Спосіб для підвищення продуктивності існуючого заводу із виробництва сечовини

Реферат: Спосіб підвищення продуктивності існуючого заводу із виробництва сечовини, який має у своєму складі секцію синтезу сечовини при високому тиску та одну або більше секцій відновлення, в якому слідом за існуючим заводом із виробництва сечовини вставлений модуль із виробництва сечовини, що містить секцію синтезу сечовини при високому тиску і секцію відновлення при середньому тиску, причому потік, що містить сечовину, вироблений з аміаку і діоксиду вуглецю, і потік, що містить сечовину, подають до існуючого заводу із виробництва сечовини, де потік, що містить сечовину, далі очищують у секції відновлення при низькому тиску. UA 101029 C2 (12) UA 101029 C2 UA 101029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується способу підвищення продуктивності існуючого заводу із виробництва сечовини, який має у своєму складі секцію синтезу сечовини під високим тиском та одну або більше секцій для регенерації. Заводи із виробництва сечовини із секцією синтезу сечовини під високим тиском та однією або більше секціями для регенерації відомі у попередньому рівні техніки. В Енциклопедії промислової хімії Ульмана (Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1996, Vol. A27, p. 346-350) описані: спосіб Снампрогетті (Snamprogetti), спосіб ACES та спосіб IDR. Ці способи виробництва сечовини мають у своєму складі як секцію для регенерації при середньому тиску, так і секцію для регенерації при низькому тиску. Далі описаний спосіб Stamicarbon розділення СО2, який має у своєму складі секцію синтезу при високому тиску і секцію регенерації при низькому тиску. Описаний також спосіб виробництва сечовини у WO-02/090323, який має у своєму складі секцію синтезу при високому тиску і секції регенерації при середньому та низькому тиску. Відповідно до цієї патентної публікації розчин синтезованої сечовини виробляють при високому тиску в реакторі для синтезу сечовини із аміаку та двоокису вуглецю. Частину цього розчину синтезованої сечовини переносять із реактора високого тиску до секції обробки при середньому тиску. Іншу частину розчину синтезованої сечовини обробляють далі в стрипері (пристрої для розділення) високого тиску і після цього надсилають до секції регенерації при низькому тиску. У цій патентній публікації також описано, що додатково може бути вставлена (вмонтована) зона обробки при середньому тиску, щоб підвищити продуктивність існуючого заводу із виробництва сечовини. Недоліком вставляння тільки зони для обробки при середньому тиску до існуючого заводу із виробництва сечовини є те, що до існуючого заводу не додають ніякого додаткового об'єму реактора. Через це збільшення продуктивності існуючого заводу обмежене. Іншим недоліком є те, що існуючий компресор двоокису вуглецю при високому тиску має бути модифікований, щоб реалізувати суттєве збільшення продуктивності заводу, і те, що ця модифікація дуже дорого коштує. Об'єктом даного винаходу є подолання цих недоліків і забезпечення способу підвищення продуктивності існуючого заводу із виробництва сечовини найбільш ефективним і дешевим шляхом. Цей об'єкт досягнуто шляхом вставляння слідом за існуючим заводом із виробництва сечовини модуля для виробництва сечовини, який містить секцію для синтезу сечовини під високим тиском і секцію регенерації під середнім тиском, причому потік, що містить сечовину, вироблений із аміаку і двоокису вуглецю, і потік, що містить сечовину, надсилають до існуючого заводу із виробництва сечовини, де потік, що містить сечовину, далі очищують у секції регенерації при низькому тиску. Це має перевагу, яка полягає в тому, що можна одержати збільшення продуктивності існуючого заводу на 30-100%. Модуль для виробництва сечовини може також містити секцію для регенерації при низькому тиску, і потік, що містить сечовину, потім транспортують із секції регенерації при низькому тиску модуля для виробництва сечовини до кінцевої секції існуючого заводу із виробництва сечовини та обробляють у кінцевій секції, щоб виробити частки сечовини. Звичайно, можна також конструювати нову кінцеву секцію, наступну після вже існуючої кінцевої секції. Потік карбамату транспортують із секції регенерації при низькому тиску до секції регенерації при середньому тиску модуля для виробництва сечовини. Секція регенерації при низькому тиску може бути секцією регенерації при низькому тиску існуючого заводу і секцією регенерації при низькому тиску модуля для виробництва сечовини. Модуль для виробництва сечовини містить секцію для синтезу при високому тиску. Секція високого тиску може містити