Способ получения мочевины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ255934

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.Х1.1966 (№ 1111681/23-26) с присоединением заявки № . Приоритет

Кл. 12о, 17/03

16, 14

Комитет па деламизабретеиий и открытий ари Совете Мииистрав

СССР

МПК С 07с

С 05f

УДК 661.717.5 (088.8) Опубликовано 17.1V.1970. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания -S.IX.1970

Авторы изобретения Л. H. Альтшулер, Д. М. Горловский, В. И. Кучерявый, В. В. Лебедев, Б. П. Мельников и Н. И. Левенкова

Заявитель Дзержинский филиал, Государственного научно-исследовательского и проектного института азотной промышленности и продуктов органического синтеза

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ

Изобретение относится к области получе-IHH мочевины из аммиака и двуокиси уг;!ерода.

Известны способы получения мочевины пз аммиака и двуокиси углерода с полным жид.костным рециклом неконвертированных газов, которые отделяются от раствора х!о-!евин! в две ступени.

Эти способы сопряжены с весьча большим расходом энергии.

Предлагаемый способ отличается тем, что газы дистилляции первой ступени смешивают со свежей двуокисью углерода (частично или полностью) при давлении 10 — 50 кГ/см-, эту смесь сжимают до давления 140 — 170 кГ/с!!-в и при этом давлении и температуре 160—

180 С конденсируют с получением раствора углеаммониевых солей, с последующим инжектированием раствора B колонну синтеза потоком сжатого до 400 — 700 кГ/см- свежего жидкого аммиака или его смеси со свежей жидкой двуокисью углерода.

Этот прием позволяет снизить затраты энергии в производстве.

На фиг. 1 и 2 изображены технологические схемы осуществления способа согласчо примеру (все материальные потоки приводягся из расчета на 1 т мочевины, образуюшейся в колонне синтеза).

1,111 т возвратного жидкого аммиака из конденсатора 1 сжимают насосом от 30 до

600 кГ/с,!те и, пропустив его через теплообменники 2 и 8. где аммиак нагревают от 65 до

130 С, направляют в качестве рабочего потока в струйный насос 4. Этот насос инжектирует раствор углеаммониевых солей из теплообменников 5 и 6 с давлением 150 кГ/с.и- и температурой 180 С. Раствор содержит 0,767 т аммиака, 0,595 т двуокиси углерода, 0,106 т

10 воды (всего 1,468 т). Смешанный поток под давлением 250 кГ/с!!е насос 4 подает в колонну синтеза 7„ где при температуре 180 С проходит реакция образования мочевины. Туда же напрагляют 0,408 т свежей двуокиси угле15 рода, сжатой в компрессоре до давления

250 кГ/с.!!- с температурой 45 С, а также раствор углеаммониевых солей с температурой

120 С, подаваемый насосом 8 из промывной колонны. В этом растворе содержится амчиа20 ка 0,298 т, двуокиси углерода 0,249 т, воды

0,307 т (всего 0,854 т) . Выделяющееся в колонне синтеза при растворении аммиака и двуокиси углерода в растворе углеаммониевых солей тепло используют для получения пара, 25 который затем утилизируют в турбоагрегате.

Плав, выходящий из колонны синтеза и содержащий 1,000 т мочевины, 0,918 т карбамата аммония, 1,210 т избыточного аммиака и

0,713 т воды, дросселируют до давлечия

255934

150 кГ/см2 и подают в сепаратор 9. Поток жидкости из сепаратора, содержащий 1,000 т мочевины, 0,918 т карбамата аммония, 1,089 т избыточного аммиака и 0,713 т воды, дросселируют до давления 19 кГ/см и направляют в колонну дистилляции первой ступени 10.

Плав стекает с глухой тарелки, расположенной в нижней трети колонны 10, его нагревают до 160 С в теплообменнике 5, из которого газо-жидкостную смесь выводят под глухую тарелку колонны 10. Выходящий из нижней части этой колонны плав (1,742 т), содержащий

1,000 т мочевины, 0,092 т карбамата аммония, 0,121 т избыточного аммиака и 0,529 т воды, дросселируют до давления 4 кГ/см2 и пода|от на дистилляцию второй ступени в колонну 11.

В теплообменниках б и 12 плав, выходящий из колонны 11, подогревают до 145 С, в результате чего из водного раствора мочевины полностью отгоняются неконвертированные аммиак и двуокись углерода. Раствор, выходящий из нижней части колонны 11, содержащий

1,000 т мочевины и 0,423 т воды, дросселируют и направляют в вакуум-испаритель 13, в котором поддерживают остаточное давление

300 мм рт. ст.

