Способ получения мочевины

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 9) (И) 51 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ.04.92 ампрог рджо М Гранелл 7.495,ола и бу полу казяйстИзобретение отно чения мочевины, и честве удобрений ится к спо ользуемо сельском ве.Известен способ п ны химическим взаимо и двуокиси углерода кольких реакторах с сложного водного рас го мочевину, карбама ток аммиака, применя за мочевины, разложе олучения мочевидействием аммиака в одном или нес-. образованием твора, содержащеаммония и избы емого для синтения карбамата амт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ(57) Изобретение относится к азотсодержащим соединениям, в частности кполучению мочевины, которую используют в качестве удобрения. Цель - исключение коррозии аппаратуры. Получениеведут из аммиака и двуокиси углеродав одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину карбамат аммония и избыток аммиака,Процесс проводят с последующим разложением карбамата аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения, конденсацией вконденсаторах продуктов разложениякарбамата совместно с десорбирующимиагентами отгонки, которые присутству-ют в продуктах разложения. Аппаратыдля разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудования, оснащают в зоне контакта среагентами трубами, внешнюю часть которых выполняют из обычной карбамидостойкой стали, а внутреннюю рабочуючасть - из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 ммциркониевой фольги, не приваренной квнешним трубным секциям, а промежутокмежду внешней частью и циркониевойфольгой составляет 0,2 - 05 мм. 2зфпе ф лыу 3 иле мония в соответствующих аппаратах с возможностью отгонки продуктов разложения, конденсации в аппаратах конденсаторах продуктов разложения карбамата совместно с десорбирующим агентом отгонки, которые могут при- М . сутствовать в продуктах разложения, при котором аппараты разложения и конденсаторы защищены от коррозии применением специальных сталей.Недостатком данного способа является значительная коррозия аппаратуры,В варианте, показанном на фиг.2,внешняя трубная секция приварена кмонтажной плите без удаления частивнутренней трубчатой секции (из цир- .кония), которая также участвует всварном соединении,В варианте, показанном на Фиг.З,сварка между внешней трубной секциейи монтажной плитой осуществлена послеудаления части внутренней (циркониевой) трубы.Внешние трубные секции рекомендуется выполнять из нержавеющих сталей или эквивалентных карбамидстойких легированных сталей, к примеру,25 Сг, 22 М, 2 Мо или же аустенитныхи/или двухфазных аустенитно-Ферритныхсталей,Испытания, проведенные на стрипперах промышленных установок с трубами, плакированными цирконием, показали, что такие трубы не имели каких-либо видимых повреждений и признаков коррозии после 7000 ч наработки в средах, содержащих мочевину и карбамат.П р и м е р, В реактор синтеза по трубопроводу при 155 бар и 110 С подают двуокись углерода (916 кг/ч) и воздух (61 кг/ч) в качестве инертного носителя. По трубопроводу в реактор также поступают при 155 бар и135 С рециркулируемые аммиак и карбамат аммония и этот поток включает14711 кг/ч аммиака, 8750 кг/ч, карбамата аммония и 3462 кг/ч воды. Из реактора (время пребывания 45 мин) при150 бар и 190 С отводят водный расткарбамат аммония 8750, мочевина12500, вода 7212 и неконденсируемыепродукты. Полученный раствор по трубопроводу подают в отпариватель, работающий по существу при том же давлении, что и реактор,Отпариватель представляет собойтеплообменник с падающей пленкой изустойчивой к действию мочевины нержавеющей стали с отношением Сг : М: Мо 25 : 22/2, в котором по внутренней части трубок в виде пленки протекает водный раствор, колпак обменника нагревают поступающим по трубопроводу (5875 кг/ч) насьпценным паромпод давлением 22 бар с целью разложения поступающего из реактора карбамата аммония. Конденсаты отводят потрубопроводу,3 1731045 4Цель изобретения - исключение коррозии аппаратуры.