190290

Взамен ранее изданногоО П И.С А Н И Е р)90290ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07.08.61 (21) 743931/23-4 (32) ПриоритетОпубликовано 15,02.74. БюллетеньДата опубликования описания 26,02.75 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 53) УДК 547,495,2.0(088.8) и открь 72) Автор изобретения Иностранец трус Иоганнес Корнелис Ка(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КАРБАМАТА АММОН ИЗ РАСПЛАВА СИНТЕЗА МОЧЕВИНЫ Изобретение каса карбамата аммония чевины, полученного углерода при соотв температуре.Известно, что амм при подходящих усл сперва карбамат ах нию реакции ется способа удаления из расплава синтеза моиз аммиака и двуокиси етствующих давлении и иак и двуокись углерода овиях реагируют, образуя аммония согласно уравне 0 ЖН0=0 +Н 0 ( ЗН ОЗНС=Он,после чего карбамат аммония, выделяя водусогласно уравнению реакции,превращается в мочевину.Однако это превращение не полное; из автоклава для синтеза мочевины всегда выходит расплав мочевины, содержащий еще большое количество карбамата аммония. Были предложены многочисленные способы для возврата в автоклав для синтеза мочевины непро реагировавшего карбамата аммония, При нагревании расплава синтеза мочевины и понижении давления на него карбамат аммония разлагается на КНз и СОе, затем эти газы поглощаются по возможности небольшим коли чеством воды и полученньш таким образомраствор (это может быть также суспензия твердого карбамата аммония в воде) возвращается в автоклав для синтеза мочевины.Количество воды, поступающей в автоклав 15 для синтеза мочевины, должно быть небольшим, так как вода снижает образование мочевины согласно равновесно обратимой реакции по уравнению 2,Для получения раствора мочевины, в кото ром не содержится карбамат аммония, необходимо понизить давление на расплав синтеза мочевины до 1 - 2 атм. Газообразные МНз и СО, получаемые при разложении карбамата аммония, желательно сконденсировать в виде 25 раствора карбамата аммония с применениемминимального количества воды. Эта конденсация проводится при гораздо большем давлении, чем 1 - 2 атм, предпочтительно 10 атм и выше,Для достижения почти полного выделения карбамата аммония в виде МНз и СО и конденсации этих газов, применяя минимальное количество воды, было предложено понизить давление на расплав синтеза мочевины до 10 - 30 атм и подвергнуть расплав при этом давлении отгонке противотоком с вспомогательным инертным в отношении синтеза газом, после чего отогнанные газы конденсируются и возвращаются в автоклав для синтеза мочевины. Несконденоированный вспомогательный газ может быть опять применен для отгон ки.При этом способе всегда должно циркулировать большое количество вспомогательного газа, что не экономично, Кроме того, этот инертный газ затрудняет передачу тепла при последующей конденсации карбамата аммония, при которой нужно отводить много тепла.Известен также способ отгонки карбамата аммония в виде МН, и СО а также реакционной воды путем продувки расплава синтеза мочевины специально вводимым отгоночным аммиаком, Однако остающийся при этом раствор мочевины содержит много Ь 1 Нз, что требует дополнительных операций для выделения этого газа и возврата его в синтез мочевины.Цель изобретения - упрощение процесса.Для этого расплав продувают специально вводимым СО в нижней части автоклава или в перегонной колонне,При таком способе не требуется вводить циркулирующий инертный газ, а получаемый раствор мочевины содержит лишь немного СО 9 и карбамата аммония. При этом упрощается процесс возвращения отогнанной газовой смеси обратно в автоклав для синтеза мочевины и снижается себестоимость изготовления мочевины. Отгонка с СО и конденсация отогнанных газов для достижения низкого содержания карбамата аммония в окончательном растворе мочевины может быть проведена при наличии небольшого количества воды уже при давлении в 10 атм, однако конденсацию предпочтительно проводить при давлении от 50 атм до давления синтеза мочевины.