Способ получения мочевины

(51)4 С 07 С 126 0 БРЕТЕНИ сится к способу из аммиака и дву - упрощение проЭ 5 твлен На че обозначедесорбцисации, Лнасос и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМТЕ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИН ПАТЕНТУ(71) Уни ван КунстместАабрикен Б.В. (ыь)(53) 547.495.2.07(088.8) (56) Патент СИА Р 3356723, кл. С О С 126/02, 1974.Еигореап СЬеппса 1 Яеюз, Птеа Бцрр 1 ешеп, 1969, с. 17-20. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ (5) Изобретение относится к получению мочевины. Цель - упрощение процесса. Получение мочевины ведут из двуокиси углерода и избытка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак. Процесс проводят с последуИзобретение отнполучения мочевиныокиси углерода.Цель изобретеницесса. теже представлена схема осу ия способатеже приняты следующие ия: А - зоны синтеза, В -О иная зона, С - зона конден - резервуар для пара, Е - эжектор. ющим разложением карбамата аммонияв десорбционной зоне при.давлениизоны синтеза, нагревании и противо-.точном взаимодействии с десорбирующим газом с получением десорбированного раствора, из которого выделяютконцентрированную мочевину или твердую мочевину, и газовой смеси. Последняя содержит продукты разложениякарбамата аммония вместе с частьюизбытка аммиака и десорбирующего газа, часть которой конденсируют в зоне конденсации. Конденсацию проводятв межтрубной тепловой зоне погружного конденсатора со временем пребывания газовой смеси в зоне, обеспечивающем образование 50-753 мочевиныот равновесного количества, достигаемого в условиях синтеза, с получением конденсата. Последний содержиткарбамат аммония и мочевину, его направляют в зону синтеза. 1 кп.,1 табл. 2Через линию 1 эжектор Г, который приводится в движение с помощью сжатого жидкого аммиака, поступившего через линию 2, всасывают раствор карбамата, полученного при обработке раствора, содержащего мочевину.Смесь жидкого аммиака и раствора карбамата попадает в зону конденсации С через линию 3. По линии 4, имеющей отверстия, содержащая аммиак и двуокись углерода газовая смесь вводится в жидкость. Эта газовая смесь получена при десорбционнойз 14560 обработке раствора синтеза мочевины, образованного в зоне синтеза А, в десорбционной зоне В. Десорбционная обработка осуществляется противоточно десорбирующему газу, например, двуокиси углерода, при подаче тепла, Согласно предлагаемому способу давления в зоне синтеза А, десорбцион ной зоне В и зоне конденсации С равны, например, 140 атм. Однако давления в указанных зонах могут быть различными. Размеры зоны конденсации С выбираются таким образом, чтобы образовалось по крайней мере 30 теоре тически возможного количества мочевины. Тепло, выделяющееся в зоне конденсации С отводится водой, поступающей через линию 5, которая проходит через линию б и через охлажде 0 ние элемента 7 в зоне конденсации с помощью насоса Е и затем преобразуется в пар низкого давления, Образовавшийся пар проходит через линию 8 в резервуар для пара П и через линию 25 9 выходит иэ указанного резервуара в агрегат, потребляющий пар низкого давления (не показан), Вместо того, чтобы удалять тепло при помощи выработки пара, можно нагревать потоки процесса, например жидкий раствор мочевины, который затем концентрируют и пропускают через охлаждающие элементы. Раствор мочевины и карба" мата и неконденсированная часть га 35 зовой смеси, поступившие в зону конденсации, проходят через линию 10 в зону синтеза А, где происходит дальнейшее образование мочевины. 