Спосіб і установка для одержання сечовини, а також спосіб реконструкції раніше змонтованої установки
Формула / Реферат
1. Спосіб одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, який включає стадії:
подачі аміаку та діоксиду вуглецю в секцію синтезу сечовини, яка працює при заданому високому тиску,
взаємодії аміаку та діоксиду вуглецю в секції синтезу з одержанням водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак,
подачі частини зазначеного водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, у секцію обробки, яка працює при заданому середньому тиску, для вилучення карбамату амонію та аміаку, які знаходяться в ньому,
дисоціації зазначеної частини водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, у секції обробки з одержанням водного розчину сечовини та парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду,
конденсації зазначеної парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у секції обробки з одержанням водного розчину карбамату амонію,
рециркуляції зазначеного водного розчину карбамату амонію в секцію синтезу сечовини, який відрізняється тим, що він також включає стадії:
подачі водного розчину сечовини, одержаного в результаті дисоціації в секції обробки, в апарат для його розкладання в секції вилучення сечовини, яка працює при заданому низькому тиску,
розкладання водного розчину сечовини в апараті для розкладання в секції вилучення сечовини до одержання концентрованого розчину сечовини та другої паровоїфази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду,
конденсації другої парової фази в конденсаторі секції вилучення сечовини, яка сполучена із зазначеним апаратом для розкладання, з одержанням рециркулюючого водного розчину карбамату амонію.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково включає стадії:
подачі діоксиду вуглецю в конденсатор секції вилучення сечовини, конденсації діоксиду вуглецю із зазначеною другою паровою фазою в конденсаторі секції вилучення сечовини з одержанням рециркулюючого водного розчину карбамату амонію.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що діоксид вуглецю подають в конденсатор у секції вилучення сечовини в кількості, що становить від 1 до 10 мас. % від всієї кількості вихідного діоксиду вуглецю.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначена частина водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, що подають в секцію обробки, яка працює при середньому тиску, становить від 10 до 50 мас. % зазначеного водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, одержаного в секції синтезу.
5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений середній тиск секції обробки становить від 10 до 70 бар.
6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений рециркулюючий водний розчин карбамату амонію, одержаний у конденсаторі секції вилучення сечовини при низькому тиску, подають на зазначену стадію конденсації парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у секції обробки.
7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на зазначеній стадії конденсації парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у секції обробки додатково забезпечують подвійний ефект.
8. Установка (10) одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, яка містить:
а) секцію (11) синтезу сечовини під високим тиском, що включає реактор, відпарний апарат (13) та конденсатор (12);
б) секцію (16) обробки при середньому тиску, що включає апарат (17) для дисоціації та конденсатор (18);
в) секцію (21) вилучення сечовини при низькому тиску, що включає апарат (22) для розкладання та конденсатор (23);
г) згадані секції (11, 16, 21) сполучені одна з одною;
д) згаданий реактор має випускний трубопровід водного розчину, що містить сечовину, карбамат і аміак, згаданий випускний трубопровід, включає трубопровід першого потоку для подачі частини згаданого розчину в відпарний апарат (13) секції (11) синтезу, та трубопровід другого потоку (28) для подачі частини згаданого розчину в апарат (17) для дисоціації секції (16) обробки при середньому тиску,
е) установка також включає сполучний трубопровід (29) для подачі розчину сечовини, одержаного в апараті (17) для дисоціації, в апарат (22) для розкладання секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску.
9. Установка (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що вона додатково включає трубопровід (27) для подачі вихідного діоксиду вуглецю (С) у конденсатор (23) секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску.
10. Установка (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що конденсатор (18) секції (16) обробки при середньому тиску містить пучок труб, які сполучені одна з одною, внутрішньотрубну зону з концентрованим розчином (U) сечовини, який відведений із апарата (22) для розкладання секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску, і міжтрубну зону з паровою фазою, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, яка відведена із апарата (17) для дисоціації секції (16) обробки при середньому тиску, а також з рециркулюючим водним розчином карбамату, який відведений із конденсатора (23) секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску.
11. Спосіб реконструкції раніше змонтованої установки одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, яка містить секцію (11) синтезу сечовини під високим тиском і секцію (21) вилучення сечовини при низькому тиску, яка включає апарат (22) для розкладання та конденсатор (23), причому ці секції (11, 21) сполучають одна з одною, який відрізняється тим, що здійснюють:
монтаж секції (16) обробки при середньому тиску частини розчину сечовини, одержаного в зазначеній секції (11) синтезу, яка включає апарат (17) для дисоціації та конденсатор (18), причому цю секцію (16) обробки при середньому тиску сполучають із секцією (11) синтезу сечовини під високим тиском і секцією (21) вилучення сечовини при низькому тиску, і
монтаж сполучного трубопроводу (29) між зазначеними апаратом (17) для дисоціації секції (16) обробки при середньому тиску та апаратом (22) для розкладання секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що він додатково включає монтаж трубопроводу (27) для подачі вихідного діоксиду вуглецю (С) у зазначений конденсатор (23) секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску.
