способ получения мочевины, установка для его осуществления (варианты), способ модернизации установки (варианты)

Формула изобретения

1. Способ получения мочевины, включающий проведение взаимодействия между аммиаком и углекислым газом в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе; обработку полученной реакционной смеси, заключающуюся в частичном разложении карбамата и частичном выделении свободного аммиака в водном растворе с получением первого потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, состоящего из мочевины и остатка карбамата в водном растворе; обработку первого содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в частичной их конденсации и получении первой части карбамата в водном растворе; рециркуляцию первой части карбамата в реакционное пространство; подачу потока, состоящего из мочевины и остатка карбамата в водном растворе, в секцию извлечения мочевины; отделение в секции извлечения мочевины остатка карбамата от мочевины и получение второй части карбамата в водном растворе, отличающийся тем, что он дополнительно включает следующие стадии: обработку по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе,

полученной в секции извлечения мочевины, заключающуюся в частичном разложении карбамата и получении второго потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе; обработку второго содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в частичной конденсации паров и получении третьей части карбамата в водном растворе; рециркуляцию третьей части карбамата в реакционное пространство.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичное разложение по крайней мере части второй части остатка карбамата в водном растворе проводят при давлении, которое, по существу, соответствует давлению в реакционном пространстве.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он также включает стадию подачи потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе, образующийся после частичного разложения второй части карбамата, в секцию извлечения мочевины.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает подачу реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, в аппарат для разложения; подачу по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе в указанный аппарат для разложения, при этом частичное разложение реакционной смеси и второй части карбамата осуществляется в одном и том же аппарате для разложения, в котором получают первый и второй потоки паров аммиака и углекислого газа и поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере 50% от второй части карбамата в водном растворе подвергают обработке, заключающейся в его частичном разложении.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что по крайней мере 65% от второй части карбамата в водном растворе подвергают обработке, заключающейся в его частичном разложении.

7. Установка для получения мочевины, содержащая реактор синтеза мочевины; первый десорбер, в котором отбираемая из реактора реакционная смесь подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси; оборудование для конденсации по крайней мере части паров, отбираемых из десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе; секцию извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из первого десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе; отличающаяся тем, что в ней предусмотрены второй десорбер, в котором происходит частичное разложение по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе; оборудование для конденсации по крайней мере части паров, отбираемых из второго десорбера, и рециркуляции в реактор третьей части карбамата в водном растворе.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что оборудование для конденсации паров, отбираемых из второго десорбера, представляет собой оборудование для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера.

9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что она также содержит оборудование для подачи потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе, из второго десорбера в секцию извлечения мочевины.

10. Установка для получения мочевины, содержащая реактор синтеза мочевины; первый десорбер, в котором отбираемая из реактора реакционная смесь подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси; оборудование для конденсации по крайней мере части паров, отбираемых из десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе; секцию извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе, отличающаяся тем, что содержит оборудование для подачи по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе в десорбер.

11. Способ модернизации установки для получения мочевины путем подачи реакционной смеси из реактора синтеза мочевины в первый десорбер для частичного разложения карбамата и частичного отделения свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси, и последующей по крайней мере частичной конденсации паров, отбираемых из первого десорбера, в конденсаторе и рециркуляции первой части карбамата в водном растворе в реактор при подаче потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе, из первого десорбера в секцию извлечения мочевины для отделения получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают второй десорбер для частичного разложения по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, а также устанавливают оборудование, предназначенное для конденсации по крайней мере части паров, отбираемых из второго десорбера, и для рециркуляции в реактор третьей части карбамата в водном растворе.

12. Способ модернизации установки для получения мочевины путем подачи реакционной смеси из реактора синтеза мочевины в первый десорбер для частичного разложения карбамата и частичного отделения свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси, и последующей по крайней мере частичной конденсации паров, отбираемых из первого десорбера, в конденсаторе и рециркуляции первой части карбамата в водном растворе в реактор при подаче потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе, из первого десорбера в секцию извлечения мочевины для отделения получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают второй десорбер для частичного разложения по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, а также устанавливают оборудование, с помощью которого осуществляют подачу паров, отбираемых из второго десорбера, в оборудование для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера.

13. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что устанавливают оборудование для подачи потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе, из второго десорбера в секцию извлечения мочевины.

14. Способ модернизации установки для получения мочевины путем подачи реакционной смеси из реактора синтеза мочевины в десорбер для частичного разложения карбамата и частичного отделения свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси, и последующей по крайней мере частичной конденсации паров, отбираемых из десорбера, в конденсаторе и рециркуляции первой части карбамата в водном растворе в реактор при подаче потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе, из десорбера в секцию извлечения мочевины для отделения получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают оборудование для подачи по меньшей мере второй части карбамата в водном растворе в десорбер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения мочевины.

В частности изобретение относится к способу получения мочевины, который включает следующие стадии:

- проведение взаимодействия между аммиаком и углекислым газом в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе;

- обработку полученной реакционной смеси, заключающуюся в частичном разложении карбамата и частичном выделении свободного аммиака в водном растворе с получением первого потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, состоящего из мочевины и остатка карбамата в водном растворе;

- обработку первого содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в их частичной конденсации и получении первой части водного раствора карбамата;

- рециркуляцию первой части карбамата в реакционное пространство;

- подачу потока, состоящего из мочевины и остатка карабамата в водном растворе, в секцию извлечения мочевины;

- отделение в секции извлечения мочевины остатка карбамата от мочевины и получение второй части водного раствора карбамата.

Настоящее изобретение относится также к установке для осуществления описанного выше способа и к способу модернизации существующей установки для получения мочевины для создания на ее основе предлагаемой в настоящем изобретении установки.

Как известно, в настоящее время при производстве мочевины существенно возросла потребность в установках, обладающих, с одной стороны, высокой производительностью и технологической гибкостью, а с другой стороны, требующих для своего создания малых капиталовложений и имеющих низкие производственные затраты, связанные, в частности, с расходом энергии.

В настоящее время разработаны и реализованы на практике различные способы получения мочевины, основанные по существу на проведении в реакционном пространстве взаимодействия между подаваемым в него аммиаком (NH₃) и углекислым газом (CO₂) с рециркуляцией в это реакционное пространство не вступивших в реакцию веществ, содержащихся в отбираемом из реакционного пространства водном растворе мочевины, в частности аммиака, углекислого газа и карбамата в водном растворе (см. EP 0212744).

Технологическая схема такого способа получения мочевины показана на фиг. 1, и в этой схеме имеется реакционное пространство, оборудование для разложения карбамата и секция извлечения мочевины, в которой из раствора мочевины выделяются не вступившие во взаимодействие и вторично возвращаемые в реакционное пространство вещества (см. EP 0266840).

С одной стороны, такая рециркуляция позволяет практически полностью использовать такие ценные исходные продукты, как аммиак и углекислый газ, однако, с другой стороны, она требует перекачки в реакционный аппарат больших количеств воды (H₂O), в результате чего снижается общий выход превращения углекислого газа в мочевину, который при таком способе получения мочевины колеблется обычно в пределах от 59 до 63%.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке способа получения мочевины, обладающего высоким конверсионным выходом, сравнительно просто осуществляемого на практике при низких капиталовложениях и отличающегося низкими производственными затратами.

В настоящем изобретении эта задача решается с помощью способа, в основе которого лежит указанный выше способ получения мочевины и который отличается от известного тем, что он дополнительно включает следующие стадии:

- обработку по крайней мере части второй части водного раствора карбамата, полученной в секции извлечения мочевины, заключающуюся в частичном разложении карбамата с получением второго потока, состоящего из паров аммиака и углекислого газа, и потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе;

- обработку второго содержащего пары аммиака и углекислого газа потока, заключающуюся по крайней мере в частичной конденсации паров с получением третьей части карбамата в водном растворе;

- рециркуляцию третьей части карбамата в водном растворе в реакционное пространство.

В соответствии с изобретением по крайней мере часть водного раствора карбамата, отбираемого из секции извлечения мочевины, целесообразно подвергнуть обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и выделении не вступивших во взаимодействие аммиака и углекислого газа из содержащего большое количество воды раствора остатка карбамата.

