Изобретение относится к способам и устройствам для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода.
Способ получения карбамида включает взаимодействие аммиака и диоксида углерода в зоне синтеза при повышенных температурах и давлениях с образованием потока плава карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммо¬ния, аммиак и диоксид углерода, дистилляцию потока плава карбамида при подводе тепла на двух ступенях давления, предпочтительно при 15-25 и 2-5 кгс/см2, с образованием водного раствора карба-мида и газов дистилляции, причем дистил¬ляцию плава карбамида на первой ступени давления проводят последовательно в двух зонах, в первой из которых дистилляцию проводят адиабатически или при подводе тепла, а во второй дистилляцию проводят при подводе тепла в токе диок¬сида угле рода, конденсацию-абсорбцию при охлаждении газов дистилляции с использованием водных аб-сорбентов и образованием водных растворов карбамата аммония, рециркуляцию водного раствора карбамата аммония со стадии конденсацииабсорбции газон дистилляции второй ступени на стадию конденсацииабсорбции газов дистилляции первой ступени и со стадии конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени в зону синтеза, выпаривание водного раствора карбамида в несколько ступеней при теплообмене между газами дистилляции первой ступени и вод-ным раствором карбамида на стадии предвари-тельного выпаривания.
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДА
(51) МПК: С07С 273/04; В 01 J 10/00
Сведения о документе ▾
- (11) Номер документа
- 461
- (13) Код типа документа
- P
- (51) МПК
- С07С 273/04; В 01 J 10/00
- (45) Дата публикации
- 28.11.2008
- Статус
- Прекратил действие
Заявка ▾
- (21) Рег. номер заявки
- 07000915
- (22) Дата подачи заявки
- 20.03.2006
- (31) Конвенционный приоритет
- 2005111522
- (32) Дата подачи конв. заявки
- 08.04.2005
- (33) Страна приоритета
- RU
PCT ▾
- (85) Дата нац. фазы PCT
- 26.10.2006
- (86) Номер заявки PCT
- WO 2006/112751
Лица ▾
- (71) Заявитель(и)
- ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ КАРБАМИДА И ПРОДУКТОВ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА» (ОАО НИИК) (RU)
- (72) Автор(ы)
- Сергеев Ю.А. (RU); Андержанов Р.В. (RU); Гусев И.В. (RU); Солдатов А.В. (RU); Прокопьев А.А. (RU); Кузнецов Н.М. (RU); Есин И.В. (RU).
- (73) Патентообладатель(и)
- ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ КАРБАМИДА И ПРОДУКТОВ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА» (ОАО НИИК) (RU)
Реферат
Формула изобретения
1. Способ получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода в зоне синтеза при повышенных температурах и давлениях с образованием потока плава карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, дистилляцией потока плава карбамида при подводе тепла на двух ступенях давления, предпочтительно при 15-25 и 2-5 кгс/смг, с образованием водного раствора карбамида и газов дистилляции, конденсацией-абсорбцией при охлаждении газов дистилляции с использованием водных абсорбентов и образованием водных растворов карбамата аммония, рециркуляцией водно-го раствора карбамата аммония со стадии кон-денсации-абсорбции газов дистилляции второй ступени на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и со стадии конден-сации-абсорбции газов дистилляции первой сту-пени в зону синтеза, выпариванием водного рас-твора карбамида в несколько ступеней при тепло-обмене между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида на ста¬дии пред-варительного выпаривания, отличающийся тем, что дистилляцию плава карбамида на первой ступени давления проводят последовательно в двух зонах, в первой из которых дистилляцию проводят адиабатически или при подводе тепла, а во второй дистилляцию проводят при подводе тепла в токе диоксида углерода.
2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что газы из первой зоны первой ступени дистилля-ции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теплообмена последовательно с плавом карба¬мида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предварительного выпаривания, а газы из второй зоны первой ступени дистилляции возвращают в первую зону первой ступени дистилляции и/или присое¬диняют к газам из первой зоны первой ступени дистилляции перед их теплообме¬ном с пла-вом карбамида на второй ступени его дистилля-ции.
3. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что газы из первой зоны первой ступени дистил-ляции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой сту¬пени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теплообмена последовательно с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предва-рительного выпаривания.
4. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что газы из первой зоны первой ступени дистилля-ции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой сту¬пени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теплообмена с водным раствором карбамида на стадии предварительного выпаривания.
5. Установка для получения карбамида, включающая реактор синтеза карбамида, устрой-ство с подводом тепла из внешнего источника для дистилляции плава карбамида, полученного в реакторе синтеза, на первой ступени давления, устройство с подводом тепла для дистилляции плава карбамида на второй ступени давления, аппараты для выпаривания при нагреве водного раствора карбамида, полученного на второй ступени дистилляции, устройства для конденса-ции-абсорбции при охлаждении газов дистилляции обеих ступеней, теплообменник-рекуператор для теплообмена между газами дистилляции пер-вой ступени и водным раствором карбамида, средства для подачи аммиака и диоксида углеро-да в реактор синтеза карбамида, плава карбамида из реактора синтеза в устройство для дистилляции первой ступени и из устройства для дистилляции первой ступени в устройство для дистилляции второй ступени, водного раствора карбамида из уст¬ройства для дистилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в аппарат для последующего выпа-ривания, газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в устройство для конденсации-абсорбции газов дис-тилляции второй ступени, раствора карбамата аммония из устройства для конденсацииабсорбции газов дистилляции второй ступени в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и из устройства для конденса¬ции-абсорбции газов дистилляции первой ступени в реактор синтеза, отличающаяся тем, что устройство для дистилляции первой ступени состоит из колонны дистилляции первой ступени и пленочного теплообменника, и установка содер-жит дополнительно средства для подачи плава карбамида из колонны дистилляции первой ступени в пленочный теплообменник и средства для подачи диоксида углерода в пленочный теплооб-менник.
6. Установка по пункту 5, отличающаяся тем, что средства для подачи газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор включают средства для подачи газов дистилляции из колонны дис-тилляции первой ступени в зону нагрева устрой-ства для дистилляции второй сту¬пени, средства для подачи газов дистилляции из пленочного тепло-
обменника в ко¬лонну дистилляции первой ступени и/или в зону нагрева устройства для дистилля¬ции второй ступени и средства для подачи газов ди-стилляции из зоны нагрева устройства для ди-стилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор.
7. Установка по пункту 5, отличающаяся тем, что средства для подачи газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор включают средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника в зону нагрева устройства для ди-стилляции второй ступени и из зоны нагрева устройства для дистилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор, и установка содержит дополнительно средства для подачи газов дис¬тилляции из колонны дистилляции первой сту-пени непосредственно в устройство для конденса-ции-абсорбции газов дистилляции первой ступени.
