Спосіб синтезу сечовини (варіанти)

1 Способ синтеза мочевины из аммиака и двуокиси углерода с образованием карбамата аммония в качестве промежуточного продукта, который включает (а) взаимодействие, на реакционной стадии, аммиака и двуокиси углерода при общем давлении в диапазоне от 90 до 250 ата, при соблюдении значения молярного отношения NH3/CO2 как таковых или в форме карбамата аммония от 2,1 до 10,0, предпочтительно, в диапазоне от 2,1 до 6,0, с образованием первой жидкой смеси, содержащей мочевину, карбамат аммония, воду и аммиак, (б) перенос упомянутой первой реакционной смеси для обработки хотя бы на одну стадию разложения-упаривания, (в) нагревание упомянутой первой жидкой смеси на упомянутой стадии разложения-упаривания, функционирующей практически при том же давлении, что и на предыдущей стадии (а), для достижения разложения хотя бы части карбамата аммония на аммиак и двуокись углерода с одновременным проведением упаривания первой жидкой смеси до образования первой газовой смеси, содержащей аммиак и двуокись углерода, и второй жидкой смеси, содержащей мочевину, воду, аммиак и неразложившуюся часть карбамата аммония, (г) перенос, по крайней мере, части упомянутой первой газовой смеси хотя бы на одну стадию конденсации, функционирующую практически при том же давлении, что и на стадии (а), и конденсирование перенесенной смеси с образованием третьей жидкой смеси, содержащей карбамат аммония, воду и аммиак, вш (д) перенос упомянутой третьей жидкой смеси и оставшейся части первой газовой смеси для обработки на реакционной стадии (а), (е) регенерацию мочевины, содержащейся во второй жидкой смеси в ходе одной или более стадий разложения, конденсирования и разделения с получением практически чистой мочевины и возвращение на стадию синтеза непревращенных аммика и двуокиси углерода (как таковых или в виде карбамата аммония), отличающийся тем, что вышеупомянутая стадия (а) проводится с использованием двух четко различающихся зон, которые сообщаются друг с другом и поддерживаются практически при одном и том же давлении, при этом первая функционирует при температурах от 170 до 230°С с образованием первой жидкой смеси и второй преимущественно газообразной смеси, содержащей в основном аммиак, воду, двуокись углерода и, возможно, также инертные продукты, тогда как вторая зона функционирует при более низкой температуре, чем первая, так что, по крайней мере, 5% по весу второй преимущественно газообразной смеси относительно веса вышеупомянутой первой жидкой смеси, а предпочтительно, количество, равное или больше 10% по весу, переносится из первой зоны во вторую с последующим образованием в ней еще одной жидкой смеси, содержащей аммиак, карбамат аммония и, возможно, также мочевину, которую вновь переносят из второй зоны в первую 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что стадия конденсации (г) осуществляется в конденсаторе, функционирующем при температуре от 140 до 180 °С 3 Способ по п 1 или 2, отличающийся тем, что на стадии (а) вторая преимущественно газообразная смесь переносится из первой во вторую реакционную зону, оставляя от 20 до 40% по весу относительно веса первой жидкой смеси 4 Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на стадии (а) используется давление в диапазоне значений от 130 до 180 ата 5 Способ по любому из пп 1-4, отличающийся, тем, что температура любой жидкой смеси, содержащей карбамат аммония, поддерживается на уровне выше 130°С 6 Способ по любому из пп 1-5, отличающийся тем, что упомянутая первая реакционная зона функционирует при температурах от 190 до 210 °С с со О го го 43341 блюдением значений молярного коэффициента аммиак/двуокись углерода в общей подаче от 2,5 до 4,5 7 Способ по любому из пп 1-6, отличающийся тем, что упомянутая вторая реакционная зона работает при температуре от 140 до 200 °С, предпочтительно от 150 до 185 °С, с разницей температур относительно первой зоны, равной от 5 до 60 °С 8 Способ по любому из пп 1-7, отличающийся тем, что в упомянутой второй реакционной зоне происходит образование мочевины 9 Способ по любому из пп 1-8, отличающийся тем, что первая жидкая смесь и вторая преимущественно газообразная смесь отбираются из первой зоны в виде единой двухфазной смеси, а далее разделяются и переносятся соответственно во вторую реакционную зону и на стадию разложения-упаривания (в) 10 Способ по любому пп 1-9, отличающийся тем, что первая реакционная зона включает первый реактор, а вторая реакционная зона включает второй реактор, перед которым расположен конденсатор на линии подачи преимущественно газообразной смеси, идущей из первого реактора 11 Способ по п 10, отличающийся тем, что средние значения времени пребывания во втором реакторе составляют от 5 до 35 минут, а температура варьирует от 160 до 185 °С 12 Способ по любому из пп 1-8, отличающийся тем, что первая реакционная зона включает первый реактор, а вторая реакционная зона включает обменник-дефлегматор, расположенный предпочтительно на вершине первого реактора 13 Способ по п 12, отличающийся тем, что упомянутый обменник-дефлегматор оборудован расположенным на дне набором пластин, сообщающимся снизу с первым реактором 14 Способ по п 12 или 13, отличающийся тем, что длительность контакта в дефлегматоре составляет от 0,2 до 5 минут, а температура варьирует от 150 до 170 °С 15 Способ по любому из пп 1-9, отличающийся тем, что первая реакционная зона включает