При этом вместе с не вступившими во взаимодействие веществами в реакционное пространство возвращается очень небольшое количество воды, что позволяет существенно сократить расход воды, подаваемой в реакционное пространство, и обеспечивает высокий конверсионный выход.

Для достижения высокой степени разложения по крайней мере части второй части водного раствора карбамата его разложение целесообразно проводить при давлении, по существу равном давлению в реакционном пространстве.

Для более эффективной конденсации и выделения в секции извлечения мочевины не вступивших во взаимодействие веществ поток, содержащий остаток карбамата в водном растворе, целесообразно направить после частичного разложения второй части карбамата в секцию извлечения мочевины.

Другой вариант предлагаемого в настоящем изобретении способа включает следующие стадии:

- подачу реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, в аппарат для разложения;

- подачу в аппарат для разложения по крайней мере части второй части водного раствора карбамата, причем частичное разложение реакционной смеси и второй части карбамата происходит в одном и том же аппарате для разложения с образованием в нем первого и второго потоков паров аммиака и углекислого газа, и потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе.

В этом варианте предлагаемого в изобретении способа получение мочевины с технической точки зрения осуществляется очень просто, поскольку при этом отпадает необходимость в монтаже на существующих установках дополнительного оборудования, что естественно снижает необходимые для создания такой установки капиталовложения.

На практике вполне удовлетворительные результаты можно получить, обеспечив частичное разложение как минимум 50%, предпочтительно как минимум 60% второй части водного раствора карбамата.

Другим предметом настоящего изобретения, которое направлено на решение указанной выше технической задачи, является установка, на которой выполняется описанный выше способ получения мочевины и которая включает:

- реактор синтеза мочевины;

- первый десорбер, в котором отбираемая из реактора реакционная смесь подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси;

- оборудование по крайней мере для частичной конденсации паров, отбираемых из десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе;

- секцию извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из первого десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе;

отличающаяся тем, что в ней предусмотрены:

- второй десорбер, в котором происходит частичное разложение по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе;

- оборудование для конденсации, по крайней мере частичной, паров, отбираемых из второго десорбера, и рециркуляции в реактор третьей части карбамата в водном растворе.

В соответствии с еще одним вариантом изобретения предлагается установка для получения мочевины, которая включает:

- реактор синтеза мочевины;

- десорбер, в котором происходит обработка реакционной смеси, отбираемой из реактора, заключающаяся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси;

- оборудование по крайней мере для частичной конденсации паров, отбираемых из десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе;

- секция извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из указанного десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе;

отличающаяся тем, что она содержит:

- оборудование для подачи в десорбер по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе.

В соответствии с настоящим изобретением установки для реализации предлагаемых способов получения мочевины могут быть выполнены в виде вновь созданных установок или путем модернизации существующих установок, позволяющей увеличить их производительность и улучшить характеристики в отношении потребления энергии.

Еще одним предметом настоящего изобретения является способ модернизации установки для получения мочевины, содержащей:

- реактор синтеза мочевины;

- первый десорбер, в котором отбираемая из реактора реакционная смесь подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном отделении свободного аммиака в водном растворе, содержащемся в реакционной смеси;

- оборудование для конденсации по крайней мере части паров, отбираемых из первого десорбера, и рециркуляции в реактор первой части карбамата в водном растворе;

- секцию извлечения мочевины, в которую подается поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, отбираемый из первого десорбера, и в которой происходит отделение получаемой в реакторе мочевины от второй части карбамата в водном растворе;

отличающийся тем, что в нем предусматривается:

- установка второго десорбера для обработки по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, заключающейся в его частичном разложении;

- установка оборудования для конденсации, по крайней мере частичной, отбираемых из второго десорбера паров и рециркуляции в реактор третьей части карбамата в водном растворе.

В альтернативном варианте предлагаемый в изобретении способ модернизации установки по настоящему изобретению предусматривает:

- установку второго десорбера для обработки по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе, заключающейся в его частичном разложении;

- установку оборудования для подачи паров, отбираемых из второго десорбера, в оборудование, предназначенное для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера.

