CH620902A5 - - Google Patents

Description

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RIVENDICAZIONE Processo flessibile integrato per la produzione di ammoniaca ed urea comprendente alimentare (13) una corrente gassosa costituita da C02, H2 ed N2 ad una zona di assorbimento (14) della C02 con una soluzione ammoniacale acquosa ottenuta per abbattimento con acqua dell'ammoniaca uscente dalla sintesi, inviare la soluzione di carbam-mato di ammonio così formatosi (22) ad una zona di sintesi dell'urea (23) caratterizzato dal fatto che una parte della corrente gassosa costituita da C02, H2 ed N2 è alimentata (24) ad una zona di decarbonatazione complementare (25) e quindi, dopo decarbonatazione, è mescolata (27, 28, 29) alla parte della corrente non decarbonatata prima di entrare nella zona di assorbimento della C02 sopra detta, una parte della soluzione ammoniacale acquosa utilizzata per l'abbattimento con acqua (29) dell'ammoniaca uscente dalla sintesi (33) essendo inviata ad una colonna di distillazione (35) dalla quale si ottiene ammoniaca liquida.

La presente invenzione concerne un processo flessibile integrato per la produzione di ammoniaca ed urea comprendente alimentare 13 una corrente gassosa costituita da C02, H2 ed N2 ad una zona di assorbimento (14) della C02 con una soluzione ammoniacale acquosa ottenuta per abbattimento con acqua dell'ammoniaca uscente dalla sintesi, inviare la soluzione di carbammato di ammonio così formatosi 22 ad una zona di sintesi dell'urea 23 caratterizzato dal fatto che una parte della corrente gassosa costituita da C02, H2 ed N2 è alimentata 24 ad una zona di decarbonatazione complementare 25 e quindi dopo decarbonatazione è mescolata (27, 28, 29) alla parte della corrente non decarbonatata prima di entrare nella zona di assorbimento della C02 sopra detta, una parte della soluzione ammoniacale acquosa utilizzata per l'abbattimento con acqua 29 dell'ammoniaca uscente dalla sintesi 33 essendo inviata ad una colonna di distillazione 35 dalla quale si ottiene ammoniaca liquida.

In generale, i processi integrati della tecnica anteriore hanno il notevole inconveniente che tutta l'ammoniaca prodotta è utilizzata per la sintesi dell'urea.

Può invece sorgere talvolta l'esigenza di produrre più ammoniaca di quella necessaria per l'urea, oppure che si voglia produrre meno urea. I processi integrati noti sinora non offrono questa flessibilità, per cui non è mai possibile, in pratica, variare a piacimento la produzione di ammoniaca o quella di urea.

Col processo flessibile integrato come definito nella rivendicazione, è divenuto possibile, invece, superare in gran parte gli inconvenienti dei processi integrati tradizionali.

Infatti, è divenuto possibile ottenere ammoniaca liquida contemporaneamente ad urea, nonché variare le quantità di ammoniaca ed urea prodotte entro ampi limiti.

Durante la marcia normale dell'impianto si avrà la produzione contemporanea di ammoniaca liquida ed urea, che saranno raccolte nelle zone estreme dell'impianto integrato.

In questo caso l'impianto di decarbonatazione complementare 25 funzionerà in condizioni più blande di quelle normalmente previste nelle linee convenzionali di produzione ammoniaca, nel senso che non sarà richiesta di abbattere la C02 sino a tenori residui molto bassi, e minore sarà quindi il consumo di calore.

In caso di fermata della sezione urea, la produzione di ammoniaca liquida potrà essere mantenuta al valore nominale mentre le sezioni di preparazione gas e di sistemi NH3 funzioneranno a carico ridotto. Le sezioni complementari di assorbimento C02 e di rettifica soluzione acquosa ammoniacale funzioneranno ovviamente a pieno carico; in particolare tutto il gas convertito dovrà essere decarbonatato sino a circa sole 1000 ppm (parti per milione, in peso) di C02 residua.

Qualora non fosse invece richiesto di produrre ammoniaca liquida, e si volesse mantenere al 100% la produzione di urea, le sezioni complementari di decarbonatazione e rettifica dovranno essere staccate, mentre la sezione urea funzionerà a pieno carico. Ovviamente, le sezioni di preparazione gas e sintesi NHa opereranno a carico ridotto.