Текст
1. Спосіб одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, який включає стадії: подачі аміаку та діоксиду вуглецю в секцію синтезу сечовини, яка працює при заданому високому тиску, взаємодії аміаку та діоксиду вуглецю в секції синтезу з одержанням водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, подачі частини зазначеного водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, у секцію обробки, яка працює при заданому середньому тиску, для вилучення карбамату амонію та аміаку, які знаходяться в ньому, дисоціації зазначеної частини водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, у секції обробки з одержанням водного розчину сечовини та парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, конденсації зазначеної парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у секції обробки з одержанням водного розчину карбамату амонію, рециркуляції зазначеного водного розчину карбамату амонію в секцію синтезу сечовини, який відрізняється тим, що він також включає стадії: подачі водного розчину сечовини, одержаного в результаті дисоціації в секції обробки, в апарат для його розкладання в секції вилучення сечовини, яка працює при заданому низькому тиску, розкладання водного розчину сечовини в апараті для розкладання в секції вилучення сечовини до одержання концентрованого розчину сечовини та другої парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, 2 (19) 1 3 91363 4 в) секцію (21) вилучення сечовини при низькому тиску, що включає апарат (22) для розкладання та конденсатор (23); г) згадані секції (11, 16, 21) сполучені одна з одною; д) згаданий реактор має випускний трубопровід водного розчину, що містить сечовину, карбамат і аміак, згаданий випускний трубопровід, включає трубопровід першого потоку для подачі частини згаданого розчину в відпарний апарат (13) секції (11) синтезу, та трубопровід другого потоку (28) для подачі частини згаданого розчину в апарат (17) для дисоціації секції (16) обробки при середньому тиску, е) установка також включає сполучний трубопровід (29) для подачі розчину сечовини, одержаного в апараті (17) для дисоціації, в апарат (22) для розкладання секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску. 9. Установка (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що вона додатково включає трубопровід (27) для подачі вихідного діоксиду вуглецю (С) у конденсатор (23) секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску. 10. Установка (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що конденсатор (18) секції (16) обробки при середньому тиску містить пучок труб, які сполучені одна з одною, внутрішньотрубну зону з концентрованим розчином (U) сечовини, який відведений із апарата (22) для розкладання секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску, і міжтрубну зону з паровою фазою, яка містить аміак, діоксид вугле цю та воду, яка відведена із апарата (17) для дисоціації секції (16) обробки при середньому тиску, а також з рециркулюючим водним розчином карбамату, який відведений із конденсатора (23) секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску. 11. Спосіб реконструкції раніше змонтованої установки одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, яка містить секцію (11) синтезу сечовини під високим тиском і секцію (21) вилучення сечовини при низькому тиску, яка включає апарат (22) для розкладання та конденсатор (23), причому ці секції (11, 21) сполучають одна з одною, який відрізняється тим, що здійснюють: монтаж секції (16) обробки при середньому тиску частини розчину сечовини, одержаного в зазначеній секції (11) синтезу, яка включає апарат (17) для дисоціації та конденсатор (18), причому цю секцію (16) обробки при середньому тиску сполучають із секцією (11) синтезу сечовини під високим тиском і секцією (21) вилучення сечовини при низькому тиску, і монтаж сполучного трубопроводу (29) між зазначеними апаратом (17) для дисоціації секції (16) обробки при середньому тиску та апаратом (22) для розкладання секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що він додатково включає монтаж трубопроводу (27) для подачі вихідного діоксиду вуглецю (С) у зазначений конденсатор (23) секції (21) вилучення сечовини при низькому тиску. Даний винахід стосується загалом способу одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, взаємодіючих під заданим високим тиском у відповідній секції синтезу. Зокрема, даний винахід стосується вищезгаданого способу, при застосуванні якого продукт реакції взаємодії аміаку та діоксиду вуглецю, який містить, в основному, водний розчин, який включає сечовину, карбамат амонію та аміак, проходить стадію вилучення під високим тиском карбамату амонію та аміаку, які повертають у секцію синтезу на повторну переробку, у той час як водний розчин сечовини подають у секцію вилучення сечовини, яка працює при заданому низькому тиску, для одержання сечовини з мінімальною кількістю можливих залишків аміаку та діоксиду вуглецю. Більш конкретно, даний винахід стосується згаданого способу, при використанні якого вищезгадане вилучення карбамату та аміаку включає технологічні стадії розкладання