Способ получения мочевины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1) С 07 126 Щ И йционн220,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ путем взаимодействия аммиака идвуокиси углерода при 160-220 вС и повьааенном давлении в двух.последовательных реакционных зонах при моляриом соотношении аммиака и двуокисиуглерода в первой зоне 3,2-4,5 г 1 сполучением мочевины и карбаматаажлония, дегидратированием во второй зоне образовавшегося карбамата,аммония с использованием тепла реак- ции, выделявшегося в первой зоне, включая рецикл непрореагировавшего карбамата аммония, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше" ния выхода целевого продукта,. процес ведут при давлении 160-220 атм, .не" прореагнровавший карбамат аммония рециркулируют во вторую реакционную зону с одновременной подачей в нее аммиака для. поддержания молярного соотношения аммиака и двуокиси углерода 5:1, объединяют реакционные потоки, выходяшие из обеих зон, и выделяют из них непрореагировавший карбамат аммония.2. Способ по п; 1 у о т л и ч а ющ и й с я тем, что в обеих реакционных зонах поддерживают давле" ние 180 атм.3. Способ по п. 1, отличаюс я тел, что в первой реакой зоне пбддерживают давление а во второй 160 атм.1072799 1 1Изобретение относится к усовер-, В первой зоне по е жшенствованному способу пол чен , м,ИзвСпособ с использованием высокозвестен способ получения мочеви- эффективного реакто а поэвны путем взаимодействия аммиакаив ого реактора позволяет досВи двуокиси углерода поддавлением. 5тичь высоких выходов даже и и аботе в услевиях относительно низкихр рабоэтом способе реактор синтеза моче- давле ивины подразделяется на ряд сек ийни и температу тем сци исключаются недостатки связаннв которых протекают реакции: в прлегающих зонах карбамат, кото ыйи- с большими расхо амид электроэнергии,не превратился в мочевину, разла зования о гРы с высокой стоимостью иэ-за и-за использования д рогих материлов упоц и использует- мянутыми тетехнологическими проблемамиНедостатком способа является низ- аКроме того этот способ пспосо позволяеткий выход (60)з- работать с низким давлением отдувмочевины и неэффек- ки, облегчая аэложениетинное использование тепла реак иичая разложение карбаматаНаиболее близким по техническойц и. 5 в отгонной колонне хотя нодновременсущности к предлагаемому являетсяно достигаются высокие выхторе.выходы в реакспособ получения мочевины путемвзаимодействия аммиа ака и двуокиси пень по ачиПредлагаемый способ включает стууглерода при 160-220 С и давлении и углерода (стехиометрические коных еатм в двух, последователь- личества) вместе с чар акционных зонах при молярном ного ре и к лис частью избыточсоотношении аммиака и в орециркулирующего аммиака в пери аммиака и двуокиси угле- вую реакционную зону, отделенн юрода в первой зоне 3 2-4 5 1 ..с полу- теплообменными поверхностями отуючением мочевины и карбамата аммония, второй еак ионндегидратированием во второй нобразованшегося карбамата в мочбвися в самом реакторе, в которую поступают конденсаты, полученные разлону с использованием тепла реакции, жением ка бвы еля ги м кар амата аммония, вместе сдеЛяющегося в перной зоне, включая остающейся час брецикл непрореагировавшегося карбамая частью избыточного аммиаДве эоны могут работать при оди-перво стадии теплота реакции иаковом давлении,н интервале 100 используется для производства пара, 250 атм или п и аа на второй ста и испатм или при разных давлениях,со е жаннеди используют тепло" причем в первой реакц н йд Р карбамата для дегидрата- поддерживается боисп "ио но зонеции его в моченину. 35Не оедостатком способа является низ- первой зоне чувствительно к п евкий выход целевого продукта(-60 .Цель изобретения- Повыаениению давления во вто ойдо давления 200 атм,р зоне, вплотьвыхода целевого продукта.