8. Установка по пункту 5, отличающаяся тем, что средства для подачи газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор включают средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника в теплообменник-рекуператор, и установка содержит дополнительно средства для подачи газов дистилляции из колонны дистилля-ции первой ступени непосредственно в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени.
2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что газы из первой зоны первой ступени дистилля-ции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теплообмена последовательно с плавом карба¬мида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предварительного выпаривания, а газы из второй зоны первой ступени дистилляции возвращают в первую зону первой ступени дистилляции и/или присое¬диняют к газам из первой зоны первой ступени дистилляции перед их теплообме¬ном с пла-вом карбамида на второй ступени его дистилля-ции.
3. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что газы из первой зоны первой ступени дистил-ляции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой сту¬пени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теплообмена последовательно с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предва-рительного выпаривания.
4. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что газы из первой зоны первой ступени дистилля-ции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой сту¬пени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теплообмена с водным раствором карбамида на стадии предварительного выпаривания.
5. Установка для получения карбамида, включающая реактор синтеза карбамида, устрой-ство с подводом тепла из внешнего источника для дистилляции плава карбамида, полученного в реакторе синтеза, на первой ступени давления, устройство с подводом тепла для дистилляции плава карбамида на второй ступени давления, аппараты для выпаривания при нагреве водного раствора карбамида, полученного на второй ступени дистилляции, устройства для конденса-ции-абсорбции при охлаждении газов дистилляции обеих ступеней, теплообменник-рекуператор для теплообмена между газами дистилляции пер-вой ступени и водным раствором карбамида, средства для подачи аммиака и диоксида углеро-да в реактор синтеза карбамида, плава карбамида из реактора синтеза в устройство для дистилляции первой ступени и из устройства для дистилляции первой ступени в устройство для дистилляции второй ступени, водного раствора карбамида из уст¬ройства для дистилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в аппарат для последующего выпа-ривания, газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в устройство для конденсации-абсорбции газов дис-тилляции второй ступени, раствора карбамата аммония из устройства для конденсацииабсорбции газов дистилляции второй ступени в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и из устройства для конденса¬ции-абсорбции газов дистилляции первой ступени в реактор синтеза, отличающаяся тем, что устройство для дистилляции первой ступени состоит из колонны дистилляции первой ступени и пленочного теплообменника, и установка содер-жит дополнительно средства для подачи плава карбамида из колонны дистилляции первой ступени в пленочный теплообменник и средства для подачи диоксида углерода в пленочный теплооб-менник.
6. Установка по пункту 5, отличающаяся тем, что средства для подачи газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор включают средства для подачи газов дистилляции из колонны дис-тилляции первой ступени в зону нагрева устрой-ства для дистилляции второй сту¬пени, средства для подачи газов дистилляции из пленочного тепло-
обменника в ко¬лонну дистилляции первой ступени и/или в зону нагрева устройства для дистилля¬ции второй ступени и средства для подачи газов ди-стилляции из зоны нагрева устройства для ди-стилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор.
7. Установка по пункту 5, отличающаяся тем, что средства для подачи газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор включают средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника в зону нагрева устройства для ди-стилляции второй ступени и из зоны нагрева устройства для дистилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор, и установка содержит дополнительно средства для подачи газов дис¬тилляции из колонны дистилляции первой сту-пени непосредственно в устройство для конденса-ции-абсорбции газов дистилляции первой ступени.
8. Установка по пункту 5, отличающаяся тем, что средства для подачи газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор включают средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника в теплообменник-рекуператор, и установка содержит дополнительно средства для подачи газов дистилляции из колонны дистилля-ции первой ступени непосредственно в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени.
Описание
тилляции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в устройство для кон¬денсации-абсорбции газов дистилляции второй ступени, раствора карбамата аммония из устройства для конденсацииабсорбции газов дистилляции второй ступени в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и из устройства для конденсации-
абсорбции газов дистилляции первой ступени в реактор синтеза, средства для подачи диоксида углерода в пленочный теплообменник.
Техническим результатом изобретения является увеличение степени рекуперации тепла про-изводственного цикла и уменьшение количества теплообменников, использующих Область техники
Изобретение относится к способам и устрой-ствам для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода.
Предшествующий уровень техники
Известны способы получения карбамида взаимодействием аммиака и диок¬сида углерода при повышенных температурах и давлениях с образо-ванием плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и ди-оксид углерода, разложением карбамата аммония в плаве синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях давления с образованием водного раствора карбамида и газовых потоков, конденсацией-абсорбцией газовых потоков с ис-пользованием водных абсорбентов и образовани-ем водного раствора карбамата аммония (часто называемого также раствором углеаммонийных солей - УАС), ре-циркулируемого на стадию обра-зования плава синтеза карбамида, выпариванием водного раствора карбамида и получением твер-дого карбамида (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев. Синтез и применение карбамида, Л: Химия, 1970, с.187-208).
Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности яв¬ляется известный спо-соб получения карбамида взаимодействием амми-ака и диок¬сида углерода в зоне синтеза при повы-шенных температурах и давлениях с обра-зованием потока плава карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммо¬ния, аммиак и ди-оксид углерода, дистилляцией потока плава син-теза карбамида при подводе тепла из внешнего источника на двух ступенях давления, предпочти-тельно при 15-25 и 2-5 кгс/см2, с образованием водного раствора карбамида и газов дистилляции, конденсацией-абсорбцией газов дистилляции с использованием вод¬ных абсорбентов и образова-нием водных растворов карбамата аммония, ре-цирку¬ляцией водного раствора карбамата аммо-ния со стадии конденсации-абсорбции газов ди-стилляции второй ступени на стадию конденса-ции-абсорбции газов дис¬тилляции первой ступени и со стадии конденсации-абсорбции газов дистил-ляции первой ступени в зону синтеза, выпаривани-ем водного раствора карбамида в не¬сколько сту-пеней при теплообмене между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида на стадии предварительного выпаривания, получе-нием твердого карбамида (US 3366682, 260-555, 1968). В этом способе теплота, выделяющаяся при охлаждении и частичной конденсации газов ди-стилляции первой ступени, используется для уда-ления части воды из раствора карбамида, что приводит к снижению общих затрат греющего пара в процессе производства кар¬бамида.
Известны установки для получения карбами-да, включающие реактор син¬теза карбамида, ап-параты для дистилляции на нескольких ступенях давления пла¬ва карбамида, полученного при син-тезе, аппараты для выпаривания водного рас¬твора карбамида, полученного на последней ступени дистилляции, аппараты для конденсации-абсорбции газов дистилляции, средства для пода-чи аммиака и диок¬сида углерода в реактор синте-за карбамида, плава карбамида из реактора син-теза в аппараты для дистилляции, водного рас-твора карбамида из аппарата для дистил¬ляции последней ступени в аппараты для выпаривания, газов дистилляции из ап¬паратов для дистилляции в аппараты для конденсации-абсорбции, раствора карба-мата аммония из аппарата для дистилляции более низкого давления в аппарат для дистилля-ции более высокого давления и из аппарата для дистилляции высокого давления в реактор синтеза (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев, Синтез и примене-ние карбамида, Л.: Химия, 1970, с.187-208).
