Способ получения мочевины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК С 126 ТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ . ПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИД"Химия", .1970, с. 187.2. Авторское свидетельство СССРР 621674, кл, С 07 С 126/02, 1973.3. Авторское свидетельство СССРМ 763331, кл. С 07 С 126/02, 1980(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНИиз аммиака и двуокиси углерода приповышенных температуре и давлении с БО 1 О 54343 А последунчцими дистилляцией слава сиитеза на нескольких ступенях давления, конденсацией-абсорбцией газовдистилляции, контактированием газообразной смеси непрореагировавших Кн З и СО 2, выпеленной из плавасинтеза после дистилляции, с водно-аммиачным раствором под давлением25-180 кгс/см 2 и передачей смешанного потока в узел выделения и переработки газов дистилляции под давлением 14-18 кгс/см 2, о т л ич а ю щ и и с.я тем, что с цельюснижения энергозатрат для проведения процесса, контактированию с.водно-аммиачным раствором подвергают газообразную смесь, выделеннуюиз плаза синтеза, под давлением1,5-3,5 кгс/см 2,Изобретение относится к технологии производства мочевины из аммиака и двуокиси углерода и может быть использовано в производстве мочевины.Известен способ получения мочевины с полным жидкостным рецикломнепрореагированших аммиака и двуокиси углерода. Сущность его состоит в том, что план синтеза мочевины подвергают дистилляции в несколько сту пеней при последовательно снижающемся давлении; газы дистилляции низкого давления поглощают водным абсор бентом с образованием раствора углеаммонийных солей (УЛС, газы дистил ляции высокого давления подают в промывную колонну, которую орошают высококонцентрированной аммиачной водой и раствором УАС со ступени низкого давления; из промывной колонны выводят пары аммиака, которые затем конденсируют, и раствор (УАС ), рециркулируемый в реактор синтеза Г 1 .Недостатком известного способа является неудовлетворительная эффективность узла дистилляции плана синтеза и, прежде всего, первой ступени дистилляции, При 16-18 кгс/ем степень отгонки НН - ссоставляет 0,88- 0,90, а СОг - /3 в 0,86-0,88, Поскольку эти показатели сравнительно далеки от единицы, велика нагрузка аппаратуры на стадиях низкого давления: второй и третьей ступеней дистилляции, а также системы абсорбции-десорб ции, Это обуславлинает громоздкость " 35 агрегата синтеза карбамида, повышенные капитальные затраты, высокий рецикл воды в колонну синтеза, большое количество сточных нод и, самое главное, высокий уровень энергозатрат, 40 50 Известен также способ получения моченины из аммиака и двуокиси углерода при понышенных температуре и давлении, включающий разделение реакционного раствора сепарацией при 45 70-140 кгс/см , дистилляцию на двухгступенях давления, частичную конденсацию-абсорбцию газов дистилляции первой ступени с подачей газообразного аммиака с примесью двуокиси углерода, а также газов сегарации н зону конденсации-абсорбции промывной колонны; при этом газообразный аммиак с примесью днуокиси углерода выделяют при давлении 10-12 кгс/см , смег шивают с газовым потоком со ступени сепарации высокого давления и смешанный газовый поток направляют н зону конденсации-абсорбции под давлением 14 - 18 кгс/см , Этот способгпозволяет на несколько процентов повысить степень отгонки ;Ни СОг из плана синтеза перед узлом дистилляции низкого давления, что существенно упрощает эксплуатацию последнего и повышает :эффективность систе мы рекуперации и регенерации неконнертиронанного сырья 2 1.К недостаткам этого способа отно-.сится необходимость выделения газового потока из плана синтеза придавлении 70- 140 кгс/ему, к тому жеэтот способ не позволяет осуществитьпереработку полного количества непрореагированших МН З и СО 2 в контуре выделения и утйлизации газовдистилляции высокого давления.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температуре и давлении с последующей дистилляцией плана синтеза на нескольких последовательных ступенях давления, конденсацией-абсорбцией газовдистилляции, контактированием газообразной смеси непрореагированшихННзи СОг., выделенной из плана синтеза после первой ступени дистилляции, с водно-аммиачным раствором поддавлением 25-180 кгс/смг, выделениемгазообразного аммиака при давлении10-12 кгс/смг, смешением его с аммиаксодержащей смесью и очисткой от примеси. двуокиси углерода контактированием газовой смеси в промывной колонне при давлении 14-18 кгс/смг, приэтом в качестне аммиаксодержащейсмеси используют водно-аммиачныйраствор.