способ совместного производства аммиака и мочевины, установка для осуществления способа, способ модернизации установок синтеза аммиака и синтеза мочевины

Формула изобретения

1. Способ совместного производства аммиака и мочевины на установке, содержащей реактор синтеза аммиака, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины, предусматривающий риформинг углеводородного пара, получение потока, содержащего раствор аммиака и диоксида углерода, взаимодействие растворов аммиака и диоксида углерода в процессе синтеза мочевины и карбамата, отличающийся тем, что он включает стадии: обработки с частичным разложением, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе и выходящего из указанной секции регенерации мочевины, для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе; подачи указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе в реактор синтеза мочевины; подачи в секцию синтеза карбамата потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученный в результате разложения карбамата, газового потока, который содержит водород, азот и диоксид углерода и который получен предпочтительно на стадии риформинга углеводородного пара, и потока, содержащего аммиак, из реактора синтеза аммиака, взаимодействия аммиака с диоксидом углерода в указанной секции синтеза карбамата, с получением потока, включающего карбамат в водном растворе и газовый поток, включающий водород и азот; подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, в реактор синтеза мочевины; подачи указанного газового потока, включающего водород и азот, в реактор синтеза аммиака.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток, выходящий из реактора синтеза аммиака, содержит аммиак в паровой фазе.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он далее включает предварительную стадию охлаждения потока, поступающего со стадии риформинга и включающего водород, азот и диоксид углерода, путем непрямого теплообмена этого потока с потоком, включающим водный раствор мочевины со стадии синтеза мочевины при разложении карбамата в секции регенерации мочевины.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он далее включает стадии: обработки с частичным разложением, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, полученный в секции синтеза карбамата, для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе; подачи указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в реактор синтеза мочевины; подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученный на указанной стадии обработки с частичным разложением водного раствора карбамата, в секцию синтеза карбамата.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он далее включает стадии предварительного нагревания потока, включающего рециклированный аммиак, выходящий из секции регенерации мочевины, и подачи указанного предварительно нагретого потока, включающего аммиак, в секцию синтеза карбамида.

6. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что он далее включает стадии: охлаждения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, возникающей из стадии частичного разложения карбамата; подачи охлажденного таким образом потока в указанный реактор синтеза мочевины.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он далее включает стадию подачи потока, включающего воду, выходящую из секции концентрирования мочевины в указанную секцию синтеза карбамата.

8. Установка для совместного производства аммиака и мочевины, содержащая реактор 2 синтеза аммиака, секцию 3 синтеза карбамата, реактор 5 синтеза мочевины и секцию 21 регенерации мочевины, отличающаяся тем, что она включает секцию 23 разложения карбамата; средство 39 для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящем из указанной секции 21 регенерации мочевины в указанную секцию 23 разложения; средства 40, 34 для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученный в указанной секции 23 разложения в реакторе 5 синтеза мочевины; соответствующие средства 9b, 7 и 8 для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученный в указанной секции 23 разложения, газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, выходящие предпочтительно из секции 10 риформинга углеводородного пара, и поток, включающий аммиак, выходящий из указанного реактора 2 синтеза аммиака в указанную секцию 3 синтеза карбамата; средство 15 для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученный в указанной секции 3 синтеза карбамата в указанный реактор 5 синтеза мочевины; средство 16 для подачи газообразного потока, включающего водород и азот, полученные в указанной секции 3 синтеза карбамата в указанный реактор 2 синтеза аммиака.

9. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что она далее включает средство 9а для подачи потока, включающего воду в указанную секцию 3 синтеза карбамата, в жидкостной связи с секцией 22 концентрирования мочевины.

10. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что указанная секция 3 синтеза карбамата включает: первую камеру 42 в жидкостной связи с указанным средством 7 для подачи газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, в указанную секцию 3 синтеза карбамата, и с указанным средством 15, для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции 3 синтеза карбамата в указанный реактор 5 синтеза мочевины, соответственно; вторую камеру 43 в жидкостной связи с указанным средством 8 для подачи потока, включающего аммиак, выходящий из указанного реактора 2 синтеза аммиака, в указанную секцию 3 синтеза карбамата; третью камеру 44 в жидкостной связи с указанным средством 9b для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, в указанную секцию 3 синтеза карбамата, и с указанным средством 16 для подачи газового потока, включающего водород и азот, полученные в указанной секции 3 синтеза карбамата, в указанный реактор 2 синтеза аммиака соответственно; первый пленочный абсорбер 45, расположенный между указанной первой и указанной второй камерами 42, 43 и включающий множество труб, имеющих противоположные концы в жидкостной связи с указанной первой, соответственно указанной второй камерами 42, 43; второй пленочный абсорбер 46, расположенный между указанной второй и указанной третьей камерами 43, 44 и включающий множество труб, имеющих противоположные концы в жидкостной связи с указанной второй, соответственно указанной третьей камерами 43, 44.

11. Установка по п. 10, отличающаяся тем, что указанная третья камера 44 находится в жидкостной связи со средством 9а для подачи потока, включающего воду, выходящую из секции 22 концентрирования мочевины.

12. Установка по п. 10, отличающаяся тем, что указанные камеры 42-44 и указанные абсорберы 45-46 включаются в единичное, по существу, вертикальное трубчатое устройство, первая камера 42 и третья камера 44 которого располагаются в нижнем и соответственно верхнем концах указанного устройства.

13. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что указанное средство 8 для подачи потока, включающего аммиак, непосредственно соединяет указанный реактор 2 синтеза аммиака с указанной секцией 3 синтеза карбамата.

14. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что она, кроме того, включает средства 24, 25 для охлаждения указанного потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, за счет непрямого теплообмена с потоком, включающим мочевину в водном растворе в указанной секции 21 регенерации мочевины.

15. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что она кроме того включает средство 41 для подачи, по крайней мере, части указанного потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящем из указанной секции 3 синтеза карбамата в указанную секцию 23 разложения карбамата.

16. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что она, кроме того, включает средство 48 для предварительного нагревания потока, включающего рециклизованный аммиак, выходящий из секции 22 регенерации мочевины, и средство 30 для подачи указанного нагретого потока, включающего аммиак, в указанный реактор 5 синтеза мочевины.