Наиболее близкой к предложенной установке является установка для полу¬чения карбамида, включающая реактор синтеза карбамида, устрой-ство с подводом тепла из внешнего источника для дистилляции плава карбамида, полученного в реакторе синтеза, на первой ступени давления, устройство с подводом тепла из внешнего источ-ника для дистилляции плава карбамида на второй ступени давле¬ния, аппараты для выпаривания при нагреве водного раствора карбамида, полу-ченного на второй ступени дистилляции, аппара-ты для конденсации-абсорбции при охлаждении газов дистилляции обеих ступеней, теплообмен-ник-рекуператор для теплообмена между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида, средства для подачи аммиака и диок-сида углерода в реактор синтеза карбамида, пла-ва карбамида из реактора синтеза в устройство для дистилляции первой ступени и из устройства для дистилляции первой ступени в аппарат для дистилляции второй ступени, водного раствора карбамида из аппарата для дис¬тилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор и из тепло-обменника-рекуператора в аппарат для последу-ющего выпаривания, газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в аппарат для конденсации-абсорбции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в аппа-рат для конденсации-абсорбции второй ступени, раствора карбамата аммония из аппарата для конденсации-абсорбции второй ступени в аппарат для конденсации-абсорбции первой ступени и из аппарата для конденсации-абсорбции первой сту-пени в реактор синтеза (US 3366682, 260-555, 1968). В этой установке, по сравне¬нию с другими известными установками, уменьшено количество теплообменни¬ков, использующих энергоносители (греющий пар) из внешних источников.
Раскрытие изобретения
7 461 8
Технический результат, на достижение кото-рого направлено изобретение, состоит в дальней-шем увеличении степени рекуперации тепла про-изводственного цикла и уменьшении количества теплообменников, использующих греющий пар из внешних источников.
Для достижения этого результата предложен способ получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода в зоне синтеза при повышенных температурах и давлениях с образо-ванием потока плава карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и ди-оксид углерода, дистилляцией по¬тока плава кар-бамида при подводе тепла на двух ступенях дав-ления, предпочти¬тельно при 15-25 и 2-5 кгс/см, с образованием водного раствора карбамида и га-зов дистилляции, конденсацией-абсорбцией при охлаждении газов дистилляции с ис¬пользованием водных абсорбентов и образованием водных рас-творов карбамата аммония, рециркуляцией водно-го раствора карбамата аммония со стадии конден-сации-абсорбции газов дистилляции второй сту-пени на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и со стадии конден-сации-абсорбции газов дистилляции первой сту-пени в зону синтеза, выпариванием водного рас-твора карбамида в несколько ступеней при тепло-обмене между газами дистилляции цер¬вой ступени и водным раствором карбамида на стадии пред-варительного выпари¬вания, отличающийся тем, что дистилляцию плава карбамида на первой ступени давления проводят последовательно в двух зонах, в первой из которых дистилля¬цию проводят адиабатически или при подводе тепла, а во второй дистилляцию проводят при подводе тепла в токе диоксида углерода.
Для достижения этого результата предложена также установка для получе¬ния карбамида, вклю-чающая реактор синтеза карбамида, устройство с подводом тепла из внешнего источника для ди-стилляции плава карбамида, полученного в реак-торе синтеза, на первой ступени давления, устрой-ство с подводом тепла для дистилляции плава карбамида на второй ступени давления, аппараты для выпари¬вания при нагреве водного раствора карбамида, полученного на второй ступени ди-стилляции, устройства для конденсации-абсорбции при охлаждении газов дис' тшшщии обеих ступеней, теплообменник-рекуператор для теплообмена между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида, средства для подачи аммиака и диоксида углерода в реак-тор синтеза карбамида, плава карбами¬да из реак-тора синтеза в устройство для дистилляции пер-вой ступени и из устрой¬ства для дистилляции пер-вой ступени в устройство для дистилляции второй сту¬пени, водного раствора карбамида из устрой-ства для дистилляции второй ступени в теплооб-менник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в аппарат для последующего выпа-ривания, газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в устройство для кон¬денсации-абсорбции газов дистилляции второй ступени, раствора карбамата ам¬мония из устройства для конденсации-абсорбции газов дистилляции второй ступе¬ни в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и из устройства для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени в реактор синтеза, отличающаяся тем, что устройство для дистилляции первой сту¬пени со-стоит из колонны дистилляции первой ступени и пленочного теплообмен¬ника, и установка содер-жит дополнительно средства для подачи плава карбамида из колонны дистилляции первой ступе-ни в пленочный теплообменник и средства для подачи диоксида углерода в пленочный теплооб-менник.
Проведение в предложенном способе и с ис-пользованием предложенной установки процесса дистилляции первой ступени в двух зонах, во вто-рой из кото¬рых дистилляцию проводят в токе ди-оксида углерода, позволяет изменить состав газов дистилляции первой ступени - в составе этих газов увеличивается количест¬во диоксида углерода. Это приводит к увеличению термического потенциала этих газов и расширяет возможности использова-ния их тепла вместо подвода тепла из внешнего источника как для нагревания водного раствора карбамида на стадии предварительного выпари-вания, так и для нагревания плава карбамида на второй ступени дистилляции. При этом, в зависи-мости от конкретных условий, процесс дистилля-ции первой ступени в первой зоне можно про-водить как с подводом тепла, так и без него.
В рамках изобретения могут быть реализова-ны различные его модифика¬ции, являющиеся частными случаями его выполнения.
В одной из модификаций способа газы из пер-вой зоны первой ступени дис¬тилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистил-ляции пер¬вой ступени после их теплообмена по-следовательно с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предвари¬тельного выпари-вания, а газы из второй зоны первой ступени ди-стилляции воз¬вращают в первую зону первой сту-пени дистилляции и/или присоединяют к газам из первой зоны первой ступени дистилляции перед их теплообменом с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции. Установка в этом слу-чае, в качест¬ве средств для подачи газов дистил-ляции из устройства для дистилляции первой сту-пени в теплообменник-рекуператор, содержит средства для подачи газов дис¬тилляции из колон-ны дистилляции первой ступени в зону нагрева устройства для дистилляции второй ступени, средства для подачи газов дистилляции из пленоч-ного теплообменника в колонну дистилляции пер-вой ступени и/или в зону нагрева устройства для дистилляции второй ступени и средства для пода-чи газов дистил¬ляции из зоны нагрева устройства для дистилляции второй ступени в теплообмен¬ник-рекуператор.