340Из зоны синтеза А раствор синтеза мочевины проходит через линию 11 в десорбционную зону В, в то время как через линию 12 выводится газовая смесь, содержащая инертные газы. Де сорбцнонный раствор синтеза мочевины выводится через линию 13, известным путем преобразуются в жидкий раствор мочевины и концентрируется, после чего концентрированный раствор может быть преобразован в твердую мочевину,Изобретение иллюстрируется следу.-. ющими примерами.П р и м е р 1 (сравнительный).55Мочевина приготавливается спосо,бом, описанным в 10 ропиан Кемикал Ньюз, производительность установки 1500 т в день. 09 4В секцию высокого давления установки вводят 33417 кг жидкого и 45833 кг газообразного СО , содержащего также 286 кг водяного пара и 1533 кг инертных компонентов, Давление в зоне реакции, в десорбционной зоне и в зоне конденсации 141,2 атм. В зону конденсации вводят газовую смесь, состоящую из 43742 кг МН, 65795 кг СО, 2578 кг НО и 1533 кг инертных компонентов, большую часть которой здесь конденсируют и абсорбируют в раствор карбамата, содержащий 50964 кг ИН 9, 17957 кг СО и 9231 кг НО. Образуется раствор карбамата, который состоит из 78108 МНэ, 67706 кг СО и 1029 кг НО и имеет температуру 168 С, в то время как оставшаяся часть газовой смеси содержит 18598 кг НН, 16046 кг СО, 980 кг НО и 1533 кг инертных компонентов. Раствор карбамата и газовую смесь вводят в зону реакции,Освобожденное при конденсации тепло удаляют при помощи воды, что ведет к образованию 60000 кг пара низкого давления (4,4 атм, Т = 147 С). Теплообменная поверхность 1694 м.П р и м е р 2. Согласно предлагаемому способу получают такое же количество мочевнны, как в примере 1. Давление в секции высокого давления установки 141,2 атм. Конденсацию газовой смеси, полученной при десорбировании, осуществляют в горизонтально расположенном холодильнике со всасыванием. Конденсация сопровождается образованием 50% теоретически возможного количества мочевины. Образуется раствор карбамата, содержащий 30839 кг моче- вины, 60871 кг ИН, 50553 кг СО и 20521 кг Н 20. Его температураО174 С. Кроме того, остается газовая смесь, которая состоит из 18171 кг ИН, 10706 кг СО, 505 кг НОи 1533 кг инертных компонентов. С помощью освобожденного в зоне конденсации тепла образуется 60000 кг пара низкого давления (4,4 атм). Необходимая теплообменная поверхность 667 м.П р и м е р 3. Аналогично примеру 2 получают идентичное количество мочевиныНо теперь в зоне конденса" ции образуется 75% уравновешенного доступного количествамочевины. В зоне конденсации получается раствор, который содержит помимо 56188 кг МН09 Формула изобретенияСпособ получения мочевины взаимодействием двуокнси углерода и избытка аммиака при давлении 125-200 атм в зоне синтеза с получением раствора, содержащего карбамат аммония и свободный аммиак с последующим разложением карбамата аммония в десорбционной зоне при давлении зоны синтеза, нагревании и противоточном взаимодействии с десорбирующим газом с получением десорбированного раствора, из которого выделяЮт концентрированную мочеви" ну или твердую мочевину, и газовой смеси, содержащей продукты разложения карбамата аммония вместе с частью 5 14560и 40203 кг СО, также 47930 кг моче-вины и 25649 кг Н О,Кроме того, остается газовая смесь,состоящая иэ 14825 кг ИНэ 8400 кг СО5605 кг НО и 1533 кг инертных компонентов. Температура жидкости и газовых компонентов, выделяемых из зоны конденсации, 178 фС. Освобожденноетепло применяется для образования60000 кг пара низкого давления,(6,8 атм). Необходимая теплообменнаяповерхность 1694 м .