Образовавшийся вторичный пар (0,075 т) отводят из верхней части вакуум-испарителя на конденсацию, а раствор мочевины в количестве 1,348 т при температуре 95 С подают насосом 14 через пенный скруббер 15 и сборник 1б в грануляционный аппарат с кипящим слоем 17. В этот аппарат .подают горячие топочные газы с температурой 500 — 600 С, расход которых составляет около 9200 м /час. В результате получают гранулы мочевины заданного размера в количестве 1 т.

Газы дистилляции первой ступени, в состав которых входит аммиак 1,328 т, двуокиси углерода 0,466 т и воды 0,184 т, (всего 1,978 r) направляют из колонны 10 в турбокомпрессор

18, где их сжимают до 150 кГ/см- . Приводом турбокомпрессора служит паровая турбина, смонтированная с ним на одном валу. Турбина приводится в действие паром, полученным в колонне синтеза,и перегретым в теплообменнике 19. Поскольку -мощность турбины недостаточна для сжатия газов до 150 кГ/см-, турбокомпрессор частично потребляет и электроэнергию.

Поток газов из турбокомпрессора при прохождении через теплообменник 19 охлаждается до 300 С. Часть этого потока (1,143 т) смешивают со свежей двуокисью углерода (0,325 т) с давлением 150 кГ/см- . Смешанный поток (1,468 т), .имеющий состав: аммиака

0,767 т, двуокиси углерода 0,595 т, воды

0,106 т, направляют на конденсацию в теплообменники 5 и б.

Температура конденсации этого потока при давлении 150 кГ/см2 около 180 С. Образую5

40 щийся при этом раствор углеяммониевых солей направляют с помощью насоса 4 в колонну синтеза 7.

Газы дистилляции второй ступени (0,320 т), содержащие 0,161 т аммиака, 0,052 т двуокиси углерода и 0,107 т воды, из колонны 11 поступают в струйный насос 20. Рабочим потоком в этом насосе служит газовая смесь с давлением 150 кГ/см2 из сепаратора 9, из турбокомпрессора 18 и сдувочные газы из теплообменников 5 и б (всего 0,956 г), в том числе

0,681 т аммиака, 0,197 т двуокиси углерода и

0,078 т воды. Смешанный поток из насоса 20 с давлением 30 кГ/см2 охлаждают в теплообменниках 8, 21, 22 и 12 до 120 С и подают в нижнюю часть промывной колонны, орошаемой 2KHQKHivl аммиаком (1>447 T) и 13одои (0,123 т). Температура в нижней части колонны 110 — 120 С, в верхней части 65 С.

Пары возвратного аммиака (1,991 т), выходящие из колонны, конденсируют в теплообменнике 28, охлаждаемом проточной водой, а раствор углеаммониевых солей (0,854 r),,имеющий состав: аммиака 0,298 т, двуокиси углерода 0,249 т, воды 0,307 т подаюг плупжерным насосом 8 в колонну синтеза.

Таким образом, при некотором уменьшении капитальных затрат (по сравнению с гехнологической схемой — прототипом), связанном с исключением оборудования для перераоотки газов дистилляции второй ступени прп низком давлении, потребность в паре на технологические нужды полностью удовлетворяе гся внутренними ресурсами. Расчеты показывают, что в калькуляции себестоимости 1 т мочевины энергетические затраты, составляющие для схем типа «Стамикарбон» около 16 — -21 себестоимости продукции, снижаются при осуществлении предлагаемой схемы в 2,0 — 2,5 раза.

На фиг. 1 пунктирными линиями п.<казан тепловой цикл паросиловой установки.

Предмет изобретения

Способ получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода с полным жидкостным рециклом неконвертированных газов, которые отделяют от раствора мочевины в две ступени, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат производства, газы дистилляции первой ступени смешивают <.о свежей двуокисью углерода (частично или полностью) при давлении 10 — 50 кГ/сл, эту смесь сжимают до давления 140 — 170 к1 / -, и при этом давлении и температуре 160--180 С конденсируют с полу.чением раствора углеаммониевых солей, полученный раствор инжектируют в колонну синтеза потоком сжатого до

400 — 700 кГ/см- свежего жидкого аммиака или его смеси со свежей жидкой двуокисьн> углерода.