17. Установка по п. 8 или 15, отличающаяся тем, что она, кроме того, включает средство 49 для охлаждения указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, выходящего из указанной секции 23 секции разложения карбамата; средство 34 для подачи указанного охлажденного потока в указанный реактор 5 синтеза мочевины.

18. Способ одновременной модернизации установки синтеза аммиака и установки синтеза мочевины, содержащих, соответственно, реактор 2 синтеза аммиака и реактор 5 синтеза мочевины, а также секцию 21 регенерации мочевины и секции 3 синтеза карбамата, отличающийся тем, что он предусматривает: обеспечение секции 23 разложения карбамата; обеспечение средства 39 для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из указанной секции 21 регенерации мочевины, в указанную секцию 23 разложения; обеспечение средств 40, 34 для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученного в указанной секции 23 разложении в указанный реактор 5 синтеза мочевины; обеспечение соответствующих средств 9b, 7 и 8 для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции 23 разложении, газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, предпочтительно выходящего из секции 10 риформинга углеводородного пара, и потока, включающего аммиак, выходящий из указанного реактора 2 синтеза аммиака в указанную секцию 3 синтеза карбамата; обеспечение средства 15 для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции 3 синтеза карбамата в указанный реактор 5 синтеза мочевины; обеспечение средства 16 для подачи газового потока, включающего водород и азот, полученного в указанной секции 3 синтеза карбамата в указанный реактор 2 синтеза аммиака.

19. Способ модернизации по п. 18, отличающийся тем, что в указанную секцию синтеза карбамата включают: первую камеру 42 в жидкостной связи с указанным средством 7 для подачи газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, в указанную секцию 3 синтеза карбамата, и с указанным средством 15, для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции 3 синтеза карбамата, в указанный реактор 5 синтеза мочевины, соответственно; вторую камеру 43 в жидкостной связи с указанным средством 8 для подачи потока, включающего аммиак, выходящий из указанного реактора 2 синтеза аммиака, в указанную секцию 3 синтеза карбамата; третью камеру 44 в жидкостной связи с указанным средством 9b для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, в указанную секцию 3 синтеза карбамата, и с указанным средством 16 для подачи газового потока, включающего водород и азот, полученные в указанной секции 3 синтеза карбамата, в указанный реактор 2 синтеза аммиака соответственно; первый пленочный абсорбер 45, расположенный между указанной первой и указанной второй камерой 42, 43 и включающий множество труб, имеющих противоположные концы в жидкостной связи с указанной первой, соответственно указанной второй камерами 42, 43; второй пленочный абсорбер 46, расположенный между указанной второй и указанной третьей камерами 43, 44 и включающий множество труб, имеющих противоположные концы в жидкостной связи с указанной второй, соответственно указанной третьей камерами 43, 44.

20. Способ модернизации по п. 18, отличающийся тем, что он, кроме того, предусматривает обеспечение средств 24, 25 для охлаждения указанного потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, за счет непрямого теплообмена с потоком, включающим мочевину в водном растворе в указанной секции 21 регенерации мочевины.

21. Способ модернизации по п. 18, отличающийся тем, что он, кроме того, предусматривает обеспечение средства 41 для подачи, по крайней мере, части указанного потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из указанной секции 3 синтеза карбамата в указанную секцию 23 разложения карбамата.

22. Способ модернизации по п. 18, отличающийся тем, что он, кроме того, предусматривает обеспечение средства 48 для предварительного нагревания потока, включающего рециклизованный аммиак, выходящий из секции 22 регенерации мочевины; обеспечение средства 30 для подачи указанного нагретого потока, включающего аммиак, в указанный реактор 5 синтеза мочевины.

23. Способ модернизации по п. 18, отличающийся тем, что он, кроме того, предусматривает: обеспечение средства 49 для охлаждения указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, выходящий из указанной секции 23 разложения карбамата; обеспечение средства 34 для подачи охлажденного потока в указанный реактор 5 синтеза мочевины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу совместного производства аммиака и мочевины на установке, включающей реактор синтеза аммиака, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины.

В следующем описании и в следующей формуле изобретения термином: "способ совместного производства аммиака и мочевины" предполагается обозначать единичный способ, который объединяет способ производства аммиака со способом производства мочевины.

Другими словами, согласно этой технологии мочевина производится, по крайней мере, частично, путем проведения синтеза аммиака в синтетическом реакторе для взаимодействия с диоксидом углерода, содержащимся в синтетическом неочищенном газовом потоке, включающем среди других продуктов водород и азот, входящие, например, из секции риформинга. Синтетический неочищенный газовый поток, свободный от диоксида углерода, направляется после этого в реактор синтеза аммиака.

Процессы этого типа позволяют исключить или в любом случае уменьшить в заметной степени секцию декарбонизации синтетического неочищенного газового потока, секцию разделения аммиака, полученного в соответствующем синтетическом реакторе, и секцию сжатия диоксида углерода. Кроме того, расход энергии и капиталовложения, являющиеся следствием единичной объединенной системы, могут быть, по существу ниже, чем эти параметры, являющиеся следствием двух раздельных способов для аммиака и для мочевины.

Необходимость в обеспечении объединенного способа является особенно ощутимой во всех случаях, где весь, или в некоторых случаях, где большинство аммиака превращается в мочевину за счет его взаимодействия с диоксидом углерода, полученным в качестве побочного продукта при приготовлении синтетического газа.

В следующем описании и в последующей формуле изобретения термином: "секция регенерации мочевины" предполагается обозначать часть установки нижнего потока реактора синтеза мочевины, включающего один или два реактора разложения карбамата при среднем давлении (около 18 бар), соответственно при среднем и низком давлении (около 4 бар) и смежных карбаматных конденсаторов, чьей функцией является отделение полученной мочевины от реакционной смеси, выходящей из соответствующего реактора синтеза, позволяя таким путем получать 60-75%-ный концентрированный раствор мочевины.

Изобретение относится также к установке для осуществления вышеуказанного способа, а также к способу одновременной модернизации установки производства аммиака и установки производства мочевины.

В следующем описании и в последующей формуле изобретения термином: "одновременная модернизация" предполагается обозначать модернизацию, которая касается в одно и то же время и существующей установки синтеза аммиака, и существующей установки синтеза мочевины с целью их объединения.