реактор, в якому виготовляють розчин синтезованої сечовини, стрипер, в якому розчин синтезованої сечовини розділяють, конденсатор, в якому гази, що виділяються в зоні розділення, конденсуються, і скрубер, в якому аміак і двоокис вуглецю видаляються з газу синтезу. Синтез можна здійснювати в одиничному реакторі або в двох реакторах. Якщо використовують два реактори, то перший реактор може, наприклад, діяти, використовуючи практично свіжі сировинні матеріали, а другий, використовуючи сировинні матеріали, повністю або частково рециклізовані, наприклад, із секції регенерації сечовини. Аміак і двоокис вуглецю подають до реактора прямим або не прямим шляхом. Аміак і двоокис вуглецю можуть бути введені до модуля для виробництва сечовини в різних місцях у секції синтезу при високому тиску, або до секцій регенерації. 1 UA 101029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Переважно аміак подають прямо до реактора. Це роблять для того, щоб уводити в реактор тепло, яке утворюється під час екзотермічної реакції між аміаком і двоокисом вуглецю. Для того, щоб увести до реактора більше тепла, потік аміаку можна попередньо підігрівати. У пристрої для розділення (стрипері) розчин синтезованої сечовини може бути розділений у протилежному потоці з аміаком та/або двоокисом вуглецю з подачею тепла. Можна також використовувати термічне розділення. Термічне розділення означає, що карбамат амонію в розчині синтезованої сечовини розкладається, і присутні аміак та двоокис вуглецю видаляються з розчину сечовини виключно за допомогою подання тепла. Розділення можна також здійснювати у дві або більше стадій. Газовий потік, що містить аміак і двоокис вуглецю, видалений із стрипера, можна повернути до реактора, оптимально через конденсатор карбамату під високим тиском. Газову суміш, одержану в стрипері, можна конденсувати та абсорбувати в конденсаторі карбамату під високим тиском, після чого одержаний у результаті карбамат амонію може бути поданий до реактора для утворення сечовини. Конденсатором високого тиску може бути, наприклад, плівковий конденсатор або так званий занурений конденсатор, як описано в NL-A-8400839. Занурений конденсатор може бути розміщений горизонтально або вертикально. Газ синтезу, який не прореагував у реакторі, можна видалити з реактора або можна надіслати до скрубера високого тиску. В скрубері високого тиску компоненти, які здатні конденсуватись, аміак і двоокис вуглецю, можна абсорбувати із газу синтезу в потік карбамату із секції регенерації при середньому тиску або із секції регенерації при низькому тиску. Цей процес промивання газу в скрубері високого тиску можна стимулювати за допомогою використання теплообмінника, що екстрагує тепло з процесу. Потік карбамату із скрубера високого тиску можна повернути до реактора, оптимально через конденсатор карбамату високого тиску. У секції синтезу високого тиску тиск по суті дорівнює тиску в реакторі синтезу сечовини, який є тиском, при якому відбувається утворення сечовини. Тиск синтезу сечовини зазвичай становить 11-40 МПа, переважно 12,5-19 МПа. Тиск у решті секції високого тиску по суті дорівнює тиску в реакторі. По суті дорівнює означає, що тиск у решті секції високого тиску становить менше, ніж на 1,5 МПа вище або нижче, ніж в реакторі. До модуля з виробництва сечовини додають окислювальний агент, щоб захистити матеріали конструкції від корозії. На металевих деталях утворюється шар окислу, який захищає від корозії. Цей процес відомий як пасивування. Пасивувальним агентом може бути кисень або сполука, що виділяє кисень, як описано, наприклад, у US-A-2.727.069. Кисень можна додавати, наприклад, у формі повітря або перекису. Переважно секція високого тиску модуля для виробництва сечовини містить тільки реактор і стрипер. Це роблять для того, щоб обмежити кількість дорогого обладнання високого тиску, присутнього у цій секції. Більш переважно стрипером у секції високого тиску модуля виробництва сечовини є термічний стрипер, і до стрипера уводять пасивувальне повітря. Стрипером є переважно термічний стрипер, тому що у модулі виробництва сечовини переважно немає ніякого двоокису вуглецю під високим тиском. У модулі виробництва сечовини двоокис вуглецю переважно додають, як пояснено далі, через компресор двоокису вуглецю під середнім тиском. Реактор і стрипер у модулі для виготовлення сечовини можуть бути виготовлені з аустенітно-феритної подвоєної сталі із вмістом хрому, що становить від 26 до 35 вагових %, і вмістом нікелю, що становить від 3 до 10 вагових %. Цей тип сталі менш чутливий до корозії. Якщо цей тип сталі використаний для конструкції реактора і