Поставленная цель достигается сог"ласно способу получения мочевины химическим взаимодействием аммиака идвуокиси углерода в одном реакторе собразованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония иизбыток аммиака, используемого длясинтеза мочевины, разложение карбамата аммония в соответствующих аппаратах с отгонкой продуктов разложения,конденсации в конденсаторах продуктовразложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, которые грисутствуют в продуктах разложения, причем используют аппараты дляразложения, являющиеся защищенньпяфункциональными элементами оборудования и оснащенные в зоне контакта среагентами трубами, отличительнаяособенность которого является использование труб, внешняя часть которыхвыполнена из обычной карбамидостойкой 25стали, а внутренняя рабочая часть -из яержавеющей стали, плакированнойизнутри слоем О,З - 0,8 мм циркониевой фольги, не привареяной к внешнимтрубным секциям, а промежуток междувнешней частью и циркониевой фольгойсоставляет 0,2 - 0,5 мм.Желательно процесс вести с использованием плакированных технологических труб, полученных путем заделкитрубных секций из циркония внутрь труб 35из нержавеющей стали, причем внешниетрубы из нержавеющей стали обжаты иплотно соедияены с трубами из циркония или наоборот, расширением внутрен4 вор, содержащий, кг/ч; аммиак 7628,ней циркониевой трубы до получениянеобходимого плотного и герметичногосоединения с внешней трубной секцией,а нержавеющую сталь из которои Выполняют внутреннюю плакированную рабочую секцию, используют и для изготовления внешних трубных секций оболочек,Ба фиг.1 приведена схема оборудования, осуществляющая предложенныйспособ;.яа фиг.2 и 3 - два варианта фОсварного закрепления в монтажной плите внешней трубной секции из нержавеющей стали,Аппарат 1 (фиг.1) для разложения иотгонки карбамината содержит верхнюю 55монтажную плиту 2 и нижнюю плиту 3,через которые проходят рабочие трубы(показана труба 4) из нержавеющейстали плакированные внутри циркоиием,510 15 20 25 30 35 40 45 50 5 В нижней части отпаривателя получают раствор (205 С), состоящий, кг/ч аммиак 5593, карбамат аммония 3777,. мочевина 12500 и вода 6198, который подают по трубопроводу в секцию извлечения остатков карбамата аммония,В верхней части отпаривателя получаютнагретую до 190 С газообразную :смесь, включающую, кг/ч: аммиак 4203, двуокись углерода 2805, вода 1014 и неконденсируемые продукты, которую смешивают в смесителе с рециркулируемым раствором карбамата аммония, полученного в секциях извлечения в нисходящем направлении от отпаривателя.Такой раствор карбамата аммония, поступающий по трубопроводу 10,.состоит, кг/ч; аммиак 2580, карбамат аммония 3777 и вода 2448 (105 С и 150 бар).Полученную смесь жидкости. с паром (180 С) по трубопроводу подают в охЬладитель карбамата, в котором пары полностью конденсируются, и теплоту, конденсации используют для создания пара низкого давления, предназначенного для применения в секциях извлечения карбамата в нисходящем направлении от отпаривателя.Выходящий из охладителя раствор ири 155 ОС по трубопроводу подают в карбаматный сепаратор, в котором отделяют неконденсируемые продукты и направляют в секции разделения в нисходящем направлении от отпаривателя по трубопроводу.оНагретая до 155 С жидкая фаза состоит из 4615 кг/ч аммиака, 8750 кг/ч карбамата аммония и 3462 кг/ч воды и ее рециркулируют в реактор по трубопроводу и через жидкость - жидкостный эжектор, в котором в качестве несущей жидкости применяют аммиак.В результате через эжектор по трубопроводу поступает 10096 кг/ч аммиака (95 С, 220 бар), полученного смешиванием 7083 кг/ч свежего аммиака и 3013 кг/ч рециркулированного аммиака,Коррозионные испытания, Из отпаривателя извлекают трубки и заменяют трубками из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали с отношением Сг : М : Ио 25 : 22 : 2, покрытые изнутри слоем различного материала различной толщины.И с п ы т а н и е А. Устанавливая 20 трубок из устойчивой к действию мочеви". ны нержавеющей стали, покрытых изнутри слоем циркония толщиной 2 ми, после работы в течение 2000 ч выявленная коррозия составляет 3 мм/год.И с п ы т а н и е В. Устанавливают трубки из нержавеющей стали, устойчивой к действию мочевины, покрытые изнутри слоем в 0,3 мм циркония, из которых: 5 трубок имеют промежуток (разница между наружным диаметром внешней трубки и внутренним диаметром внутренней трубки из нержавеющей стали) в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в0,8 мм.