Объединение между способами производства аммиака и мочевины, где диоксид углерода, содержавшийся в синтетическом неочищенном газе, и синтетический аммиак заставляют взаимодействовать с образованием водного раствора карбамата, который посылается в реактор синтеза мочевины, включает, с одной стороны, упрощение установки с конкретной ссылкой на секции декарбонизации и разделения аммиака с секцией сжатия СО₂, но с другой стороны, заметную сверхперегрузку секций, связанных с производством мочевины, в основном, благодаря отсутствию образования тепла и избыточному молярному отношению Н₂О/СО₂ в реакторе синтеза мочевины, с обеспечением низкой степени превращения и высокого расхода энергии.

Как следствие, в области совместного производства аммиака и мочевины ощущается повышенная необходимость обеспечения способов, позволяющих увеличить степень превращения мочевины простым путем с низкими текущими затратами и капиталовложениями.

Уровень техники.

Для того, чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, было предложено в этой области несколько способов совместного производства аммиака и мочевины.

Например, в Патентах США US-A3303215 и US-A-3310376 раскрывается способ совместного производства согласно ранее известному уровню техники, где соответственно очищенный жидкий аммиак загружается в реактор синтеза мочевины, где аммиак подвергается взаимодействию с диоксидом углерода, содержащимся в синтетическом неочищенном газе, включающем также водород и азот.

В реакторе синтеза мочевины аммиак и диоксид углерода взаимодействуют и образуют аммоний карбамат, который, в свою очередь, превращается в мочевину путем дегидратации.

Первый недостаток этого процесса заключается в том, что достижение высокого значения тепла, продуцированного в процессе производства карбамата, и присутствие инертных газов (водорода и азота), которое частично снижает давление аммиака и диоксида углерода, делает необходимой эксплуатацию в реакторе синтеза мочевины при высоких давлениях для сохранения реагирующих веществ в жидкой фазе, с последующим высоким расходом энергии и капиталовложений.

Кроме того, из-за введения в реактор синтеза мочевины больших количеств воды, например, в виде карбамата в водном растворе для облегчения поглощения диоксида углерода в растворе аммиака и последующего превращения в карбамат молярное отношение Н₂О/СО₂ в таком синтетическом реакторе является относительно высоким, и степень превращения является неудовлетворительной.

Другой недостаток заключается в структурной и эксплуатационной сложности реактора синтеза мочевины, необходимого для осуществления вышеописанного способа, который должен включать специальное устройство для отделения инертных газов (водорода и азота) от диоксида углерода и от аммиака в паровой фазе.

Согласно этому способу предыдущего уровня техники обеспечивается также стадия конденсации и отделения аммиака, полученного за счет непрореагировавших газов, типичных для способов производства аммиака, которая скорее требуется с экономической точки зрения и с точки зрения расхода энергии.

В патентах США US-A-3349126, US-A-4012443, US-A-4013718 и USA-4320103 раскрывается другой способ, согласно которому осуществляют стадии разделения для поглощения диоксида углерода и синтеза карбамата.

В качестве ближайшего аналога может быть взят патент US 4012443 А, где описан способ совместного производства аммиака и мочевины на установке, содержащей реактор синтеза аммиака, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины.

Согласно этому способу аммиак, выходящий из соответствующего синтетического реактора, отделяется от непрореагировавших газов - обычно поглощением водой в специальной секции поглощения - и направляется в секцию синтеза карбамата, где он взаимодействует с диоксидом углерода, содержащимся в синтетическом неочищенном газе, выходящем из секции риформинга, образуя аммоний карбамат, который направляется в реактор синтеза мочевины.

В этом случае также поглощение диоксида углерода и последующее превращение в карбамат имеет место в среде, обогащенной водой, которая затем посылается вместе с карбаматом в реактор синтеза мочевины.

Кроме того, теплота образования карбамата, которая высвобождается в процессе поглощения диоксида углерода раствором аммиака, вызывает сильное испарение последнего, которое включает необходимость дополнительной регенерации аммиака на выходе секции синтеза карбамата, с решением проблем избыточного разбавления карбамата. В то же самое время, так как в реакторе превращения мочевины не хватает теплоты для образования карбамата, условия эксплуатации в указанном реакторе становятся более затрудненными.

Иначе говоря, согласно этому способу известного ранее уровня техники производство карбамата вне реактора синтеза мочевины включает не только потерю, связанную с теплотой образования, но также требует дополнительного количества воды, что находится в противоречии с последующей дегидратацией мочевины и поэтому не позволяет получать удовлетворительную степень превращения.

В качестве ближайшего аналога также может быть взята установка для совместного производства аммиака и мочевины по патенту US 4320103 А, включающая реактор синтеза аммиака, секцию синтеза карбамата, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины.

В заключении, способы для совместного производства аммиака и мочевины согласно предыдущему уровню техники, кроме требуемых очень сложных установок для их осуществления и включающих высокие капиталовложения и стоимость, а также высокий расход энергии, не позволяют в любом случае получать высокую степень превращения мочевины благодаря избыточному молярному отношению Н₂О/СО₂, присутствующему в соответствующем синтетическом реакторе.

Из-за этих недостатков вышеуказанные способы не находят до настоящего времени конкретного применения, несмотря на постоянно растущую необходимость в этой области.

Краткое содержание изобретения.

Проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, что обеспечивается способ совместного производства аммиака и мочевины, такой, который позволяет, с одной стороны, достигнуть высокой степени превращения, и который, с другой стороны, является простым в осуществлении с низкими текущими затратами и капиталовложениями и низким расходом энергии.

Вышеуказанная проблема решается согласно изобретению с помощью способа вышеуказанного типа, включающего стадии:

обработки с частичным разложением, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе и выходящего из указанной секции регенерации мочевины, для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе;

подачи указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе в реактор синтеза мочевины;

подачи указанного потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, возникающего из указанной стадии обработки, газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, предпочтительно полученный за счет риформинга углеводородного пара, и потока, включающего аммиак, выходящий из реактора синтеза аммиака в секцию синтеза карбамата,

взаимодействия указанного аммиака с указанным диоксидом углерода в указанной секции синтеза карбамата, с получением потока, включающего карбамат в водном растворе и газовый поток, включающий водород и азот;

подачи указанного потока, включающего карбамат в водном растворе в указанный реактор синтеза мочевины;

подачи указанного газового потока, включающего водород и азот в указанный реактор синтеза аммиака.