Так как в предлагаемом способе в аппаратуру для синтеза мочевины поступают МН, и СО, а выходит только один раствор мочевины, то между полагающимися для загрузки количествами ХНз и СО должно поддерживаться молярное соотношение, равное 2, которое подлежит изменению только в том случае, если часть исходного материала отходит с инертными газами, попадающими в систему вместе с вводимым отгоночным СОь или когда небольшие количества ЫНз и СО растворились в отходящем растворе мочевины. Применение во время проведения синтеза молярных соотношений ХНз и СО, резко отличных от значения 2, в данном способе нецелесообразно, так как отгонка непревращенного кар 1902904бамата аммония и аммиака представляет большие трудности. Рекомендуется применять такие условия сингеза, в которых молярное соотношение ХН и СОг составляет 1,5 - 3,5,предпочтительно 2,1,Подлежащее переработке количество СО,может быть частично, например на 1/4 или 3/4,введено непосредственно в автоклав для синтеза мочевины, в то время как остальная его10 часть находит применение только в процессеотгонки и поступает в автоклав для синтезамочевины в виде раствора карбамата.Предлагаемый способ допускает отгонку всамом автоклаве для синтеза мочевины. Для15 этого вводят в автоклав из разных направлений реакционные компоненты и полученныйпри синтезе расплав выпускают из одногоконца автоклава лишь тогда, когда от негополностью отогнан введенный СО,. Для этой20 цели автоклав снабжен на выходном концеметаллической сеткой или контактным фильтром,На фиг. 1 и 2 показаны установки для выполнения способа, при котором процесс от 25 гонки происходит вне автоклава для синтезамочевины; на фиг. 3 - схема установки, накоторой отгонку непрореагировавшего карбамата в виде ХН, и СО 9, а также части реакционной воды с помощью вводимого СОг проЗ 0 изводят в самом автоклаве для синтеза мочевины.В автоклав 1 для синтеза мочевины (см.фиг. 1) по трубопроводам 2 и 3 непрерывнойструей поступают реакционные компоненты -ХНз и СО. В нижнем отделении Л автоклавакомпоненты образуют сперва карбамат аммония, причем реакционное тепло этой сильноэкзотермической реакции отводится водой через охладительный кожух 4. Образовавшийся40 карбамат аммония превращается в отделенииБ автоклава в зависимости от давления итемпературы на 50 - 70% в мочевину. Обычнодавление в автоклаве 125 в 2 атм и температура 160 в 1 С, причем реакция длится45 от 10 до 40 мин. Для поддержания нужнойтемпературы эта часть автоклава окруженанагревательным кожухом 5, Автоклав снабжен на верхнем конце выводным трубопроводом 6 для отвода инертных газов, содержа 50 щихся в КНз и СО.Образовавшийся расплав, содержащий кроме мочевины и воды еще большое количествокарбамата аммония, переводится непрерывнопо трубопроводу в перегонную колонну 8, в55 которой поддерживается давление выше атмосферного. В нижнюю часть колонны 8 потрубопроводу 9 поступает СО, которым продувают протекающий через перегонную колонну расплав, причем содержащийся в нем60 карбамат аммония разлагается на ЧНз и СОькоторые в виде газов улетучиваются вверхвместе с отгоночным СО, и частью паров реакционной воды.Перегонная колонна 8 снабжена нагрева 65 тельными змеевиками или трубками (на5 10 15 фиг, 1 не показаны). Температура расплава, входящего в головную часть перегонной колонны 8, колеблется между 150 и 180 С, а давление - от 10 атм до давления синтеза.Образовавшаяся в перегонной колонне газовая смесь откачивается по трубопроводу 10, снабженному воздуходувкой 11, в конденсатор 12.