Способ получения мочевины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 09 7 С 12 ННЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОСУДАРСТВЕО ДЕЛАМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 3 ий, В.И. КучерЮ.К. Мельников 088.8)В.И., Лебе карбамид187-208.обритании1968.3091637,дев В.В.а. Л В 1217560 2 458126,1970 (прототи Ж К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ изаммиака и двуокиси углерода при повьгшенных температурах и давлении в двух.соединенных последовательно зонах срекуперацией непрореагировавших веществ, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эффективностипроцесса, в первой зоне поддерживаютпродолжительность пребывания реакционной смеси О, 1-10 мин при среднейлинейной скорости ее движения 0,020,30 м/с, а время пребывания во второй зоне 10-30 мин.1116034 2 1Изобретение относится к технологии получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода.Известны способы получения моче- вины путем синтеза ее из аммиака и двуокиси углерода с полным жидкостным рециклом непрореагировавшего сырья в виде водного раствора углеаммонийных солей (УАС) 1 .Однако вода, поступающая с раство ром УАС в зону синтеза, снижает степень превращений СО в мочевину (х,Х) и удельную производительность реакционного объема (П, кг/м.ч ), что приводит к ухудшению технико-экономических показателей производства и н обходимости сооружения колонн синтеза с большим реакционным объемом Например, в действующих цехах мочевины с жидкостным репиклом молярное со-д отношение Н 0 : СОп в смеси реагентов на входе в колонну синтеза (И) составляет 0,-1,0, х=60-647., П= 300- 400 кг/матч.Известен способ получения мочеви ны,. в котором для повьппения эффективности процесса синтеза прибегают к оптимизации термодинамических факторов, в частности, способ получения мочевины, включающий синтез ЗО ее в двух раздельных зонах с подачей в первую зону только свежих ИН и СО (Я=О) и неконвертированных реагентов - во вторую зону, где И й 0,2. Во вторую зону подают смесь ИН и СО, выделенную из раствора УАС после35 ректификации его под давлением второй зоны синтеза мочевины 12 . В этом способе при сравнительно низких значениях П (в интервале 350- 40 450 кг/матч) можно достичь значений х около 07. Наряду с низкой П, недостатком способа является также вы-, сокий расход энергетических средств в связи с рециркуляцией и ректифи кацией УАС под давлением.Известен также способ получения мочевины путем двухэонного синтеза мочевины, согласно которому процесс в первой зоне синтеза осуществляют 50 с использованием только свежих ИН и СО (И=О), давлении 140-420 кгс/см и температуре 160-220 С. Раствор УАС перерабатывают только во второй зоне синтеза мочевины, куда подают также и .свежие ИНЗ и СО 33.Известный сйособ требует меньших энергозатрат, чем предыдущий, но по показателям эффективности процесса синтеза (П и х) близок к нему,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения мочевины, согласно которому синтез мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлении осуществляют в двух последовательных зонах с рециркуляцией непрореагировавших веществ, причем всю двуокись углерода и, по крайней мере, часть аммиака подают в первую зону, именуемую зоной отвода теп; ла. Молярное соотношение ИН.СО 2 в этой зоне менее 4. Реакционную смесьиз зоны отвода тепла подают во вторую зону, именуемую зоной синтезамочевины, куда подают также оставшееся количество аммиака. Температуру в зоне синтеза мочевины поддерживают на постоянном уровне путем регулирования температуры и/или относительных количеств аммиака, пода- . ваемого в зону отвода теплоты и в зону синтеза мочевины. Судя по примерам, время пребывания реакционной смеси в первой зоне отведения тепла составляет 10-15 с. По существу протекающего в первой зоне процесса предназначенный для этой стадии аппарат является реактором получения карбамата аммония. Основное назначение способа заключается в регулировании температуры в зоне синтеза мочевины и поддержании этой температуры на постоянном уровне 43.