Преимущественно благодаря способу согласно настоящему изобретению и, в частности, стадии частичного разложения карбамата, поступающего из секции регенерации мочевины, становится возможным послать в секцию синтеза карбамата водообогащенный раствор и послать в то же самое время в реактор синтеза мочевины поток, включающий аммиак и, по существу, безводный диоксид углерода, который позволяет снизить молярное отношение Н₂О/СО₂ в таком реакторе, увеличивая таким образом степень превращения мочевины.

Таким образом, кроме сохранения молярного отношения Н₂О/СО₂ в реакторе синтеза мочевины становится возможным преимущественно эксплуатировать, по крайней мере, часть воды включенной в карбамат в водном растворе, поступающий из секции регенерации мочевины, рециклизуя его простым и экономичным способом в секцию синтеза карбамата, для того чтобы облегчить поглощение диоксида углерода и сохранить карбамат, полученный в виде водного раствора, предотвращая, таким образом, его нежелательную кристаллизацию.

Другое преимущество, проявляющееся из настоящего способа, заключается фактически в том, что, посылая в реактор синтеза мочевины газовый поток, включающий аммиак и диоксид углерода, становится возможным подавать, по крайней мере, часть тепла реакции необходимого для синтеза мочевины непосредственно из тепла, генерированного за счет реакции между аммиаком и диоксидом углерода в реакторе синтеза мочевины (теплота образования карбамата). Поступая таким образом, становится возможным исключить проблему теплового баланса в реакторе синтеза мочевины, даже в тех случаях, когда, по существу, весь диоксид углерода, включенный в синтетический неочищенный газ, превращается в карбамат в конкретной секции синтеза.

Поэтому способ согласно настоящему изобретению позволяет проводить чрезвычайно простым и эффективным способом совместное производство аммиака и мочевины при низких капиталовложениях и низкой стоимости, а также при низком расходе энергии и высокой степени превращения мочевины.

В отличие от способов согласно известному ранее уровню техники настоящий способ преимущественно позволяет исключить обременительную стадию выделения аммиака за счет конденсации или поглощения из непрореагировавших газов.

Действительно, согласно настоящему изобретению аммиак и диоксид углерода выделяются в одно и то же время из соответствующих потоков и направляются непосредственно на взаимодействие в единичную секцию синтеза карбамата за счет эксплуатации их высокой емкости химической реакции, получения раствора карбамата, который посылают в реактор синтеза мочевины.

Предпочтительно поток, выходящий из реактора синтеза аммиака, включает аммиак в паровой фазе, так что синтез аммоний карбамата может иметь место, по крайней мере, частично в газовой фазе, с чрезвычайно быстрой реакцией между аммиаком и диоксидом углерода, которая не требует предварительного поглощения диоксида углерода в потоке, включающем аммиак.

Если в секции синтеза карбамата будет требоваться более высокое количество воды, чем количество, включенное в разбавленный поток, включающий карбамат в водном растворе, образующийся на стадии обработки, способ согласно настоящему изобретению преимущественно включает дальнейшую стадию подачи потока, включающего воду, поступающую из секции концентрирования мочевины в указанную секцию синтеза карбамата.

Таким образом, за счет рециклинга воды, полученной в одной из секций нижнего потока реактора синтеза мочевины, далее исключается необходимость посылать в секцию синтеза карабамата поток, включающий воду, поступающий извне процесса, получая таким образом экономию издержек производства.

Для того чтобы преимущественно увеличить степень превращения мочевины, способ согласно настоящему изобретению далее включает стадии:

воздействия на, по крайней мере, часть указанного потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции синтеза карбамата, с частичным разложением для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе;

подачи указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в указанный реактор синтеза мочевины;

подачи указанного потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, появляющегося на указанной стадии обработки, газового потока, в указанную секцию синтеза карбамата.

Фактически, поступая таким образом, становится возможным направить в секцию синтеза карбамата безводный поток, включающий аммиак и диоксид углерода, что позволяет далее снизить молярное отношение Н₂О/СО₂ с гарантированным увеличением степени превращения, преимущественно рециклизуя в секцию синтеза карабамата воду, присутствующую в потоке карбамата, выходящем из такой секции.

Для того чтобы контролировать температуру внутри реактора синтеза мочевины и обеспечивать оптимум условий производства для превращения мочевины, способ согласно настоящему изобретению далее включает стадии:

- предварительное нагревание потока, включающего рециклизованный аммиак, поступающего из секции синтеза мочевины; и

- подачу указанного предварительно нагретого потока, включающего аммиак, в указанный реактор синтеза мочевины.

В соответствии с альтернативным вариантом способа согласно настоящему изобретению температура внутри реактора синтеза мочевины контролируется благодаря факту дальнейшего включения стадий:

- охлаждение потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, поступающего из стадии частичного разложения указанного карбамата;

- подача охлажденного таким образом потока в указанный реактор синтеза мочевины.

Оба вышеприведенных альтернативных варианта позволяют проводить прямой и эффективный контроль температуры в реакторе синтеза мочевины, позволяя подавать точное количество тепла, необходимое для высокой степени превращения.

В первом случае реактор синтеза мочевины загружается соответственно предварительно нагретым потоком, включающим рециклизованный аммиак, в то время как во втором случае поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, соответственно охлаждается до того, как быть поданным в реактор синтеза мочевины.

Для осуществления вышеуказанного способа изобретение предоставляет установку для совместного производства аммиака и мочевины, включающую дополнительно к известной установке - прототипу (US 4320103 А) секцию разложения карбамата, а также:

средство для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, поступающего из указанной секции регенерации мочевины в указанную секцию разложения;

средство для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученного в указанной секции разложения, в указанный реактор синтеза мочевины;

соответствующее средство для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции разложения, газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, выходящего предпочтительно из углеводородного потока секции риформинга, и потока, включающий аммиак, выходящего из указанного реактора синтеза аммиака в указанную секцию синтеза карбамата;

средство для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза мочевины;

средство для подачи газообразного потока, включающего водород и азот, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза аммиака.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается также способ для одновременной модернизации установки синтеза аммиака и установки синтеза мочевины, включающий соответственно реактор синтеза аммиака и реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины, характеризующийся тем, что он включает стадии:

обеспечение секции синтеза карбамата и секции разложения карбамата;

обеспечение средства для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе поступающего из указанной секции регенерации мочевины в указанную секцию разложения;

обеспечение средства для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученного в указанной секции разложения, в указанный реактор синтеза мочевины;

обеспечение соответствующего средства для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции разложения, газового потока, включающий водород, азот и диоксид углерода, поступающего предпочтительно из секции риформинга углеводородного пара, и потока, включающего аммиак, поступающего из указанного реактора синтеза аммиака, в указанную секцию синтеза карбамата;

обеспечение средства для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза мочевины;

обеспечение средства для подачи газообразного потока, включающего водород и азот, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза аммиака.