В другой модификации способа газы из пер-вой зоны первой ступени дис¬тилляции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой ступени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теп-лообмена последовательно с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предварительно-го выпа¬ривания. Установка в этом случае, в каче-стве средств для подачи газов дистилля¬ции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор, содержит средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника в зону нагрева устройства для ди-стилляции второй ступени и из зоны нагрева уст-ройства для дистилляции второй ступени в тепло-обменник-рекуператор и допол¬нительно содержит средства для подачи газов дистилляции из колон-ны дистилля¬ции первой ступени непосредственно в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени.
В третьей модификации способа газы из пер-вой зоны первой ступени дис¬тилляции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой ступени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теп-лообмена с водным раствором карбамида на ста-дии предварительного выпаривания. Установка в этом случае, в качестве средств для подачи газов дис¬тилляции из устройства для дистилляции пер-вой ступени в теплообменник-рекуператор, со-держит средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп¬лообменника в теплообменник-рекуператор и дополнительно содержит средства для подачи газов дистилляции из колонны дистил-ляция первой ступени непосред¬ственно в устрой-ство для конденсации-абсорбции газов дистилля-ции первой сту¬пени. Подвод тепла в зону нагрева устройства для дистилляции второй ступени в этом случае осуществляется из внешнего источни-ка.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность изобретения иллюстрируется при-лагаемыми фиг. 1-3, на которых изображены схе-мы установок, являющихся конкретными вопло-щениями изобре¬тения и реализующих указанные выше модификации предложенного способа.
Варианты осуществления изобретения
В соответствии с фиг. 1 установка для полу-чения карбамида включает ре¬актор синтеза кар-бамида 1, устройство для дистилляции плава кар-бамида, полу¬ченного в реакторе 1, состоящее из колонны дистилляции первой ступени 2 и со-единенного с ней последовательно пленочного теплообменника 3, устройство для дистилляции плава карбамида на второй ступени давления, состоящее из колонны дистилляции второй ступе-ни 4, рекуперативного теплообменника 5 и сепа-ратора б, аппарат для предварительного выпари-вания водного раствора карбамида, состоя¬щий из сепаратора 7 и теплообменника-рекуператора 8, устройство 9 для конден¬сации-абсорбции при охлаждении газов дистилляции второй ступени, представ¬ляющее собой кожухотрубный теплооб-менник, устройство для конденсации-абсорбции при охлаждении газов дистилляции первой ступе-ни, состоящее из про¬мывной колонны 10, выносно-го теплообменника 11, конденсатора возвратного аммиака 12 и промывного скруббера 13, насос 14 для подачи аммиака и компрес¬сор 15 для подачи диоксида углерода в реактор 1, трубопровод 16 для подачи плава карбамида из реактора 1 в ко-лонну дистилляции 2, трубопровод 17 для по¬дачи ди-оксида углерода в пленочный теплообменник 3, трубопровод 18 для пода¬чи плава карбамида из пленочного теплообменника 3 в колонну дистил-ляции вто¬рой ступени 4, трубопровод 19 для по-дачи водного раствора карбамида из сепара¬тора 6 в сепаратор 7, трубопровод 20 для подачи вод-ного раствора карбамида из теплообменника-рекуператора 8 в аппараты для дальнейшего вы-паривания (на фиг. 1 не показаны), трубопровод 21 для подачи газов дистилляции из колонны 2 в межтрубное пространство рекуперативного теп-лообменника 5, трубопровод 22 для подачи газов дистилляции из рекуперативного теплообменника 5 в межтрубное пространство теплообменника-рекуператора 8, трубопровод 23 для подачи газов дистилляции из теплообменника-рекуператора 8 в выносной теплообменник 11, трубопровод 24 для подачи газов дистилляции из колонны дистилля-ции 4 в уст¬ройство 9 для конденсации-абсорбции газов дистилляции второй ступени, насос 25 для подачи раствора карбамата аммония из устрой-ства 9 для конденсации-абсорбции газов дистил-ляции второй ступени в выносной теплообменник 11, на¬сос 26 для подачи раствора карбамата ам-мония из промывной колонны 10 в реак¬тор синтеза 1, трубопровод 27 для подачи возвратного аммиа-ка из конденсатора 12 к насосу 14, трубопровод 28 для выпуска очищенных от аммиака инертных газов в атмосферу, трубопровод 29 для подачи инертных газов с примесью аммиака в хво¬стовой абсорбер (на фиг. 1 не показан), трубопровод 30 для подачи сокового пара из теплообменника-рекуператора 8 в узел конденсации паров стадии выпаривания (на фиг. 1 не показан), трубопровод 32 для подачи газов дистилляции из пленочно¬го теплообменника 3 в колонну 2, трубопровод 31 для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника 3 в трубопровод 21.
Установка, изображенная на фиг. 2, отличает-ся от установки, изображен¬ной на фиг. 1, только тем, что трубопровод 21 предназначен для подачи газов дис¬тилляции из колонны 2 непосредственно в выносной теплообменник 11, трубо¬провод 31- для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника 3 в меж¬трубное пространство реку-перативнот теплообменника 5, а трубопровод 32 от¬сутствует.
Установка, изображенная на фиг. 3, отличает-ся от установки, изображен¬ной на фиг. 2, только тем, что трубопровод 31 предназначен для подачи газов дис¬тилляции из пленочного теплообменника 3 непосредственно в межтрубное пространство теплообменника-рекуператора 8, трубопровод 22 отсутствует, а те¬плообменник 5 содержит сред-ства для подвода пара из внешнего источника и от¬вода конденсата.
Сущность изобретения иллюстрируется также приведенными ниже приме¬рами 1-3, описываю-щими конкретное воплощение предложенного способа и рабо¬ту предложенной установки.