Еще один вариант предлагаемого в настоящем изобретении способа модернизации установки по настоящему изобретению предусматривает:

- установку оборудования для подачи по крайней мере части второй части карбамата в водном растворе в десорбер.

Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения рассмотрены ниже в описании предпочтительных, но не ограничивающих объем изобретения примеров его выполнения со ссылкой на приложенные к описанию чертежи.

Фиг. 1 - блок-схема технологического процесса получения мочевины известным способом.

Фиг. 2 - блок-схема первого варианта технологического процесса получения мочевины предлагаемым в изобретении способом.

Фиг. 3 - блок-схема второго варианта технологического процесса получения мочевины предлагаемым в изобретении способом.

На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая технологический процесс получения мочевины известным способом.

На этой схеме показано реакционное пространство 1, в котором при высоком давлении происходит синтез мочевины из подаваемых в него по трубопроводам 21 и 22 потоков газа, состоящих по существу из чистого аммиака и углекислого газа соответственно.

Обычно во время работы в реакционном пространстве поддерживаются следующие условия:

Молярное отношение NH₃/CO₂ на входе - 2,9-3,4

Молярное отношение H₂О/CO₂ на входе - 0,4-0,7

Конверсионный выход CO₂ в мочевину, % - 59-63

Давление, бар, абс. - 150

Температура реакции, ^oC - 185-190

На фиг. 1 показаны также аппарат 2 высокого давления для разложения карбамата, секция 5 гранулирования мочевины и конденсатор 6 высокого давления.

Аппарат 2 для разложения карбамата и конденсатор 6 обычно работают при давлении, равном давлению в реакционном пространстве 1.

Блоки 3, 4, 7 и 8 входят в состав секции извлечения мочевины. Блоки 3 и 4 представляют собой десорберы или дистилляторы, а блоки 7 и 8 - конденсаторы.

Конечный продукт, который получают в блоке 4, представляет собой в данном случае раствор, в котором содержится до 99,7% мочевины.

В блоке 8 имеется аппарат для обработки отработанной воды, в котором происходит очистка сливаемой из установки воды.

Обычно блоки 3 и 7 работают при среднем давлении (около 18 бар), а блоки 4 и 8 работают при низком давлении (около 4 бар).

По трубопроводу 23 из блока 1 отбирается поток жидкой реакционной смеси, состоящей из мочевины и не вступивших во взаимодействие веществ, в частности из карбамата и свободного аммиака в водном растворе.

По трубопроводу 23 жидкость поступает в блок 2, в котором происходит ее обработка, заключающаяся в частичном разложении карбамата и частичном выделении из раствора свободного аммиака.

Аппарат 2 для разложения карбамата обычно представляет собой десорбер, в который в качестве десорбирующего реагента по трубопроводу 30 подается отбираемый из трубопровода 22 углекислый газ.

Образующиеся в десорбере 2 пары аммиака и углекислого газа выводятся из десорбера по трубопроводу 24; одновременно по трубопроводу 25 из десорбера выходит поток жидкости, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе.

Трубопровод 24 проходит через конденсатор 6, в котором пары аммиака и углекислого газа конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который подается обратно в реакционное пространство 1.

Трубопровод 25, по которому отводится жидкость, состоящая из мочевины и остатка карбамата в водном растворе, проходит через дистилляторы 3 и 4 секции извлечения мочевины, в которых остаток карбамата в водном растворе разлагается и отделяется от раствора мочевины.

Обычно содержание мочевины в потоке протекающей по трубопроводу 25 жидкости после блока 3 составляет 70-72%, а после блока 4 - около 99%.

Находящиеся в газообразном состоянии аммиак и углекислый газ попадают из дистилляторов 3 и 4 в трубопроводы 26 и 27 соответственно.

Трубопровод 27 проходит через конденсатор 8, в котором пары аммиака и углекислого газа конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который подается в конденсатор 7, ускоряя протекающий в нем процесс конденсации поступающего в него по трубопроводу 26 потока газа.

Аналогично этому трубопровод 26 проходит через конденсатор 7, в котором пары аммиака и углекислого газа конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который подается в конденсатор 6, ускоряя процесс конденсации поступающего в него из трубопровода 24 потока газа.