Кроме того, установлено 20 трубок из устойчивой к действию мочевины нержавеющей стали, покрытых слоем циркония толщиной 0,5 мм, из которых: 5 трубок с промежутком в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в 0,8 мм.Наконец, установлено 20 трубок из устойчивой к действию Мочевины нержавеющей стали, покрытых слоем циркония толщиной 0,8 мм, из которых: 5 трубок с промежутком в 0,2 мм; 10 трубок с промежутком в 0,5 мм; 5 трубок с промежутком в 0,8 мм.После работы в течение 7000 ч признаков коррозии в трубках с промежутком в 0,2 и 0,5 мм не обнаружено, в то время как в трубках, установленных с промежутком в 0,8 мм, коррозия заметна.И с и ы т а;н и е С. Устанавливают 20 трубок из устойчивой в действию мочевины нержавеющей стали, покрытых серебром, и 20 трубок из нержавеющей стали, покрытых танталом. После работы в течение 2500 ч коррозия для покрытых серебром трубок соответствует 3,2 мм/год, для покрытых танталом трубок - 3,5 мм/год. 1В испытаниях А и С коррозия происходит вследствие просачивания корродирующей жидкости между трубкой покрытия и трубкой из нержавеющей стали. В испытании С коррозия связана с тем фактом, что серебро и тантал настолько мягки, что разрушаются при той нагрузке, которой они подвергаются при их нанесении в виде покрытия на трубки из нержавеющей стали, и их упругая реакция неадекватна рабочим температурам, при которых происходит отделение покрытия от стенки трубок из нержавеющей стали.30 17310В испытании А слой циркония толщиной 2 не обладает достаточной упругостью, обеспечивающей удовлетворительное прилегание к стенке трубки.5И в испытании В покрытия из циркония толщиной 0,3, 0,5 и 0,8 мм, как показано, обладают достаточной упругостью для идеального прилегания к стенке трубки с исключением просачи вания корродирующей жидкости,.а в случае промежутка в 0,8 мм такое просачивание. происходит.В результате испштаний установлено, что покрытие должно быть из.циркония толщиной 0,3 - 0,8 мм, а промежуток должен быть в 0,2 - 0,5 мм.Покрытия из циркония менее 0,3 мм толщиной были бы приемлемы, но с та кими покрытиями связаны трудности из О за механической непрочности.Таким образом, предложенный способ позволяет по сравнению с известным способом исключить коррозию исполь зуемого оборудования. 25 Формула изобретения 1. Способ получения мочевины химическим взаимодействием аммиака и двуокиси углерода в одном реакторе с образованием водного раствора, содержащего мочевину, карбамат аммония и избыток аммиака, используемого для синтеза мочевины, разложение карбама та аммония в соответствующих аппара тах с отгонкой продуктов разложения, конденсации в конденсаторах продуктов е 45 8разложения карбамата совместно с десорбирующими агентами отгонки, которые присутствуют в продуктах разложения, причем используют аппараты для разложения, являющиеся защищенными функциональными элементами оборудова (ния и оснаЩенные в зонеконтакта с реагентами трубами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения коррозии аппаратуры, используют трубы, внешняя часть которых выполнена из обычной карбамидостойкой стали, а внутреннюю рабочую часть - из нержавеющей стали, плакированной изнутри слоем 0,3 - 0,8 мм циркониевой фольги, не приваренной к внешним трубным секциям, а промежуток между внешней час - тью и циркониевой фольгой составляет 0,2 - 0,5 мм.2, Способ по п.1, о тл ич а ющи й с я тем, что используют упомянутые составные плакированные технологические трубы, полученные путем заделки трубчатых секций из .циркония внутрь труб из нержавеющей стали, причем внешне трубы иэ нержавеющей стали обжаты и плотно соединены с трубами из циркония или наоборот, расширением внутренней циркониевой трубы до получения необходи мого плотного и герметичного соединения с внешней трубной секцией.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нержавеющая сталь, иэ которой выполняют внутреннюю плакированную рабочую секцию, используют и для изготовления внешних трубных секций оболочек.11 731045 Составитель Н.С,Куликоехред М.Моргентал актор А.Долинич Т Корректор Т.Малец Заказ 1519 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Т СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Га