первый реактор, а вторая реакционная зона включает второй реактор, состоящий из обменникадефлегматора 16 Способ по п 15, отличающийся тем, что упомянутый обменник-дефлегматор совпадает с конденсатором на стадии конденсации (г) и функционирует в диапазоне температур от 150 до 170 °С, а время контакта составляет от 0,2 до 5 минут 17 Способ по любому из пп 1-16, отличающийся тем, что стадия разложения-упаривания (в) осуществляется в выпарной секции, которая работает в диапазоне температур от 160 до 220 °С, при этом нагрев производится с помощью непрямого воздействия водяного пара, наводящегося под высоким давлением 18 Способ по любому из пп 1-17, отличающийся тем, что стадия разложения-упаривания (в) осуществляется последовательно на двух участках оборудования, возможно, разных типов и функционирующих в отличающихся друг от друга условиях 19 Способ по любому из пп 1-18, отличающийся тем, что подача на стадию разложения упаривания распределяется по разным высотам выпарной секции 20 Способ по любому из пп 1-19, отличающийся тем, что стадия разложения-отгонки (в) осуществляется в условиях "авто-упаривания" 21 Способ по любому из пп 1-19, отличающийся тем, что стадия разложения-упаривания (в) включает выпарную секцию, на которую подается, предпочтительно снизу, в качестве средства, способствующего выпариванию, газообразная смесь, идущая со стадии (а), предпочтительно из второй зоны 22 Способ по любому пп 1-19, отличающийся тем, что стадия разложения-упаривания (в) включает выпарную секцию, в которую перед поступлением во вторую реакционную зону подается снизу, в качестве средства, способствующего выпариванию, вышеупомянутая вторая преимущественно газообразная смесь из первой зоны реакционной стадии (а) 23 Способ по п 22, отличающийся тем, что упомянутая вторая реакционная зона совпадает с конденсатором стадии конденсации (г) и функционирует в диапазоне температур от 150 до 170°С, тогда как значения времени контактов составляет от 0,2 до 5 минут 24 Способ по п 22 или 23, отличающийся тем, что упомянутая вторая жидкая смесь, выходящая из выпарной секции, содержит менее 5% карбамата 25 Способ по любому из пп 1-24, отличающийся тем, что первая газовая смесь, получаемая на стадии (в) характеризуется содержанием воды от 0,5 до 10 % по весу от всей смеси 26 Способ по любому из пп 1-25, отличающийся тем, что от 5 до 50 % первой газовой смеси, образуемой на стадии (в), переносится в качестве таковой непосредственно на реакционную стадию (а), предпочтительно на первую реакционную зону 27 Способ по любому из пп 1-26, отличающийся тем, что на стадии (е) регенерации и очистки мочевины образуется жидкий поток, возвращаемый на повторную обработку, который содержит карбамат аммония, воду и аммиак 28 Способ по любому п 1-27, отличающийся тем, что хотя бы частично, предпочтительно в количестве от 50 до 100% рециркулирующеи жидкой смеси, идущей со стадии (е), направляется на стадию разложения-упаривания (в) 29 Способ синтеза мочевины предусматривающий использование в качестве исходных веществ аммиака и двуокиси углерода и образование, в качестве промежуточного продукта карбамата аммония, а на стадии синтеза функционирует при высоком давлении, при этом упомянутый способ включает - первый реактор синтеза мочевины, функционирующий при избытке аммиака, под давлением от 90 до 250 ата, с образованием выходящего жидкого потока, содержащего мочевину, воду, аммиак и карбамат аммония, - стадию разложения карбамата аммония в упомянутом жидком потоке и стадию разделения (с упариванием) газового потока, содержащего образованные таким образом двуокись углерода и аммиак, которые расположены ниже упомянутого 43341 реаісгора, и конденсатор газового потока выходящего после упомянутого упаривания, с образованием жидкого потока, содержащего карбамат аммония, который направляют, как рециркулирующий продукт, в упомянутый первый реактор, отличающийся тем, что включает следующие операции (1) установку второго реактора для образования карбамата аммония и, возможно, мочевины, исходя из двуокиси углерода и избытка аммиака, который функционирует практически при том же давлении, что и первый реактор, предпочтительно, при температурах от 140 до 200 °С, более предпочтительно от 140 до 185 °С, при этом упомянутый второй реактор может совпадать с существующим конденсатором карбамата, описанным выше, (2) установку подходящих элементов и соединительных линий для переноса материала от вершины упомянутого ранее первого реактора ко второму реактору, а также для соответствующего переноса материала от второго реактора к первому, (3) создание условий для функционирования упомянутых первого и второго реакторов, так чтобы температура второго реактора была ниже, предпочтительно, на величину от 5 до 60 °С, температуры в первом реакторе, с образованием в последнем паровой фазы, смешанной с жидкой фазой, (4) перенос от вершины первого реактора ко второму, преимущественно газообразного потока, содержащего двуокись углерода и аммиак в количестве не менее 5 % по весу, предпочтительно в количестве, равном или выше 10% по весу, более предпочтительно в количестве от 20 до 40 % от веса вышеупомянутого жидкого потока, выходящего из первого реактора, с последующим образованием во втором реакторе жидкой смеси, содержащей карбамат аммония и, предпочтительно, также мочевину, которую переносят в первый реактор с предпочтительной подачей в него снизу 30 