Una analisi del funzionamento del compressore di sintesi nelle diverse condizioni di marcia ha dimostrato come non sussistono particolari problemi di regolazione, e che la macchina può operare in condizioni di accettabile rendimento, anche durante queste marce a carico ridotto.

E' evidente da quanto sopra esposto la notevole versatilità che il processo flessibile qui descritto è in grado di offrire.

Il processo flessibile integrato della presente invenzione come definito nella rivendicazione verrà ora illustrato in maniera non limitativa mediante lo schema della figura allegata.

Il gas naturale viene alimentato tramite 1 ad un apparecchio di desolforazione 2; dopo raffreddamento tramite 3 esso va ad un reforming 4 con vapore 5 e tramite 6 ad un reforming finale 8 con aria introdotta tramite 7.

Il gas riformato che esce da 8 dopo riscaldamento in 9 viene inviato ad un apparecchio 11 per la conversazione da CO a C02 tramite 10.

Il gas uscente dall'apparecchio 11 costituito essenzialmente da C02, N2 ed H2 viene inviato dopo riscaldamento in 12 tramite la tubazione 13 ad un sistema di assorbimento della C02 comprendente un apparecchio di assorbimento 14 ed uno 15 di distillazione per recupero del solvente utilizzato per l'assorbimento.

I gas privi più o meno di C02 tramite il condotto 16 vengono inviati a mescolarsi con il gas della condotta 17 e quindi all'assorbitore della C02 18 tramite il condotto 19 ed il compressore 20.

Nell'assorbitore della C0218 (reattore carbammato) questa quasi completamente reagisce con l'ammoniaca della soluzione ammoniacale alimentata tramite 21 formando una soluzione di carbammato d'ammonio scaricato tramite la condotta 22 ed alimentata al reattore di sintesi dell'urea 23.

La parte di CO, non reagita nell'assorbitore 18 esce dalla testa dello stesso insieme al gas per la sintesi dell'ammoniaca tramite la linea 24 ed è assorbita da una soluzione di carbonato d'ammonio ricca d'ammoniaca nell'assorbitore 25 formando una soluzione di carbammato d'ammonio che è scaricata ed introdotta tramite 26 al fondo dell'assorbitore 18.

I gas per la sintesi dell'ammoniaca privi di C02 che escono dall'apparecchio 25 tramite la linea 27 sono alimentati ad un apparecchio di metanazione 28 dove la CO contenuta è trasformata in metano.

I gas uscenti dall'apparecchio di metanazione 28 vengono quindi mescolati con i gas non assorbiti nell'assorbitore dell'ammoniaca 29 che escono tramite la linea 30 costituiti essenzialmente da N2eH:e quindi vengono alimentati tramite 31 all'impianto di disidratazione dal quale, dopo compressione vengono inviati tramite 32 al reattore 33 di sintesi dell'ammoniaca.

Dall'apparecchio assorbitore dell'ammoniaca 29 viene prelevata una soluzione ammoniacale concentrata che parzialmente tramite 21 è alimentata all'assorbitore della C02 e per la rimanente parte ad una colonna di rettifica 35 dalla quale si ottiene NH3 liquida.

Nel reattore di sintesi urea 23 la soluzione di carbammato si mescola con ammoniaca 34 proveniente dalla purificazione della soluzione di urea a bassa pressione.

5

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15

20

25

30

35

40

45

50

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65

3

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Una parte dell'ammoniaca 36 proveniente dalla purificazione della soluzione di urea a bassa pressione è utilizzata per la disidratazione del gas di sintesi ammoniaca.

La soluzione di urea viene trattata ulteriormente fino ad essere scaricata tramite 37.

E' sorprendente nel processo or ora schematizzato, il fatto che la diminuzione della pressione parziale della C02 nella corrente inviata al reattore carbammato rispetto al caso in cui tutta la C02 venga inviata a detto reattore carbammato non ha influenza sulla conversione a carbammato, e ciò contrasta con gli insegnamenti della tecnica corrente, secondo la quale, per aumentare la conversione a carbammato bisogna aumentare la pressione delle C02. Segue ora un esempio avente lo scopo di descrivere una preferita forma di esecuzione del processo come definito nella rivendicazione.

