Способ концентрирования частично сконцентрированного раствора мочевины

СПУБЛИ 7 С 126/02 ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН к одтент В. 9-4 ТИЧНО ВИНИ обу(71) Уни ван Кунстместфабрикен(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЧАССКОНЦЕНТРИРОВАННОГО РАСТВОРА МОЧ(57) Изобретение относится к сп получения практически безводногорасплава. С целью снижения расходапара низкого давления раствор мочевины, полученный путем выпариванияраствора (содержащего 4-11 мас.Хводы при давлении 0,077-0,113 атм)или путем расплавления влажных кристаллов мочевины и содержащий 98,0 -99,2 мас.Х мочевины, подвергают сбросу давления при адиабатических условиях до давления 0,013-0,067 атм ивыделенный водяной пар удаляют. По"лучают расплав, содержащий О, 15 -08 мас,Х. Способ позволяет сократить расход пара низкого давления.Изобретение относится к способуконцентрирования частично сконцентрированного растнора моченины дляполучения практически безводногорасплава.При получении мочевины иэ двуокиси углерода и избытка аммиака в зоне синтеза образуется раствор синтеза мочевины, содержащий карбамат исвободный аммиак. Карбамат разлагают на аммиак и двуокись углерода,а продукты разложения выводят израствора в несколько стадий, вместес частью .аммиака и водой, присутствующими в растворе. В этом процессе в конечном счете получают раствор мочевины, н котором содержится 89-96 мас,% моченины и в которомнсе еще присутствуют аммиак и двуокись углерода (углекислый газ) .Для использования в качестве удобрений в производстве смол этот раствор не пригоден.Целью изобретения является снижение расхода пара низкого давления,На чертеже показана схема осуществления предложенного, способа.Схема содержит подогреватель 1и паровой сепаратор 2 испарителя,используемого на конечной стадии выпаривания для концентрируемого. раствора мочевины, эжектор 3, поддерживаюший пониженное давление на этой стадии выпаривания, расширитель 4,35расширительный клапан 5, эжектор 6,поддерживающий в расширителе 4 давление ниже 0,013-0,067 атм, конденсатор 7,Уже достаточно концентрированный щ 0раствор мочевины с концентрацией 8796 мас.% направляют через 16 в подогреватель 1 конечной стадии выпаривания, который обогрИвается, например, с помощью водяного пара низкого давления или технологического пара, пригодного для этой цели. Из нижней части парового пространства 2 раствор, сконцентрированный до содержания мочевины 98-99,2 мас.%, выводят через 8. Этот раствор пропускают через расширительный клапан 5 врасширитель 4. Водяной пар, полученный при сбросе давления, отсасываютчерез 10 с помощью эжектора 6, который работает .на паре низкого давления, подводимом по 14, и образующуюся смесь расширенного водяного паранизкого давления и выделившегося водяного пара сбрасывают на конечную стадию випаривания и пропускаютчерез трубопровод 15 в паровой сепаратор,Образующийся расплав мочевины,который содержит менее 0,15-0,8 мас.%воды, выводят через 9, например, наустановку естественного формования.Водяной пар, отделенный иэ выпаренного раствора в паровом сепараторе2, и смесь водяного пара и паров воды, внодимых в этот сепаратор через 15 всасывают через 11 эжектором 3, который приводится в,действиепаром низкого давления, подводимымчерез 12, в то время как в испарителе создают обычный вакуум, например, порядка 0,067-0,107 атм. Смесьпаров воды, всасываемых через 11,и водяного пара низкого давления,вводимого через 12, затем доводятдо давления сньппе О, 11 атм, так чтостановится возможной конденсация спомощью охлаждающей воды с температурой, например, около 30 С, При этомсмесь, выходящуи из эжектора 3, отводят через 13 в конденсатор 7. Конденсатор отводят через 17. Конденсатор также можно расположить междупаровым сепаратором 2 и эжектором 3. П р и м е р 1. Раствор моченины,содержащий 5,5 мас.% воды, выпаривают с целью получения расплава мочевины, содержащего 0,3 мас.