ПРИМЕР 1. В соответствии с фиг. 1 в колонну синтеза 1 поступает жидкий аммиак, подаваемый насосом 14, диоксид углерода, подаваемый ком-прессором 15, и возвратный раствор карбамата аммония, подаваемый насосом 26. В колонне 1 при давлении 180-200 кгс/см и температуре 180-195°С осуществляется синтез карбамида с образо-ванием плава (газожидкостной смеси), содержа-щего карбамид, воду, карбамат аммония, не пре-вращенный в карбамид, и избыточный аммиак. Плав дросселируется до давления 15-25 кгс/см2 и по трубопроводу 16 поступает с температурой 125°С в колонну дистилляции первой ступени 2, снабженную массо-и теплообменными устрой-ствами, где при подводе тепла или без него проис-ходит разложение части карбамата аммония и выделение из плава аммиака и диоксида углерода. Плав из колонны 2 поступает в пленочный тепло-обменник 3, обогревае¬мый паром, где при том же давлении и 150-165°С завершается процесс ди-стилля¬ции. В пленочный теплообменник 3 по тру-бопроводу 17 поступает часть диоксида углерода от компрессора 15. Газы из пленочного теплооб-менника 3 с температу¬рой 148-150°С поступают по трубопроводу 32 в колонну 2, где вновь контак-тиру¬ют с плавом карбамида, нагревая его до 138-140°С, либо, частично или полностью, по трубо-проводу 31 в трубопровод 21. Плав из пленочного теплообменника 3 дросселируется до давления 1,5-5 кгс/см2 и по трубопроводу 18 поступает в колон¬ну дистилляции второй ступени 4, где при указанном давлении продолжается раз¬ложение карбамата аммония и выделение из плава аммиа-ка и диоксида углерода, завершающееся в рекупе-ративном теплообменнике 5 и сепараторе 6. Реку-ператив¬ный теплообменник 5 обогревается газами дистилляции первой ступени, посту¬пающими в его межтрубное пространство из колонны 2 и пленоч-ного теплообмен¬ника 3 (непосредственно или через колонну 2) по трубопроводу 21. Раствор карба¬мида из сепаратора 6, практически осво-божденный от карбамата аммония, дроссе-лируется до атмосферного давления и по трубо-проводу 19 поступает в сепаратор 7 и далее в трубы теплообменника-рекуператора 8, где в пле-ночном режиме происходит частичное испарение воды из раствора за счет теплообмена с газа¬ми дистилляции, поступающими в межтрубное про-странство теплообменника-рекуператора 8 из межтрубного пространства рекуперативного теп-лообменника 5 по трубопроводу 22. Раствор кар-бамида концентрацией -78% из теплообменника-рекуператора 8 направляется на дальнейшее вы-паривание и гранулирование из¬вестными спосо-бами по трубопроводу 20. Газы дистилляции вто-рой ступени из колонны 4 конденсируются в аппа-рате 9 с образованием разбавленного раствора карбамата аммония. Газы дистилляции первой ступени с примесью жидких про¬дуктов их конден-сации из межтрубного пространства теплообмен-ника-рекуператора 8 поступают с температурой 110-115°С в выносной теплообменник 11 промыв-ной колонны 10. В этих аппаратах осуществляет-ся конденсация-абсорбция газов дистилляции при их контакте с водой, жидким аммиаком и рас-твором карбамата аммония, полученным при кон-денсации-абсорбции газов дис¬тилляции второй ступени в аппарате 9. Удаляемый из верхней ча-сти промывной колонны очищенный газообразный аммиак конденсируется при охлаждении водой в конденсаторе 12 и возвращается по трубопроводу 27 в линию всасывания насоса 14. Не сконденси-рованные газы промываются от остатков аммиака водой в скруб¬бере 13 и выводятся в атмосферу по трубопроводу 28. Образующийся в нижней части промывной колонны 10 и выносном теплообмен-нике 11 концентрированный раствор карбамата аммония возвращается в реактор синтеза 1 насо-сом 26. Пары из сепаратора 7 и теплообменника 9 поступают по трубопроводу 29 в санитарный аб-сорбер (на фиг. 1 не показан). Пары из теплооб-менника-рекуператора 8 по трубо¬проводу 30 по-ступают в узел конденсации паров стадии выпа-ривания (на фиг. 1 не показан).
ПРИМЕР 2. Процесс проводят на установке, схема которой изображена на фиг. 2, в основном, аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что газы из пленочного теплообменника 3 с темпера-турой 148-150°С поступают по трубопро¬воду 31 в межтрубное пространство рекуперативного теп-лообменника 5 и далее в межтрубное простран-ство теплообменника-рекуператора 8, а оттуда- в выносной теплообменник 11 промывной колонны 10, куда поступают также газы из колонны 2 по трубопроводу 21. Раствор карбамида концентра-цией ~84% из теплообменни¬ка-рекуператора 8 направляется на дальнейшее выпаривание и гра-нулирование из¬вестными способами по трубопро-воду 20.
ПРИМЕР 3. Процесс проводят на установке, схема которой изображена на фиг. 3, в основном,
аналогично примеру 2. Отличие состоит в том, что газы из пленочного теплообменника 3 с темпера-турой 148-150°С поступают по трубопро¬воду 31 в межтрубное пространство теплообменника-рекуператора 8, минуя меж¬трубное пространство теплообменника 5, а оттуда - в выносной тепло-обменник 11 промывной колонны 10, куда посту-пают также газы из колонны 2 по трубопроводу 21. Теплообменник 5 обогревается паром из внеш-него источника. Раствор карба¬мида концентраци-ей ~80% из теплообменника-рекуператора 8 направляется на дальнейшее выпаривание и гра-нулирование известными способами по трубопроводу 20.
Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано для получения карбамида из аммиака и диоксида уг-лерода.
абсорбции газов дистилляции первой ступени в реактор синтеза, средства для подачи диоксида углерода в пленочный теплообменник.
Техническим результатом изобретения является увеличение степени рекуперации тепла про-изводственного цикла и уменьшение количества теплообменников, использующих Область техники
Изобретение относится к способам и устрой-ствам для получения карбамида из аммиака и диоксида углерода.
Предшествующий уровень техники
Известны способы получения карбамида взаимодействием аммиака и диок¬сида углерода при повышенных температурах и давлениях с образо-ванием плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и ди-оксид углерода, разложением карбамата аммония в плаве синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях давления с образованием водного раствора карбамида и газовых потоков, конденсацией-абсорбцией газовых потоков с ис-пользованием водных абсорбентов и образовани-ем водного раствора карбамата аммония (часто называемого также раствором углеаммонийных солей - УАС), ре-циркулируемого на стадию обра-зования плава синтеза карбамида, выпариванием водного раствора карбамида и получением твер-дого карбамида (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев. Синтез и применение карбамида, Л: Химия, 1970, с.187-208).
Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности яв¬ляется известный спо-соб получения карбамида взаимодействием амми-ака и диок¬сида углерода в зоне синтеза при повы-шенных температурах и давлениях с обра-зованием потока плава карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммо¬ния, аммиак и ди-оксид углерода, дистилляцией потока плава син-теза карбамида при подводе тепла из внешнего источника на двух ступенях давления, предпочти-тельно при 15-25 и 2-5 кгс/см2, с образованием водного раствора карбамида и газов дистилляции, конденсацией-абсорбцией газов дистилляции с использованием вод¬ных абсорбентов и образова-нием водных растворов карбамата аммония, ре-цирку¬ляцией водного раствора карбамата аммо-ния со стадии конденсации-абсорбции газов ди-стилляции второй ступени на стадию конденса-ции-абсорбции газов дис¬тилляции первой ступени и со стадии конденсации-абсорбции газов дистил-ляции первой ступени в зону синтеза, выпаривани-ем водного раствора карбамида в не¬сколько сту-пеней при теплообмене между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида на стадии предварительного выпаривания, получе-нием твердого карбамида (US 3366682, 260-555, 1968). В этом способе теплота, выделяющаяся при охлаждении и частичной конденсации газов ди-стилляции первой ступени, используется для уда-ления части воды из раствора карбамида, что приводит к снижению общих затрат греющего пара в процессе производства кар¬бамида.