карбамату й випарювання одержаних у такий спосіб аміаку та діоксиду вуглецю у відповідній зоні випарювання, переважно, за допомогою газоподібного реагенту (зокрема, СО2), наступної повторної конденсації вищевказаних аміаку та діоксиду вуглецю у відповідній зоні конденсації з одержанням карбамату, який повертається в секцію синтезу на повторну переробку, і при використанні якого всі вищевказані стадії, поряд з реакцією синтезу сечовини, здійснюються, в основному, при однаковому висо кому тиску (наприклад, 135-175 бар), утворюючи контур, який в галузі техніки називають "контур високого тиску" або "контур синтезу під високим тиском" (контур в. т.). Даний винахід стосується також установки для здійснення зазначеного способу. Як одержувати сечовину на промислових установках, на яких здійснюються описані вище процеси, добре відомо. Крім того, з огляду на постійно зростаючу потребу в синтезі сечовини, добре відома необхідність збільшення потужності таких установок у порівнянні із проектною потужністю, на яку ці установки спочатку були розраховані. Із цією метою в даній галузі запропоновані способи, які передбачають технологічну стадію обробки при середньому тиску (10-40 бар) частини водного розчину, який містить сечовину, який надходить із секції синтезу, для вилучення карбамату амонію та аміаку, що знаходяться в ньому. Зокрема, така секція обробки при середньому тиску включає стадію дисоціації, за якою йде стадія випарювання водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, за допомогою вихідного СО2 і наступна стадія конденсації одержаних у такий спосіб парів (аміаку, СО2 і води) з додаванням вихідного аміаку й водного розчину карбамату (карбонату), який надходить із секції вилучення сечовини при низькому тиску. Потім водний розчин карбамату, одержаний на стадії 5 конденсації при середньому тиску, повертають у контур синтезу при високому тиску (контур в. т.) на повторну переробку. Такий спосіб описаний, наприклад, в WO-A-02 909323 і в NL-A-8 900152. Незважаючи на те, що ці вищезгадані процеси одержання сечовини принаймні частково забезпечують зазначену потребу, у них виявлені недоліки, пов'язані з необхідністю використання додаткової кількості конденсаційної води для конденсації вихідного СО2, використовуваного як інертний газ для випарювання з розчину на стадії випарювання при середньому тиску, і вихідного аміаку, який додають на стадії конденсації при середньому тиску. Таке додаткове використання конденсаційної води негативно впливає на вихід продукту реакції в секції синтезу сечовини й, отже, на ефективність використання й енергоспоживання цієї секції, а також на ефективність використання та енергоспоживання секції вилучення сечовини при низькому тиску. Технічна задача, яка лежить в основі даного винаходу, полягає в розробці й створенні способу одержання сечовини розглянутого вище типу, який усуває вищевказані недоліки відомого рівня техніки, при застосуванні якого може бути забезпечена висока виробнича потужність установки, призначеної для його здійснення, і в той же час ефективно й при низькій витраті енергії може бути забезпечений високий ступінь конверсії діоксиду вуглецю з одержанням сечовини. Відповідно до даного винаходу ця задача вирішена в пропонованому способі одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, який включає стадії: подачі аміаку та діоксиду вуглецю в секцію синтезу сечовини, яка працює при заданому високому тиску, взаємодії аміаку та діоксиду вуглецю в секції синтезу з одержанням водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, подачі частини зазначеного водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, у секцію обробки, що працює при заданом) середньому тиску, для вилучення карбамату амонію та аміаку, які містяться в ньому, дисоціації зазначеної частини водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, у секції обробки з одержанням водного розчин) сечовини та парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, конденсації зазначеної парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у секції обробки з одержанням водного розчину карбамату амонію, рециркуляції зазначеного водного розчину карбамату амонію в секцію синтезу сечовини, який відрізняється тим, що він також включає стадії: подачі водного розчину сечовини, одержаного в результаті дисоціації в секції обробки, в апарат для розкладання в секції вилучення сечовини, яка працює при заданому низькому тиску, розкладання водного розчину сечовини в апараті для розкладання секції вилучення сечовини 91363 6 до одержання концентрованого розчину сечовини та другої парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, конденсації другої парової фази в конденсаторі секції вилучення сечовини, який сполучається із зазначеним апаратом для розкладання, з одержанням рециркулюючого водного розчину карбамату амонію. У кращому варіанті здійснення пропонований спосіб включає також технологічні стадії: подачі діоксиду вуглецю в конденсатор секції вилучення сечовини, конденсації діоксиду вуглецю із зазначеною другою паровою фазою в конденсаторі секції вилучення сечовини з одержанням рециркулюючого водного розчину карбамату амонію. Відносно цього особливо гарні результати одержані при подачі діоксиду вуглецю в кількості, що становить від 1 до 10мас.