Способ по п 29, отличающийся тем, что перед вторым реактором располагается конденсатор на линии подачи преимущественно газообразной смеси, идущей из первого реактора 31 Способ по п 30, отличающийся тем, что средние значения времени пребывания во втором реакторе составляют от 5 до 35 минут, а температура составляет от 160 до 185 °С 32 Способ по п 29, отличающийся тем, что второй реактор представляет собой теплообменникдефлегматор расположенный предпочтительно на вершине первого реактора и снабженный расположенным на дне набором пластин, сообщающихся снизу с первым реактором 33 Способ по п 32, отличающийся тем, что значения времени контакта в теплообменникедефлегматоре составляют от 0,2 до 5 минут, а температура составляет от 150 до 170 °С 34 Способ по п 29, отличающийся тем, что второй реактор представляет собой теплообменникдефлегматор, совпадающий предпочтительно с конденсатором газового потока, выходящего со стадии упаривания, который функционирует при температурах от 150 до 170 °С, с соблюдением времени контакта от 0,2 до 5 минут Настоящее изобретение относится к способу синтеза мочевины, включающее две отдельных реакционных зоны В частности, настоящее изобретение относится к способу, для которого характерна высокая степень конверсии в процессе синтеза мочевины, который включает взаимодействие аммиака и двуокиси углерода, осуществляемое, по крайней мере, в две стадии и практически при одном том же высоком значении давления, последующее отделение мочевины от смеси, содержащей непрореагировавшие продукты, и возвращение их для повторной обработки еще хотя бы на одну реакционную стадию Мочевина представляет собой широко распространенный промышленный продукт, используемый обычно как удобрение, однако она также находит применение в фармацевтической области и в производстве полимерных материалов (мочевинно-формальдегидных смол) Практически все способы промышленного изготовления мочевины основаны на проведении прямого синтеза в соответствии с приведенной ниже полной реакцией качестве промежуточного продукта карбамата аммония 2NH3 + СО2 oCO(NH 2 ) 2 + Н2О (1) Указанная реакция осуществляется в две четко различающиеся стадии с образованием в NH3 + СО2 о (NH2)COONH^ (1а) (NH2)COONH4 о CO(NH2)2 + Н2О (1Ь) На первом этапе (1а) проходит экзотермическая реакция, равновесие которой при комнатной температуре смещается вправо (в сторону образования карбамата аммония), при этом требуется высокое давление для того, чтобы создать благоприятные условия для смещения при высоких температурах равновесия реакции в сторону осуществления следующей стадии (1Ь) с получением удовлетворительного выхода На втором этапе (1Ь) имеет место эндотермическая реакция, которая только при высоких температурах (>150°С) достигает удовлетворительных значений скорости реакции для целей применения в процессе промышленного производства,, однако, для нее характерно такое состояние равновесия, при котором конверсияСО2 в стехнометрической смеси реагентов при температуре 185°С происходит не более, чем на 53% Указанная неудовлетворительная степень конверсии может быть поднята за счет увеличения соотношения І\ІНз/СО2, которое затем вновь снижается при добавлении во 43341 ды Последняя обработка оказывает также неблагоприятное воздействие на общую кинетику процесса Обычно обе вышеприведенные стадии процесса происходят одновременно в одном реакторе, и в этой связи реакционная смесь включает мочевину, воду, аммиак, двуокись углерода и карбамат аммония в относительных концентрациях, зависящих в разных точках реактора от различных термодинамических и кинетических факторов, которые вносят свой вклад в течение процесса Процессы такого рода, используемые для промышленного получения мочевины, достаточно полно описаны в специальной литературе Подробный обзор способов, используемых для промышленного получения мочевины, приведен, например, в публикации "Энциклопедия по химической технологии" ("Encyclopedia of Chemical Technology", Ed Kirk-Othmer, Wiley Interscience, third ed , 1983, vol 23, pp 551-561) В процессах промышленного получения мочевины синтез проводят обычно в диапазоне температур от 170 до 200°С при давлении не менее 130 ата в реакторе, в который подают ІЧНз, СОг и водные растворы карбоната аммония (нестабильного предшественника карбамата - (ІЧЬЦЬСОз) и/или карбамата, поступающие из рециркулирующих потоков непревращенных реагентов, так что происходит образование жидкой фазы со значениями молярного коэффициента NH3/CO2 в диапазоне от 2,5 до 4,5, вычисленными на основе суммы питающих потоков Молярный коэффициент Н2О/СО2 потока, подаваемого в реактор, составляет обычно от 0,5 до 0,6 В этих условиях выходящий из реактора продукт характеризуется уровнем конверсии от 50 до 65% относительно подаваемого СОг При этом в связи с образованием воды и наличием в питании избытка ІЧНз, вытекающий из реактора поток содержит все еще высокие количества непревращенного СОг, преимущественно в виде непревращенного карбамата аммония Отделение мочевины от этих продуктов осуществляется в нескольких функциональных отсеках при высокой температуре и сниженном давлении, при этом происходит как разложение карбамата аммония до І\ІНз и СОг (образуемые продукты направляются в реактор для рециркуляции), так и выпаривание воды из реакционной смеси, так что в результате получают мочевину высокой степени чистоты, пригодную для направления на следующую стадию