Благодаря вышеупомянутому способу модернизации, который объединяет существующую установку аммиака и существующую установку мочевины, становится возможным получать простым и экономичным путем мочевину с высокой степенью превращения, и в то же время в значительной степени снизить издержки производства и расход энергии.

Свойства и преимущества целей изобретения представляются впредь в описании его вариантов, приведенных ниже с помощью неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемый чертеж.

Краткое описание чертежа.

Чертеж схематически показывает установку для совместного производства мочевины и аммиака согласно изобретению, реализованную либо ex novo, либо путем модернизации существующей установки производства аммиака и существующей установки производства мочевины обычного типа.

Детальное описание предпочтительного варианта.

Только для того, чтобы сделать описание настоящего изобретения более простым, ссылка будет делаться на соединительные трубы различных частей установки, а также на те же части установки, которые описаны далее и представлены на чертеже, традиционные сами по себе, только если это четко необходимо.

Что касается чертежа, на нем обычно указывается цифрой 1 установка для совместного производства аммиака и мочевины согласно изобретению.

Преимущественно установка 1 включает реактор 2 аммиака, секцию 3 синтеза карбамата, секцию 4 синтеза мочевины, секцию 21 регенерации мочевины и секцию 23 разложения карбамата.

Секция 4 синтеза мочевины включает расположенные в ряд относительно друг друга реактор 5 синтеза мочевины и стриппер 6 высокого давления (около 180 бар) для частичного разложения карбамата и выделения свободного аммиака в водный раствор, присутствующий в реакционной смеси, поступающей из реактора 5.

Как будет видно позднее, способ совместного производства аммиака и мочевины согласно настоящему изобретению позволяет получать в реакторе 5 синтеза мочевины выход, сравнимый с выходом, получаемым с установками производства мочевины согласно ранее известному уровню техники, т.е. выход составляет между 62% и 70%.

Пример рабочих условий реактора 5 синтеза мочевины, применяемых настоящим изобретением, представляет: молярное отношение NН₃/СО₂, равное 3,8, молярное отношение Н₂О/СО₂, равное 0,8, выход 64%, давление 180 бар, температура 190^oС.

В примере чертежа часть установки для производства мочевины представляет установку полностью рециклизующего типа, т.е. с рециклингом реагирующих веществ в реактор 5 синтеза. Однако настоящее изобретение не ограничивается конкретным типом способа синтеза мочевины, но может быть преимущественно использовано также в установках, которые работают со способами синтеза мочевины, например с частичным рециклингом или типа "осуществляемого за один проход" без рециклинга реагирующего вещества.

Цифрами 7, 8, 9а и 9b здесь указываются трубы для подачи газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, потока, включающего аммиак, потока, включающего воду и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе соответственно в секцию 3 синтеза карбамата.

Газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, выходит предпочтительно из секции 10 риформинга углеводородного пара, включающей первичное звено риформинга и вторичное звено риформинга, не показаны на чертеже, которые являются звеньями обычного типа и поэтому известны специалистам в этой области.

В следующем описании и последующей формуле изобретения термином "углеводороды" обозначают обычно неочищенное сырье, которое является источником водорода и углерода, такое как, например, метан или смесь жидких и/или газообразных углеводородов, таких как натуральный газ и тяжелый бензин.

Газовый поток, включающий углеводороды и водяной пар, подается через трубу 11 в первичную трубу риформинга секции 10, где происходит разложение первого углеводородного пара, что приводит к образованию водорода, монооксида углерода и диоксида углерода. Затем создают условия, чтобы разложение продолжалось во вторичной стадии риформинга, где добавляется также газовый поток, включающий азот (обычно воздух).

Номерами 12, 13 и 14 здесь соответственно указывается секция десульфуризации потока, включающего углеводороды, секция высокотемпературного превращения и секция низкотемпературного превращения для превращения монооксида углерода в диоксид углерода.

Секции 12, 13 и 14 являются секциями обычного типа и поэтому не будут описываться более детально в следующем описании.

Для целей настоящего изобретения газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, подаваемый через трубу 7 в секцию 3 синтеза карбамата, может быть получен с помощью любого известного способа, как альтернатива с углеводородным паром риформинга.

Поток, включающий аммиак, выходит из реактора 2 синтеза аммиака и подается в секцию 3 через трубу 8.

Согласно примеру чертежа ничего не стоит, чтобы труба 8 непосредственно соединяла реактора 2 синтеза аммиака с секцией 3 синтеза карбамата. Таким образом, становится возможным подавать в последнюю секцию поток, включающий свободный аммиак в паровой фазе, который мгновенно взаимодействует с диоксидом углерода, который присутствует в секции 3, облегчая синтез карбамата.

Преимущественно, по крайней мере, часть воды, подаваемой в секцию 3 синтеза карабамата для того, чтобы добиться поглощения диоксида углерода и его немедленной реакции с аммиаком, содержится в потоке, включающем разбавленный карбамат в водном растворе, выходящем через трубу 9b из секции 23 разложения карбамата, которая будет описана более детально позже.

В примере чертежа предварительно определенное количество воды также загружается в секцию синтеза карбамата через трубу 9а. Такая вода или ее часть могут поступать из источника вне установки 1 или преимущественно из секции 22 концентрирования мочевины.

Однако подача потока, включающего воду, через трубу 9а совершенно необязательна и служит, главным образом, для увеличения содержания воды внутри секции 3 синтеза карбамата.

Действительно, здесь обеспечивается, но не представляется вариант изобретения, где вся вода подается в секцию 3 через трубу 9b и выходит из секции 23 разложения карбамата. Согласно другому варианту изобретения, не представленному, секция 3 синтеза карбамата загружается только через трубу 9b, дополнительным количеством воды, выходящим из источников снаружи установки 1 или из секции 22 концентрирования мочевины.

Предпочтительно около 30-40% от общего количества воды, подаваемой в секцию 3 синтеза карбамата, подается через трубу 9а и около 60-70% (например, 65%) подается через трубу 9b.

