CH639353A5 - Process for the absorption of carbon dioxide in the formation zone of ammonium carbamate - Google Patents
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Description
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento d'assorbimento dell'anidride carbonica nella zona di formazione del carbammato di ammonio in procedimenti integrati urea-ammoniaca.
È noto dal brevetto italiano 907 469 che l'assorbimento della C02 contenuta nei gas grezzi per la sintesi dell'ammoniaca viene effettuata con una soluzione acquosa ammoniacale in uno scambiatore a film, la soluzione acquosa ammoniacale in uno scambiatore a film, la soluzione acquosa ammoniacale essendo alimentata sia al fondo che alla sommità di detto scambiatore a film.
Purtroppo durante l'operazione di assorbimento avviene l'evaporazione di circa il 20% di ammoniaca per cui si deve condensare parzialmente detta ammoniaca e rinviarla all'apparecchio di assorbimento della C02; la parte rimanente di ammoniaca ancora contenuta nei gas che escono dalla zona di assorbimento della COz (zona di formazione del carbammato d'ammonio) dopo la condensazione parziale sopra detta viene inviata all'assorbitore dell'ammoniaca dove detta ammoniaca viene assorbita insieme all'ammoniaca proveniente dall'apparecchio di sintesi dell'ammoniaca con acqua.
Le complicazioni di ciclo ed i costi notevoli presenti nel-l'operare l'assorbimento della COa secondo la tecnica nota precedentemente descritta sono stati eliminati dal procedimento secondo la presente invenzione.
5 Oggetto della presente invenzione è un procedimento per la produzione di urea integrato con la produzione di ammoniaca secondo il quale l'assorbimento della C02 contenuta nei gas grezzi per la sintesi dell'ammoniaca viene effettuato introducendo detto gas contenente C02 nel fondo o in io prossimità del fondo di un assorbitore diviso in due tronchi, quello inferiore a film e quello superiore a piatti.
Il procedimento d'assorbimento dell'anidride carbonica nella zona di formazione del carbammato di ammonio in procedimenti integrati urea-ammoniaca secondo l'invenzione is è caratterizzato nella rivendicazione 1 precedente.
Le altre operazioni del procedimento integrato sono quelle note e consistono essenzialmente nel produrre ammoniaca in un apparecchio di sintesi dell'ammoniaca, nell'assorbire l'ammoniaca all'uscita dal reattore di sintesi con acqua in 20 modo da ottenere una soluzione concentrata di ammoniaca da utilizzare per l'assorbimento della C02 contenuta nei gas grezzi per la sintesi dell'ammoniaca, assorbire la C02 secondo la presente invenzione formando carbammato d'ammonio, trasformare parzialmente il carbammato d'ammonio 25 in urea in un reattore di sintesi dell'urea, decomporre termicamente il carbammato non trasformato in urea e strippare i prodotti di decomposizione con un gas scelto tra ammoniaca, C02 od inerti, preferibilmente ammoniaca, scaricare dalla zona di strippaggio una soluzione di urea contenente 30 ancora carbammato, riciclare i prodotti di decomposizione del carbammato al reattore di sintesi dell'urea, distillare ad una pressione da 3 a 30 atmosfere in uno o più stadi la soluzione di urea ottenendo ammoniaca liquida ed una o più soluzioni ammoniacali di carbonato d'ammonio da una par-35 te ed alla fine una soluzione acquosa di urea priva di carbammato d'ammonio dall'altra parte.
La C02 viene quindi assorbita in due sezioni distinte di una stessa apparecchiatura.
In particolare la parte principale della C02 viene assor-40 bita nel tronco con tubi dove la soluzione assorbente (soluzione ammoniacale di carbonato d'ammonio ottenuta per distillazione della soluzione di urea a bassa pressione dbpo che è stata allontanata la maggior parte del carbammato di ammonio ad una pressione sostanzialmente uguale a quel-45 la della sintesi) scorre lungo le pareti dei tubi come film, il calore di assorbimento essendo prelevato mediante un fluido refrigerante che circola all'esterno dei tubi. La parte rimanente della C02 viene eliminata nel tronco-a piatti essenzialmente adiabatico il fluido assorbente utilizzato essen-50 do una soluzione acquosa concentrata ammoniacale.