Известны установки для получения карбами-да, включающие реактор син¬теза карбамида, ап-параты для дистилляции на нескольких ступенях давления пла¬ва карбамида, полученного при син-тезе, аппараты для выпаривания водного рас¬твора карбамида, полученного на последней ступени дистилляции, аппараты для конденсации-абсорбции газов дистилляции, средства для пода-чи аммиака и диок¬сида углерода в реактор синте-за карбамида, плава карбамида из реактора син-теза в аппараты для дистилляции, водного рас-твора карбамида из аппарата для дистил¬ляции последней ступени в аппараты для выпаривания, газов дистилляции из ап¬паратов для дистилляции в аппараты для конденсации-абсорбции, раствора карба-мата аммония из аппарата для дистилляции более низкого давления в аппарат для дистилля-ции более высокого давления и из аппарата для дистилляции высокого давления в реактор синтеза (В.И.Кучерявый, В.В.Лебедев, Синтез и примене-ние карбамида, Л.: Химия, 1970, с.187-208).
Наиболее близкой к предложенной установке является установка для полу¬чения карбамида, включающая реактор синтеза карбамида, устрой-ство с подводом тепла из внешнего источника для дистилляции плава карбамида, полученного в реакторе синтеза, на первой ступени давления, устройство с подводом тепла из внешнего источ-ника для дистилляции плава карбамида на второй ступени давле¬ния, аппараты для выпаривания при нагреве водного раствора карбамида, полу-ченного на второй ступени дистилляции, аппара-ты для конденсации-абсорбции при охлаждении газов дистилляции обеих ступеней, теплообмен-ник-рекуператор для теплообмена между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида, средства для подачи аммиака и диок-сида углерода в реактор синтеза карбамида, пла-ва карбамида из реактора синтеза в устройство для дистилляции первой ступени и из устройства для дистилляции первой ступени в аппарат для дистилляции второй ступени, водного раствора карбамида из аппарата для дис¬тилляции второй ступени в теплообменник-рекуператор и из тепло-обменника-рекуператора в аппарат для последу-ющего выпаривания, газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в аппарат для конденсации-абсорбции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в аппа-рат для конденсации-абсорбции второй ступени, раствора карбамата аммония из аппарата для конденсации-абсорбции второй ступени в аппарат для конденсации-абсорбции первой ступени и из аппарата для конденсации-абсорбции первой сту-пени в реактор синтеза (US 3366682, 260-555, 1968). В этой установке, по сравне¬нию с другими известными установками, уменьшено количество теплообменни¬ков, использующих энергоносители (греющий пар) из внешних источников.
Раскрытие изобретения
7 461 8
Технический результат, на достижение кото-рого направлено изобретение, состоит в дальней-шем увеличении степени рекуперации тепла про-изводственного цикла и уменьшении количества теплообменников, использующих греющий пар из внешних источников.
Для достижения этого результата предложен способ получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода в зоне синтеза при повышенных температурах и давлениях с образо-ванием потока плава карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и ди-оксид углерода, дистилляцией по¬тока плава кар-бамида при подводе тепла на двух ступенях дав-ления, предпочти¬тельно при 15-25 и 2-5 кгс/см, с образованием водного раствора карбамида и га-зов дистилляции, конденсацией-абсорбцией при охлаждении газов дистилляции с ис¬пользованием водных абсорбентов и образованием водных рас-творов карбамата аммония, рециркуляцией водно-го раствора карбамата аммония со стадии конден-сации-абсорбции газов дистилляции второй сту-пени на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и со стадии конден-сации-абсорбции газов дистилляции первой сту-пени в зону синтеза, выпариванием водного рас-твора карбамида в несколько ступеней при тепло-обмене между газами дистилляции цер¬вой ступени и водным раствором карбамида на стадии пред-варительного выпари¬вания, отличающийся тем, что дистилляцию плава карбамида на первой ступени давления проводят последовательно в двух зонах, в первой из которых дистилля¬цию проводят адиабатически или при подводе тепла, а во второй дистилляцию проводят при подводе тепла в токе диоксида углерода.
Для достижения этого результата предложена также установка для получе¬ния карбамида, вклю-чающая реактор синтеза карбамида, устройство с подводом тепла из внешнего источника для ди-стилляции плава карбамида, полученного в реак-торе синтеза, на первой ступени давления, устрой-ство с подводом тепла для дистилляции плава карбамида на второй ступени давления, аппараты для выпари¬вания при нагреве водного раствора карбамида, полученного на второй ступени ди-стилляции, устройства для конденсации-абсорбции при охлаждении газов дис' тшшщии обеих ступеней, теплообменник-рекуператор для теплообмена между газами дистилляции первой ступени и водным раствором карбамида, средства для подачи аммиака и диоксида углерода в реак-тор синтеза карбамида, плава карбами¬да из реак-тора синтеза в устройство для дистилляции пер-вой ступени и из устрой¬ства для дистилляции пер-вой ступени в устройство для дистилляции второй сту¬пени, водного раствора карбамида из устрой-ства для дистилляции второй ступени в теплооб-менник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в аппарат для последующего выпа-ривания, газов дистилляции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор и из теплообменника-рекуператора в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, газов дистилляции из аппарата для дистилляции второй ступени в устройство для кон¬денсации-абсорбции газов дистилляции второй ступени, раствора карбамата ам¬мония из устройства для конденсации-абсорбции газов дистилляции второй ступе¬ни в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени и из устройства для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени в реактор синтеза, отличающаяся тем, что устройство для дистилляции первой сту¬пени со-стоит из колонны дистилляции первой ступени и пленочного теплообмен¬ника, и установка содер-жит дополнительно средства для подачи плава карбамида из колонны дистилляции первой ступе-ни в пленочный теплообменник и средства для подачи диоксида углерода в пленочный теплооб-менник.
Проведение в предложенном способе и с ис-пользованием предложенной установки процесса дистилляции первой ступени в двух зонах, во вто-рой из кото¬рых дистилляцию проводят в токе ди-оксида углерода, позволяет изменить состав газов дистилляции первой ступени - в составе этих газов увеличивается количест¬во диоксида углерода. Это приводит к увеличению термического потенциала этих газов и расширяет возможности использова-ния их тепла вместо подвода тепла из внешнего источника как для нагревания водного раствора карбамида на стадии предварительного выпари-вания, так и для нагревания плава карбамида на второй ступени дистилляции. При этом, в зависи-мости от конкретных условий, процесс дистилля-ции первой ступени в первой зоне можно про-водить как с подводом тепла, так и без него.