В этом конденсаторе пол лявлением, равном или превыптающим давление в перегонной колонне, газовая смесь превпящается в раствоп капбамята аммончя, содержащий свободный МН;.,т 1 ля облегчения конденсации В конденсатор могут оьтть лолведеттьт по трубопроводу 13 ттилкий МН и по трубопповолу 14 - вола; теплота конленсации отнимается находятцейся в змеевиковом холодильнике 5 жидкостью и отводится. причем полттттвтттяяся теплая жидкость может опять ппименяться в нагревательных зтеевикэх или в нагревательных трубках перегонной колонны 8. Темпепатура конденсата в конденсаторе 12 колеблется между 90 и 150 С, Требуемое для конденсации коли тество жидкого аммиака составляет обычно т 0 - 20 вес. О 4 от получаемого раствора.Необходимое количество МНа можно в дальнейшем подводить по олнотт тптбопровол 13, в;тесто птах тпубопроволов 2 и 13.Сконленсировянныи в коттлеттсяторе раствор карбатятэ аммония содержит лишт, немного волы не более 2 - 20 вес, 04 п из-зя относительно высокого давления, няприхтер от 67 ло т 0 атм, при котором ппоисхолит конленсаттия. Этот раствор отводится перез трубопповол 16, насос 17 и трубопровод 8 в автоклав 1. Из нижней части перегонной колонны 8 выпускается раствор мочевины, солепжащий немного карбяматя Гтте более 2 - 5 вес. 4 Ь,На фиг, 2 показана тлзмененная т 1 тормя установки, ттзобпмттеннэя ття тттиг. 1. В этой тстановке сттткттито коттленсатора выполняет реактоп лля синтеза кяпбамята аммония. В такой установке МН и СО. непрерывно вводят по трубопповогт 2 или 3 в реактор В лля синтеза карбамата аммония. который сконструирован в виде тпбы, окруженнон охлялительным кожухом 9, заполненным водой. В этом охладительном кожухе охлаждаютцая вола под влиянием теплоты, вьтлеляютттейся при экзотермической реакции образования карбамата аммония, превратцяется в пар. Расплав, состояптии из капбамата аммония, стекает по трубопроводу 13 в автоклав Г чля синтеза мочевины, гле кэрбяхтат ттпеврэщается в мочевину. Автоклав лля синтеза мочевины снабжен в головной части отводной торбой 20 лля уттяления инертных газов, солержацтихся в СО., Инептттьте гязт,т л.я пекчттепации ответтеттного вместе с ттими МН могут бытт проттттьт в стр,ббсре 2 . Получеттттт.ттт таким обпязом пястолов аммиака ппохолит по трубопроводу 16 обратно в автоклав.Образовавтиийся в явтоклаве расплав синтеза мочевины непрерывно отводится по тр,20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 бопроводу 7 в перегонную колонну 8, в кото" рой давление, предпочтительно, устанавливается соответствуютцим давлению в реакторе для синтеза карбамата аммония и в автоклаве для синтеза мочевины. По трубопроводу 9 в перегонную колонну снизу подают газообразный СО, которым продувают текущий вниз расплав с целью разложения карбамата и отгонки образующихся при этом КНэ и СО а также части реакционной воды, Перегонная колонна может быть выполнена в виде. трубчатого конденсатора, в котором расплав стекает вниз по нагреваемым снаружи трубкам, Образовавшаяся в перегонной колонне газовая смесь проходит по трубопроводу 10 в реактоп В синтеза капбамата аммония. Согласно схеме, показаннон на фиг, 3, в автоклав 1 для синтеза мочевины непрерывно по трбопроводахт 2 и 3 ввочят КН, и СО. Образование карбамата аммония происходит в отделении А автоклава, состоящем из пучка параллельно расположенных труб, которые для поддепжания в систем труб температуры 130 - 180 С охлажлатотся извне. Превращение карбямата в мо тевинч происходит в отделении Б, которое не охлаждается, Температура в нем подлерживается между 170 и 190 С. По трубопровод 22 может быть подведено больтпее количество МН;. Образовавшийся в отделении Б расплав синтеза мочевиньт течет вверх хтежд внептней 23 и внтпенней 24 трубами и ппохолит последовательно по внутренней тптбе в нахочяптееся ниже отгоночное отделение В, гле разлагается не превращенный в мочевину карбамят аммония и где отгоняются образовавшиеся при этом газы поспелством отгоночного газообразного СО., вводимого по трубопроводу 3.