопровод выхода очищенной воды из десорбера второй ступени и трубопровод подачи острого пара высокого давления в гидролизер, согласно предлагаемому изобретению трубопровод, соединяющий десорбер второй ступени с кипятильником дополнительно соединен с выходом сепаратора. Отличительным признаком предлагаемого изобретения, определяющим его новизну, является то, что вход аммиачной воды из кипятильника в десорбер второй ступени дополнительно соединен с выходом сепаратора, соединенным с конденсатором высокого давления узла синтеза мочевины. Соединение входа аммиачной воды из кипятильника в десорбер второй ступени с выходом сепаратора конденсатора высокого давления узла синтеза производства мочевины обеспечивает стабильность работы установки десорбции и гидролиза аммиачной воды вследствие обеспечения возможности оперативного влияния пара низкого давления, вырабатываемого в конденсаторах высокого давления, непосредственно на рабочий раствор аммиачной воды десорбера второй ступени и через посредство газового потока, выходящего из десорбера второй ступени, на исходную аммиачную воду, поступающую в десорбер первой ступени. Стабильная работа установки обеспечивает возможность: - практически полностью исключить нарушение предельно-допустимых норм по аммиаку и мочевине в очищенной аммиачной воде и, следовательно, уменьшить количество сточных вод, направляемых на дополнительную очистку или переработку с 12000 м 3/год до 11400 м 3/год, - сократить время ее запуска после остановок на 25-35%, а именно с 4 часов до 2,5-3,0 часов, - использовать пар низкого давления, вырабатываемый в конденсаторах высокого давления узла синтеза производства мочевины, избыток которого ранее сбрасывался в атмосферу, - сократить расход пара высокого давления, потребляемого со стороны. В известном решении пар низкого давления, подаваемый в десорбер аммиака установки распределения газов, используется для десорбции аммиака и двуокиси углерода и совершенно не влияет на температурный режим колонны разделения исходного потока, так как выходящий из десорбера газовый поток направляется на охлаждение в холодильник, а затем в колонну для отделения аммиака с помощью промывки жидким аммиаком, а затем в рецикл на стадию синтеза мочевины. Таким образом газовый поток, выходящий из десорбера, совершенно не соприкасается с исходным потоком, и, следовательно не влияет на стабильность работы установки при изменяющихся нагрузках по исходной аммиачной воде. Предлагаемая установка характеризуется новой совокупностью признаков, которая обеспечивает получение качественно нового технического результата, а именно - стабилизацию работы установки при изменяющихся нагрузках исходного потока за счет обеспечения возможности оперативного влияния пара низкого давления из сепараторов узла синтеза на исходный поток в десорбере первой ступени через посредство газового потока, выходящего из десорбера второй ступени. Предлагаемое изобретение поясняется чертежом. На чертеже представлена схема предлагаемой установки. Установка включает десорбер первой ступени 1 с конденсатором 2, теплообменник 3, гидролизер 4, десорбер второй ступени 5 с кипятильником 6, соединенные между собой по жидкостному потоку через посредство теплообменника 3, а по газовому потоку десорбер второй ступени 5 последовательно соединен с гидролизером 4 и десорбером первой ступени 1. трубопровод 7 подачи исходной аммиачной воды в десорбер 1, трубопровод 8 выхода очищенной поды из десорбера 5, трубопровод 9 подачи углеаммонийного раствора в узел рециркуляции, трубопровод 10 подачи острого пара высокого давления в гидролизер 4, трубопровод 11, соединяющий кипятильник 6 с десорбером второй ступени 5 по жидкостному потоку, и, дополнительно, трубопровод 12. соединяющий вход аммиачной воды из кипятильника 6 в десорбер второй ступени 5 с выходом сепаратора 13 конденсатора высокого давления 14 узла синтеза 15 производства мочевины. Десорбер первой ступени 1, гидролизер 4 и десорбер второй ступени 5 представляют собой вертикальные аппараты, в которых размещены сетчатые тарелки, а в верхней части гидролизера 4 размещен змеевик, обогреваемый паром высокого давления 1,4-1,7 МПа, подаваемого из сатуратора пара производства мочевины. Установка работает следующим образом. Аммиачная вода в количестве 37 м 3/час, содержащая в % мас: мочевины 0,5-2,0, аммиака 4,0-5,0, СО2 1,5-2,5, поступает в десорбер первой ступени 1 по трубопроводу 7, где при температуре 125-145°С и давлении 0,25-0,4 МПа из аммиачной воды десорбируется аммиак и двуокись углерода. Температурный режим десорбера 1 поддерживается за счет тепла парогазовой смеси, поступающей в десорбер 1 из гидролизера 4 и десорбера 5. Парогазовая смесь из десорбера 1 с температурой 111-120°С поступает на конденсацию в конденсатор 2, охлаждаемый конденсатом и после конденсации в виде раствора углеаммонийных солей в количестве 500-3000 л/час возвращается на орошение десорбера 1, а вторая часть в количестве 5 м 3/час по трубопроводу 9 направляется в узел рециркуляции производства мочевины. Аммиачная вода из десорбера 1 через теплообменник 3 подается в верхнюю часть гидролизера 4. Верхняя часть гидролизера 4 обогревается подачей пара с давлением 1,4-1,7 МПа в змеевик, а в нижнюю часть гидролизера 4 для гидролиза мочевины подается увлажненный острый пар давлением 2,3-2,7 МПа в количестве не более 1500 кг/час. В гидролизере 4 при температуре не более 190°С и давлении 1,5-1,7 МПа происходит разложение мочевины на аммиак и двуокись углерода. Парогазовая смесь из верхней части гидролизера отводится в десорбер 1. Аммиачная вода из гидролизера 4 через теплообменник 3 поступает в десорбер 5. Температурный режим в десорбере 5 поддерживается подачей пара давлением 0.7-1,0 МПа в количестве 500 кг/час в межтрубное пространство кипятильника 6 и дополнительно подачей пара низкого давления 0,35-0,45 МПа в количестве 5 т/час, вырабатываемого в конденсаторах высокого давления 14 и отводимого через сепаратор 13 узла синтеза 15 производства мочевины, подаваемого по трубопроводу 12, соединяющим выход сепаратора 13 с трубопроводом 11 входа аммиачной воды из кипятильника 6 в десорбер второй ступени 5. Парогазовая смесь из верхней части десорбера 5 последовательно соединяясь с парогазовой смесью, выходящей из гидролизера 4, отводится на 6-ю тарелку десорбера 1. Сточная вода из десорбера 5 в количестве 35 м 3/час, содержащая не более 300 мг/дм 3 мочевины и не более 65 мг/дм 3 азота аммонийного по трубопроводу 8 направляется в стоки. При увеличении нагрузки по аммиачной воде в десорбер 1, расход шара в кипятильник 6 остается стабильным, а расход пара низкого давления, подаваемого по трубопроводу 12 увеличивают для сохранения стабильной температуры в десорбере 5 и десорбере 1. При уменьшении нагрузки по исходной аммиачной воде, подаваемой по трубопроводу 7 расход пара низкого давления, подаваемого из сепаратора 13 по трубопроводу 12 снижают для сохранения стабильной температуры в десорберах 1 и 5.