Спосіб очищення відхідних газів при одержанні сечовини

1. Спосіб очищення відхідних газів при одержанні сечовини, який відрізняється тим, що відхідні гази з установки для одержання сечовини, які виділяють практично при атмосферному тиску, стискають за допомогою ежектора, який приводять в дію відхідним газом зі стадії синтезу при високому тиску, і подають в абсорбер середнього тиску. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що тиск C2 2 (19) 1 3 75900 4 реакторах. У випадку застосування двох реакторів, і/або аміак можуть використовуватись як газоподів першому з них може використовуватись практибний поглинач перед подаванням вказаних компочно свіжа сировина, а в другому -матеріали повнінентів в реактор синтезу. Операція випарювання стю або частково рециркульвані зі стадії виділення здійснюється в отпарній колоні, установненій після сечовини. реактора синтезу; в ній розчин сечовини, який виПеретворення карбамату амонію в сечовину ходить з реактора синтезу відпарюється за допота воду може здійснюватись в результаті забезпемогою газоподібного поглинача з підведенням течення досить тривалого часу перебування реакпла. На цій стадій також можна використовувати ційної суміші в реакторі синтезу. Час перебування процес термічного випарювання. Під термічним зазвичай становить більше 10 хвилин, краще, бівипарюванням мається на увазі, що карбомат льше 20 хвилин. Час перебування в зоні реакції не амонію підлягає розкладанню (розкладають), а повинен перевищувати 3 годин, краще 1 години. діоксид вуглецю і аміак, які присутні в системі, виНа практиці використовуються різні способи даляються з розчину сечовини виключно в резульодержання сечовини. Раніше сечовину одержувататі підведення тепла. Відпарювання також може ли в традиційних установках високого тиску, які в здійснюватись в дві та більше стадій. У відомому кінці 1960 року були замінені процесами які провоспособі, після першої, чисто термічної стадії здійсдились в так званих установках випарювання сенюють стадію випарювання в СО2 з підведенням човини. додаткової кількості тепла. Газовий потік, що місТрадиційні установки високого тиску для синтить аміак і діоксид вуглецю, який виходить з оттезу сечовини являють собою апарати, в яких розпарної колони, повертають в реактор, в деяких клад карбомату амонію, який не перетворився в випадках використовуючи для цього конденсатор сечовину і витиснення надлишку аміаку здійснювисокого тиску для карбамата. Відпарювання розється при суттєво більш низькому тиску, ніж тиск в чину сечовини за допомогою віпарювального агенреакторі синтезу. В традиційній установці високого ту може відбуватись в декількох отпарних колонах. тиску для синтезу сечовини, реактор синтезу заРеактор синтезу в установці відпарювання сезвичай працює при температурі 180°С-250°С і тисчовини працює при температурі 160°С-240°С, ку 15-40МПа. В традиційній установці високого краще 170°С-220°С. Тиск в реакторі синтезу статиску, після розширення, дисоціації та конденсації новить 12-21МПа, краще 12,5-19,5МПа. Співвідпри тиску 1,5-10МПа, вихідні матеріали, які не пеношення N/C в зоні синтезу установки відпарюретворились на сечовину, повертаються на стадію вання сечовини становить 2,5-4. синтезу сечовини у вигляді потоку карбомату амоЧасто застосовуваним втіленням одержання нію. Крім цього, в традиційній установці синтезу сечовини способом випарювання є Stamicarbon сечовини при високому тиску, аміак і діоксид вугпроцес відпарювання за допомогою СО2, описаний лецю подаються безпосередньо в реактор синте[в European Chemical News, Urea Supplement, 17 зу. Співвідношення N/C при синтезі сечовини в січня 1969p., с.17-20]. Більша частина газової сутрадиційній установці високого тиску приймає знаміші одержаної при операції відпарювання, кончення в інтервалі 3-5. денсується і поглинається разом з аміаком, необСпочатку такі традиційні установки синтезу сехідним для процесу, в конденсаторі карбамату, що човини призначались для проведення так званого працює при високому тиску, після чого потік кар"Once-Through" (одноразового) процесу. Аміак, бамата амонію, що утворився, повертається в зону який не прореагував нейтралізували кислотою синтезу для одержання сечовини. (наприклад, азотною кислотою) і перетворювали в Карбаматний конденсатор високого тиску мосолі амонію (наприклад, в нітрат амонію). Пройшже бути спроектований, наприклад, аналогічно ло небагато часу і такі традиційні одноразові прозаглибленому конденсатору, описаному [в NL-Aцеси були замінені на загально прийняті процеси з 8400839]. Заглиблений конденсатор може розтарециркуляцією сировини в яких аміак, що не прошовуватись вертикально або горизонтально. Одреагував і діоксид вуглецю рециркулюють в реакнак найкраще проводити