Часть воды, содержащейся в водном растворе, образующемся в конденсаторе 8, подвергается дальнейшей обработке и очистке от всех следов аммиака и мочевины в специальном входящем в состав конденсатора 8 аппарате. После очистки отработанная вода по трубопроводу 28 сливается из установки.

Раствор мочевины по трубопроводу 25 подается из дистиллятора 4 в секцию 5 гранулирования, в которой из него получают конечный продукт, отводимый из установки по трубопроводу 29.

В другом варианте рассматриваемого способа в качестве блока 7 используется колонна для отделения аммиака, в которой получают чистый жидкий аммиак, который вместе с аммиаком, подаваемым на установку по трубопроводу 21, подают в реакционное пространство 1 по показанной на фиг. 1 магистрали 31.

Как показано на фиг. 1, в известном процессе получения мочевины весь содержащий карбамат раствор, отделенный от мочевины, возвращают обратно в реакционное пространство 1, причем в этом растворе содержится большое количество воды, которая необходима для конденсации паров и переноса не вступивших во взаимодействие реагентов.

На фиг. 2 и 3 показаны блок-схемы технологических процессов первого и соответственно второго вариантов предлагаемого в настоящем изобретении способа получения мочевины.

Изображенные на этих чертежах элементы схемы, аналогичные по конструкции и по принципу действия элементам схемы, показанной на фиг. 1, обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1, и в дальнейшем не рассматриваются.

Показанный на фиг. 2 блок 9 представляет собой предназначенный для разложения карбамата аппарат, который работает при высоком давлении, равном давлению в реакционном пространстве 1.

Поступающая в аппарат 9 по трубопроводу 26 жидкость, представляющая собой водный раствор карбамата с высоким содержанием воды, подвергается в нем обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата.

По трубопроводам 32 и 33 из аппарата 9 выходит поток газа, содержащего пары аммиака и углекислого газа, и поток жидкости, состоящей из мочевины и остатка карбамата в водном растворе.

Отбираемый из аппарата 9 по трубопроводу 32 поток газа с очень большим содержанием аммиака и углекислого газа и очень малым содержанием воды (порядка нескольких процентов) проходит через конденсатор 6, в котором аммиак и углекислый газ конденсируются и образуют карбамат в водном растворе, который по трубопроводу 24 возвращается в реакционное пространство 1.

В показанной на фиг. 2 технологической схеме весь карбамат в водном растворе, отделенный от мочевины в секции извлечения мочевины, подвергается обработке (разложению) в блоке 9. Однако вполне удовлетворительные результаты могут быть получены и в случае подачи в блок 9 только части карбамата, отбираемого из секции извлечения мочевины. Предпочтительно возвращать на обработку в блок 9 как минимум 50% от всего количества образующегося в ней карбамата.

По предлагаемому в настоящем изобретении способу в результате взаимодействия аммиака и углекислого газа в реакционном пространстве 1 образуется реакционная смесь, содержащая мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, которая подается на обработку в блок 2 разложения, в котором происходит частичное разложение карбамата и частичное отделение свободного аммиака в водном растворе. Из блока 2 разложения по трубе 24 выходит первый поток паров аммиака и углекислого газа, а по трубе 25 отводится поток мочевины и остаток карбамата в водном растворе. По трубе 24 поток паров поступает в блок 6, в котором происходит по крайней мере частичная конденсация паров и образуется первая часть карбамата в водном растворе, которая возвращается в реакционное пространство 1. Жидкость по трубе 25 подается в секцию извлечения мочевины (блоки 3, 4, 7 и 8), в которой происходит отделение мочевины от второй части карбамата в водном растворе, который поступает в трубу 26.

В технологической схеме предлагаемого в изобретении способа получения мочевины по крайней мере часть жидкости, которая поступает в трубу 26, подвергается частичному разложению в блоке 9 с образованием поступающего в трубу 32 второго потока паров аммиака и углекислого газа и поступающего в трубу 33 потока, содержащего остаток карбамата в водном растворе. Труба 32 соединена с блоком 6, в котором происходит по крайней мере частичная конденсация паров и образуется третья часть карбамата в водном растворе, которая по трубопроводу 24 возвращается в реакционное пространство 1.