гранулирования Секция, в которой производится разделение продуктов и направление карбамата на рециркуляцию, характеризуется высокими затратами на капитальные вложения, которые, в свою очередь, значительно влияют на стоимость конечного продукта Из этой секции весь СОг и часть ІЧНз, которые одновременно присутствуют в ней, становятся доступными для рециркуляции в виде аммониевых солей (в виде карбоната, и/или бикарбоната, и/или карбамата, в зависимости от температуры), что приводит к необходимости использования воды в качестве растворителя для перемещения их с целью избежания осаждения солей и последующего блокирования нужных линий Однако, возвращение воды в реактор может, в свою очередь, привести к снижению степени конверсии в качестве побочного эффекта реакции (16) С целью более четкого объяснения вышеприведенных процедур следует отметить, что количество воды, направляемое обычно для рециркуляции в реактор, приблизительно равняется ее количеству, образуемому в ходе реакции, так что в результате этого количество воды внутри реактора удваивается В частности, традиционные реакторы были забракованы именно в связи с высокой концентрацией воды, возникающей сразу с момента начала реакции, при этом упомянутая концентрация продолжает повышаться и дальше, достигая максимума в терминальной зоне реактора, где, наоборот, было бы полезно для индуцирования процесса конверсии остаточного карбамата иметь как можно меньшую концентрацию воды Известные в технике способы, которые действуют в рамках вышеприведенной общей схемы, описаны, например, в Патентах США 4092358, 4208347, 4801745 и 4354040 С целью повышения уровня конверсии двуокиси углерода в мочевину был предложен способ синтеза, включающий, по крайней мере, две реакционные зоны, которые отделены друг от друга и функционируют в разных условиях температуры и давления Так, например, опубликованная Европейская заявка на патент 544056 содержит описание процесса, включающего две независимых реакционных зоны, в которые подаются аммиак и двуокись углерода, при этом одна из упомянутых зон функционирует в традиционном режиме, тогда как другая работает при повышенных значениях температуры и давления, соответственно выше 200°С и 300 бар Несмотря на то, что такая организация процесса позволяет увеличить общий уровень конверсии за один пассаж, использование таких высоких значений температуры и давления во второй реакционной зоне создает проблемы безопасности и коррозии используемого для этого оборудования, а это, в свою очередь, приводит к увеличению затрат на капитальные вложения и эксплуатационные расходы В настоящее время сохраняется большая потребность в способах производства мочевины, отличающихся повышенной производительностью в сочетании со сниженными энергопотреблением, затратами на капитальные вложения и эксплуатационными расходами, особенно, если рассматривать его в приложении к продукту, характеризующегося широким диапазоном применения и низкой добавленной стоимостью, в случае которого возникает потребность в эксплуатации заводов большой емкости, производящих до 2000 тонн в сутки, а усовершенствования, направленные на улучшение выхода продукта и/или показателей энергопотребления в расчете на единицу произведенного продукта, даже, если они производят впечатление не очень значительных, способны привести к большим экономическим выгодам Заявитель нашел способ, который оказался свободным от упомянутых выше трудностей и ограничений, которые свойственны традиционным промышленным процессам, и в том числе не требует использования чрезвычайно высокого давления, достигая при пропускании СОг степени конверсии его в мочевину более, чем на 65%, а в норме в пределах от 70 до 85% в зависимости от ус 43341 ловий функционирования и характера используемой установки В этой связи настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу синтеза мочевины из аммиака и двуокиси углерода с образованием карбамата аммония в качестве промежуточного соединения, который включает (а) взаимодействие, на реакционной стадии, аммиака и двуокиси углерода при поддержании общего давления от 90 до 250 ата с поддержанием молярного отношения NH3/CO2 как таковых или в виде карбамата аммония в пределах от значений 2,1 до 10,0, предпочтительно, от 2,1 до 6,0,с образованием первой жидкой смеси, содержащей мочевину, карбамат аммония, воду и аммиак, (б) перенос упомянутой жидкой смеси как минимум на одну стадию разложения-упаривания, (в) нагревание упомянутой первой жидкой смеси на упомянутой стадии разложения-упаривания, используя для этого в основном то же самое давление, которое было применено на предыдущей стадии (а) с достижением разложения хотя бы части имеющегося на этой стадии карбамата аммония и образования первой газообразной смеси, содержащей аммиак и двуокись углерода, а также второй жидкой смеси, содержащей мочевину, воду, аммиак и не разложившуюся часть карбамата аммония, (г) перенос, по крайней мере, части первой газообразной смеси как минимум на одну стадию конденсации, на которой практикуется применение в основном того же самого давления, что и на стадии (а) и конденсирование перенесенной смеси с образованием третьей жидкой смеси, содержащей карбамат аммония, воду и аммиак, (д) перенос упомянутой третьей жидкой смеси и оставшейся части перйой газообразной смеси на реакционную стадию (а), (е) регенерацию мочевины, содержащейся во второй жидкой смеси в результате одной