% від всієї кількості вихідного діоксиду вуглецю, у зазначений конденсатор секції вилучення сечовини. Вищевказана частина водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, яка подається в секцію обробки, що працює при середньому тиску, переважно становить від 10 до 50мас.% зазначеного водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, одержаного у вищезгаданій секції синтезу. Крім того, зазначений середній тиск у секції обробки переважно становить від 10 до 70 бар. Відповідно до ще одного кращого варіанта здійснення даного винаходу зазначений рециркулюючий водний розчин карбамату амонію, одержаний у конденсаторі секції вилучення сечовини при низькому тиску, подають на стадію конденсації парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у згаданій секції обробки. На вищевказаній стадії конденсації парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, у секції обробки переважно досягається подвійний ефект. Завдяки способу відповідно до даного винаходу несподівано була виявлена перевага, яка полягає в тому, що кількість конденсаційної води (в абсолютному значенні), необхідна для повернення аміаку та діоксиду вуглецю, які не прореагували у вигляді карбамату амонію в секцію синтезу, значно менша кількості конденсаційної води (в абсолютному значенні), яка необхідна для такого повернення при використанні способів рівня техніки, при яких у секцію обробки при середньому тиску подають вихідний діоксид вуглецю та вихідний аміак. Це обумовлено тим, що при однаковій виробничій потужності установки одержання сечовини кількість аміаку та діоксиду вуглецю, що підлягає поверненню в секцію синтезу у вигляді карбамату амонію, при застосуванні пропонованого в даному винаході способу значно менша, ніж при застосуванні відомих способів рівня техніки. У результаті цього істотно збільшується вихід продукту реакції в секції синтезу сечовини, а також загальний вихід продукту з контуру в. т., що дає великі переваги відносно ефективності та енергоспоживання установки, призначеної для здійснення пропонованого в даному винаході способу. 7 Відповідно до іншої особливості даного винаходу дана технічна задача вирішена завдяки пропонованій установці для здійснення вищевказаного способу, яка включає секцію синтезу сечовини під високим тиском, секцію обробки при середньому тиску частини розчину сечовини, одержаного в секції синтезу, яка включає апарат для дисоціації та конденсатор, та секцію вилучення сечовини при низькому тиску, яка включає апарат для розкладання та конденсатор; ці секції сполучаються одна з одною; установка відрізняється тим, що вона також включає сполучний трубопровід між зазначеними апаратом для дисоціації секції обробки при середньому тиску та апаратом для розкладання секції вилучення сечовини при низькому тиску. Відповідно до даного винаходу установка одержання сечовини відповідно до вищевказаного способу може являти собою зовсім нову установку або ж вже існуючу установку, модифіковану з метою збільшення її потужності. У цьому останньому варіанті відповідно до ще однієї особливості даного винаходу розроблений спосіб реконструкції раніше змонтованої (існуючої) установки одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, яка містить секцію синтезу сечовини під високим тиском і секцію вилучення сечовини при низькому тиску, яка включає апарат для розкладання та конденсатор, причому ці секції сполучаються одна з одною, який відрізняється тим, що здійснюють: монтаж секції обробки при середньому тиску частини розчину сечовини, одержаного в зазначеній секції синтезу, яка включає апарат для дисоціації та конденсатор, причому ця секція обробки при середньому тиску, сполучається із секцією синтезу сечовини під високим тиском і секцією вилучення сечовини при низькому тиску, та монтаж сполучного трубопроводу між зазначеними апаратом для дисоціації секції обробки при середньому тиску та апаратом для розкладання секції вилучення сечовини при низькому тиску. Інші ознаки та переваги пропонованого у винаході способу одержання сечовини будуть очевидні з викладеного нижче опису кращого варіанта його здійснення з посиланням на прикладене креслення, наведене не з метою їх обмеження, а тільки з метою розкриття, і на якому: на Фіг.1 схематично представлена установка одержання сечовини, на якій здійснюється спосіб відповідно до даного винаходу. На Фіг.1 показана установка одержання сечовини, в цілому позначена номером 10, на якій здійснюється спосіб відповідно до даного винаходу. Відповідно до вищевказаного способу одержання сечовини аміак N і діоксид вуглецю С подають у відповідну секцію 11 синтезу. У прикладі, представленому на Фіг.1, секція синтезу сечовини включає один реактор R. Зокрема, відповідно до цього прикладу аміак N подають у реактор R через конденсатор 12, а діоксид вуглецю С, у свою чергу, подають у реактор R через відпарний апарат 13 і конденсатор 12. Секція 11 синтезу (реактор R), конденсатор 12, відпарний апарат 13, разом зі скрубером 14 (більш 