Работа по такой схеме обеспечивает высокий конверсионный выход в реакционном пространстве, поскольку в него возвращается высококонцентрированный раствор карбамата с очень низким содержанием воды.

Предлагаемый в изобретении способ получения мочевины позволяет достичь конверсионного выхода углекислого газа в мочевину приблизительно от 70 до 75%, что намного превышает конверсионный выход известных способов получения мочевины.

Кроме того, такой высокий конверсионный выход и практически полное отсутствие воды, возвращаемой в реакционное пространство 1, существенно уменьшают количество веществ, которые необходимо отделять от раствора мочевины, в результате чего улучшается работа и повышаются характеристики десорбера 2 и дистилляторов 3 и 4 секции извлечения мочевины.

В показанной на фиг. 2 схеме поток жидкости, который протекает по трубе 33 и в котором содержится очень большое количество воды, возвращается в секцию извлечения мочевины, ускоряя протекающие в ней процессы конденсации и выделения образующихся в дистилляторах 3 и 4 не вступивших во взаимодействие веществ.

Трубопровод 33 предпочтительно пропустить через дистиллятор 10, в котором после дальнейшего разложения остатка карбамата образуется содержащий большое количество воды раствор, который подается в блок 8.

От дистиллятора 10 отходит также труба 34, по которой состоящий из остатка аммиака и углекислого газа поток пара с небольшим содержанием воды подается на конденсацию в блок 7 секции извлечения мочевины.

Такая схема образует замкнутый контур циркуляции технологической воды, которая ускоряет процесс конденсации паров аммиака и углекислого газа в блоках 7 и 8 и не возвращается в реакционное пространство 1, не оказывая при это отрицательного воздействия на протекающую в этом пространстве реакцию взаимодействия аммиака с углекислым газом.

В альтернативном варианте предлагаемого в настоящем изобретении способа, технологическая схема которого показана на фиг. 3, жидкость по трубопроводу 26, соединенному с секцией извлечения мочевины, в частности с конденсатором 7, не поступает, как в известной схеме, непосредственно в реакционное пространство 1 через блок 6, а поступает в аппарат для разложения, показанный на схеме в виде блока 2, в котором образуется поток паров аммиака и углекислого газа, который по трубопроводу 24 возвращается в реакционное пространство 1, пройдя перед этим через конденсатор 6.

В такой схеме частичное разложение второй части карбамата в водном растворе (трубопровод 26) происходит в том же самом блоке разложения, в котором происходит разложение поступающей в него по трубопроводу 26 реакционной смеси, что позволяет выполнить предлагаемый в изобретении способ на том же самом оборудовании, из которого состоит существующая установка, работающая по известной технологической схеме.

В качестве десорбирующего реагента в аппарате 2 для разложения можно также использовать часть аммиака, подаваемого в реакционное пространство. В альтернативном варианте блок 2 может работать в режиме самодесорбции, когда для ускорения разложения карбамата используется испаряющийся аммиак.

Кроме того, секцию извлечения мочевины можно выполнить в виде только двух аппаратов 4 и 8, работающих при низком давлении. В этом случае поток, состоящий из мочевины и остатка карбамата в водном растворе, подается после разложения из блока 2 непосредственно в блок 4, в котором происходит окончательное отделение раствора мочевины от не вступивших во взаимодействие веществ.

Ниже описана установка для получения мочевины, работающая по предлагаемому в настоящем изобретении способу.

Установка для получения мочевины состоит из реактора синтеза мочевины, показанного на схеме в виде блока 1, первого и второго десорберов, показанных в виде блоков 2 и 9 соответственно, секции извлечения мочевины, состоящей из показанных в виде блоков 3, 4, 7 и 8 аппаратов, и соответствующих устройств для конденсации и рециркуляции в реактор паров, отбираемых из первого и второго десорберов.

В установке, технологическая схема которой показана на фиг. 2, устройство для конденсации паров, отбираемых из второго десорбера 9, выполняется предпочтительно в виде устройства для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера 2, которое показано на схеме в виде блока 6.