или более последовательных стадий разложения, конденсации и разделения с получением практически чистой мочевины и введения в рецикл синтеза непрореагировавших аммиака и двуокиси углерода (самих по себе или в виде карбамата аммония), который характеризуется тем, что вышеупомянутая реакционная стадия (а) осуществляется с участием, по крайней мере, двух четко различающихся зон, сообщающихся друг с другом и поддерживаемых практически при одном и том же давлении, с тем условием, что первая зона функционирует в диапазоне температур от 170 до 230°С с образованием упомянутых первой жидкой смеси и второй преимущественно газообразной смеси, содержащих в основном аммиак, воду, двуокись углерода и по мере прохождения реакции инертные газы, а вторая зона функционирует при более низкой температуре, чем первая, так что, по крайней мере, 5% по весу второй преимущественно газообразной смеси относительно веса вышеупомянутой первой жидкой смеси, а предпочтительно, количество, равное или более 10% по весу, более предпочтительно, в количестве от 20 до 40% по весу, переносят из первой во вторую зону, с последующим образованием в ней еще одной жидкой смеси, содержащей аммиак, карбамат аммония и, в конечном счете, мочевину, которую вновь переводят из второй зоны в первую реакционную зону Термин "сообщающиеся" используется в контексте настоящего описания и в формуле изобретения применительно к двум различным зонам или аппаратам, применяемым по способу настоящего изобретения, подразумевая при этом, что количества материала на постоянной основе или через интервалы времени, обмениваются друг с другом, либо непосредственно, с помощью одной или более соединительных линий, либо опосредованно, с применением способа, включающего функционирование как соединительных линий, так и других участков оборудования В соответствии со способом настоящего изобретения, который обычно используется в непрерывном режиме на соответствующей установке, практикуют непрерывную подачу свежих аммиака и двуокиси углерода на установку до достижения баланса соответствующего количества реагентов, используемых для образования мочевины, которая имеет место на выходе секции окончательного разделения и гранулирования описываемой установки Все оборудование, входящее в контакт с коррозирующими смесями, содержащими аммиак, воду, карбамат аммония и двуокись углерода, как таковыми или смешанными друг с другом, обычно изготавливают или покрывают устойчивыми к коррозии металлами или сплавами, в соответствии с нормами и правилами, предъявляемыми к конструкциям, используемым в установках такого типа Свежие аммиак и двуокись углерода могут поступать непосредственно на реакционную стадию, однако, предпочтительно, они используются, по крайней мере, частично, в качестве движущейся жидкости в одном или более эжекторов, с целью придания необходимого напора рециркулирующим жидкостям, таким, например, как первый газовый поток, выходящий со стадии упаривания (в) и/или карбамат аммиака, поступающий со стадии конденсации (г) Для этой цели используют предпочтительно аммиак Альтернативно или одновременно с использованием эжекторов, могут использоваться свежие аммиак или двуокись углерода, либо полностью, либо частично, в качестве вымывающей жидкости в выпарном аппарате и/или направляться непосредственно в конденсатор Как уже указывалось, реакционная стадия (а) осуществляется с участием двух четко различающихся зон, функционирующих практически при одном и том же значении давления в диапазоне от 90 до 250 ата, предпочтительно, при давлении от 130 до 180 ата Термин "практически при одном и том же давлении" означает в контексте настоящего изобретения и формулы изобретения, что допускаются небольшие различия в давлении, однако, не очень значительные относительно имеющегося внутри значения давления Сюда входят также небольшие вариации давления, которые могут возникнуть в результате определенного расположения установки, а также под влиянием различной высоты интересующих зон и/или под воздействием использования эжекторов При проведении процесса по способу настоящего изобретения на стадии (а) практикуют ис 43341 пользование избытка аммиака над двуокисью углерода относительно их стехиометрического соотношения с целью продуцирования карбамата аммония и, следовательно, мочевины (2/1, в молях), при этом поток, покидающий первый реактор, и, как правило, большая часть жидких потоков, которые образуются в соответствии с настоящим способом, обычно содержат избыток аммиака В ходе настоящего описания следует остановиться на составе этих жидких потоков и смесей (а также двухфазных систем), полагая традиционно, что вся двуокись углерода находится в виде карбамата аммония, а оставшийся избыток аммиака представлен в виде раствора свободного аммиака или, еще проще, в виде аммиака, самого по себе В соответствии с настоящим изобретением, упомянутая выше первая из двух реакционных зон функционирует в диапазоне температур от 170 до 230°С, а предпочтительно, от 190 до 210°С Различные потоки, происходящие от рецитирующего карбамата, не трансформированного в мочевину, и избыток мочевины, поступающий от расположенных ниже стадий разделения, а также питающие потоки, несущие свежие реагенты (последний компонент может быть смешан с рециркулирующими потоками), равно как и еще один жидкий поток, поступающий из второй реакционной зоны, преимущественно направляются для питания этой первой