91363 8 докладний опис якого буде наведено нижче) працюють, в основному, при однаковому високому тиску, утворюючи в такий спосіб контур синтезу при високому тиску (контур в. т.) для здійснення пропонованого в даному винаході способу. Аміак і діоксид вуглецю взаємодіють у реакторі R або точніше в секції 11 синтезу при вищевказаному заданому високому тиску (що складає, наприклад, від 130 до 170 бар) і при заданій високій температурі (що складає, наприклад, від 160 до 200 С). У реакторі R одержують водний розчин, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак. Частину водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, який виходить із реактора R, піддають відповідній декомпресії по суті звичайним способом, наприклад, за допомогою клапана 15, і подають у секцію 16 обробки цього водного розчину, яка працює при заданому середньому тиску, що становить, наприклад, від 10 до 70 бар, краще, що становить від 15 до 25 бар і ще більш краще, що становить від 18 до 20 бар. Для вилучення карбамату амонію та аміаку частину водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, після відповідного скидання тиску подають в апарат 17 для дисоціації при середньому тиску секції 16 обробки й піддають дисоціації до одержання водного розчину сечовини та парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду. Зокрема, в апараті 17 для дисоціації цю частину водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, піддають термічній дисоціації. Потім одержану в такий спосіб парову фазу, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, подають у конденсатор 18, який працює при середньому тиску, секції 16 обробки. У конденсаторі 18 одержують водний розчин карбамату амонію, який виходить із конденсатора 18 і рециркулює у секцію 11 синтезу сечовини (реактор R). У прикладі, представленому на Фіг., водний розчин карбамату, який виходить із конденсатора 18, що працює при середньому тиску, піддають відповідному стисканню по суті звичайним способом, наприклад, за допомогою помпу 19, і через скрубер 14 і конденсатор 12, який працює при високому тиску, повертають у реактор R секції 11 синтезу сечовини під високим тиском. Відповідно до іншого, не представленого варіанту здійснення даного винаходу принаймні частину водного розчину карбамату, який виходить із конденсатора 18, що працює при середньому тиску, після відповідного стискання подають безпосередньо в конденсатор 12, який працює при високому тиску, а потім - у реактор R. Відповідно до даного винаходу спосіб одержання сечовини переважно передбачає додаткову стадію подачі водного розчину сечовини, одержаного шляхом дисоціації в апараті 17 для дисоціації при середньому тиску секції 16 обробки, в апарат 22 для розкладання секції 21 вилучення сечовини, яка працює при заданому низькому тиску, що становить, наприклад, від 1,5 до 9,5 бар, краще. що становить від 3 до 5 бар. 9 Із цією метою водний розчин сечовини, який виходить із апарата 17 для дисоціації, піддають відповідній декомпресії по суті звичайним способом, наприклад, за допомогою клапана 20. Зокрема, як представлено в кращому варіанті здійснення пропонованого в даному винаході способу на Фіг.1, водний розчин сечовини, який виходить із апарата 17 для дисоціації секції 16 обробки, подають безпосередньо в апарат 22 для розкладання секції 21 вилучення сечовини. Крім того, також відповідно до прикладу на Фіг.1, частину вихідного діоксиду вуглецю С бажано та переважно подають у конденсатор 23 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску. Із цією метою цю частину вихідного діоксиду вуглецю С, яку направляють в конденсатор 23, піддають відповідній декомпресії по суті звичайним способом. наприклад, за допомогою клапана 30. В апараті 22 для розкладання секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску водний розчин сечовини, який надходить із апарата 17 для дисоціації секції 16 обробки при середньому тиску, піддають розкладанню до одержання концентрованого розчину U сечовини та другої парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду. Концентрований розчин U сечовини, наприклад, з концентрацією сечовини, яка становить від 60 до 80мас.%, виходить із апарата 22 для розкладання секції 21 вилучення сечовини для того, щоб пройти кінцеві (по суті звичайні й тому не представлені) стадії обробки сечовини в процесі одержання сечовини, наприклад, стадію вакуумного розкладання та гранулювання або стадію гранулювання затвердінням крапельок розпиленої розплавленої сечовини, одержаної в такий спосіб. З іншого боку, у відповідності зі способом відповідно до даного винаходу другу парову фазу, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, яка одержана в апараті 22 для розкладання секції 21 вилучення сечовини, подають у конденсатор 23 у тій же самій секції 21 і переважно піддають конденсації до одержання рециркулюючого водного розчину карбамату. Як представлено на прикладі на Фіг.1, другу парову фазу, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, переважно піддають конденсації разом з вихідним діоксид ом вуглецю С, який подається у вищевказаний конденсатор 23. Для того щоб забезпечити конденсацію, відповідно, другої парової фази й вихідного діоксиду вуглецю С до одержання карбамату амонію, у конденсатор 23 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску подають також відповідну кількість водного розчину карбамату (карбонату), вміст конденсаційної води в якому становить від 40 до 80мас.