% воды. Виспаритель в течение часа вводят47 928 кг раствора мочевины с темо,пературой 130 С, где с помощью парового эжектора поддерживают давление 0,077 атм, Раствор мочевины, выводимый из испарителя, имеет температуру 140 С и содержит О, 78 мас,%воды. Раствор пропускают через расширитель, в котором с помощью эжектора поддерживают давление 0,025 атм.В результате понижения давления температура падает до 135 С. Из расширителя выводят 45 133 кг расплавамочевины, который содержит 0,3 мас,%воды.Для поддержания вакуума 0,025 атмн расширительном пространстве исжатия водяных паров до давления0,077 атм с помощью инжектора необходимо ввести 560 кг водяного паранизкого давления (давлением 4 атм).Для поддержания вакуума 0,077 атмн испарителе и сжатия отводимых парон воды до давления 0,113 атм необ 1428192ходимо 1960 кг водяного пара низкого давления (давлением 4 атм) . Следовательно, всего необходимо 2520 кг пара низкого давления (4 атм) .П р и м е р 2 (прототип), То же самое количество раствора мочевины, имеющего ту же самую концентрацию и температуру, что и раствор, описанный в примере 1, выпаривают до того 10 же содержания воды 0,3 мас. . в испарителе, работающем под давлением 0,033 атм. Вакуум поддерживают эжектором.Из испарителя выводят 45 133 кг расплава мочевины температурой 140 С .15 и 2813 кг паровой смеси, состоящей по существу из водяного пара, Для поддержания вакуума необходимо 5389 кг пара низкого давления (давлением 4 атм). 20П р и м е р 3. По способу в соответствии с изобретением раствор мочевины, содержащий 5,5 мас воды, выпаривают для того, чтобы получить расплав мочевины, содержащий О, 15 мас. Х 25 воды. В испарительную установку, давление в которой поддерживают на уровне 0,077 атм с помощью приводимого в действие паром эжектора, подают 47,928 кг мочевины в час при 130 С. 30 Выходящий из испарительной установки раствор мочевины имеет температуру 140 С и все еще содержит 0,78 мас.воды. Раствор пропускают в расшири - тельную емкость, в которой поддерживают давление 0,013 атм при помощи эжектора. В результате понижения давления температура падает до 134 С. Иэ расширительной емкости выводят расплав мочевины в количестве 40 45,068 кг, который содержит 0,15 масД воды. Для поддерживания в расширительном пространстве вакуума на уровне 0,013 атм и для сжатия паров воды до давления 0,077 атм с исполь .зованием эжектора и подачей паров воды в водный сепаратор в нее необходимо подать 1000 кг пара, имеющего давление 4 атм, Для поддерживания вакуума на уровне 0,077 атм виспарительной установке и для сжатия паров воды до О, 113 атм требуется 2150 кг при давлении 4 атм. Сле-. довательно, для всех операций необходимо использовать 3150 кг пара при низком давлении, равном 4 атм.П р и м е р 4 (прототип). То же самое количество раствора мочевины, имеющего ту же самую концеитрацию и температуру, что и раствор, описанный в примере 3, выпаривают до получения содержания воды, также равного 0,15 мас. ,в испарительной установке, работающей при давлении 0,016 атм. Вакуум поддерживают с помощью эжектора. Из испарительной установки выводят 45,068 кг расплава мочевины, температура которого составляет 140 С, и 2860 кг парообразной смеси, которая фактически состоит иэ водяного пара, Требуется 12,700 кг пара при низком давлении 4 атм.П р и м е р 5. Точно таким же способом; который описан в примере 3, раствор мочевины, содержащий 5,5 мас. . воды, выпаривают для получения расплава мочевины, содержащего 0,8 мас,воды. В испарительную установку, в которой давление поддерживают на уровне О, 113 атм с помощью вакуумного конденсатора, вводят за час 47,928 кг раствора мочевины при 130 С. Из испарительной установки раствор мочевины.выходит с температурой 140 С, причем он содержит еще 1,2 мас.воды. Раствор вводят в расширительную емкость, в которой поддерживают давление 0,067 атм.