Способ получения карбамида

(1 Ц 182933С 273 04 С 19 (51 С 003 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ц ОИИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Вк ОрсжОМу СаодЕХЕЛЬЕт оксида углерода, с образованием синтеза карбамида, содержащего карбамат аммония, аммиак и ди Карбамат разлагают в потоках пла бамида при подводе тепла на неск с понижением давления с образов рированного карбамида и газовых абсорбируют водными абсорбентам ем водного раствора углеаммонийн ледние рециркулируют в иные, неж синтеза. При этом в первой зоне живают молярное отношение ВНз от 2,8 до 4, а в остальных зонах син лах от 4 до 56. Предпочтительно дить в двух ипи трех зонах синтез(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза с опытным заводом(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДА (57) Использование: карбамид, технология получения, компонент. удобрения. Сущность изобретения: карбамид получают из аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях по крайней мере в двух зонах синтеза, в первую из ко, торых подают только потоки свежих аммиака и дипотоков сплава карбамид воду, оксид углерода. ва синтеза карольких ступенях.анием концентпотоков, которые и с образованных солей. Посели первая, зоны синтеза поддер- СО в пределах2теза - в предепроцесс провоа. 2 зл.ф-лы, 25 10 15 20 25 30 354045 второй и третьей зон синтеза карбамида,рециркулируют в третью зону синтеза,В результате исследований систем синтеза карбамида нами было установлено, что, если в первой зоне синтеза поддерживать не более высокий, а более низкий, чем во второй зоне избыток аммиака, то это приводит к повышению общей конверсии исходного сырья, уменьшению количества непрореагировавших веществ и снижению энергозатрат,Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами и приложенными фигурами, Примеры 1 и 2 фиг. 1 описывают проведение процесса с исполь 50 55 Изобретение относится к способам получения карбэмида из аммиака и диоксида углерода,Снижение энергетических затрат достигается предложенным способом получения карбамида путем взаимодействия аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях, по крайней мере, в двух зонах синтеза, в первую из которых подают потоки свежих аммиака и диоксида углерода, с образованием потоков плава синтеза карбэмида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложения карбамата в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбции газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора УАС, рециркуляции водного раствора УАС в иные, нежели первая, зоны синтеза, причем в этом способе в первой зоне синтеза поддерживают мольное отношение МНэ.С 02 в пределах от 2,8 до 4, а в остальных зонах синтеза в пределах от 4 до 5,6.В рамках предложенного способа можно проводить процесс с использованием любого числа зон синтеза, в одну из которых вводят только свежие реагенты т, е. вводят воду), а остальные - свежие и рециркулируемые (последние содержат воду, Предпочтительным является проведение процесса в двух или трех зонах синтеза, В первом случае весь рециркулируемый раствор УАС вводят во вторую зону синтеза. Во втором случае процесс предпочтительно осуществляют следующим образом; раствор УАС, полученный при абсорбции газовых потоков, выделенных при разложении карбамата аммония в плаве первой зоны синтезакарбамида, рециркулируют во вторую зону синтеза: раствор УАС, полученный при абсорбции газовых потоков, выделенных приразложении карбамата аммония в плаве зованием двух зон синтеза при различныхсоотношениях МНз:СО 2, пример 3 и фи;, 2 - .