%. Водний розчин W карбамату (карбонат) звичайно надходить із секції обробки технологічного конденсату і(або) з резервуара для аміачної води, по суті стандартного й не представленого на Фіг.1. Як показано на прикладі Фіг.1, рециркулюючий водний розчин карбамату, одержаний у конденсаторі 23 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску, відповідно до даного способу переважно 91363 10 подають у конденсатор 18, який працює при середньому тиску в секції 16 обробки, для абсорбції (конденсації) парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, яка надходить із апарата 17 для дисоціації, який працює при середньому тиску. У цьому варіанті передбачена також стадія стискання рециркулюючого водного розчину карбамату, який виходить із конденсатора 23, до робочого тиску в секції 16 обробки, по суті звичайним способом, наприклад, за допомогою помпи 24. Відповідно до не представленого альтернативного варіанта здійснення способу відповідно до даного винаходу на стадії конденсації в конденсаторі 18 секції 16 обробки при середньому тиску забезпечується подвійний ефект, при якому теплота конденсації, замість того, щоб розсіюватися в охолодній рідині (звичайно охолодній воді), переважно використовується для подальшого підвищення концентрації концентрованого розчину U сечовини, який виходить із апарата 22 для розкладання секції вилучення сечовини при низькому тиску. У цьому варіанті теплота конденсації, яка утворюється під час конденсації парової фази, шляхом непрямого теплообміну (теплообміну через стінку) передається концентрованому розчину U сечовини, забезпечуючи розкладання й, отже, відділення частини карбамату амонію, аміаку та води, все ще присутніх у цьому розчині, і, таким чином, ще підвищуючи концентрацію сечовини, яка міститься в ньому. Частина водного розчину, яка залишилася, що містить сечовину, карбамаї амонію та аміак, який виходить із реактора R і не подається в секцію 16 обробки при середньому тиску, проходить стадію вилучення карбамату амонію та аміаку, присутніх у цьому розчині, у контурі високого тиску відповідно до даного способу. Зокрема, частину водного розчину, яка залишилася, що містить сечовин), карбамат амонію та аміак, який виходить із реактора R секції 11 синтезу, подають в відпарний апарат, який працює при високому тиску, де її піддають розкладанню та випарюванню з вихідним діоксидом вуглецю С. Потім одержані в такий спосіб аміак і діоксид вуглецю повторно конденсують у конденсаторі 12, який працює при високому тиску, до одержання карбамату амонію й у вигляді карбамату амонію повертають у реактор R секції 11 синтезу сечовини. Конденсація аміаку та діоксиду вуглецю, які надходять із відпарного апарата 13, здійснюється в конденсаторі 12, який працює при високому тиску, шляхом поглинання цих газів вихідним аміаком N (рідина) і водним розчином карбамату, який надходить після відповідного стискання з конденсатора 18 секції 16 обробки при середньому тиску через скрубер 14. Водний розчин, який містить сечовину, карбамат амонію та аміак, одержаний в відпарному апараті 13, після вищезгаданих стадій розкладання й випарювання з СО2 піддають відповідній декомпресії по суті звичайним способом, наприклад, за допомогою клапана 25, до робочого тиску секції 21 вилучення сечовини й подають в апарат 22 для 11 розкладання, який працює при низькому тиску в цій секції 21. Тут цей розчин піддають розкладанню разом з вищевказаним водним розчином сечовини, який надходить із апарата 17 для дисоціації секції 16 обробки при середньому тиску, до одержання концентрованого розчину U сечовини та другої парової фази, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, описаних вище. Діоксид вуглецю, а також аміак і воду, які не прореагували в паровій фазі, яка є присутньою у секції 11 синтезу сечовини або точніше в реакторі R, виводять із реактора й подають у скрубер 14, який працює при високому тиску. Ці пари звичайно містять також інертні гази (наприклад, повітря), присутні у вихідному діоксиді вуглецю С. У скрубері 14 вищевказану пару піддають мокрій обробці (промиванню) водним розчином карбамату, який надходить після відповідного стискання з конденсатора 18 секції 16 обробки при середньому тиску, з метою вилучення присутніх у них діоксиду вуглецю та аміаку й відділення інертних газів. Потім виділені в такий спосіб інертні гази випускають в атмосферу по суті звичайним способом, більш того, передбачаючи відповідне скидання тиску цих газів, наприклад, за допомогою клапана 26. Альтернативно, ці інертні гази можна повертати в інші вузли установки (не показано). З іншого боку, діоксид вуглецю та аміак, абсорбовані у водному розчині карбамату, який надходить із конденсатора 18, повертають через конденсатор 12, який працює при високому тиску, у секцію 11 синтезу сечовини або точніше в реактор R. При застосуванні пропонованого в даному винаході способу особливо гарні результати були одержані при подачі вихідного діоксиду вуглецю С у кількості, що становить від 1 до 5мас.