UA66805C2

UA66805C2 - Спосіб модернізації установки для виробництва сечовини, спосіб виробництва сечовини та установка для виробництва сечовини

Info

Publication number: UA66805C2
Application number: UA2000031509A
Authority: UA
Inventors: Джорджіо ПАГАНІ; Джорджио Пагани; Федеріко Зарді; Федерико ЗАРДИ
Original assignee: Уріа Казале С.А.; Уриа Казале С.А.
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2004-06-15
Also published as: DE69908545D1; US6284922B1; EG22752A; KR20000062909A; HU0001005D0; HUP0001005A3; US20010031893A1; DE69908545T2; BR0001331A; US6702992B2; CA2300518C; BR0001331B1; EP1036787B1; CA2300518A1; HUP0001005A2; CN1189451C; EP1036787A1; RU2233836C2; CN1267668A

Abstract

Спосіб модернізації установки для виробництва сечовини, яка складається з реактора синтезу сечовини, стрипінг вузла з діоксидом вуглецю та, принаймні одного, вертикального конденсатора плівкового типу, передбачає забезпечення засобами для подачі головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі, що виходить з стрипінг вузла до конденсатора, та забезпечує згаданий конденсатор засобами для використання переважно повної конденсації цієї головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі з одержанням потоку з сечовиною та карбаматом у водному розчині, які потім подають до реактора синтезу сечовини. Завдяки даному способу модернізації значно зросла ефективність конденсатора, таким чином спричинивши зростання його потужності.

Description

стрипінг вузла до, принаймні, одного конденсатора; - забезпечення в такому, принаймні, одному конденсаторі засобів для використання істотно повної конденсації головної частини потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, з одержанням потоку з сечовиною та водним розчином карбамату.

Що стосується терміну «головна частина», то це означає частину, яка більша, ніж 5095 усього потоку амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі, який виходить з стрипінг вузла. В залежності від умов роботи реактора синтезу, головна частина може бути в інтервалі від 65 до 8595 потоку, наприклад поміж 70 та 75905.

Корисним є те, що даний винахід дозволяє значно збільшити коефіцієнт обміну і, таким чином ефективність секції конденсації, що дозволяє усунути вузьке місце в існуючій установці, переважно поліпшити повну виробничу потужність, яка може бути оптимально збільшена.

Усе це досягається простим та ефективним шляхом з мінімальними та достатньо другорядними втручаннями у секцію синтезу високого тиску, який полягає в її істотному збереженні без заміни та з низьким енергоспоживанням.

Відповідно до винаходу, вартість втілення та експлуатації вважається нижчою, ніж вартість, яку потребують способи модернізації відповідно до рівня техніки.

Дійсно, завдяки даному способу, якість колишньої існуючої секції конденсації при заміні на нові апарати не буде вищою, але вигода зберігається через те, що спосіб потребує лише невеликих внутрішніх змін у вузлі(ах) конденсації таким шляхом, щоб одержати повну конденсацію газової фази, що надходить.

Завдяки тому, що забезпечені засоби для розгалуження на меншу та головну частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі (того, що надходить з стрипінг вузла), частина реагентів в газовій фазі, необхідна для регулювання температури реакції всередині реактора синтезу, діє не довше, ніж при проходженні через конденсатор разом з рідкою фазою, так як у рівні техніки. При цьому, конденсатор може бути змінений всередині таким шляхом, який дасть можливість істотної конденсації всіх газових реагентів, що містяться в основній частині, а отже зробить його роботу максимально ефективною.

В цьому відношенні, даний спосіб модернізації переважно містить операції забезпечення засобів для трансформування вертикального конденсатора плівкового типу у вертикальний конденсатор «зануреного» типу.

В наступному описі та формулі, що додається, під терміном «конденсатор зануреного типу» розуміють апарат, в якому рідка фаза наповнює (занурює) трубчастий пакет, а конденсація газової фази здійснюється при проходженні через цю рідку фазу. юІншою мовою, в цьому випадку, конденсатор діє за допомогою трубчастого пакету, трубки якого заповнені рідиною, на відміну від конденсатора плівкового типу, в якому трубки істотно порожні.

В конкретному випадку, існуючий конденсатор переважно змінюється шляхом забезпечення засобів для подачі головної частини потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, в нижній частині трубчастого пакета цього, принаймні, одного вузла та засобів для циркуляції потоку конденсаційної рідини, що містить водний розчин карбамату та амоній, всередині конденсатора з термосифоном - водоскидом.