Esempio

I dai di partenza sono:

materia prima produzioni richieste NH3 liquida urea prillata

CH4

400 t/giorno 1000 t/giorno

27.000 Nm3/h di gas naturale, considerato come CH4 100%, vengono trasformati secondo tecniche note (reforming primario, reforming secondario, conversione CO ad alta e bassa temperatura) in una miscela di gas convertito avente le seguenti caratteristiche (sul secco):

Portata 146.500 Nm3/h Composizione:

Hz n2 CO

co2

a

CH4

Pressione: 31,7 ata

61,30% voi.

20,00% voi.

0,42% voi.

17,35% voi.

0,24% voi.

0,49% voi.

Questo gas viene compresso sino a 200 kg/cm2 ed inviato prima negli assorbitori a film per l'assorbimento della C02 18 e 25 e poi alla metanazione 28.

Si ottengono 118.000 NmVh di gas metanato avente la 5 seguente composizione (sul secco):

io h2

n2

A

ch4

NH,

72,83% voi. 24,29% voi. 0,29% voi. 1,09% voi. 1,50% voi.

Questo gas si unisce al gas di riciclo 30 proveniente dalla separazione ammoniaca ed il tutto viene essiccato median-15 te iniezione e lavaggio con NHa liquida 36.

In particolare si iniettano 7750 kg/h di NH3 liquida, di cui il 93 % evapora.

Si ottiene infine un gas secco 32 avente le seguenti caratteristiche:

20

25

Portata

Composizione: h2

n2

A

CH4

nh3

584.000 NmVh

63,95% voi.

21,32% voi.

2,64% voi.

9,46% voi.

2,63% voi.

Questo gas viene inviato al reattore di sintesi NH3 (33). 30 I gas reagiti, aventi le seguenti caratteristiche:

35

Portata Composizione: H2

n2

A

ch4 nh3

530.000 NmVh

55,25% voi.

18,43% voi.

2,91% voi. 10,41% voi.

13,00% voi.

Da questo gas 74.500 Nm3/h vengono derivati dalla corrente principale ed inviati alla sezione complementare di decarbonatazione (14 nella figura) dove vengono rimossi 9850 Nm3/h di C02.

Si ottiene il seguente gas parzialmente decarbonatato (scaricato tramite 16):

Portata

Composizione: H2 N,

CÔ A

CH4

co2

64.600 Nma

70,65% 23,00% 0,48% 0,28% 0,56% 5,03%

voi. voi. voi. voi. voi. voi.

Questo gas si unisce successivamente alla corrente principale di gas convertito 17 e si avrà la seguente miscela di gas di sintesi grezza:

Portata

Composizione: h2

n2 co

A

ch4 CO,

135.650 NmVh

65,86% 21,40% 0,45% 0,26% 0,53% 11,50%

voi. voi. voi. voi. voi. voi.

40 passano nell'assorbitore NHl3 a film dove l'NH3 viene separata sino ad un tenore residuo dell'I % voi. mediante assorbimento con acqua.

Si producono 61.000 kg/h di soluzione ammoniacale avente la seguente composizione ponderale:

45

nh3 h2o

80% peso 20% peso.

Di questa soluzione, 20.900 kg/h vengono derivati ed inviati alla sezione complementare di rettifica 35, dove si so producono 16.700 kg/h di NH3 liquida 38 al 91,9%, corrispondente a 400 t/giorno di NH3.

La parte restante 21 viene inviata all'assorbitore C02 a film 18 precedentemente descritto, dove si producono 71.300 kg/h di soluzione di carbammato avente la seguente 55 composizione:

NH3

co2 h2o

45,0% peso 43,8% peso 41,2% peso.

6o Da notare che l'NHL presente è in eccesso del 32% rispetto a quella legata alla C02 come carbammato e grazie a questo eccesso la tensione di vapore del carbammato risulta sensibilmente diminuita.

Questa soluzione viene inviata al reattore urea funzio-65 nante secondo il processo integrato descritto nel brevetto italiano 907.469 concesso il 15 febbraio 1972 dove vengono prodotti 41.670 kg/h di urea corrispondente a 1000 t/d.

v

1 foglio disegni