La pressione alla quale viene distillata la soluzione di urea per ottenere la soluzione ammoniacale di carbonato di ammonio va da 3 a 30 atmosfere.
Nel tronco di assorbimento a piatti è vantaggiosamente 55 usata per l'assorbimento insieme alla soluzione acquosa concentrata ammoniacale anche ammoniaca liquida.
II rapporto in peso preferito tra ammoniaca liquida e soluzione acquosa concentrata ammoniacale è nell'intervallo da 1 a 5.
60 II liquido assorbente viene alimentato al tronco di assorbimento a film mediante un distributore posto in una zona intermedia tra i due tronchi.
Analogamente il liquido assorbente (soluzione acquosa concentrata ammoniacale con eventualmente ammoniaca li-65 quida) viene alimentato in una zona posta alla sommità o in prossimità della sommità del tronco di assorbimento a piatti. La soluzione proveniente dal tronco a piatti viene inviata parzialmente al reattore di sintesi dell'urea, e parzial
mente nel tronco di assorbimento a film mediante un adatto distributore e venir distribuita come film sulla superficie dei tubi del tronco di assorbimento a film insieme alla soluzione ammoniacale di carbonato d'ammonio alimentata direttamente al tronco di assorbimento a film.
C'è da osservare che nella zona di assorbimento a film la C02 viene assorbita fino a valori residui nel gas di 2-3 % in volume.
Durante questa fase avviene anche una certa evaporazione di NH3 per cui nel gas decarbonatato si ha un tenore di NHa pari a circa 10-12% volume. Questo gas passa successivamente nel secondo tronco, superiore, a piatti dove mediante il lavaggio sopra detto è possibile assorbire completamente la C02 e l'ammoniaca presente.
C'è da osservare che operando con il procedimento secondo l'invenzione è possibile, oltre a ridurre le superfici di scambio necessarie, operare in condizioni di grande sicurezza dato il grande eccesso di ammoniaca ed il relativo volume termico. È possibile in accordo con la presente invenzione ovviamente assorbire la C02 in due tronchi di assorbimento in serie, non posti cioè l'uno sopra l'altro; nel primo di essi l'assorbimento avviene con film mentre nel secondo è prevista una serie di piatti per assorbire la C02 residua non assorbita nel tronco di assorbimento a film.
In questo caso il gas grezzo per la sintesi dell'ammoniaca contenente C02 è alimentato al fondo o in prossimità del fondo del tronco di assorbimento a film in cui il liquido assorbente (soluzione ammoniacale di carbonato d'ammonio) è alimentato alla sommità o in prossimità della sommità dello stesso, mentre il gas scaricato dalla testa del tronco di assorbimento a film è alimentato al fondo o in prossimità del fondo del tronco di assorbimento a piatti alla sommità dei quali è alimentato il liquido assorbente costituito da soluzione acquosa concentrata di ammoniaca ed eventualmente ammoniaca liquida.
Il gas privo di C02 è scaricato dalla testa dell'assorbitore a piatti mentre la soluzione ottenuta dal fondo dell'assorbitore a piatti può eventualmente e vantaggiosamente essere utilizzata come addizionale liquido assorbente nel tronco di assorbimento a film.
Forniremo ora un esempio avente lo scopo di meglio illustrare l'invenzione senza tuttavia limitarla in alcun modo.
Esempio numerico
Devo produrre 1000 t/d di urea.
Alimento al fondo dell'assorbitore (1) che opera alla pressione di 195 kg.cm2 il seguente gas grezzo (2)
Ar 215 m3/h 0,24% voi.
H2 55425 » 61,52 »
N2 18161 » 19,99 »
CH4 251 » 0,28 »
CO 390 » 0,43 »
C02 15804 » 17,54 » Temperatura 175°C e la seguente soluzione ammoniacale (T 50°C) (3).
NH3 25370 kg/h 80% P
H20 6343 » 20 » 31713 »
639353
Nella parte alta dell'assorbitore a film (1) viene alimentato il carbonato di riciclo (T 103°C) (4).
NH2 5558 kg/h 26,75% P
C02 7076 » 34,24 »
H20 8059 » 39,01 »
20663 » 100,00 »
Dal fondo esce la soluzione forte di carbammato da inviare al reattore urea (T 140°C) (5).