Завдяки даному винаходу, розроблені вертикальне положення та розміри існуючого конденсатора, які гарантують, при одному трансформуванні, великий напір рідини, тобто природну циркуляцію всередині трубчастого пакета (термосифон - водоскид).

Циркуляція, відповідно до термосифону - водоскиду, рідкої фази відбувається завдяки різниці поміж питомою вагою потоку з рідиною та парою, який в апараті тече вгору, та потоком рідини, спрямованим безпосередньо униз, через відповідні частини трубчастого пакета.

В цьому відношенні, особливо задовільні результати досягаються розміщенням газового розподільника поблизу нижньої частини трубчастого пакета, який сполучений рідиною з засобами для подачі головної частини потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю у паровій фазі, так що є можливість спрямувати амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі в переважно центральну, заздалегідь визначену, частину трубчастого пакета.

В цьому випадку, конденсація амонію та діоксиду вуглецю у паровій фазі відбувається тільки коли вона виникає у вірно визначеній частині трубчастого пакета, таким чином сприяючи оптимальній циркуляції в термосифоні-водоскиді рідкої фази всередині конденсатора поміж частиною трубчастого пакету, через яку проходить потік з низькою питомою вагою (суміш газової та рідкої фаз) та частиною трубчастого пакета (переважно периферійна частина), через яку проходить потік з високою питомою вагою (тільки рідка фаза).

Щодо конденсатора плівкового типу, конденсатор, який здійснюється даним способом модернізації, дозволяє ефективно змішувати газову фазу з рідкою фазою, одержуючи таким шляхом значне підвищення коефіцієнту обміну всередині трубок і таким чином підвищення сумарного коефіцієнта обміну та ефективності раніше існуючої конденсаторної секції.

Це дозволяє збільшити продуктивність існуючої конденсаторної секції.

Результати перевірки показали, що можливо навіть подвоїти сумарний коефіцієнт обміну існуючого конденсатора.

Далі, завдяки операції зміни типу вертикального конденсатораків) з плівкового типу на «занурений» тип, з термосифоном на зразок циркуляції рідкої фази, стає можливим підвищити, простим та ефективним шляхом, час знаходження в цих вузлах карбамату, який може реагувати та частково перетворюватися на сечовину.

При цьому можливо одержати підвищення, яке дорівнює навіть 10-2095 від повного об'єму реакції, що пов'язане з часом знаходження карбамату в конденсаторі та в зоні реактора. Цей факт переважно означає відповідне зростання продукту конверсії діоксиду вуглецю у сечовину.

Для витягнення з конденсаторної секції потоку, що містить карбамат у водному розчині та сечовину, без внесення істотних змін в існуючу конструкцію спосіб модернізації, відповідно до даного винаходу, включає переважно забезпечення в конденсаторі(ах) засобів для збору та подачі вищезгаданого потоку з області над трубчастим пакетом до нижньої частини конденсатора в сполучені рідиною засоби для подачі рідкої фази до реактора синтезу сечовини.

Важливо звернути увагу на те, як всупереч існуючим теоріям рівня техніки, які використовують для поліпшення конденсаторних секцій додавання нових конденсаторів або заміщення існуючих на нові з високим коефіцієнтом обміну, спосіб модернізації, відповідно до винаходу, дозволяє досягти такого ж (якщо не більшого) зростання продуктивності в існуючому конденсаторі(ах), який являє собою переважно лише трохи конструктивно змінений від стандартного, але істотно поліпшений щодо його дії.

Цей результат абсолютно несподіваний, якщо вважати, що відповідно до способів модернізації в рівні техніки, не можливо одержати істотне зростання продуктивності секції конденсаторів тільки за допомогою існуючих апаратів.

Відповідно до особливостей та переважного втілення даного винаходу, даний спосіб модернізації включає наступні операції: - забезпечення засобів для витягнення та подачі головної частини газового потоку з одним або кількома пасиваторами разом з можливими слідами амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі від, принаймні, одного конденсатора до промивального вузла, розташованого нижче потоку реактора синтезу сечовини.

Іншою мовою, через введені придатні засоби головна частина газового потоку з пасиваторами, що подається стрипінг вузлом до конденсатора, переважно відгалужується до будь якого з промивальних вузлів, розташованих в установці нижче по потоку з реакторної зони, замість проходження через нього.