Раствор мочевины, освобожденный от большей части карбаматя аммония, отводится по трчбопроводч 25.Автоклав снабжен трубопроводом 6, по которому собирающиеся в головной части автоклава газы могут циркулировать в отгоночное отлеление автоклава, этот трубопровод имеет спускной вентиль 26.Хотя молярное соотношение между поступяютпим по трубопповодам 2 и 13 количеством МНт и поступающим по трубопроводам 3 и 9 количеством СО. должно иметь значение 2, потому что по трубопроводу 25 отхолит реакционный продукт с этим молекулярным соотношением, пречстявляется возможным сам синтез мочевины кяк уже было предложено, пповолить при более или менее высоком или низком чем 2 моляпном соотнотпении между МН, и СО., напртлтер, рявнот 1, если ппедвяриттлт.но ттякячттвэть килкитт МН или СО . В ттоказанной ня Фттг. 1 яппяпятсре этот избыток протекает чепез трМопповол 7, ко,чонну 8. тпчботтровол 10, конденсатор 2, трубопроводы 16 и 18 в автоклав 1, или же, при выполнении процесса по т 1 тттг. 3, остается главным образом, в отделениях Л и Б автоклава.П р и м е р 1. Применяя установку согласно фиг. 1, по трубопроводу 7 вводят в перегонную колонну 8, в которой поддерживается давление в 67 атм, синтетический расплав следующего состава, вес. /,:Мочевина (+ приблизительно0,3/о биурета) 37,3Вода 11,2 11 Нз 27,5 СО 24,0Снизу в перегонную колонну 8 подводят 58/о требуемого количества СО, тогда как остальную часть СО вводят,по трубопроводу 3 непосредственно в автоклав для синтеза мочевины. Автоклав работает при 180 С и 125 атм. Выходящая сверху из перегонной колонны газовая смесь (ИН,+СО+НО) конденсируется при 67 атм и 140 С, причем по трубопроводу 13 подводится часть жидкого ХНз, требуемого для синтеза мочевины, Из конденсатора в автоклав для синтеза мочевины подается раствор, состоящий из, вес, о/о11 НЗ 44СО 524Из перегонной колонны 8 по трубопроводу 25 непрерывно отводят раствор мочевины следующего состава, вес. /оМочевина (+ биурет, приблизительно 0,3% ) 74,6Вода 20,4 ИНз 1,0 СО 4,0 из которого при дальнейшем понижении давления и выпаривании получают мочевину.П р и м е р 2, Снизу в автоклав для синтезамочевины, согласно фиг, 3, поступает СО, Б под давлением в 140 атм, Сверху непрерывноподводится такое количество жидкого КН которое необходимо для установления молярного соотношения КНз. СО, равного 2,1 в отделении А автоклава. Температура в отделе нии А 170 С, а в отделении Б 185 С.В нижнем отделении В температура регулируется при помощи пара так, что раствор мочевины, отходящей по трубопроводу 25, имеет температуру 150 С.15 Полученный в результате раствор содержиткроме мочевины и воды еще 1,5 вес, % КН, и 4,5 вес. /О СО.Предмет изобретения 20 1. Способ удаления карбамата аммония израсплава синтеза мочевины, полученного из КНз и СО в автоклаве при 125 - 200 атм и 160 - 190 С, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, образовавшийся 25 при реакции расплав продувают СО под давлением от 10 атм до давления синтеза с последующим выводом полученного раствора мочевины, имеющего температуру 150 - 180 С, на дальнейшую обработку известными при- ЗО емами.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что процесс продувки расплава углекислым газом проводят в нижней части автоклава или в перегонной колонне с конденсацией и рецир куляцией отогнанных газов в автоклав.190290 22 ставитель Л. Федошкина Техред Т, Ускова Изд.1290 ИИПИ Государственного по делам изоб Москва, Ж, каз 74. Сапунова,ипогра Редактор Е. Дайч Тираж 559 митета Совета Минист тений и открытий ушская наб д, 4/5 ректор А. Дзесова Подписное СССР