В рамках изобретения могут быть реализова-ны различные его модифика¬ции, являющиеся частными случаями его выполнения.
В одной из модификаций способа газы из пер-вой зоны первой ступени дис¬тилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистил-ляции пер¬вой ступени после их теплообмена по-следовательно с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предвари¬тельного выпари-вания, а газы из второй зоны первой ступени ди-стилляции воз¬вращают в первую зону первой сту-пени дистилляции и/или присоединяют к газам из первой зоны первой ступени дистилляции перед их теплообменом с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции. Установка в этом слу-чае, в качест¬ве средств для подачи газов дистил-ляции из устройства для дистилляции первой сту-пени в теплообменник-рекуператор, содержит средства для подачи газов дис¬тилляции из колон-ны дистилляции первой ступени в зону нагрева устройства для дистилляции второй ступени, средства для подачи газов дистилляции из пленоч-ного теплообменника в колонну дистилляции пер-вой ступени и/или в зону нагрева устройства для дистилляции второй ступени и средства для пода-чи газов дистил¬ляции из зоны нагрева устройства для дистилляции второй ступени в теплообмен¬ник-рекуператор.
В другой модификации способа газы из пер-вой зоны первой ступени дис¬тилляции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой ступени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теп-лообмена последовательно с плавом карбамида на второй ступени его дистилляции и с водным раствором карбамида на стадии предварительно-го выпа¬ривания. Установка в этом случае, в каче-стве средств для подачи газов дистилля¬ции из устройства для дистилляции первой ступени в теплообменник-рекуператор, содержит средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника в зону нагрева устройства для ди-стилляции второй ступени и из зоны нагрева уст-ройства для дистилляции второй ступени в тепло-обменник-рекуператор и допол¬нительно содержит средства для подачи газов дистилляции из колон-ны дистилля¬ции первой ступени непосредственно в устройство для конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени.
В третьей модификации способа газы из пер-вой зоны первой ступени дис¬тилляции направляют непосредственно на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени, а газы из второй зоны первой ступени дистилляции направляют на стадию конденсации-абсорбции газов дистилляции первой ступени после их теп-лообмена с водным раствором карбамида на ста-дии предварительного выпаривания. Установка в этом случае, в качестве средств для подачи газов дис¬тилляции из устройства для дистилляции пер-вой ступени в теплообменник-рекуператор, со-держит средства для подачи газов дистилляции из пленочного теп¬лообменника в теплообменник-рекуператор и дополнительно содержит средства для подачи газов дистилляции из колонны дистил-ляция первой ступени непосред¬ственно в устрой-ство для конденсации-абсорбции газов дистилля-ции первой сту¬пени. Подвод тепла в зону нагрева устройства для дистилляции второй ступени в этом случае осуществляется из внешнего источни-ка.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность изобретения иллюстрируется при-лагаемыми фиг. 1-3, на которых изображены схе-мы установок, являющихся конкретными вопло-щениями изобре¬тения и реализующих указанные выше модификации предложенного способа.
Варианты осуществления изобретения
В соответствии с фиг. 1 установка для полу-чения карбамида включает ре¬актор синтеза кар-бамида 1, устройство для дистилляции плава кар-бамида, полу¬ченного в реакторе 1, состоящее из колонны дистилляции первой ступени 2 и со-единенного с ней последовательно пленочного теплообменника 3, устройство для дистилляции плава карбамида на второй ступени давления, состоящее из колонны дистилляции второй ступе-ни 4, рекуперативного теплообменника 5 и сепа-ратора б, аппарат для предварительного выпари-вания водного раствора карбамида, состоя¬щий из сепаратора 7 и теплообменника-рекуператора 8, устройство 9 для конден¬сации-абсорбции при охлаждении газов дистилляции второй ступени, представ¬ляющее собой кожухотрубный теплооб-менник, устройство для конденсации-абсорбции при охлаждении газов дистилляции первой ступе-ни, состоящее из про¬мывной колонны 10, выносно-го теплообменника 11, конденсатора возвратного аммиака 12 и промывного скруббера 13, насос 14 для подачи аммиака и компрес¬сор 15 для подачи диоксида углерода в реактор 1, трубопровод 16 для подачи плава карбамида из реактора 1 в ко-лонну дистилляции 2, трубопровод 17 для по¬дачи ди-оксида углерода в пленочный теплообменник 3, трубопровод 18 для пода¬чи плава карбамида из пленочного теплообменника 3 в колонну дистил-ляции вто¬рой ступени 4, трубопровод 19 для по-дачи водного раствора карбамида из сепара¬тора 6 в сепаратор 7, трубопровод 20 для подачи вод-ного раствора карбамида из теплообменника-рекуператора 8 в аппараты для дальнейшего вы-паривания (на фиг. 1 не показаны), трубопровод 21 для подачи газов дистилляции из колонны 2 в межтрубное пространство рекуперативного теп-лообменника 5, трубопровод 22 для подачи газов дистилляции из рекуперативного теплообменника 5 в межтрубное пространство теплообменника-рекуператора 8, трубопровод 23 для подачи газов дистилляции из теплообменника-рекуператора 8 в выносной теплообменник 11, трубопровод 24 для подачи газов дистилляции из колонны дистилля-ции 4 в уст¬ройство 9 для конденсации-абсорбции газов дистилляции второй ступени, насос 25 для подачи раствора карбамата аммония из устрой-ства 9 для конденсации-абсорбции газов дистил-ляции второй ступени в выносной теплообменник 11, на¬сос 26 для подачи раствора карбамата ам-мония из промывной колонны 10 в реак¬тор синтеза 1, трубопровод 27 для подачи возвратного аммиа-ка из конденсатора 12 к насосу 14, трубопровод 28 для выпуска очищенных от аммиака инертных газов в атмосферу, трубопровод 29 для подачи инертных газов с примесью аммиака в хво¬стовой абсорбер (на фиг. 1 не показан), трубопровод 30 для подачи сокового пара из теплообменника-рекуператора 8 в узел конденсации паров стадии выпаривания (на фиг. 1 не показан), трубопровод 32 для подачи газов дистилляции из пленочно¬го теплообменника 3 в колонну 2, трубопровод 31 для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника 3 в трубопровод 21.
Установка, изображенная на фиг. 2, отличает-ся от установки, изображен¬ной на фиг. 1, только тем, что трубопровод 21 предназначен для подачи газов дис¬тилляции из колонны 2 непосредственно в выносной теплообменник 11, трубо¬провод 31- для подачи газов дистилляции из пленочного теп-лообменника 3 в меж¬трубное пространство реку-перативнот теплообменника 5, а трубопровод 32 от¬сутствует.