Поставленная цель доВ первой реакционной зоне имееттем что согласи бцель достигается 40 ся большойУл сно спосо у получения .нию с количеством тепла пот е н40 , избыток тепла по сравнепотребнымдля поддержания соответствующей реак 220 С и повышенном давлении в дв хр Ъры, К второй зонепоследовательных реак ионныхдавлении в двух недостающее тепло подводится черезре ц о ых зонах 45 разделительную теплообменную поверхпри молярном соотношении аммиака и ность в виде изб,двуокиси гледе иэ ыточного тепла,3 2-4 5:1у рода н первой зоне выделившегося в первойи рво зоне.и кас получением мочевины Во вторую зон у, куда поднодитсярбамата аммония, дегидратиро- карбаматный и/иливанием во второй зоне об зовавшег -и или карбонатный растобрао вор и часть избыточного Рециркулируся карбамата аммония с испольэова- щего Й Н и и нением тепла реак ии впри необходимости можетпла реакции, выделяющегося подаваться небольшое количество СОп еаги вв первой зоне, включая рецикл не- (не более 10) срореагировавшего карбамата аммония, печить оптимальное соотношение220 атм неппроцесс ведут при давлении 160- . МН к СО и Н О/СОпрореагировавший карба ния теплового баланса,реакционн эон смат аммония рециркулируют во вторую Следует отметить что отнотношениедачей в нее аммиака яую у одновременной по- аммиака к двуокиси углеуглерода в двухмоля ного содля поддержания различных зонах высокоэффект внР. отношения аммиака и реактора должноя и огодвуокиси угле о а 5:1регуливаться тар да : , объединяют 60 ким образом, чтобы иметь отношениереакционные потоки, выходящие из ЙН 3/СО 2 5-5обеих зон и в ев, первой зоне, питаем выделяют иэ них непро- мой свежими реагентами иреагировавший карбамат аммоние ами и частьют аммония. избыточного рециркулирующего аммиа.В обеих реакционных зонах поддер ка, и 3 5-8 во втживают давление 180 атм.а, и , - во второй зоне, куда65 подводится рециркулирующий карбамати/или карбонат вместе с оставшейсячастью избыточного рециркулирующего аммиака.Раствор мочевины, вытекающий изпервой и второй эон реактора, работающего при одинаковом давлении взонах или с некоторым градиентомдавления между двумя зонами (О 200 кг/см), причем более высокоедавление поддерживается в первой зоне, поступает в нижнюю по течению 10секцию обработки рециркулирующихнепроконвертированных реагентов.Реактор с двумя реакционнымизонами, работающими при разныхдавлениях, особенно выгоден при операциях отдувки, когда отдувка выходящего из реактора раствора рециркулирующего карбамата осуществляется в зоне низкого давления и подэтим же давлением. Тем самым в реакторе достигается высокий выходс одновременным обеспечением высокой степени разложения карбамата вотгонной колонне.На фиг. 1 показана схема осуще- .ствления способа получения мочевиныс отдувкой раствора мочевинывытекающего из реактора; на фиг. 2.то же, при использовании реактора сдвумя реакционными зонами, работающими под одинаковым давлением нафиг. 3 - вариант схемы,Свежие реагенты (МН 3, СО 2 ), показанные стрелкой 1 (фиг. 1), поступают .В реакционную зону 2, работающую подболее высоким давлением. РастворЭ рециркулирующего карбамата, выходящий из конденсатора 4 карбамата,вместе с частью 5 свежего МНЗ, подается в реакционную зону 6 работающую под тем же давлением,что и 40иэобарический контур, включающийколонну разложения карбамата, нлиотгонную колонну 7, и конденсатор 4карбамата,Раствор 8 мочевины, вытекающий из 45реакционной зоны 6 и содержащий карбамат и остаточный ЙН 3, и раствор9 мочевины, вытекающий из зоны 2)высокого давления, поступают в отгонную колонну 7, работающую подтаким же давлением,что и реакционнаязона 6.Раствор 10 мочевины, фактическисвободный от карбамата и содержащийнебольшое остаточное количествоаммиака, вытекающий сниэу отгоннойколонны 7, поступает далее в секцииобработки. Выходящие сверху колонны7 пары 11 .