П р и м е р 4. На заводе согласно технологической схеме используютспособ. получения мочевины согласноизобретению для синтеза того же количества мочевины, как описано в примере 1. Давление на участке высокогодавления, включающем зоны синтеза,выпаривания и конденсации, поддерживают равным 122,6 атм. Конденсациюгазовой смеси, полученной на стадиивыпаривания, проводят в межтрубнойзоне вертикально размещенного конден Бсатора с погруженным змеевиком, среднее время пребывания конденсата вкотором составляло около 22,7 мин,чтоприводит к образованию 507. мочевины от теоретически возможного при ЗОимевших место условиях реакции. Образовавшийся раствор карбамата аммо-,ния содержит 2929 1 кг мочевины,62667 кг аммиака, 52656 кг углекислого газа и 18997 кг воды. Температура раствора 168 С. Кроме того остается газовая смесь, содержащая18665 кг аммиака, 9553 кг двуокисиуглерода, 543 кг воды и 1710 кгинертного компонента, С помощью теплоты, выделяющейся в зоне конденсации, образуется 66970 кг пара низкого давления (4,4 атм). Необходимаятеплообменная поверхность 850 м.П р и м е р 5. Аналогично приме Вру 2 получают идентичное количествомочевины, но теперь в зоне конденсации образуется 737. от достижимогоравновесного количества при среднемвремени пребывания конденсата около21,5 мин. Давление в зоне конденсации 156,9 атм. Раствор, полученныйв зоне конденсации, содержит кроме56967 кг аммиака и 42429 кг двуокиси углерода, также 438 18 кг мочевины и 25782 кг воды, Кроме того, остается газовая смесь, содержащая14344 кг аммиака, 10157 кг двуокисиуглерода, 671 кг воды и 1711 кг инертного компонента. Температуражидкой и газообразной составляющих,выходящих из зоны конденсации, 1810 С.Выделяющееся тепло используют дляполучения 52450 кг пара низкого давления (6,33 атм). Для этого потре"буется площадь теплообменной поверхности 850 мф .П р и м е р 6. Получение мочевины в количестве 1500 т/день осуществляют в установке, изображенной начертеже. Давление в зоне высокогодавления, включающей зоны синтеза,десорбции и конденсации, равнялось196 атм. Конденсация газовой смеси,образующейся при десорбции, происходит со стороны кожуха погруженногоконденсатора. Среднее время пребыванияконденсата в нем составляло 16,9 мин.В этих условиях выход мочевины составлял 69 Х от теоретического. Образующийся раствор карбамата содержит46,958 кг мочевины, 57,510 кг ИН,40,656 кг СО и 28,206 кг НО, Температура его 188,5 С. Кроме того,получают газовую смесь, состоящую из7,523 кг МН, 6,053 кг СО, 4 14 кгН,О и 1,533 кг инертных компонентов.За счет тепла, выделяющегося в зонеконденсации, образуется 52,970 кгпара низкого давления (6,8 атм). Необходимая для этого поверхность теплообмена 667 м,В таблице приведены примеры осуществления известного и предлагаемого способов.Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет уменьщить необходимую поверхность теплообменав конденсаторе и повысить параметрыпара низкого давления до 6,9 атм.1456009 8избытка аммиака и десорбирующего га- менем пребывания газовой смеси в зоза, часть которой конденсируют в зоне не, обеспечивающем образование 50- конденсации с получением конденсата, 753 мочевины от равновесного колио т л и ч а ю щ и й с я тем, что, чества, достигаемого в условиях синс целью упрощения процесса, конден 5теза, с получением конденсата, содерсацию проводят в межтрубной тепловой жащего карбамат аммония и мочевину, зоне погружного конденсатора со вре- который направляют в зону синтеза. Количество Давление Потребная площадь полученного пара, атм поверхности тепло- пара, кг обмена, м Спопомер 60000 4,4 1,694 60000 4,4 667 1,694 60000 6,8 66970 4,4 850 52450 6,3 850 52970 6,8 667 5,Составитель Н. Куликова Редактор Л. Веселовская . Техред Л.Олийнык Корректор Л. ПилипенкоЗаказ 7460/58 Тираж 352 Подпис ноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиямпри ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгррод, ул. Проектная, 4