с использованием трех зон синтеза,В примерах количества реагентов даныв кг/ч,П р и м е р 1, В соответствии с фиг. 1 вреактор 1 потоками 2 и 3 подают 44000 С 02и 68000 ЫКз, что соответствует мольномусоотношению КНр:С 02, равному 4, Газообразный поток С 02 содержит 278 инертов,Процесс синтеза карбамида осуществляют пи температуре 185 С и давлении 185кгс/см, При этом достигается степень превращения диоксида углерода 76 оь и в реакторе образуется реакционная смесь,содержащая 45600 СО(КН 2)2 10560 С 0242160 МНз и 13680 Н 20, Иэ реактора 1 потоком 4 выводят газообразные неконвертированные реагенты - 17680 КНэ и 278 инертовЖидкий плав синтеза карбамида, содержащий 45600 СО(МН 2)2, 10560 С 02, 24480 ИНзи 13680 Н 20 (поток 5), направляют в колонну6 первой ступени обработки плава, осуществляемой при давлении 18 кгс/см,Вовторой реактор 7 потоком 8 направляют раствор УАС, образованный в результате абсорбции водными абсорбентамигазовых потоков со стадий разложения карбамата, содержащегося в жидком плавеобоих реакторов синтеза карбамида. Этотпоток содержит 21120 С 02, 21964 ИНз и11192 Н 20, Потоком 9 в реактор 7 вводят22880 свежего С 02, который содержит 144инертов, потоком 10 вводят 73236 МНз,Мольное соотношение гчНз:С 02:Н 20 вреакторе поддерживают, таким образом,равным 5,6:0,622, и синтез карбамида ведутпри тех же температуре и давлении. что и вреакторе 1. Степень превращения диоксидауглерода в карбамид в реакторе 7 составляет 76 О/, Реакционная смесь иэ реактора 7содержит 45600 СО(М Н 2)2, 10560 С 02, 69360МНэ, 24874 Н 20, Потоком 11 из реактора 7выводят газовую фазу, содержащую 44472ИНз, 144 инертов. Жидкий плав из реактора,содержащий 45600 СО(КН 2)2, 10560 С 02,24888 КНэ 24874 Н 20 потоком 12 направляют в колонну б совместно с потоком 5 изреактора 1,Подачей пара в подогреватель колонныб в ней поддерживают температуру 160 С иосуществляют разложение основного количества содержащегося в плаве кэрбамата.Раствор в колонне 6 содержит 91200СОЙН 2)2 1690 С 02, 4701 МНЗ, 35181 Н 20.Потоком 13 его направляют в колонну 14второй стадии обработки, осуществляемойпри давлении 3 кгс/см . Газовую фазу из2колонны 6, содеожэщую 19430 СО 2, 44667МНз, 3373 Н 20. потоком 15 направляют вабсорбер-конденсэтор 16 первой ступени дистилляции плава синтеза, В абсорберконденсатор 16 поступают также потоки 4 и 11 из реакторов 1 и 7. Суммарный поток газовой фазы на входе в абсорбер-конденсатор 16 содержит 19430 С 02, 106819 КНз, 3373 Н 20, 422 инерта,В колонне 14 при температуре 140 С завершают обработку плава синтеза карбамида, и раствор карбамида, содержащий 91200 СО(КН 2)2, 244 С 02, 974 КНЗ, 30607 Н 20 (поток 17) направляют в отделение концентрирования водного раствора карбамида известным способом двухступенчатой выпарки его под вакуумом (не показано),Поток 18 газов дистилляции второй ступени из колонны 14, содержащий 1446 С 02, 3727 КНз, 4574 Н 20, направляют в абсорбер 19 второй ступени дистилляции.