Из секции 3 синтеза карбамата трубы 15 и 16 разветвляются для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, в реактор 5 синтеза мочевины и потока, включающего водород и азот, в реактор 2 синтеза аммиака соответственно.

До того как быть поданным в реактор 2 синтеза аммиака, газовый поток, включающий водород и азот, направляется для прохождения через трубу 16 в секцию 17 метанизации и в осушительную секцию 18 обычного типа, где газовый поток соответственно очищается.

В частности, в секции 17 метанизации возможные следы монооксида углерода и/или диоксида углерода являются пригодными для превращения в метан. В осушительной секции 18 газовый поток, включающий водород и азот, напротив, дегидратируется промыванием его жидким аммиаком так, чтобы удалить возможные следы воды.

В соответствии с этим газовому потоку, включающему аммиак, позволяется входить в трубу 16 через трубу 19, и затем он подается вместе с газовым потоком, включающим водород и азот, в осушительную секцию 18, которая обычно включает сепаратор газ/жидкость.

В сепараторе вода, присутствующая в газовом потоке, поглощается аммиаком так, чтобы получался водный раствор аммиака, который преимущественно рециклизуется в секцию 4 синтеза мочевины с помощью труб 20 и 15; в то же самое время газовый поток, свободный от воды, включающий водород и азот, подается в реактор 2 синтеза аммиака через трубу 16.

Рабочие условия давления и температуры внутри реактора 2 синтеза аммиака являются типичными условиями обычной установки синтеза аммиака, хорошо известной специалистам в этой области.

Кроме того, секция 4 синтеза, части установки для производства мочевины, также включает секцию 21 регенерации мочевины, секцию 22 концентрирования мочевины и преимущественно секцию 23 разложения карбамата.

В примере чертежа секция 21 регенерации мочевины является секцией типа, включающей реактор 24 для разложения карбамата при среднем давлении (около 18 бар) и реактор 25 для разложения карбамата при низком давлении (около 4 бар) и дистилляционную колонну 26 аммиака.

Секция 22 концентрирования мочевины включает, в свою очередь, пару вакуумных аппаратов 27, соответственно 28 и вакуумный агрегат 29, показанный пунктирной линией на чертеже.

Реактор 25 синтеза мочевины соединяется в нижней его части и через трубы 15 и 30 с секцией 3 синтеза карбамата и с трубой 19, подающей поток, включающий аммиак, соответственно.

Между секцией 3 синтеза карбамата и реактором 5 синтеза мочевины обеспечивается сепаратор 31 для экстракции из потока, включающего карбамат в водном растворе, через трубу 32 возможных уносов водорода и азота.

Реактор 5 соединяется также всегда в нижней его части и через трубу 33 со стриппером 6, из которого выходит паровая фаза (включающая аммиак, диоксид углерода и водяной пар), которая рециклизуется в реактор 5 через трубу 34, и жидкая фаза (включающая раствор частично очищенной мочевины), которая подается в аппарат 24 для разложения карбамата секции 21 регенерации мочевины через трубу 35.

Труба 35 проходит через секции 21 и 22 концентрирования и регенерации мочевины, с тем чтобы получить на выходе из аппарата 28 поток очищенной мочевины, который посылается всегда через трубу 35 в аппараты выделения, обычные сами по себе и поэтому не представляемые.

Номером 36 здесь указываются трубы для подачи паров, включающих аммиак, в вакуумный агрегат 29, где такие пары конденсируются согласно хорошо известному способу.

Полученные конденсаты, содержащие некоторое остаточное количество аммиака в водном растворе, посылаются в секцию обработки воды (не представленную) через трубу 37.

Согласно особенности изобретения труба 9а для подачи потока, включающего воду, в секцию 3 синтеза карбамата находится в жидкостной связи с трубой 37 через трубу 38 (представленную пунктирной линий на чертеже).

В этой связи становится возможным загружать секцию 3 синтеза карабамата потоком, включающим воду, выходящим из секции 22 концентрирования мочевины, преимущественно рециклизуя, таким образом, часть воды, уже присутствующей в установке.

Пары, включающие воду, аммиак и диоксид углерода, полученные в аппаратах 24 и 25 разложения карбамата, посылаются после того как, по крайней мере, частично сконденсированы в дистилляционную колонну 26 аммиака, которая отделяет, по существу, чистый аммиак от водного раствора карбамата.

Аммиак, получающийся из дистилляционной колонны, конденсируется и, по крайней мере, частично рециклизуется в реактор 5 синтеза мочевины через трубы 19 и 30, и в осушительную секцию 18 через трубы 19 и 16 соответственно.

Согласно конкретной преимущественной характеристике настоящего изобретения поток, включающий карбамат в водном растворе, выходящий из нижней части дистилляционной колонны 26, посылается через трубу 39 в секцию 23 разложения карбамата. Таким образом, получается, по существу, безводный поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, который рециклизуется в реактор 5 синтеза мочевины через трубы 40 и 34, и очень разбавленный поток карбамата в водном растворе, который преимущественно рециклизуется в секцию 3 синтеза карбамата через трубу 9b.

Преимущественно в соответствии со способом совместного производства аммиака и мочевины этого изобретения, по крайней мере, часть потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из (труба 39) секции 21 регенерации мочевины, подвергается частичной обработке с разложением, приводя к получению потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе. Поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, подается (трубы 40, 34) в реактор 5 синтеза мочевины, в то время как поток, включающий разбавленный карбамат в водном растворе вместе с газовым потоком, включающим водород, азот и диоксид углерода, и поток, включающий аммиак, выходящий из реактора 25 синтеза аммиака, подаются (трубы 9b, 7 и 8) в секцию синтеза карбамата, где аммиак и диоксид углерода взаимодействуют с получением потока, включающего карбамат в водном растворе, и газового потока, включающего водород и азот. Поток, включающий карбамат в водном растворе, подается затем (труба 15) в реактор 5 синтеза мочевины, в то время как газовый поток, включающий водород и азот, подается (труба 16) в реактор 2 синтеза аммиака.

Благодаря настоящему изобретению становится возможным контролирование и сохранение на низких уровнях количества воды, которое посылается в реактор 5 синтеза мочевины, которое преимущественно рециклизуется в секцию 3 синтеза карбамата, позволяя таким образом, простым и эффективным способом получать мочевину с высокой степенью превращения.