NH3 24834 kg/h 35,43% P
C02 31343 » 44,71 »
H20 13920 » 19,86 »
70097 » 100,00 »
Dal tronco a film esce il gas parzialmente decarbonato (T 125°C) che entra nel tronco a piatti (6).
Ar 215 m3/h 0,25% voi.
h2
55425 »
63,44
n2
18161 »
20,78
ch4
251 »
0,29
co
390 »
0,45
co2
3451 »
3,95
nh3
9467 »
10,84
87360 »
100,00
Il calore di assorbimento viene asportato producendo vapore a basso livello dal lato mantello dell'assorbitore.
Alla sommità del tronco a piatti vengono alimentati:
— Soluzione ammoniacale (T 50°C) (3)
NHS 12684 kg/h 80% P
HaO 3172 » 20 »
— Ammoniaca anidra di riciclo T (38°C) (7)
35874 kg/h
Dal fondo del tronco a piatti esce la seguente soluzione (T 117°C) (8)
NH3 45939 kg/h 82,20% P
C02 6778 » 12,13 »
H20 3172 » 5,67 »
55889 » 100,00 »
che viene inviata al reattore di sintesi dell'urea.
Dalla testa esce il gas decorbonato (T 43°) (9)
Ar
215 m3/h
0,25%
h2
55425 »
63,44
n2
18161 »
20,79
ch4
251 »
0,29
co
390 »
0,45
nh3
12918 »
14,78
87360 »
100,00
che viene inviato alla metaniazione.
I m3 suddetti sono tali quali sotto temperature e pressioni normali, cioè T ~ 300 k e p ~ 1 bar.
3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
V
1 foglio disegni
Claims (3)
1. Procedimento d'assorbimento dell'anidride carbonica nella zona di formazione del carbammato di ammonio in procedimenti integrati urea-ammoniaca comprendente: produrre ammoniaca in un apparecchio di sintesi all'ammoniaca, assorbire l'ammoniaca all'uscita dal reattore di sintesi dell'ammoniaca con acqua ottenendo una soluzione acquosa concentrata di ammoniaca, utilizzare la soluzione concentrata di ammoniaca per l'assorbimento della C02 contenuta nei gas grezzi per la sintesi dell'ammoniaca, ottenendo carbammato di ammonio, trasformare il carbammato di ammonio parzialmente in urea in un reattore di sintesi dell'urea, decomporre termicamente il carbammato non trasformato in urea e prelevare i prodotti di decomposizione mediante un gas scelto tra ammoniaca, C02 ed inerti, scaricare della zona di prelevamento una soluzione di urea contenente ancora carbammato, riciclare i prodotti di decomposizione del carbammato al reattore di sintesi dell'urea, distillare ad una pressione da 3 a 30 atmosfere in uno o più stadi la soluzione di urea ottenendo ammoniaca liquida ed una o più soluzioni ammoniacali di carbonato di ammonio da una parte ed alia fine una soluzione acquosa di urea priva di carbammato d'ammonio dall'altra parte, caratterizzato dal fatto che l'assorbimento della COz viene effettuato introducendo il gas contenente C02 nel fondo o in prossimità del fondo di un assorbitore diviso in due parti, quella prima a film e quella seconda a piatti, la soluzione assorbente nella parte seconda essendo la soluzione acquosa concentrata di ammoniaca sopraddetta, la soluzione assorbente nella parte prima essendo una o più delle soluzioni ammoniacali acquose di carbonato di ammonio ottenute per distillazione della soluzione di urea a pressione da 3 a 30 atmosfere, o nella parte seconda.
2. Procedimento come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rapporto in peso tra ammoniaca liquida e soluzioni acquose concentrate ammoniacali è nell'intervallo da 1 a 5.
2
RIVENDICAZIONI
3. Assorbitore diviso come mezzo d'esecuzione del procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato in che composto da due parti, una parte prima a film ed una parte secondo a piatti, prima e seconda riferendosi alla via percorsa dal gas contenenti il C02, dette due parti essendo disposte o la seconda sopra la prima o la seconda in seria alla prima con i collegamenti necessari.
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