конденсацію в горизонтор синтезу у вигляді потоків карбамата амонію. В тальному заглибленому конденсаторі (так званий секції регенерації аміак, який не прореагував, і зливний конденсатор, [см., наприклад, Nitrogen діоксид вуглецю видаляють з реакційного розчину, №222, Липень-Серпень 1996, с.29-31]), оскільки в одержаного в реакторі синтезу, причому в ході порівнянні з конденсаторами інших конструкцій, в цього процесу виділяють водний розчин сечовини. такому конденсаторі забезпечується найбільший Далі, водний розчин сечовини перетворюють в час перебування рідини. Це призводить до утвосечовину в секції випарювання в результаті випарення підвищеної кількості сечовини, що підвищує рювання води при пониженому тиску. Іноді суміш температуру кипіння, через що збільшується різводи з сечовиною розділяють за допомогою крисниця температур між сечовинавмісним розчином талізаційних способів. карбамата амонію і охолоджуваним середовищем, Установка випарювання сечовини являє сота забезпечується покращена теплопередача. бою апарат, в якому розклад карбамату амонію, Після відпарювання тиск упареного розчину який не перетворили в сечовину, і витискання сечовини знижується до низького значення на станадлишкової кількості аміаку, здійснюють, головдії регенерації сечовини, і розчин концентрують ним чином, при тиску, практично рівному тиску в випарюванням, після чого сечовину виділяють, а реакторі синтезу. потік карбамата амонію низького тиску рециркуРозклад/витиснення проводиться в зоні випалюють в секцію синтезу. В залежності від природи рювання з додаванням відпарювального газу або процесу, цей карбомат амонію може регенерувабез нього. В процесі випарювання діоксид вуглецю тись в одній або багатьох технологічних стадіях, 5 75900 6 які здійснюють при різному тиску. ких потоків є їх низький тиск (наприклад, атмосфеВ ході процесу синтезу сечовини в різних місрний), оскільки низький тиск є несприятливим для цях установки, як побічний продукт, утворюються процесів поглинання. відхідні гази. Відхідними газами, в основному, є Виходячи з економічних і екологічних міркуінертні речовини, забруднені аміаком і діоксидом вань, існує потреба в очистці аміаквмісних потоків вуглецю, причому інертні компоненти скидають в низького тиску від аміаку перед їх викидом в атмоатмосферу. Перед видаленням з установки, такі сферу. В цьому випадку абсорбція таким підходявідхідні гази необхідно звільнювати, головним чищим розчинником, як вода або слабколужний аміном, від аміаку. Відхідні гази часто очищують на ачний водний розчин, також є підходящим стадії поглинання а абсорбері, в якому проводитьтехнологічним прийомом очистки. Таке поглинання ся видалення аміаку з відхідних газів за допомозазвичай проводять в абсорбері, який працює при гою такого підходящого розчинника аміаку, як вода низькому тиску, і операція може бути додатково або слабко-аміачний технологічний конденсат, оптимізована в результаті прямого або непрямого причому тепло, яке виділяється може відводитись охолодження за допомогою теплообмінних приза допомогою теплообмінників. Відхідні гази утвостроїв. Використаний термін "при низькому тиску" рюються при різному тиску. Аміак з відхідних газів відноситься до тисків в інтервалі 0,1-0,3МПа, але бажано абсорбувати при якомога більшому тиску. головним чином, до атмосферного тиску. Так, наприклад, в процесі випарювання Було встановлено, що відмічені недоліки моStamicarbon CO2, газовий поток з реактора, тобто жуть бути усунені в результаті підвищення тиску синтез-газ, промивають в скрубері при високому відхідних газів з установки синтезу сечовини при тиску (>10МПа) з використанням розчину карбамаатмосферному тиску за допомогою ежектора, який та амонію, одержаного в секції низького тиску. В приводиться в дію газом, що відходить з секції скрубері високого тиску утворюється поток карбасинтезу при високому тиску і подачі указаних відхімата амонію, який зазвичай подають в конденсадних газів в абсорбер середнього тиску. Тиск газів, тор високого тиску, і несконденсований поток відякі виходять при практично атмосферному тиску хідних газів. Перед скиданням в атмосферу, підвищують на 0,15-2МПа, краще 0,2-0,5МПа. відхідні гази з скрубера високого тиску очищують Енергія розширення відхідних газів високого від остаточного аміаку шляхом проведення стадії тиску в даному випадку утилізується в ежекторі в поглинання в абсорбері, який працює при середрезультаті втягування і стиснення відхідних газів ньому тиску. Термін "при середньому тиску" віднонизького тиску. Внаслідок цього, відхідні гази низьситься до тисків порядку 0,3-0,6МПа. кого тиску відходять при підвищеному тиску, що Інші приклади очистки відхідних газів з викорисприяє поглинанню аміаку розчинником. Таким стання стадії поглинання. Включають "процес авчином, знижуються загальна втрата аміаку в устатовипарювання", описаний [в Uhlmann's новці синтезу сечовини. Encyclopedia of Industrial Chemistry, т.