Способ-прототип позволяет на несколько процентов повысить степеньотгонки ННЭ и СО 2 из плана синтеза перед узлом дистилляции низкогоданления, характеризуется простотойосуществления ГЗОднако способ-прототип не позволяет осуществить переработку полного количества непрореагировавшихНН и СОг н контуре выделения иутилизации газов дистилляции высокого давления.Цель изобретения - снижениеэнергозатрат для проведения процесса за счет системы выделения и гереработки газов дистилляции,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениямочевины из ИН З и СО г при повышенных температуре и данлении с последующими дистилляцией плана синтезана нескольких ступенях давления, конденсацией-абсорбцией газов дистилляции, контактированием газообразнойсмеси непрореагировавших МНзи СОг,выделенной из плана синтеза последистилляции, с водно-аммиачным раст.вором под давлением 25-180 кгс/сми передачей смешанного потока вузел выделения и переработки газовдистилляции под давлением14-18 кгс/смг контактированию с водно-аммиачным раствором подвергаютгазообразную смесь, выделенную изплана синтеза, под давлением 1, 5-3, 5 кгс/см 2.Была создана и испытана опытная установки жидкогазового эжектора для сжатия газов дистилляции со ступени давления 1,5-3,5 кгс/см 2 до16-18 кгс/см 2. Опытным путем установлено, что при этом,50-60 от общего количества газов дистилляции низкого давления можно непосредственно передать н контур переработ ки газов дистилляции высокого давления. Это равносильно существенному(на 5-6 абс.В ) повышению отгонки ННЭ и СО на первой ступени дистилляции, В результате упрощается технология переработки и повышается пол нота использования непрореагиронавшего сырья. Кроме того, возникает возможность осуществления переработки непрореагировавших БНз и С 02.в контуре выделения и утилизации газов дистилляции высокого давления.На фиг. 1 и 2 приведены технологические схемы осуществления предлагаемого способа;П р и м е р 1. В соответствии с технологической схемой, представленной на фиг. 1, в кЬлонну синтеза мочевины 1, где процесс ведут при 190 С и давлении 200 кгс/см 2, подают(все количества в кг/ч ) следующие 30 потоки; 2 - жидкого аммиака (15597), 3 - газообразной двуокиси углерода (9871), 4 - рециркулируемого раствора углеаммонийных солей (НН 3 5790, СОу 5090, Н 20 3560), Выводимый из 35 колонны 1 поток 5 плана синтеза( НН з 13760, СО 2 5090, СО ( ИН 2) 13460 и НО 7598) направляют в узелдистилляции первой ступени б. Параметры процесса дистилляции следуюшие: .температура 160 С, давление 16 кгс/см При этом иэ плана отгоняют. ИН12210, СО 2 4480, Н 20 1500 (поток 7). Оставшийся план (МН з 1550, СО 2 610,СО (ТН )2 13460, Н 20 6098 - готок 8). дросселируют до 3,0 кгс/см и вводят 45 в узел дистилляции второй ступени 9, где осуществляют ректификацию плана при 140 С. Из узла 9 жидкостный поток 10 ( содержание НН Э и СО 2 пренебрежимо мало, СО(НН 2)213460, Н 20 5 О 4487) направляют на дальнейшую переработку с выделением мочевины в товарных формах. Отводимый из узла дистилляции второй ступени 9 газовый поток 11 содержит "1 Н з 1550, СО 610, Н 20 1611. Одну часть этих газов( ИН 3 460, СО 2 181, Н 20 478 - поток 12 сжимают до 16 кгс/смс помощью эжектора 13, где н качестне рабочего потока служит раствор АУС (НН8832, СО 2256, Н О 4912 ) - поток 14, сжа О тый насосом 15 до давления 170 кгс/см , Температуру раствора 14, равную 45- 50 С, обеспечивают путем доэированияов раствор жидкого Н 3 либо путем охлаждения в специальном холодильни ке (не показано). Смешанный поток 16 вводят в промывную колонну 17.