Конденсат сокового пара выпарки подвергают очистке и содержащиеся в нем КНз и С 02 с газами десорбции из этого узла (не показано) возвращают в абсорбер 19 (поток 20 - 244 С 02, 974 КНз, 1300 Н 20) Суммарный поток 21 газов (1690 С 02, 4701 КНЗ, 5874 Н 20) подвергают абсорбции-конденсации, для чего на орошение абсорбера 19 подают 700 Н 20 (поток 22), Следы инертов выбрасывают из абсорбера 19 в атмосферу, а слабый раствор УАС, содержащий 1690 С 02, 4701 КНэ, 6574 Н 20 (поток 23) насосом 24 направляют в абсорбер 16, Раствор УАС из абсорбера-конденсатора 16 (поток 8) насосом 25 подают в реактор 7. Избыточный газообразный КНз из аппарата 16 конденсируют в конденсаторе 26, охлаждаемом водой, и 89556 КНэ потоком 27 выводят из цикла, используя его в потоках 3 и 10.Для отмывки газообразного аммиака от следов двуокиси углерода в верхнюю часть аппарата 16 потоком 28 подают 1247 воды и рециркулируют часть жидкого аммиака иэ конденсатора 24 для обеспечения требуемой температуры 45-50 С газообразного аммиака, Инерты (422) иэ конденсатора 26 потоком 29 выбрасываютв атмосферу.П р и м е р 2. В соответствии с фиг. 1 в реактор 1 подают 44000 С 02 и 48960 КНэ. Реактор работает при мольном отношении КНз:СО = 2,88. При температуре 190 С и давлении 190 кгс/см в реакторе обеспечивается степень конверсии 67. Реакционная смесь содержит 40200 СО(МН 2), 14520 С 02, 26180 КНз, 12060 Н 20, 278 инертов, Потоком 4 газовую фазу из реактора, содержащую 1858 С 02, 2654 С 02, 140 Н 20, 278 инертов,передают в абсорбер-конденсаторабсорбер 16 стадии дистилляции плава син теэа при давлении 18 кгс/см. Плав кэрбамида из реактора (40200 СО(КН 2)р, 12662 С 02, 23526 КНэ, 11920 Н 20) потоком 5 направляют в колонну дистилляции первой ступени 6.В реактор 7 потоком 8 подают водный раствор УАС, содержащий 29040 С 02, 30202 КНз, 15392 Н 20, а потоками 9 и 10 вводят диоксид углерода (14960 С 02, 126 инертов) и 44598 КНэ. В реакторе 7 мольное соотно 510 направляют в абсорбер-конденсатор 16. Водный раствор карбамида иэ колонны 14, содержащий 80400 СО(К.Н 2)2, 222 С 02, 889 КНэ. 30741 Н 20, потоком 17 направляют на стадию двухступенчатой выпарки. Газы 30 дистилляции, содержащие 1953 С 02 5161 КНз, 4594 Н 20, потоком 18 направляют в абсорбер 19 второй ступени дистилляции, В аппарат 19 подают также поток 20 (222 С 02, 889 КНз, 1300 Н 20) газов десорбции со стадии очистки сокового конденсата выпарки (не показано). Суммарный поток 21 содержит 2175 С 02, 6050 КНз, 5894 Н 20, На орошение аппарата 19 подают 2062 Н 20(поток 22). Инертные газы из абсорбера 19 40(следы) выбрасывают в атмосферу, а раствор УАС, содержащий 2175 СОг, 605 ЙНз, 7956 Н 20 (поток 23) насосом 24 подают в аппарат 16 первой ступени дистилляции. Водный раствор УАС (поток 8) насосом 25 подают в реактор 7, Газообразный аммиак из аппарата 16 конденсируют в конденсаторе 26 и потоком 27 (47998) выводят из цикла. Для обеспечения требуемой температуры в конденсатор-абсорбер 16 рециркулируют часть жидкого аммиака и подают на орошение 3259 Н 20 (поток 28), Инерты(454) потоком 29 выбрасывают в атмосферуП р и м е р 3. В соответствии с фиг, 2 в реактор 1 вводят 44000 С 02, включая 278 инертов (поток 2), и 61200 КНз (поток 3) в мольном соотношении КНз:С 02 = 3,6:1. Реактор работает в безводном режиме по входным потокам и в нем достигается стешение КНз:С 02,Н 20 = 4,4:0,855. Степень превращения диоксида углерода в карба- мид составляет 67 оь, Газовую фазу из реактора-выводят потоком 