Иначе говоря, стадия частичного разложения карбамата предусматривает высокую гибкость способа, так как она позволяет работать даже с очень большими количествами воды в секции 3 синтеза карбамата, без вредного влияния на молярное отношение Н₂О/СО₂, в реакторе 5 синтеза мочевины, и поэтому на степень превращения.

Согласно конкретному преимущественному варианту настоящего изобретения становится возможным дальнейшее снижение молярного отношения Н₂О/СO₂ в реакторе 5 синтеза мочевины, последовательно увеличивая степень превращения, за счет подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из секции 3 в секцию 23 разложения карбамата через трубу 41 (представленную пунктирной линией на чертеже), получая, по существу, безводный поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, которая посылается в реакторе 5 синтеза мочевины через трубы 40 и 34, и очень разбавленный поток карбамата в водном растворе, который преимущественно рециклизуется в секцию 3 синтеза карбамата через трубу 9b.

В результате способ совместного производства аммиака и мочевины характеризуется далее тем, что, по крайней мере, часть потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего (труба 15) из секции 3 синтеза карбамата, подвергается преимущественно частичкой обработке с разложением с получением потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, который посылается (трубы 40, 34) в реакторе 5 синтеза мочевины, и в секцию 3 синтеза карбамата (труба 9b) соответственно.

Преимущественно в зависимости от содержания воды в потоках, включающих карбамат в водных растворах, поступающих из секций 3 и 21, большая или меньшая часть таких потоков направляется в секцию 23 разложения карбамата с тем, чтобы получить рециклизованную воду в секции 3 синтеза карбамата и послать в реактор 5 синтеза мочевины, по существу, безводные реагирующие вещества.

Частичное разложение карбамата, содержащегося в потоке, выходящем из секции 3 синтеза карбамата, и в потоке, выходящем из секции 21 регенерации мочевины, соответственно может иметь место в двух отдельных аппаратах разложения или, как показано на чертеже, в единичной секции 23 аппарата разложения.

Предпочтительно секция 23 разложения карбамата работает в тех же условиях давления и температуры стриппера 6, которые являются теми же, как в реакторе 5 синтеза мочевины.

Согласно конкретному преимущественному аспекту настоящего изобретения секция 3 синтеза карбамата включает три камеры 42, 43 и 44, разделенные двумя пленочными абсорберами 45 и 46.

В примере чертежа камеры 42-44 и пленочные абсорберы 45-46 включаются внутрь единичного, по существу, вертикального трубчатого устройства.

Первая камера 42 располагается в нижней части секции 3 и находится в жидкостной связи с трубой 7, подающей газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, в секцию 3 синтеза карбамата, и с трубой 15, подающей поток, включающий карбамат в водном растворе, полученный в секции 3 синтеза карбамата, в реактор 5 синтеза мочевины.

Вторая камера 45 располагается в центральной части секции 3 и находится в жидкостной связи с трубой 8, подающей поток, включающий аммиак, выходящий из реактора 2 синтеза аммиака, в секцию 3 синтеза карбамата.

Третья камера 44 располагается в верхней части секции 3 и находится в жидкостной связи с трубами 9а и 9b, подающими поток, включающий воду, и разбавленный карбамат в водном растворе в секцию 3 синтеза карбамата, и с трубой 16, подающей газовый поток, включающий водород и азот, полученный в реакторе синтеза аммиака.

Первый пленочный абсорбер 45 располагается между первой и второй камерами 42, 43 и включает множество труб, имеющих противоположные концы в жидкостной связи с первой и второй камерой.

Второй пленочный абсорбер 46 располагается между второй и третьей камерами 43, 44 и включает множество труб, имеющих противоположные концы в жидкостной связи со второй и третьей камерой.

Благодаря сконструированной таким образом секции 3 синтеза карбамата становится возможным проводить быструю и эффективную реакцию между карбаматом и диоксидом углерода в структурно простом устройстве небольшого размера, включающем низкую стоимость реализации и низкие текущие расходы.

Поток, включающий разбавленный карбамат в водном растворе, выходящий из секции 21 регенерации мочевины, подается предпочтительно в третью камеру 44 через трубу 9b близко ко второму пленочному абсорберу 46.

Кроме того, особенно удовлетворительные результаты были получены за счет подачи указанного потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, в третью камеру 44, близко к верхнему концу секции 3 синтеза карбамата, как представлено на чертеже пунктирной линий.

Тем же самым путем поток, включающий воду, подается в третью камеру 44 через трубу 9а, близко к верхнему концу секции 3 синтеза карбамата.

Преимущественно третья камера 44, которая работает предпочтительно в адиабатических условиях, включает множество горизонтальных перфорированных пластин обычного типа, которые позволяют увеличить абсорбционный выход.

В соответствии с конкретной структурой секции 3 синтеза карбамата чертежа поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, выходящий из секции 10 риформинга углеводородного пара, подается через трубу 7 в первую камеру 42.

Из камеры 42 указанный поток заставляют входить со стороны трубы в первый пленочный абсорбер 45, где он течет противотоком с потоком, включающим аммиак и карбамат в водном растворе, выходящий из второй камеры 43.

В этой части большая часть диоксида углерода реагирует со свободным аммиаком предпочтительно либо в паровой фазе, либо в жидкой форме, образуя карбамат, который собирается в камере 42.

Примером состава потока, включающего карбамат в водном растворе, покидающего камеру 42, получаемого способом согласно настоящему изобретению, является следующий пример: аммиак 37,7 вес.%, диоксид углерода 43,7 вес.% и вода 19,0 вес.%.

Газовый поток, покидающий первый пленочный абсорбер 45, смешивается в камере 43 с потоком аммиака, выходящим из реактора 2 синтеза аммиака через трубу 8, и входит со стороны трубы во второй пленочный абсорбер 46, где большая часть диоксида углерода и аммиака в паровой фазе поглощается разбавленным раствором аммиака, выходящим из третьей камеры 44.

Третья камера 44, которая загружается через трубы 9а и 9b потоком, включающим воду, выходящую из секции 22 концентрирования мочевины, и потоком, включающим карбамат в водном растворе, выходящим из секции 21 регенерации мочевины, позволяя окончательно удалять остаточный аммиак и диоксид углерода.

Благодаря настоящему изобретению становится, например, возможным получать газовый поток, включающий водород и азот, выходящий из камеры 44 (труба 16), имеющий содержание остаточного аммиака, равное около 1 мольн.%, и содержание остаточного диоксида углерода, равное около 0,05 мольн.%.