ЙН 3 - СС - Н О направ 2ляются в конденсатор 4 карбамата.Потребляемое колонной 7 тепло 60для разложения карбамата и выпаривания ЙН и. Н 20 восполняется эасчет подачи пара 12.Выделившиеся в аппарате 4 теплоконденсации паров ЙН -СО -Н О3 г г 65 и разложения карбамата используетсядля получения пара 13.Реакционная эона б,и аппараты4 и 7 работают под одинаковым.давлением (около 160 кг/см). Реакционная эона 2 работает под более. высоким давлением, например 220 кг/см.Избыточное тепло, выделенное в зоне2, подводится к зоне 6,потребляющей тепло, через теплообменную поверхность 14.При использовании реактора с двумя реакционными зонами, работающимипод одинаковым давлением (фиг. 2),свежие реагенты 1 ННЗ + СО 2 черезсопло 15 подаются впервую реакционную зону 6. Раствор 3 карбамата и.часть 5 свежего аммиака подаются через сопло 16 во вторую реакционнуюзону 2. Избыток тепла от первой реакционной зоны б передается к второйреакционной зоне 2, потребляющей телло, через теплообменные поверхности 14,Согласно изобретению предусматривается метод обеспечения оптимальных молярных отношений МН 3 к СС вдвух реакционных зонах. Для достижения улучшенного результата можноработать при таких условиях, чточасть избыточного аммиака отделяется на выходе иэ первой реакционнойзоны и рециркулируется в эту зону.Для поддержания теплового баланса реактора можно отводитьтеплоиз первой реакционной эоны дляполучения пара илн с помощью хладагента.Прн осуществлении способа по схеме, показанной на фиг. 3, раствор9 мочевины направляется в сепаратор 17, где разделяется на выходящую сверху часть избыточного аммиа.ка, рециркулирующего по направлениюк линии 1, избыточное тепло иэ реакционной зоны 6 отводится охлаждающимвитком 18.П р и м е р 1. Выход в реакторе90. В соответствии с фиг. 1 имеемдве реакционные зоны.1-я реакционная зона (подача по1), кг: МН 1274, СО 2 733..Молярное отношение: И/С (амьвюак:СО 2 ) 4,5, Н/С (вода:СО) О.Условия реакции: 190 фС, давление220 атмВыход 83.Выход из первой реакционной эоны, кг; МН 804, СО 2 124, мочевина 830, Н 20 249.Поток, вытекающий из второйреакционной зоны 6, кг: МНЗ 247,СО 2 180, Н 20 8 У.Поток 5: .Й Нз 10 3 к г. Объединенные потоки 5 и 3, кг: МН 3 350,СО 180, Н 20 89.Отношенйе М/С = 5, отношениеК/С = 1,2,1072799 185 фС, давление Составитель В. СаТехред Т.фанта о Редактор В. Пе3 тор А. Тяско 10 Подпи ого комитета СССР й и открытий ауыская наб д, 4 ое филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Условия реакции:160 атм.Выход 69.Выход из второй реакционной зоны б, кг ,ИК 254, СО 56, моче-вина 170, НО 140.Суммируя потоки 8 и 9, вытекающие из двух реакционных эон, получаем следующие расходы, кг;ЙН 57 СО 180, мочевина 1000, НО 389, Отношение й/С 4,6, отнсвение Н/С 0,24,. Выход 80.1П р и м е р 2. Выход в реакторе 72. В соответствии с фиг. 2 имеем две реакционные эоны.1-я реакционная зона (питание 1 через сопло 15), кгпв МНз 907, СО 733 е й/С 32 Н/С 0Условия реакции: 190 фС, давление 180 атм. Выход 74аз 160/54 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам иэобрете 113035, Москва, Ж, Выход иэ первой реакционной эоны 6., кг йНз 487, СО 191, мочевины 740, Н О 222.2-я реакционная зона 2 1 потоки 3и 5, сопло 16, поток 3 в . рецирку" 5 лирующий. карбамат ), кг: МН 277,СО 276, НуО 135.Поток 5 г ЙНЗ 156 кг. Объеди"ненный поток 3 и 5, кг: ИН 3 533,СО 276,. НО 136. й/С = 5, Н/С 1 Ю Условия реакции: 185 С, давление 180 атм, Выход 69.Выход иэ второй реакционной зоны 2, кгпв КН 3 386 СО 85, мочевина 260, НО 213.Поток 9, полученный при объединении потоков, вытекающих иэ двухреакционных зон, имеет следующийсостав, кгг МНЗ 873, СО 276, мочевина 1000, но 435, й/с = 3,7, 20,.Н/С = 0,33, Выход 72.