А27, с.346Крім цього, перевага способу даного винаходу 348, 1996], в якому гази, які виходять з секції висополягає в тому, що відхідні гази, які подаються на кого тиску також промивають в абсорбері середдві стадії абсорбції, поєднують один з одним, внанього тиску. Аналогічно, в процесі ACES, описанослідок чого абсорбція здійснюється в одній ділянці му [Uhlmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, обладнання, що знижує інвестиції в установку синт.А27, с.348-349, 1996], відхідні гази, які містять тезу сечовини. несконденсовані компоненти, подані зі скрубера Окрім цього, спосіб даного винаходу у вищій високого тиску на стадію розкладу при середньому мірі придатний для покращення і оптимізації екстиску, промивають в абсорбері, який працює при плуатаційних характеристик установок синтезу середньому тиску. сечовини, в результаті підвищення тиску відхідних Згідно з сучасним рівнем техніки, відхідні гази газів з абсорбера, який працює, практично, при з секції високого тиску попадають в абсорбер сеатмосферному тиску з допомогою ежектора, що реднього тиску через регульовальні клапани. Серприводиться в дію газом, який відходить з секції йозним недоліком такого процесу є втрати потенсинтезу, і подачі указаних відхідних газів в абсорціально регенерованої енергії. бер середнього тиску. Тиск відхідних газів з абсорКрім цього, на всіх установках синтезу сечовибера, що працює при практично атмосферному ни, газові потоки, які містять аміак виводяться при тиску, в даному випадку, підвищується на 0,15значно нижчих тисках, наприклад, при 0,1-0,3МПа, 2МПа, краще 0,2-0,5МПа. але в основному, при атмосферному тиску. ПрикДаний винахід може застосовуватись в усіх ісладом цього може бути відхідний газ із зони коннуючих процесах синтезу сечовини, як традиційденсації випарної секції. В випарній секції розчин них процесах синтезу сечовини, так і в процесах її сечовини конденсують випарюванням при знижевипарювання, оскільки в усіх таких процесах потоному тиску, і в ході цього процесу утворюється ки відхідних газів мають різний тиск, відбуваються потік парів води, забруднений аміаком, придатні необов'язкові втрати енергії і погано здійснюється до конденсації компоненти якого конденсують в абсорбція. конденсаторі. Однак відхідний газ, що залишився, Прикладами традиційних процесів синтезу севсе ще містить аміак. Як інші приклади можна відчовини, в яких може використовуватись даний мітити відхідний газ з резервуарів для зберігання винахід, можуть бути так званий "однократний" водних розчинів аміаку або сечовини при атмос(once-through) процес, традиційний "рисайклинг" ферному тиску, відхідний газ або з просіювального процес і процес з рециркуляцією тепла. обладнання і центрифуг в кристалізаційних секціях Прикладами процесів випарювання сечовини, установки синтезу сечовини і та ін. Недоліком тав яких може використовуватись даний винахід, 7 75900 8 можуть бути СО2 Strip Process (процес СО2 упарюСпосіб проводиться при наступних умовах: вання), Ammonia Strip Process (процес упарювання Синтез - газ як рушійна сила для ежектора: в аміаку), процес автовипарювання, ACES процес Швидкість потоку: 1429 кілограм на годину (Advanced process for cost and energy saving), IDR Тиск: 14МПа процес (Isobaric-Double-Recycle) і НЕС процес. Температура: 112°С Даний винахід ілюструється наступним прикГаз, який стискається(раніше подаваємий в ладом. абсорбер атмосферного тиску): Приклад Швидкість потоку: 807 кілограм на годину Гази, які відходять з установки синтезу сечоТиск: атмосферний Температура: 114°С вини потужністю 15МТ в день при атмосферному Газ, стиснений ежектором на вході в абсортиску стискали за допомогою ежектора, що привибер, який працює під тиском 0,4МПа: диться в дію синтез-газом, внаслідок чого стиснуШвидкість потоку: 2636 кілограм на годину тий газ поглинались в абсорбері, який працює при Тиск: 0,4Мпа тиску 0,4МПа. В результаті зникає необхідність у Температура: 106°С використанні абсорбера атмосферного тиску. В Установлено, що в результаті застосування установці, що розглядається, є два пункти виходу: даного винаходу втрати аміаку з указаної конкретодин, зв'язаний з абсорбером, який працює при ної точки випуску склали 2,45кг/год. тиску 0,4МПа, та інший - з абсорбером атмосферВтрати аміаку в установці продуктивністю ного тиску. В результаті використання даного ви1500МТ на добу з двома точками випуску складанаходу один пункт емісії усувається. ють 4,2кг/год. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 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