Другую часть газов дистилляции второйступени - поток 18 (НН 1090, СО 429, НО 1133) напрайляют для конденсации-абсорбции н аппарат 19,орошаемый койденсатом сокового пара (поток 20 - Н 20 289 ). Образующийся раствор УАС - поток 21 (НН31090, СО 2 429, Н О 1422 ) сжимают насосом 22 до 16 кгс/см и вводят в выносной холодильник - барботер23 узла промывной колонны 17. На орошение колонны 17 подают аммиачную водУ - поток 24 (НН Э 910, Н О 160) и жидкий аммиак - поток 27 (НН 6300).3Температура в холодильнике-барботере около 100 С, в нижней части колонны 17 - 65 С, н верхней части 45 С. Из узла промывной колонны выводят два потока: 25 - пары возврат=ного НН З (15180), направляемые на конденсацию, и 4 - рециркулируемый раствор УАС, который насосом 26 перекачивают в колонну синтеза 1.П р и м е р 2. Процесс недутпо технологической схеме, изображенной на фиг. 2. Все характеристики узла синтеза, включая и составы потоков 2, 3,4 - те же,что и в примере 1.План синтеза моченины (поток 5) дросселируют до 120 кгс/см и вводят в сепаратор б, где температура составляет 167 ОС. Жидкостный поток 7 (ЗН э 9890, СОр 4480, СС(НН)13460, Н О 7518 ) из сепаратора б дросселйруют до 16 кгс/см и направляют в узел 8 дистилляции первой ступени. Ректификацию плана в этом узле проводят при 160 С. Отводимый из сепаратора б газовый поток .9 ( ИН З 3870, СО 2 610, Н 20 80 ) используют в качестве рабочей среды в эжекторе 10. В узле 8 дистилляции первой ступени иэ плана отгоняют ИНЭ 8340, СО 2 3870, НО 1420 (поток 11). Оставшийся план (ННз 150, СО 2 610, СО(ИН 2)2 13460, НО 6098 ) - поток 12 дросселируют до 7 кгс/см 2 и подают н сепаратор 13, где поддерживают температуру 118 С.Жидкостный поток 14 ( НН З 310,СО 2 122, СО(НН 2)13460, Н 20 5358 ректифицируют. при 138 С и давлении2 кгс/смн узле дистилляции второйступени 15. Газовый поток 16 (НН З 1240, СО 488, НО 740 ) из сепаратора 13 сжимают эжектором 10 до 16 кгс/сми по линии 17 передают в выносной холодильник-барботер 18 узла промывной колоннь 1 19. Иэ узла 15 жидкостный поток 20 (моче- вины 13460, Н 20 4990 ) направляют на дальнейшую переработку с выделением мочевины в товарных формах.Отводимый иэ узла 15 газовый поток 21 (МН 310, СО 2 122, Н 20 368 1 сжи, мгют до 16 кгс/см 2 и направлякт нР,кгс/см 13460 14121 202 79 5293 19034 805 2684 1348 531 16 121 см. потоки 9 и 1613460 16. 108 138 5054 18514 21 520 202 79 239 138 26000 14352 3666 7982 23 64 30 2653 1637 1016 16 6300 6300 4226 15803 15803 узел промывной колонны 19 эжектором, где в качестве рабочей среды используют кубовую жидкость колонны 19 поток 23 (раствора УАС 20000) с давлением 80 кгс/см и температурой 62 С. Для сжатия рабочего потока 23 служит насос 24. На орошение колонны 19 подают аммиачную воду - поток 25 (МНз 1533, НО 952 )и жидкий аммиак - поток 26 1 МН 36300 ). Из узла продувной колонны выводят два потока: 27 - пары возвратного аммиака(15803 с температурой 43 С, направляемые Использование предлагаемого способа по сравнению с другими известными методами замыкания рецикла позволяет снизить удельный (в расчете на 1 т мочевины ) расход пара приблизительно на 0,1 т/т,а также уменьшить расход охлаждающей воды примерно на 10 м З/ч, т.е. снизить энергетические и эксплуатационные затраты аС исключением из схемы узла ректификации аммиачной воды под дав- лением отпадает необходимость в затратах пара, подаваемого в кипятильник колонны ректификации, и охлажна конденсацию, и .4 - рециркулируемый раствор УАС, который насосом 28перекачивают в колонну синтеза 1.П р и м е р 3. Процесс ведут потехнологической схеме, изображенной 5 на фиг. 2; Все характеристики узласинтеза, сепарации плава синтезапод давлением 120 кгс/см и первойступени дистилляции, включая составыпотоков 2,3,4,5,7,9,11,12 - те же, 10 что и в примере 2.Параметры и составы остальныхпотоков приведены ниже в .таблице. Содержание, кг/ч 00(НН 2)2 Н 20 Нсего дающей воды, требующейся в зонеконденсации парогазовой смеси.Основными статьями экономии энергозатрат в результате примененияпредлагаемого решения являются: экономия пара и охлаждающей воды настадияхдистилляции и выпарки, экономия пара в результате исключенияиз схемы узла ректификации аммиачной воды под давлением) дополнительное понижение энергозатрат за счет у Увеличения степени конверсии СО 2и уменьшения количества непоореагировавших ГНи СО 2, подлежащих регенерации и рекуПерации.1054343 Составитель ВСапуновРедактор Н. Киштулинец Техред М.Кузьма ктор Г. Огар дписн Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн каз 9029/30 Тираж 418 По ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, У, Раушская наб д. 4/