стрипера, то можна не вводити повітря для пасивування модуля із виготовлення сечовини. У секції регенерації аміак і двоокис вуглецю, які не прореагували, утворюючи сечовину, повертають з потоку, що містить сечовину, що утворився в секції синтезу при високому тиску, до секції високого тиску, щоб його рециклювати. У секціях регенерації тиск менший, ніж в секції синтезу при високому тиску. У модулі з виготовлення сечовини відповідно до даного винаходу присутня принаймні секція регенерації при помірному тиску. Якщо присутня більше, ніж одна секція регенерації, то принаймні одна із секцій регенерації діє при середньому тиску, а одна при низькому тиску. Середнім тиском є тиск від 1,0 до 8,0 МПа, переважно від 1,2 до 3,0 МПа. Низьким тиском є тиск від 0,2 до 0,8 МПа, переважно від 0,3 до 0,5 МПа. Секція регенерації при середньому тиску модуля із виготовлення сечовини може містити компресор двоокису вуглецю при середньому тиску, декомпресор середнього тиску, скрубер середнього тиску і конденсатор карбамату середнього тиску. Переважно секція регенерації при 2 UA 101029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 середньому тиску містить компресор двоокису вуглецю, декомпресор і конденсатор карбамату. В конденсаторі карбамату тепло конденсації, що виділяється, можна використовувати для концентрування потоку, що містить сечовину, та/або тепло можна вивільнити в охолоджувальну водяну систему. Якщо двоокис вуглецю уведений в модуль виготовлення сечовини при середньому тиску, то можна використовувати компресор двоокису вуглецю при середньому тиску замість компресора двоокису вуглецю при високому тиску. Це значно зменшує вкладення коштів у конструкцію модуля для виготовлення сечовини. Переважно двоокис вуглецю подають до конденсатора карбамату середнього тиску. До конденсатора карбамату середнього тиску додають також потік карбамату низького тиску, який виходить із секції регенерації низького тиску, присутньої в модулі із виробництва сечовини, або із секції регенерації при низькому тиску, присутньої в існуючому заводі з виготовлення сечовини. В конденсаторі карбамату середнього тиску утворюється потік карбамату середнього тиску. Цей потік карбамату середнього тиску переважно подають прямо до реактора та/або стрипера в секції синтезу при високому тиску. Це роблять для того, щоб увести двоокис вуглецю прямо до реактора і сприяти нагріванню реактора. У секції регенерації при низькому тиску модуля із виробництва сечовини або існуючого заводу із виробництва сечовини потік (потоки), що містять сечовину, які надходять із секції синтезу при високому тиску існуючого заводу та/або із секції (секцій) регенерації при середньому тиску існуючого заводу та/або модуля із виробництва сечовини майже весь залишковий не-конвертований аміак і двоокис вуглецю видаляють з розчину синтезованої сечовини. Якщо модуль із виробництва сечовини містить також секцію регенерації при низькому тиску, то потік, що містить сечовину, транспортують до кінцевої секції існуючого заводу з виготовлення сечовини. В кінцевій секції виготовляють частки сечовини. Частки сечовини можна виготовляти, наприклад, гранулюванням. Винахід стосується також модуля для виготовлення сечовини із аміаку і двоокису вуглецю, встановленого слідом за існуючим заводом з виготовлення сечовини, який має у своєму складі секцію синтезу сечовини при високому тиску і секцію регенерації при середньому тиску, причому секція регенерації при середньому тиску модуля із виробництва сечовини приєднана до секції регенерації при низькому тиску існуючого заводу із виробництва сечовини. Модуль із виробництва сечовини може також містити секцію регенерації при низькому тиску, і в цих модулях із виробництва сечовини секція регенерації при низькому тиску модуля із виробництва сечовини приєднана до кінцевої секції існуючого заводу із виробництва сечовини. Схематичний вигляд зв'язків між існуючим заводом із виробництва сечовини та модулем із виробництва сечовини поданий на фіг. 1. Далі винахід буде пояснено на прикладі без обмеження ним. Приклад 1. Фігура 2 схематично представляє модуль із виробництва сечовини відповідно до винаходу. Аміак попередньо нагрівають у нагрівачі Η і подають до реактора R модуля із виготовлення сечовини. В модулі із виробництва сечовини виробляють потік USS, що містить сечовину, який розділяють у термічному стрипері S. До стрипера уводять невелику кількість пасивувального повітря, і розділені гази SG, що містять аміакта двоокис вуглецю, які не прореагували, повертають до реактора. Зменшують тиск розділеного потоку SUSS, який містить сечовину, та уводять до декомпресора