В этом варианте между вторым десорбером и секцией извлечения мочевины установлен дистиллятор, показанный в виде блока 10.

В установке для получения мочевины, технологическая схема которой показана на фиг. 3, имеется подводящая магистраль, выполненная в виде трубопровода 26, соединяющего секцию извлечения мочевины с десорбером 2. В этом случае отпадает необходимость в использовании десорбера 9 и дистиллятора 10.

Установку для осуществления предлагаемого в настоящем изобретении способа получения мочевины можно выполнить в виде вновь созданной установки или в виде установки, полученной путем модернизации существующей установки, например установки, технологическая схема которой показана на фиг. 1.

В первом варианте предлагаемый в настоящем изобретении способ модернизации существующей установки предусматривает:

- установку второго десорбера (блок 9) для разложения по крайней мере части карбамата в водном растворе, отбираемого из секции извлечения мочевины (по трубопроводу 26);

- установку оборудования для конденсации по крайней мере части отбираемых из второго десорбера паров и рециркуляции в реактор (блок 1) полученного при этом высококонцентрированного карбамата в водном растворе.

В другом варианте предлагаемый в настоящем изобретении способ модернизации предусматривает:

- установку оборудования для подачи паров, отбираемых из второго десорбера (блок 9), в показанное на схеме в виде блока 6 оборудование, предназначенное для конденсации паров, отбираемых из первого десорбера (2).

Предпочтительный вариант предлагаемого в настоящем изобретении способа модернизации существующей установки для получения мочевины предусматривает:

- установку средств (трубопровод 33) для подачи остатка карбамата в водном растворе из второго десорбера (блок 9) в секцию извлечения мочевины.

В одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения предлагаемый в нем способ модернизации предусматривает:

- установку средств (трубопровод 26) для подачи по крайней мере части раствора карбамата из секции извлечения мочевины в показанный на схеме в виде блока 2 десорбер.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ модернизации позволяет не только существенно повысить конверсионный выход существующего реактора синтеза мочевины, но и увеличить его производительность.

Фактически в предлагаемой схеме в реактор 1 возвращается крайне незначительное количество воды, что позволяет увеличить количество подаваемого в реактор аммиака и углекислого газа, не перегружая при этом не только сам реактор, но и десорбер 2 и дистилляторы 3 и 4 секции извлечения мочевины.

Приведенные ниже примеры, которые носят только иллюстративный, а не ограничивающий объем изобретения характер, позволяют сравнить конверсионные выходы установок, которые работают по предлагаемому в изобретении способу или получены в результате модернизации существующих установок предлагаемым в изобретении способом, с конверсионным выходом установки, работающей по известному способу.

Пример 1. В результате модернизации существующей установки, которая работает по известному способу и технологическая схема которой показана на фиг. 1, была создана установка, которая работает по предлагаемому в изобретении способу и технологическая схема которой показана на фиг. 2.

Работа существующей установки основана на так называемом процессе самодесорбции аммиака, когда в аппарат для разложения, показанный на схеме в виде блока 2, не подаются в качестве десорбирующего реагента ни аммиак, ни углекислый газ. Поэтому в этой основанной на самодесорбции схеме трубопровод 30 отсутствует.

До модернизации реактор синтеза мочевины работал в следующем режиме:

Молярное отношение NH₃/CO₂ на входе - 3,2

Молярное отношение H₂О/CO₂ на входе - 0,6

Конверсионный выход CO₂ в мочевину, % - 61

Давление, бар, абс. - Около 150

Температура, ^oC - 190

Производительность, т мочевины/день - 1800

После модернизации существующей установки добавлением в нее второго десорбера 9, в который из секции извлечения мочевины подавали 77% раствора карбамата, и подачей паров из второго десорбера через конденсатор 6 в реакционное пространство 1 (см. фиг. 2) реактор работал в следующем режиме:

Молярное отношение NH₃/CO₂ на входе - 3,2

Молярное отношение H₂О/CO₂ на входе - 0,19

Конверсионный выход CO₂ в мочевину, % - 70

Давление, бар, абc. - Около 150

Температура, ^oC - 190

Производительность, т мочевины/день - 2500

Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволил на 9 % увеличить конверсионный выход и на 700 тонн, т.е. более чем на 39%, увеличить производительность существующей установки.