В результате понижения давления температура падает до 136 С. Из расширительной емкости выводят 45,365 кг, расплава мочевины, в котором содер- .1жится 0,8 мас. . воды. Для поддерживания вакуума на уровне 0,067 атм в расширительном пространстве и для пропускания паров воды в вакуумный конденсатор с использованием эжектора в установку необходимо подать 3,200 кг пара при низком давлении 4 атм.П р и м е р 6 (прототип). То же самое количество раствора мочевины, имеющего ту же самую концентрацию и температуру, что и раствор, описанный в примере 5, выпаривают до получения содержания воды, равного 0,8 мас.%, в испарительной установке, работающей при давлении 0,08 атм. Вакуум поддерживают с помощью эжектора. Из испарительной устаыовки выводят 45,363 кг расплава мочевины с температурой 140 С и 2565 кг паровой смеси, которая состоит из водяных паров. Для поддерживания вакуума требуется 1450 кг пара при низком давлении, равном 4 атм.П р и м е р 7, По способу примеров 1, 3, 5 раствор мочевины, содержащий 4,0 мас.% воды, выпаривают для получения расплава мочевины,содержащего 0,3 мас.%. За час пропускают 48,238 кг раствора мочевиныс температурой 1300 через испаритель,в котором поддерживают давленние О, 103 атм. Раствор мочевины, 10пропускаемый через испаритель, имеет температуру 140 С и содержит1,05 мас.% воды. Раствор подают врасширительный резервуар, в которомподдерживают давление 0,023 атм спомощью эжектора,В результате понижения давлениятемпература падает до 133 С. Израсширительного резервуара удаляют45,964 кг расплава мочевины, который содержит 0,3 мас.% воды. Дляподдержания вакуума в 0,023 атм врасширительном резервуаре и сжатияпара до О, 103 атм требуется 2155 кгпара низкого давления в 4,2 атм. В 25варианте осуществления этого приме"ра трубопровод 15 непосредственносоединен с конденсатором 7.,П р и м е р 8. По способу примера 7 раствор мочевины, содержащий11 мас.Е воды, выпаривают для получения расплава мочевины, содержащего0,3 мас.% воды. За час 52,030 кг раствора мочевины с температурой 110 Спропускают чере испаритель. Давление поддерживают на уровне 0,103 атм,35Удаляемый из испарителя раствор мочевины имеет температуру 140 С иего подают в расширительный резервуар, в котором с помощью эжектораподдерживают давление 0,023 атм.Дляподдержания вакуума в 0,023 атм врасширительном резевруаре и сжатияводяных паров до О, 103 атм требуется 2155 кг пара низкого давления в4,2 атм. П р и м е р 9, В кристаллизаторе мочевины, в котором поддерживают давление в .О, 132 атм, за час получают 23,444 кг кристаллов мочевины, содержащих 2,0 мас,% воды, которые расплавляют в плавильном устройстве. Полученный 98,0 мас,%-ный раствор мочевины нагревают до 153 С и подают в расширительный резервуар, в котором поддерживают давление в 0,027 атм с помощью эжектора, приводимого паром низкого давления. В результате расширения температура снижается с 153 до 135 С. Иэ расширительного резервуара в виде продукта получают 23,144 кг расплава мочевины, содержащего 99,7 мас.% мочевины, и удаляют 464 кг водяного пара, Для поддержания давления в 0,027 атм в расширительном резервуаре и сжатия выпускаемого пара до О, 132 атм требуется 1325 кг пара низкого давления в 4,2 атм.Таким образом, предложенный способ позволяет сократить расход пара низкого давления.Формула изобретенияСпособ концентрирования частично сконцентрированного раствора мочевины с получением расплава, содержащего 0,15-0,8 мас.% воды, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода пара низкого давления, раствор мочевины, полученный путем выпаривания раствора, содержащего 4-11 мас.% воды, при давлении 0,07 - 0,113 атм или путем расплавления влажных кристаллов мочевины и содержащий 98,0-99,2 мас,% мочевины, подвергают сбросу давления при адиабатических условиях до давления 0,013-0,067 атм и выделенный водяной пар удаляют.1428192 Составитель Н.Кулик ктор Н Король ед А.Крав каз 4869/ Тираж 370 ВПИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Рауш