Установка, изображенная на фиг. 3, отличает-ся от установки, изображен¬ной на фиг. 2, только тем, что трубопровод 31 предназначен для подачи газов дис¬тилляции из пленочного теплообменника 3 непосредственно в межтрубное пространство теплообменника-рекуператора 8, трубопровод 22 отсутствует, а те¬плообменник 5 содержит сред-ства для подвода пара из внешнего источника и от¬вода конденсата.
Сущность изобретения иллюстрируется также приведенными ниже приме¬рами 1-3, описываю-щими конкретное воплощение предложенного способа и рабо¬ту предложенной установки.
ПРИМЕР 1. В соответствии с фиг. 1 в колонну синтеза 1 поступает жидкий аммиак, подаваемый насосом 14, диоксид углерода, подаваемый ком-прессором 15, и возвратный раствор карбамата аммония, подаваемый насосом 26. В колонне 1 при давлении 180-200 кгс/см и температуре 180-195°С осуществляется синтез карбамида с образо-ванием плава (газожидкостной смеси), содержа-щего карбамид, воду, карбамат аммония, не пре-вращенный в карбамид, и избыточный аммиак. Плав дросселируется до давления 15-25 кгс/см2 и по трубопроводу 16 поступает с температурой 125°С в колонну дистилляции первой ступени 2, снабженную массо-и теплообменными устрой-ствами, где при подводе тепла или без него проис-ходит разложение части карбамата аммония и выделение из плава аммиака и диоксида углерода. Плав из колонны 2 поступает в пленочный тепло-обменник 3, обогревае¬мый паром, где при том же давлении и 150-165°С завершается процесс ди-стилля¬ции. В пленочный теплообменник 3 по тру-бопроводу 17 поступает часть диоксида углерода от компрессора 15. Газы из пленочного теплооб-менника 3 с температу¬рой 148-150°С поступают по трубопроводу 32 в колонну 2, где вновь контак-тиру¬ют с плавом карбамида, нагревая его до 138-140°С, либо, частично или полностью, по трубо-проводу 31 в трубопровод 21. Плав из пленочного теплообменника 3 дросселируется до давления 1,5-5 кгс/см2 и по трубопроводу 18 поступает в колон¬ну дистилляции второй ступени 4, где при указанном давлении продолжается раз¬ложение карбамата аммония и выделение из плава аммиа-ка и диоксида углерода, завершающееся в рекупе-ративном теплообменнике 5 и сепараторе 6. Реку-ператив¬ный теплообменник 5 обогревается газами дистилляции первой ступени, посту¬пающими в его межтрубное пространство из колонны 2 и пленоч-ного теплообмен¬ника 3 (непосредственно или через колонну 2) по трубопроводу 21. Раствор карба¬мида из сепаратора 6, практически осво-божденный от карбамата аммония, дроссе-лируется до атмосферного давления и по трубо-проводу 19 поступает в сепаратор 7 и далее в трубы теплообменника-рекуператора 8, где в пле-ночном режиме происходит частичное испарение воды из раствора за счет теплообмена с газа¬ми дистилляции, поступающими в межтрубное про-странство теплообменника-рекуператора 8 из межтрубного пространства рекуперативного теп-лообменника 5 по трубопроводу 22. Раствор кар-бамида концентрацией -78% из теплообменника-рекуператора 8 направляется на дальнейшее вы-паривание и гранулирование из¬вестными спосо-бами по трубопроводу 20. Газы дистилляции вто-рой ступени из колонны 4 конденсируются в аппа-рате 9 с образованием разбавленного раствора карбамата аммония. Газы дистилляции первой ступени с примесью жидких про¬дуктов их конден-сации из межтрубного пространства теплообмен-ника-рекуператора 8 поступают с температурой 110-115°С в выносной теплообменник 11 промыв-ной колонны 10. В этих аппаратах осуществляет-ся конденсация-абсорбция газов дистилляции при их контакте с водой, жидким аммиаком и рас-твором карбамата аммония, полученным при кон-денсации-абсорбции газов дис¬тилляции второй ступени в аппарате 9. Удаляемый из верхней ча-сти промывной колонны очищенный газообразный аммиак конденсируется при охлаждении водой в конденсаторе 12 и возвращается по трубопроводу 27 в линию всасывания насоса 14. Не сконденси-рованные газы промываются от остатков аммиака водой в скруб¬бере 13 и выводятся в атмосферу по трубопроводу 28. Образующийся в нижней части промывной колонны 10 и выносном теплообмен-нике 11 концентрированный раствор карбамата аммония возвращается в реактор синтеза 1 насо-сом 26. Пары из сепаратора 7 и теплообменника 9 поступают по трубопроводу 29 в санитарный аб-сорбер (на фиг. 1 не показан). Пары из теплооб-менника-рекуператора 8 по трубо¬проводу 30 по-ступают в узел конденсации паров стадии выпа-ривания (на фиг. 1 не показан).
ПРИМЕР 2. Процесс проводят на установке, схема которой изображена на фиг. 2, в основном, аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что газы из пленочного теплообменника 3 с темпера-турой 148-150°С поступают по трубопро¬воду 31 в межтрубное пространство рекуперативного теп-лообменника 5 и далее в межтрубное простран-ство теплообменника-рекуператора 8, а оттуда- в выносной теплообменник 11 промывной колонны 10, куда поступают также газы из колонны 2 по трубопроводу 21. Раствор карбамида концентра-цией ~84% из теплообменни¬ка-рекуператора 8 направляется на дальнейшее выпаривание и гра-нулирование из¬вестными способами по трубопро-воду 20.
ПРИМЕР 3. Процесс проводят на установке, схема которой изображена на фиг. 3, в основном,
аналогично примеру 2. Отличие состоит в том, что газы из пленочного теплообменника 3 с темпера-турой 148-150°С поступают по трубопро¬воду 31 в межтрубное пространство теплообменника-рекуператора 8, минуя меж¬трубное пространство теплообменника 5, а оттуда - в выносной тепло-обменник 11 промывной колонны 10, куда посту-пают также газы из колонны 2 по трубопроводу 21. Теплообменник 5 обогревается паром из внеш-него источника. Раствор карба¬мида концентраци-ей ~80% из теплообменника-рекуператора 8 направляется на дальнейшее выпаривание и гра-нулирование известными способами по трубопроводу 20.
Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано для получения карбамида из аммиака и диоксида уг-лерода.
(56) Документы, цитированные в отчёте
1. SU 1428191 A3 (АММОНИЯ КАЗАЛЕ С.А.) 30.09.1988.
2. RU 2117002 C1 (ГЕНДЕЛЬМАН АРОН БЕРКОВИЧ и др.) 10.08.1998.
2. RU 2117002 C1 (ГЕНДЕЛЬМАН АРОН БЕРКОВИЧ и др.) 10.08.1998.
📎 Прикреплённые файлы
-
461.pdf⬇ Скачать