Значительное увеличение конверсионного выхода и снижение количества воды, возвращаемой в реактор, обеспечили значительное повышение производительности существующей установки при ее минимальной модернизации и низких капиталовложениях. Кроме того, повышение конверсионного выхода после модернизации установки позволили уменьшить количество потребляемой на установке энергии.

Пример 2. В результате модернизации существующей установки, работающей по известной схеме, показанной на фиг. 1, на ее базе была создана новая работающая по предлагаемому в изобретении способу установка, технологическая схема которой показана на фиг. 2.

Существующая установка работает в режиме десорбции углекислым газом, когда поток углекислого газа в качестве десорбирующего реагента подается (по трубопроводу 30) в аппарат для разложения, показанный на схеме в виде блока 2. При работе в таком режиме в схеме не требуется трубопровод 31, а в составе блока 7 не требуется аппарат для выделения аммиака. В такой схеме не требуются также аппараты 3 и 7, а секция выделения мочевины может состоять только из работающих при низком давлении аппаратов 4 и 8.

До модернизации реактор синтеза мочевины работал в следующем режиме:

Молярное отношение NH₃/CO₂ на входе - 3,0

Молярное отношение H₂О/CO₂ на входе - 0,5

Конверсионный выход CO₂ в мочевину, % - Около 60

Давление, бар, абс. - Около 145

Температура, ^oC - 185

Производительность, т мочевины/день - 1900

После модернизации существующей установки добавлением в нее второго десорбера 9, в который из секции извлечения мочевины подавали 70% раствор карбамата, и подачей паров из второго десорбера через конденсатор 6 в реакционное пространство 1 (см. фиг. 2) реактор работал в следующем новом режиме:

Молярное отношение NH₃/CO₂ на входе - 3,0

Молярное отношение H₂О/CO₂ на входе - 0,25

Конверсионный выход CO₂ в мочевину, % - 66

Давление, бар, абс. - Около 150

Температура, ^oC - 190

Производительность, т мочевины/день - 2500

Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволил на 6 % увеличить конверсионный выход и на 600 тонн, т.е. более чем на 32%, увеличить производительность существующей установки.

При этом, кроме того, указанное увеличение производительности и конверсионного выхода было достигнуто при весьма незначительной модернизации существующей установки и низких дополнительных капиталовложениях.

Пример 3. В этом примере увеличение конверсионного выхода реактора было достигнуто при его работе в составе вновь созданной установки, на которой был реализован предлагаемый в настоящем изобретении способ, технологическая схема которого показана на фиг. 2.

Как и в примере 2, установка работала в режиме десорбции углекислым газом, когда весь подлежащий подаче в реактор 1 углекислый газ сначала подавали по трубопроводу 30 в качестве десорбирующего реагента в аппарат разложения, показанный на схеме в виде блока 2. В этом случае в схеме не требуются трубопроводы 22 и 31, а в составе блока 7 не требуется аппарат для выделения аммиака. В секции извлечения мочевины необходимо иметь аппараты 3, 4, 7 и 8 среднего и низкого давления.

Реактор в составе предлагаемой в настоящем изобретении установки для получения мочевины работал в следующем режиме:

Молярное отношение NH₃/CO₂ на входе - 3,2

Молярное отношение H₂О/CO₂ на входе - 0,1

Давление, бар, абс. - Около 150

Температура, ^oC - 190

Производительность, т мочевины/день - 400

Конверсионный выход углекислого газа в мочевину в работающем в таком режиме реакторе оказался очень высоким и достиг 72%. При этом количество воды в возвращаемом в реактор растворе карбамата было достаточно небольшим.

Небольшое количество воды и не вступивших во взаимодействие веществ, содержащихся в реакционной смеси, поступающей в аппарат для разложения и затем в секцию извлечения мочевины, определило по сравнению с существующими установками снижение нагрузки на используемое в них оборудование и обеспечило снижение расхода энергии и уменьшение необходимых капиталовложений.

Приведенные в перечисленных выше примерах данные были получены с использованием обычных алгоритмов расчета.