Тепло реакции, которое развивается в секции 3 синтеза карбамата, преимущественно удаляется за счет непрямого теплообмена с охлаждающей жидкостью (например, водой), которую предпочтительно заставляют проходить через боковую оболочку в пленочных абсорберах 45 и 46.

Таким образом, становится возможным поддерживать температуру внутри секции 3 синтеза карбамата в пределах величин, таких, которые предотвращают кристаллизацию карбамата в трубах пленочных абсорберов 45 и 46.

Величины оптимальной температуры и давления внутри секции 3 синтеза карбамата находятся, например, между 140 и 200 барами (предпочтительно 180 бар) и между 110 и 150^oС (предпочтительно 130^oС) соответственно.

Выходящий газ, обогащенный инертными веществами, такими как азот и метан, покидающий реактор 2 синтеза аммиака, отделяется соответственно от реакционного газа и промывается в промывной секции 47 потоком, включающим воду, подаваемую в секцию 3 синтеза карбамата через трубу 9а. Будучи промытым, выходящий газ направляется на установку регенерации обычного типа (не представлена).

Поступая таким образом, становится возможным регенерировать через промывную воду большую часть аммиака, растворенного в выходящем газе, который преимущественно подается в секцию 3 синтеза карбамата.

Номером 50 здесь представляется охлаждающий аппарат, который позволяет охлаждать поток, включающий аммиак, выходящий из реактора 2 синтеза до значений ниже чем около 100^oС.

Согласно конкретному преимущественному аспекту настоящего изобретения обеспечивается в установке для совместного производства аммиака и мочевины средство для охлаждения газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, за счет непрямого теплообмена с потоком, включающим мочевину в водном растворе в секции 21 регенерации мочевины.

В частности, как показано на чертеже, газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, выходящий из секции 10 риформинга, заставляют проходить с помощью трубы 7 через аппараты 24 и 25 разложения карбамата секции 21 регенерации мочевины, где он охлаждается за счет непрямого теплообмена с потоком частично очищенной мочевины.

Таким образом, получается преимущественно двойная польза от охлаждения, с одной стороны, газовый поток, выходящий из секции 10 риформинга, будет подаваться в секцию 3 синтеза карбамата и для питания, с другой стороны, тепло, необходимое для разложения карбамата, включается в частично очищенный поток мочевины, без необходимости иметь источники внешнего тепла, которые поэтому приводят к заметной экономии с точки зрения расхода энергии и эксплуатационных расходов.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения температура реакции синтеза мочевины преимущественно контролируется с помощью загрузочного реактора 5 соответственно предварительно нагретым потоком, включающим аммиак.

С этой целью установка совместного производства аммиака и мочевины далее обеспечивается средством (показанным на чертеже теплообменником 48) для предварительного нагревания потока, включающего рециклизованный аммиак, выходящий через трубы 29 и 30 из секции 21 регенерации мочевины, и средством (труба 30) для подачи нагретого таким образом потока, включающего аммиак, в реактор 5 синтеза мочевины.

Если незначительные количества аммиака и диоксида углерода направляются в реактор 5 синтеза мочевины, контроль температуры реакции больше не проводится (только) с помощью предварительного нагревания потока, включающего аммиак, а с помощью соответственно охлаждения потока, включающего аммиак и диоксид углерода.

Фактически в этом случае тепло, необходимое для реакции синтеза мочевины, подается, по крайней мере, частично за счет теплоты образования карбамата, получаемой внутри реактора 5.

Как следствие, в зависимости от количества аммиака и диоксида углерода, поданных в реактор 5, в него может быть с необходимостью подано дополнительное тепло через теплообменник 48 или для снижения тепла внутри реактора 5 путем удаления избытка тепла.

Последняя возможность имеет место обычно, если кроме стриппера 6 и секции 4 синтеза мочевины обеспечивается также секция 23 разложения карбамата.

В этом случае установка согласно настоящему изобретению преимущественно включает средство (представленное на чертеже теплообменником 49) для охлаждения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, выходящего из секции разложения карбамата (ссылка на номера 6 и 23) и средство (трубы 40 и 34) для подачи охлажденного таким образом потока в реактор 5 синтеза мочевины.

Водяной поток предпочтительно используется в качестве охлаждающей жидкости, так чтобы производить регенерационный пар на высоком термическом уровне, например 5 бар.

Установка чертежа может быть новой установкой или она может быть реализованной за счет модернизации существующей установки для производства аммиака и существующей установки для производства мочевины.

Согласно настоящему изобретению способ для одновременной модернизации установки синтеза аммиака и установки синтеза мочевины, включающий соответственно реактор (2) синтеза аммиака, реактор (5) синтеза мочевины и секцию (21) регенерации мочевины, преимущественно включает стадии обеспечения соответственно секции (3) синтеза карбамата и секции (23) разложения карбамата, средство для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из указанной секции (21) регенерации мочевины, в указанную секцию разложения, средства (40, 34) для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученного в указанной секции разложении, в указанный реактор (5) синтеза мочевины, соответствующие средства (9b, 7 и 8) для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции разложении, потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, предпочтительно выходящий из секции риформинга углеводородного пара, и поток, включающий аммиак, выходящий из указанного реактора (2) синтеза аммиака, в указанную секцию 3 синтеза карбамата, средство (15) для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученный в указанной секции 3 синтеза карбамата, в указанный реактор (5) синтеза мочевины, и средство (16) для подачи газового потока, включающего водород и азот, полученные в указанной секции 3 синтеза карбамата, в указанный реактор (2) синтеза аммиака.

Кроме того, согласно другим вариантам указанного способа модернизации согласно изобретению обеспечиваются преимущественно другие секции или средства, как описано в зависимых пунктах 18-22, прилагаемых к ним.

В настоящем описании и последующей формуле изобретения термином "средство для подачи" обычно обозначаются различные части установки, такие как, например, трубы, насосы и компрессоры, которые служат для транспортировки жидкости или газообразной жидкости от одной части установки к другой части установки.

Из вышеприведенного описания ясно вытекают многочисленные преимущества, достигаемые настоящим изобретением; в частности, обеспечивается способ для совместного производства аммиака и мочевины с высоким выходом, простым исполнением, низким капиталовложением и низкими эксплуатационными затратами и низким расходом энергии.