11 (17799 КНз, 126 15 инертов), а жидкий плав потоком 12 (40200СО(КН 2 Ь, 14520 С 02, 34221 КНз, 27452 Н 20) вместе с плавом из реактора 1 (поток 5) направляют на дистилляцию при давлении 18 кгс/см в колонну 6. Раствор карбамида 20 из колонны б, содержащий 80400 СО(МН 2)р,2175 СО 2, 6050 КНэ, 35335 Н 20. потоком 13 передают в колонну 14 узла дистилляции плава синтеза при давлении 3 кгс/см, Газо 2вую фазу из колонны 6 (25007 С 02, 51697 25 КНз, 4037 Н 20) вместе с потоками 4 и 11пень превращения диоксида углерода в карбамид, равная 74 о , Реакционная смесь содержит 44400 СО(ИН 2)2, 11440 С 02, 36040 ИНз, 13320 Н 20, 278 инертов. Газовая фаза содержит 9520 ИНз, 278 инертов, ее выводят потоком 4, Плав карбамида, содержащий 44400 СО(ИН 2)2, 11440 СО 2, 26520 ИНэ, 13320 Н 20 (поток 5) передают на стадию переработки при давлении 18 кгс/см в ко 2 лонну 6. Из колонны 6 выводят газы диСтилляции (10525 СО 2, 23975 ИНз, 1816 Н 20 - поток 7) и плав карбамида. содержащий 44400 СО(ИН 2)2, 915 С 02, 2545 ИНз, 11504 Н 20, который потоком 8 поступает в колонну 9 дистилляции второй ступени, осуществляемой при давлении 3 кгс/см . Из колонны 92выводят раствор карбамида (44400 СО(ИН 2)2, 109 СО 2, 435 ИНз, 1008 Н 20, поток 10) и газы дистилляции (806 СО 2, 2110 ИНз, 1496 Н 20), которые потоком 11 поступают в конденсатор-абсорбер 12. В конденсатор-абсорбер 12 потоком 13 вводят также газы десорбции (109 СО 2, 435 ИНз, 1300 Н 20) и на орошение подают 1000 Н 20 (поток 14). Слабый раствор УАС (915 СОъ 2545 И Нз, 3796 Н 20, поток 15) насосом 16 подают в конденсатор-абсорбер 17 первой ступени этого агрегата, в который вводят также газовые потоки 4 и 7, На орошение аппарата 17 подают 451 Н 20 (поток 18), Газообразный аммиак после аппарата 17 Кснденсируют в конденсаторе 19, и поток 20 жидкого аммиака (24142) выводят из цикла; 278 инертов выбрасывают в атмосферу (поток 21).Раствор УАС, образованный в аппарате 17 в результате абсорбции неконвертированных реагентов из реактора 1 (11440 С 02, 11898 ИНз, 6,63 Н 20, поток 22) насосом 23 передают во второй реактор 24, В реактор 24 потоком 25 вводят 32560 СО 2, 206 инертов, и потоком 26 - 56102 ИНз Мольное соотношение ИНз:СО 2:Н 20 на входе в,реактор 24 составляет 4:1;0,337. При этом обеспечивается степень превращения диоксида углерода в карбамид, равная 72, Реакционная смесь в реакторе 24 содержит 43200 СО(ИН 2), 12320 СОг, 43520 ИНз, 19023 Н 20, 206 инертов, Газовую фазу из реактора (14484 ИНз, 206 инертов) выводят потоком 27; плав карбамида (43200 СО(ИН 2)2, 12320 СО 2, 29036 ИНз, 199023 Н 20) потоком 28 передают в колонну 29 дистилляции плава, осуществляемой при давлении 18 кгс/см ).35 Слабый раствор УАС, содержащий 1901 С 02. 5288 ИНз, 7037 Н 20 (поток 44) насосом 45 передают в конденсатор-абсорбер 46 первой ступени дистилляции, в которой подают также потоки 27 и 34 из реакторов24 и 30 и поток Зб газов дистилляции из колонны 29. На орошение конденсатораабсорбера 46 потоком 47 подают 1467 Н 20. Газообразный аммиак в смеси с инертами направляют в конденсатор 48, охлаждаемый водой. Жидкий аммиак иэ конденсатора потоком 49 (88850 ИНз) выводят из цикла, а инерты (334) потоком 50 выбрасывают в атмосферу.Водный раствор УАС из абсорбера 46насосом 51 передают в реактор 30.