реакционной зоны Значения молярного соотношения аммиак/двуокись углерода в общем питании составляют предпочтительно от 2,1 до 6,0, более предпочтительно, от 2,5 до 4,5 Условия в первой реакционной зоне (или в основном реакторе) способствуют формированию значительного количества паровой фазы, смешанной с жидкой фазой, при этом паровая фаза кон центри руется в верхней части реактора, так что вершина состоит преимущественно из газовой фазы, которая переносится затем во вторую зону ратур, она также отражает, в основном, характеристики нормального реактора, применяемого для синтеза мочевины в ходе традиционного процесса Реактор в нормальной ситуации снабжен несколькими пластинами, относящимися к тому типу, который был отобран из различных известных в технике типов с целью создания оптимальных условий для прохождения потоков Реактор может, в свою очередь, быть разделен на несколько реакционных зон, подходящим образом связанных один с другим, предпочтительно, с образованием каскада, при этом, возможно, на разных высотах будут, использоваться разные питающие потоки Повышают температуру, при этом в более общем случае температурный режим реактора в первой зоне стадии (а) может регулироваться температурным уровнем питающих потоков двуокиси углерода/или аммиака, направляемыми в реактор и/или на основе разделения таких питающих потоков между выпарным аппаратом, конденсатором и реактором и/или посредством контроля количества теплоты, оставляемой в конденсаторе Первый реактор должен обладать удерживающей способностью для жидкости, с тем чтобы обеспечивать время пребывания в установке в пределах от нескольких до десятков минут, предпочтительно, в диапазоне от 5 до 40 минут, для того, чтобы дать возможность осуществить дегидратацию карбамата аммония, образованного в результате реакции аммиака с двуокисью углерода, до мочевины Вторая реакционная зона, в соответствии с настоящим изобретением, функционирует при температурах, более низких, чем в первой зоне, обычно в диапазоне от 140 до 200°С, предпочтительно, от 150 до 185°С, при наличии температурных различий между этими двумя зонами предпочтительно в диапазоне значений от 5 до 60°С Ее питают вторым предпочтительно газообразным потоком, поступающим с вершины первой зоны, который в основном включает аммиак, воду, двуокись углерода и, возможно, инертный газ, такой, как азот, аргон, а также небольшие количества кислорода, вводимого для ограничения коррозии установок в соответствии с известными в технике методами В связи с возможностью использования для питания второй реакционной зоны также части реагентов в виде аммиака и двуокиси углерода, необходимых для компенсации трансформированного в мочевину и/или использованного для питания их количества, как полностью, так и частично, вышеупомянутая первая газообразная смесь, выходящая из выпарного аппарата на стадии (в) не исключается из охвата настоящего изобретения Молярные отношения аммиак/двуокись углерода в этой второй реакционной зоне, в норме зависящие от условий работы реактора в первой реакционной зоне, определяют состав преимущественного газообразного потока, подаваемого во вторую зону Молярные отношения могут, однако, варьировать в пределах относительно широкого диапазона, в зависимости от условий перегонки, характерных для установки, и составляют, предпочтительно, в общем потоке, питающем второй реактор, от 2,1 до 7,0 Кроме того, что первая реакционная зона функционирует в условиях повышенных темпе Вторая реакционная зона стадии (а) настоящего способа включает в норме реактор, снабжен Кроме того, для упрощения настоящего описания термин "жидкость" используется применительно как к потокам, так и к смесям настоящего процесса, без проведения между ними различий, которые состоят либо из единственной жидкой фазы, либо из смешанной парожидкостной, в которой преобладает жидкость (составляет более 50% по весу) По способу настоящего описания все жидкие потоки, содержащие карбамат аммония, находятся преимущественно при температуре, равной 130°С или выше И наконец, в соответствии с настоящим изобретением термин "газовый" используется применительно к тем потокам или смесям, в которых жидкая фаза по существу отсутствует, тогда как термин "преимущественно газообразная", применяемый в отношении к реакционным смесям или потокам, следует интерпретировать таким образом, что и газ, и жидкость присутствуют в состоянии равновесия, однако, газовая фаза составляет более 50% по весу, предпочтительно, более 70% по весу, по отношению к общему весу (или общей массе движущегося потока, в норме потока в непрерывном процессе) интересующей смеси 43341 ныи теми же самыми антикоррозийными приспособлениями, которые были упомянуты выше Она может состоять, например, из второго реактора, отделенного от первого, перед которым помещен конденсатор, находящийся на питающей линии, идущей от первого реактора, или может состоять из конденсаторного теплообменника, выделяющего пар или тепло для нагревания различных жидкостей или потоков, в которых конденсаторный теплообменник может совпадать с тем же самым конденсатором, как и на стадии (г) В частном варианте настоящего изобретения вторая реакционная зона осуществляется в обменнике-дефлегматоре, расположенном на вершине первого реактора, что приводит к получению на практике единого прибора Этот обменник-дефлегматор отделен от основного реактора, расположенного ниже, элементом, представляющим