%, ще більш краще - від 2 до 3мас.% від всієї кількості вихідного діоксиду вуглецю С, який подається на установку 10, у конденсатор 23 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску. Далі, частина водного розчину, який містить сечовину, карбамат амонію і а аміак, яка направляється в секцію 16 обробки при середньому тиску, переважно становить від 10 до 50мас.%, ще більш краще - від 10 до 25мас.% водного розчину, який надходить із секції 11 синтезу сечовини. Описані конструктивні особливості установки 10 одержання сечовини шляхом синтезу з аміаку та діоксиду вуглецю у відповідності зі способом відповідно до даного винаходу далі будуть описані докладніше також з посиланням на Фіг.1. Відповідно до даного винаходу установка 10 включає секцію 11 синтезу сечовини під високим тиском, секцію 16 обробки при середньому тиску та секцію 21 вилучення сечовини при низькому тиску, які сполучаються одна з одною. Секція 16 обробки переважно включає апарат 17 для дисоціації, який працює при середньому тиску, та конденсатор 18, який працює при середньому тиску, які сполучаються один з одним. У свою чергу, секція 21 вилучення сечовини включає апарат 22 для розкладання, який працює при низькому тиску, і конденсатор 23, який працює при низькому тиску, які сполучаються один з одним. 91363 12 В установці 10 передбачені відповідні трубопроводи для подачі реагентів, діоксиду вуглецю С та аміаку N, і, крім того, водного розчину W карбамату (карбонату), який містить конденсаційну воду, атакож сполучні трубопроводи між різними секціями та відповідними апаратами, схематично представлені на Фіг.1 різними лініями, що вказують потоки. Зокрема, на установці 10 для безпосереднього зв'язку, відповідно, між секцією 11 синтезу сечовини та апаратом 17 для дисоціації секції 16 обробки при середньому тиску, і між цим апаратом і апаратом 22 для розкладання секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску переважно передбачені сполучні трубопроводи 28 і 29. Більш того, відповідно до кращого варіанта здійснення даного винаходу, представленим на Фіг.1, для подачі вихідного діоксиду вуглецю С у конденсатор 23 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску передбачений також трубопровід 27. Відповідно до альтернативного, не представленого варіанта здійснення установки 10 відповідно до даного винаходу для одержання вищеописаного подвійного ефекту конденсатор 18, який працює при середньому тиску, включає стандартний пучок труб, всередині яких, тобто у внутрішньотрубній зоні, проходить концентрований розчин U сечовини, який виходить із апарата 22 для розкладання, який працює при низькому тиску, а із зовнішнього боку, тобто в міжтрубній зоні, - парова фаза, яка містить аміак, діоксид вуглецю та воду, яка надходить із апарата 17 для дисоціації, який працює при середньому тиску, а також рециркулюючий водний розчин карбамату, який надходить із конденсатора, що працює при низькому тиску. З попереднього опису очевидно, що спосіб одержання сечовини відповідно до даного винаходу вирішує поставлену технічну задачу й забезпечує численні переваги, перша з яких полягає в тому, що в контурі високого тиску одержують високий загальний вихід продукту й, зокрема, у секції синтезу сечовини, яка становить, наприклад, від 58 до 62мас.%, незалежно від необхідної виробничої потужності установки, призначеної для його здійснення. Отже, заявлений спосіб є також особливо вигідним для установок з високою потужністю, наприклад, для виробництва від 3000 до 4500 метричних тонн сечовини/добу. Інша перевага полягає в тому, що завдяки даному винаходу й, зокрема, високому виходу продукту можна зменшити витрату енергії в контурі синтезу при високому тиску, а також у секції вилучення сечовини при низькому тиску в порівнянні зі способами відповідно до відомого рівня техніки. Із цього випливає, що при однаковій витраті енергії й розмірах апаратів, з яких складається установка одержання сечовини, спосіб відповідно до даного винаходу забезпечує роботу цієї установки з більш високою продуктивністю в порівнянні з тією, яка можлива при застосуванні способів відповідно до рівня техніки. Інакше кажучи, при однаковій виробничій потужності установка, призначена для здійснення пропонованого в даному винаході способу, 13 менша за розміром й, отже, витрати на неї менші і експлуатаційні витрати менші, ніж потрібні для установки, щоб одержати таку ж потужність при використанні відомих способів рівня техніки. Більш того, введення цього способу в дію є дуже простим і надійним і не вимагає великих витрат на капітальні вкладення. Вищевказані переваги, головним чином, пов'язані з тим, що завдяки проведеним дослідженням, несподівано було виявлено, що якщо водний розчин сечовини, одержаний у результаті дисоціації в секції 16 обробки при середньому тиску, піддавати розкладанню при низькому тиску, то кількість (в абсолютному значенні) конденсаційної води, яка міститься у водному розчині W карбамату (карбонату), яка необхідна для