Результаты примеров 1 - 3 для лучшего представления сведены в таблицу, куда также включены данные о прототипе,В третий реактор 30 вводят 20240 С 02,128 инертов (поток 31) и 70490 ИНз (поток 32), а также поток 33 раствора УАС (23760 С 02, 24710 ИНз, 12593 Н 20), образованного 5 путем абсорбции непревращенных в карбамид исходных реагентов, отогнанных из реакционной смеси реакторов 24 и 30. В реакторе 30 поддерживают мольное соотношение ИНз.С 02:Н 20 = 5,6:1:0,7; достигается 10 степень превращения диоксида углерода вкарбамид, равная 74 . Из реактора 30 потоком 34 выводят газовую фазу, содержащую 43078 ИНэ, 128 инертов, и жидкий плав (44400 СО(ИН 2)2, 11440 С 02, 26962 ИНз, 15 25913 Н 20 - поток 35), Смешанный потокплава из реакторов 24 и ЗО передают в колонну 29 дистилляции первой ступени, работающую аналогично колонне 6, Из колонны 29 выводят газы дистилляции 20 (21859 С 02, 50710 ИНз, 3819 Н 20 - поток 36)и плав карбамида (87600 СО(ИН 2)2, 1901 С 02, 5288 ИНз, 41117 Н 20 - поток 37), который передают в колонну 38 второй ступени дистилляции, Раствор карбамида из колон ны 38 (87600 СО(ИН 2)2, 247 С 02, 987 ИНз,35772 Н 20) потоком 39, так же, как и поток. 10 передают на стадию концентрирования(не показано), а газы дистилляции (1 654 С 02, ,4301 ИНз, 5345 Н 20, поток 40) совместно с 30 газами десорбции стадии очистки соковогоконденсата выпарки (247 С 02, 987 ИНз, 1300 Н 20, поток 41) направляют в конденсатор-абсорбер второй ступени 42, на орошение которого подают 662 Н 20 (поток 43)Фора и зрете ни 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДА взаимодействием аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях по крайней мере в двух зонах синтеза, в первую из которых подают потоки свежих аммиака и диоксида углерода, с образованием потоком плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложением карбамата в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбцией газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора углеаммонийных солей, рециркуляцией водного раствора углеаммонийных солей в иные, нежели первая, зоны синтеза, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат, в первой зоне синтеза поддерживают молярное отношение ИНзС 02 в пределах от 2,8 до 4, а в ос альныдо 5,6 нах синтез елах о 2, Способ по п,1, отличающийся тем, что взаимодействие. аммиака и диоксида углерода осуществляют в двух зонах синтеза и потоки плава синтеза карбамида из обеих зон совместно подвергают разложению карбг мата аммония, и раствор углеаммонийных солей, полученный в результате абсорбции выделенных газовых потоков, рециркулируют во вторую зону синтеза.3, Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие аммиака и диоксида углерода осуществляют в трех зонах синтеза, разлагают карбамат аммония в потоке плава синтеза карбамида иэ первой зоны, раствор углеаммонийных солей, полученный в результате абсорбции выделенных газовых потоков, рециркулируют во вторую зону синтеза карбамида из второй и третьей зон, и раствор углеаммонийных солей, полученный в результате абсорбции выделенных газовых потоков, рециркулируют в третью зону синтеза.1829339 оставитель А. Гусевехред М,Моргентал дактор Г. Бельска Корректор Л, Фи По писное Тираж д НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/ Производственно-издательский комбинат "-Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101