собой, например, мембрану или контактную пластину, которые снабжены устройством, позволяющим осуществлять проход паровой фазы от первой ко второй реакционной зоне, и сбор жидкости, образованной во второй зоне Упомянутая жидкость переносится в расположенный ниже основной реактор с помощью соответствующих линий для рециркуляции, с тем, чтобы предпочтительно осуществлять подачу в нижнюю его часть В соответствии со способом настоящего изобретения, образование карбамата аммония в упомянутой второй зоне происходит в соответствии с реакцией (1а), которой благоприятствует сниженная в сравнении с первой зоной температура, а, кроме того, по-видимому, в ней осуществляется частичное образование мочевины в соответствии с реакцией (1Ь), в зависимости от условий функционирования второго реактора Вследствие этого происходит образование жидкой смеси, содержащей карбамат аммония и остаточное количество аммиака от имевшегося в питающем потоке его избытка, и предпочтительно, включающего также мочевину и соответственно образованную воду Затем эту жидкую смесь переносят и вновь вводят в первую реакционную зону, подавая преимущественно в ее нижнюю часть Она может быть также объединена с рециркулирующими жидкими потоками, поступающими из секций, расположенных ниже от стадии (а), перед вводом в реакционную зону на повторную обработку Использование во второй реакционной зоне реактора, которому предшествует обменник/конденсатор, питаемый преимущественно газообразным потоком, поступающим из первого реактора, дает возможность значительно повысить количество мочевины (а также карбамата), образуемых во вторичном реакторе, альтернативное использование в качестве вторичного реактора единственного конденсатора, расположенного выше основного реактора, или реактора, характеризующегося ограниченным временем пребывания и в основном высокой скоростью реакции, приводит к преимущественному образованию карбамата, в обоих случаях жидкая смесь, покидающая реакционную стадию (а) и направляемая в конденсатор, состоит из потока с пониженной концентрацией карбамата, возникшей в связи с повышенным температурным уровнем основного реактора В соответствии с настоящим изобретением, существенно, что соответствующие количество преимущественное газообразной смеси, которая образуется в первой реакционной зоне, переносится во вторую реакционную зону Этот перенос может быть осуществлен с помощью различных способов в зависимости от условий функционирования синтетического цикла и от схемы процесса В частности, например, газовая смесь может быть уже в первой зоне отделена от первой жидкой смеси, выходящей из реакционной стадии, и направлена во вторую зону из головной части первого реактора Или упомянутые первая жидкая смесь и газовая смесь могут быть отобраны вместе в виде единой двухфазной смеси из первой реакционной зоны с последующим разделением на два компонента фаз (жидкий и газообразный, с помощью, например, подходящего сепаратора фаз) и перенесены соответственно во вторую реакционную зону и на вышеупомянутую стадию разложенияупаривания (в) В последнем случае, разделение двух фаз может иметь место на входе той же самой стадии разложения-упаривания, с использованием, например, головной части выпарного аппарата в качестве сепаратора фаз, на которую подают двухфазную смесь По способу настоящего изобретения, третий газовый поток, обогащенный инертными продуктами, которые должны быть выгружены, может быть отделен от головой части второй реакционной зоны Этот газовый поток перед разгрузкой инертных продуктов подвергают конденсации с возможным использованием фазового сепаратора, регенерируя при этом содержащиеся в нем аммиак и двуокись углерода, которые затем направляются на рециркуляцию непосредственно на одну из двух реакционных зон В другом варианте изобретения эта третья газовая смесь подвергается противоточному промыванию с применением рециркулирующего газообразного потока, поступающего со стадии (е), что приводит к образованию газообразной фазы, содержащей в основном инертные продукты, которые выгружаются, и жидкого потока, который, как правило, подается в конденсатор Еще в одном варианте настоящего изобретения третий газовый поток направляют на рециркуляцию с использованием его в качестве вымывающего агента в один из аппаратов, необходимых для осуществления стадии (е), таких, например, как секция концентрирования и очистки мочевины или секция разложения карбамата при среднем или низком давлении Стадия разложения-упаривания (в) в норме осуществляется в выпарном аппарате, обычно нагреваемом опосредованно с помощью пара, находящимся под высоким давлением Температура в выпарном аппарате составляет в норме от 160 до 220°С, тогда как давление должно либо равняться, либо быть незначительно ниже значений, характерных для реактора, с целью создаяия благоприятных условий для направления на рециркуляцию разложившихся продуктов (первого газового потока) с помощью эжекторов или с применением расположенного на разной высоте оборудования 43341 В вышеупомянутых условиях карбамат аммония проявляет тенденцию к быстрому разложению с образованием аммиака и двуокиси углерода, которые одновременно удаляются из жидкой фазы при упаривании, тогда как мочевина, уже образовавшаяся в реакторе, остается практически неизменной Упаривание может осуществляться с использованием свежих аммиака или двуокиси углерода в качестве газа-носителя В литературе