такої конденсації до одержання карбамату амонію, значно менша кількості конденсаційної води, необхідної при використанні способів відповідно до відомого рівня техніки. За умови, що цю конденсаційну воду разом з карбаматом амонію повертають у секцію синтезу сечовини, і за умови, що вода при синтезі сечовини є продуктом реакції й тому негативно впливає на перетворення реагентів. регулювання з метою значного зменшення цієї кількості конденсаційної води переважно приводило до відповідного збільшення виходу продукту в порівнянні з відомими способами рівня техніки. Зокрема, відомі способи, на відміну від даного винаходу, обов'язково передбачають у секції 16 обробки при середньому тиску стадію випарювання з вихідним діоксидом вуглецю водного розчину сечовини, раніше одержаного в цій секції шляхом термічної дисоціації, і стадію конденсації з додаванням вихідного аміаку. Таким чином, для того щоб забезпечити ефективну й повну конденсацію таких кількостей вихідного діоксиду вуглецю та аміаку, які вводяться у секцію обробки при середньому тиску, до одержання карбамату амонію, необхідно подавати конденсаційну воду в секцію вилучення сечовини при низькому тиску в набагато більшій кількості (в абсолютному значенні), ніж це потрібно при використанні пропонованого в даному винаході способу. Наприклад, було встановлено, що при однакових робочих умовах вищевказана кількість конденсаційної води, яка міститься у водному розчині W карбамату (карбонату), при використанні пропонованого в даному винаході способу, на 10-25мас.% менша, ніж при використанні відомих способів, при 91363 14 відповідному збільшенні виходу продукту в секції синтезу сечовини під високим тиском на 2-3%. У числі багатьох переваг, одержуваних завдяки даному винаходу, важливо назвати можливість збільшення виробничої потужності вже діючих установок одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю у порівнянні із проектною потужністю, на яку ці установки спочатку були розраховані, причому простим, ефективним і надійним способом, без будь-якого пов'язаного із цим негативною впливу на загальний вихід продукту, експлуатаційні витрати та енергоспоживання на діючій установці. Існує також можливість істотного збільшення потужності в порівнянні з розрахунковою потужністю діючої установки, наприклад, на 30-50%. Відповідно до кращого варіанта здійснення даного винаходу, представленим на Фіг.1, установка 10 одержання сечовини може бути змонтована за допомогою реконструкції (модернізації) діючої установки такого типу для одержання сечовини з аміаку та діоксиду вуглецю, яка містить секцію 11 синтезу сечовини під високим тиском і секцію 21 вилучення сечовини при низькому тиску, яка включає апарат 22 для розкладання та конденсатор 23; ці секції 11,21, сполучаються одна з одною; спосіб відрізняється тим, що додатково включає етапи створення (монтажу): - секції 16 обробки при середньому тиску частини розчину сечовини, одержаного в зазначеній секції 11 синтезу, яка включає апарат 17 для дисоціації та конденсатор 18, зазначеної секції 16 обробки при середньому тиску, яка сполучається із зазначеними секцією синтезу сечовини під високим тиском і секцією вилучення сечовини при низькому тиску, відповідно, 11,21; - прямого сполучного трубопроводу 29 між зазначеними апаратом 17 для дисоціації секції 16 обробки при середньому тиску й апаратом 22 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску. Пропонований спосіб переважно передбачає додатковий етап монтажу трубопроводу 27 для подачі вихідного діоксиду вуглецю С у вищевказаний конденсатор 23 секції 21 вилучення сечовини при низькому тиску. Спеціаліст у даній галузі техніки, природно, може вносити численні зміни та модифікації у вищеописаний спосіб виробництва сечовини з метою задоволення певних і залежних від обставин вимог, які входять в обсяг охорони даного винаходу, визначений наведеною нижче формулою винаходу. 15 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 91363 Підписне 16 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
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюProcess for urea production and related plant, revamping method of a pre-existing plant
Автори англійськоюZardi Federico, Sticchi Paolo, Brunengo Paolo
Назва патенту російськоюСпособ и установка для получения мочевины, а также способ реконструкции прежде смонтированной установки
Автори російськоюЗарди Федерико, Стикки Паоло, Бруненго Паоло
МПК / Мітки
МПК: C07C 273/04
Мітки: спосіб, змонтованої, раніше, одержання, реконструкції, установки, також, сечовини, установка
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-91363-sposib-i-ustanovka-dlya-oderzhannya-sechovini-a-takozh-sposib-rekonstrukci-ranishe-zmontovano-ustanovki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб і установка для одержання сечовини, а також спосіб реконструкції раніше змонтованої установки</a>
Попередній патент: Фільтрувальний пристрій для фільтрування води та рідин загалом
Наступний патент: Колекторна камера і спосіб виготовлення мінеральних волокон
Випадковий патент: Спосіб дискретного виміру швидкості обертання вала двигуна нереверсивного приводу