Недостаток указанного способа также состоит в том, что он не позволяет сколько-нибудь существенно влиятьна. значения П и х. Удельная производительность указанного способа составляет 300-400 кг/мЗч и не превышает 600 кг/мзч.Цель изобретения - повьппение эффективности процесса путем одновременного увеличения удельной производительности реакционного объема (П)и степени превращения СО в мочевину (х).Поставленная цель достигается согласно способу получения мочевиныиз аммиака и двуокиси углерода приповышенных температурах и давлениив двух соединенных последовательнозонах с рециркуляцией непрореагировавших веществ, в первой зоне подцерживают продолжительность пребыванияреакционной смеси 0,5-10 мин и средПервая зона синтеза ч ч,Пример х, Х П кг/м ч. 210 51,6 24812 210 0,30 0,5 3 1116нюю линейную скорость ее движения0,02-0,30 м/с, а время пребыванияво второй зоне 10-30 мин.До сих пор для интенсификации про"цесса пытались оптимизировать гидроди-намические либо термодинамические факторы. Предлагаемый способ впервые предусматривает оптимизацию всей совокупности факторов, определяющих эффективность синтеза: гидродинамических, термодинамических и кинематических. Оптимизация термодинамическихфакторов в основном достигается известными средствами (поддержанием повышенных температур и давлений, соблюдением определенных соотношенийреагентов)Для оптимизации гидродинамических и кинематических фактороввпервые предусмотрено осуществлениепромьппленного процесса получения мочевины последовательно в две стадиис ограниченной продолжительностьюпервой из них и регламентированиемвремени пребывания реакционной смесина каждой из стадий, а также средней длинейной скорости ее движения на первой стадии,П р и м е р 1. В первую зону синтеза, реакционный объем которой0,76 мз, подают (потоки), кг/ч: ам-.миака 30897, двуокись углерода 17600и рециркулируемый раствор углеаммонийных солей 22811 (в том числе ИН9103, СО 8282, карбамид 3308, вола2118). Процесс ведут при давлении195 кгс/см и 190 С, средняя линей 2 о 35ная скорость движения реакционнойсмеси 0,3 м/с, время пребывания0,5 мин. Приэтих условиях степеньконверсии СО - 35 Х, удельная производительность 16347 кг/мзч.Поток, выводимый из первой реакционной зоны во вторую, содержит,кг/ч: НН 33000, СОг 16823, СО (ЯН)2,15661, НО 5824 (всего 71308). Пара-034 4метры процесса во второй зоне следующие: давление 195 кгс/см , температу 2ра 190 С, средняя линейная скоростьдвижения реакционной смеси 0,011 м/свремя пребывания 15 мин. Объем реактора второй ступени 22,7 м. Из узласинтеза выводят плав, в котором МН26400, СО 8282, СО(1 ЯН) 27308, Н О9318. Степень конверсии СО 687 удельная производительность реакционногообъема второй зоны 514 кг/мч, а узласинтеза в целом 1024 кг/мЗч.П р и м е р 2.(сравнительный) .Характеризует работу одного иэ действующих цехов, в котором узел синтеза включает лишь одну зону.П р и м е р 3, Составлен по результатам промышленных испытаний установленных последовательно двух реакторов синтеза в промышленном цехе карбамида одного из предприятий.П р и м е р 4. Составлен по результатам промышленных экспериментов,проведенных в промышпенном цехе карбамида другого предприятия,П р и и е р ы 5 и 6. Составленыпо результатам обработки экспериментальных данных, полученных при изучении процесса синтеза в лабораторных и промьппленных условиях,В таблице представлены результатысинтеза по примерам.Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет увеличить удельную производительность узла синтезакарбамида в 1,5-3 раза с повышениемстепени конверсии, При создании новых агрегатов это открывает перспективу снижения металлоемкости и капи-,тальных затрат по узлу синтеза, Применительно к действующим цехам способ позволяет интенсифицировать производительний процесс, повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции.(П) узла Вторая зона синтеза Пример м/с х интеза елом . кг/м ч г/м ч 36 16 12,5 67,3 172 О,358 510 0,016 24,3 67 5 0,019 12,0 0,20,.68,0 2340 19 0,021 11,0 70 Составитель В. ЖидковаТехредЖ,Кастелевич . Коррект дактор Т. Колб Эрдейи Заказ 6858/19 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна 2е 3 191 4 192 Тираж 409 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Иосква, Ж-З 5, Раув