описаны различные примеры способов синтеза мочевины с использованием вышеупомянутого принципа Так, например, патент США 3356723 СТАМИКАРБОН (STAMICARBON) описывает использование двуокиси углерода в качестве инертного газа, используемого в процессе выпаривания С другой стороны, Патент Великобритании GB 1016220 СНАМ ПРО ГЕГТИ (SNAMPROGETTI) описывает использование аммиака стой же целью В предпочтительном варианте настоящего изобретения стадия разложения-упаривания проводится с использованием в качестве газа-носителя того самого аммиака, который присутствует в избытке в потоке, выходящем из реактора Дальнейшие детали этой используемой в предпочтительном варианте технологии могут быть найдены, например, в Патенте США 3876696 СНАМПРОГЕТТИ (SNAMPROGETTI) содержание которого включено в настоящее описание в качестве ссылки Эта технология обозначается далее в изобретении термином "аутоупаривание" В соответствии с настоящим изобретением, стадия разложения-упаривания может также выполняться с привлечением двух последовательно соединенных участков оборудования (выпарных секций), возможно, различного типа, и функционирующих в отличающихся друг от друга условиях, как это описано, например, в Патенте Великобритании GB 1581505, содержание которого включено в настоящее описание в качестве ссылки В соответствии с настоящим изобретением, первую газовую смесь, содержащую аммиак, двуокись углерода и воду, получают на стадии разложения и упаривания (в), которая характеризуется в норме наличием воды в диапазоне от 0,0 до 15%, предпочтительно, от 0,5 до 10,0% по весу от общего веса газовой смеси Содержание воды приблизительно соответствует тому ее количеству, которое в норме образуется в операциях упаривания осуществляемых при высоком давлении в соответствии вышеописанном способом Стадия (в) может проводиться с использованием, в качестве инертного газа для процесса выпаривания, подходящего количества газовой смеси, которая образуется на стадии (а), либо в первой, либо во второй реакционной зоне Так, например, количество газовой смеси, которое переносится на стадию (в) в качестве вещества, способствующего выпариванию, может представлять собой часть газовой смеси, выходящей из первой реакционной зоны, тогда как оставшаяся часть, переносимая независимо во вторую реакционную зону, или упомянутая газовая смесь могут представлять собой газообразный поток, содержащий инертный газ, отбираемый из головной части второй реакционной зоны В соответствии с частным вариантом настоящего изобретения, вся упомянутая вторая преимущественно газообразная смесь, отбираемая из первой реакционной зоны, перед подачей во вторую реакционную зону, пропускается через упомянутую стадию разложения-упаривания Предпочтительно в этом случае, чтобы вторая реакционная зона совпадала с конденсатором, имеющимся на стадии конденсации (г) Газовая смесь из второй реакционной зоны и газы, образованные в ходе стадии разложения-упаривания, смешиваются и подаются вместе в конденсатор-второй реактор При этом в ходе осуществления процесса настоящего изобретения, в соответствии с его частным вариантом, достигается, помимо увеличения степени конверсии реагирующих веществ, дополнительное преимущество, заключающееся в повышении эффективности функционирования стадии разложения-упаривания, вследствие чего вторая жидкая смесь, выходящая из нижней части выпарной секции, содержит меньшее количество непрореагировавшего карбамата аммония, предпочтительно, менее 5% по весу Следовательно, стадия разделения (е) является намного менее дорогостоящей сточки зрения затрат на функционирование и на капитальные вложения, чем соответствующая стадия в традиционных процессах, а также характеризуется меньшей потребностью в воде для возвращения карбамата с целью повторной обработки на реакционную стадию Стадия разложения-упаривания (в) выполняется обычно на оборудовании, снабженном связкой труб, с применением технологии образования жидких пленочных капель Предпочтительно, смесь, покидающая реактор, вместе, по крайней мере, с частью четвертой жидкой реакционной смеси, поступающей со стадий, расположенных ниже выпарной секции, подается в головную часть оборудования и образует пленочную каплю на стенах связки труб Другие известные виды оборудования, подходящие для описываемой цели, также могут использоваться по способу настоящего изобретения Стадия конденсации (г) способа настоящего изобретения в норме осуществляется в подходящих конденсаторах, например, в конденсаторах в связке труб, в которых для нагревания других жидкостей используют теплоту конденсации Упомянутая теплота конденсации используется предпочтительно для образования пара, но может также применяться для непосредственного снабжения теплом последующих стадий разложения карбамата аммония при среднем или низком давлении Стадия конденсации может проводиться в обычных условиях (температура, давление и состав), применяемых в известных процессах, при условии, что их значения таковы, чтобы препятствовать образованию твердых накипей или отложений карбамата аммония в конденсаторе и/или линиях, отходящих от конденсатора Конденсация проводится в основном при температурах выше 140°С, предпочтительно, в диапазоне температур от 150 до 180°С, при давлении, незначительно ниже давления в реакторе В соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения не вся первая газовая смесь, поступающая от стадии упаривания (в),