із середнім тиском MD. У декомпресорі середнього тиску одержують далі очищений потік MU, що містить сечовину, який надсилають до секції регенерації при низькому тиску існуючого заводу із виробництва сечовини LRE, і звідси до кінцевої секції існуючого заводу із виробництва сечовини FE, де утворюються частки сечовини. У секції регенерації при низькому тиску існуючого заводу із виробництва сечовини виробляють потік карбамату низького тиску LPC, який надсилають до конденсатора карбамату середнього тиску МСС секції регенерації при середньому тиску модуля із виробництва сечовини. У МСС уводять двоокис вуглецю через компресор двоокису вуглецю середнього тиску МС. У МСС також уводять газові потоки, що надходять від реактора RG, і деструктор DG середнього тиску. У МСС утворюється потік карбамату середнього тиску МРС, цей потік через насос повертається до реактора. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Спосіб підвищення продуктивності існуючого заводу із виробництва сечовини, який містить у своєму складі секцію синтезу сечовини при високому тиску та одну або більше секцій 3 UA 101029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 регенерації, який відрізняється тим, що слідом за існуючим заводом із виробництва сечовини додатково вставлений модуль із виробництва сечовини, що містить у своєму складі секцію синтезу сечовини при високому тиску і секцію регенерації при середньому тиску, причому потік, що містить сечовину, одержують з аміаку і діоксиду вуглецю, і потік, що містить сечовину, надсилають до існуючого заводу із виробництва сечовини, де потік, що містить сечовину, далі очищують у секції регенерації при низькому тиску. 2. Спосіб за п. 1, в якому модуль із виробництва сечовини містить також секцію регенерації при низькому тиску, який відрізняється тим, що потік, який містить сечовину, транспортують із секції регенерації при низькому тиску модуля із виробництва сечовини до кінцевої секції існуючого заводу із виробництва сечовини та обробляють у кінцевій секції, одержуючи частки сечовини. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що потік проміжного карбамату транспортують від секції регенерації при низькому тиску до секції регенерації при середньому тиску модуля із виробництва сечовини. 4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що секція синтезу сечовини при високому тиску додатково містить реактор і стрипер. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що стрипером є термічний стрипер, причому до стрипера вводять пасивувальне повітря. 6. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що реактор і стрипер виготовлені з аустенітноферитної подвійної сталі із вмістом хрому, що становить від 26 до 35 масових %, і вмістом нікелю, що становить від 3 до 10 масових %. 7. Спосіб за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що секція регенерації при середньому тиску додатково містить компресор діоксиду вуглецю і конденсатор карбамату. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що діоксид вуглецю подають до компресора діоксиду вуглецю при середньому тиску, а звідти до конденсатора карбамату середнього тиску, де діоксид вуглецю абсорбується у потік карбамату низького тиску, утворюючи потік карбамату середнього тиску. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що потік карбамату середнього тиску транспортують від конденсатора карбамату середнього тиску до реактора та/або стрипера у секції синтезу при високому тиску. 10. Спосіб за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що аміак подають до реактора в секції синтезу при високому тиску. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що аміак додатково підігрівають перед тим, як його подають до реактора в секції синтезу при високому тиску. 12. Модуль із виробництва сечовини, призначений для виробництва сечовини з аміаку і діоксиду вуглецю і встановлення слідом за існуючим заводом із виробництва сечовини, який має у своєму складі секцію синтезу сечовини при високому тиску і секцію регенерації при середньому тиску, причому секція регенерації при середньому тиску модуля для виробництва сечовини призначена для приєднання до секції регенерації при низькому тиску існуючого заводу із виробництва сечовини. 13. Модуль із виробництва сечовини за п. 12, в якому модуль для виробництва сечовини містить також секцію регенерації при низькому тиску, і в якому секція регенерації при низькому тиску модуля для виробництва сечовини призначена для приєднання до кінцевої секції існуючого заводу із виробництва сечовини. 4 UA 101029 C2 5 UA 101029 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6