Переважно, спосіб модернізації, відповідно до даного винаходу, дозволяє таким чином подавати до реактора синтезу сечовини тільки меншу частину газового потоку, який містить пасиватори, тим самим знижуючи до мінімуму присутність речовин, які заважають реакції конверсії, для сприяння досягненню повного конверсійного виходу, який зростає від 1 до З відсоткових одиниць, та в той же час гарантує надійний захист реакторної зони від корозії.

Таким же чином як для потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, також і в цьому випадку термін «головна частина» означає частину, яка становить більше, ніж 5095 від повного потоку пасиваторів, що виходить з стрипінг вузла.

Наприклад, в тому випадку, коли головна частина містить 65-8595 інертного газового потоку, тільки 15- 3590 таких інертних газів надходять до реактора синтезу, порівняно із 10095 для рівня техніки, з чого випливають значні переваги у світі підвищення виходу продукту конверсії.

В цьому відношенні, буде звернено увагу на те, як практично подавати у стрипінг вузол визначену кількість пасиваторів (наприклад, повітря та кисень) разом з потоком діоксиду вуглецю, для того, щоб захистити апарати секції синтезу сечовини в установках та, зокрема стрипінг вузол, від швидкого зносу через корозійну дію речовин, що приймають участь у цій реакції. Таким чином, пасиватори та інші можливі інертні речовини, які можуть міститися у потоці діоксиду вуглецю, проходять через конденсатор(и), а потім направляються до реактора синтезу сечовини.

Хоча умови для роботи конденсаторів менш критичні ніж для стрипінг вузла, кількість пасиваторів, теоретично потрібних для захисту конденсаторної секції та реакторної зони, істотно менша ніж та, що ефективно циркулює в басейні синтезу.

Важливо те, що як в процесі виробництва сечовини шляхом стрипінгу діоксиду вуглецю, так і в способі модернізації установок для виробництва сечовини відповідно до рівня техніки, має місце втрата продукту конверсії в реакторній зоні, а отже нестача виробничої потужності через надлишок інертних речовин в зоні реакції.

Завдяки даному винаходу, підвищення конверсії через меншу кількість інертних речовин, присутніх в зоні реакції, разом з поліпшенням конверсії завдяки збільшенню раніше описаного повного обсягу реакції, дозволяє зробити максимальним зростання виходу продукту конверсії в зоні реакції та таким чином виробничої потужності існуючої установки без виникнення на цьому шляху диспропорцій або негараздів у спадному потоці зони реакції, а отже перевантажень існуючої конденсаторної секції.

Далі, варто звернути увагу, що з вищезгаданим підвищенням виходу продукту конверсії можливе зниження енерговитрат та навіть, в деяких випадках, зменшення споживання пари у відношенні до існуючої установки, яка підлягала модернізації.

Головна та менша частини потоку амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі та відповідно газового потоку з одним або кількома пасиваторами переважно пристосовані до цього способу модернізації, завдяки операціям забезпечення придатними регулюючими засобами в засобах для витягнення та подачі головної частини газового потоку з одним або кількома пасиваторами разом з можливими слідами амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі, що виходить з конденсатора до промивального вузла.

Відповідно до подальшого аспекту, даний винахід стосується способу виробництва сечовини такого типу, який містить наступні операції: - реагування амонію та діоксиду вуглецю в зоні реакції з одержанням реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний амоній у водному розчині; - подачу реакційної суміші до стрипінг секції з діоксидом вуглецю та використання суміші для обробки часткового розкладу карбамату та часткового відокремлення вільного амонію з одержанням потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі та потоку з сечовиною та залишковим карбаматом у водному розчині; - подачу потоку, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, до секції відновлення сечовини; та який відрізняється тим, що подалі містить наступні операції: - подачу меншої частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі безпосередньо до зони реакції; - подачу головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі до, принаймні одного конденсатора та використання цієї головної частини для істотно повної конденсації з одержанням потоку сечовини та карбамату у водному розчині; - подачу потоку з сечовиною та карбаматом в рідкій фазі до зони реакції.

Цей винахід далі стосується установки для втілення згаданого способу виробництва сечовини, яка містить: - реактор синтезу сечовини; - засоби для подачі амонію та діоксиду вуглецю до реактора синтезу сечовини; - стрипінг вузол з діоксидом вуглецю для використання реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний амоній у водному розчині, що виходить з реактора для обробки часткового розкладу карбамата та часткового відокремлення вільного амонію з одержанням потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі та потоку з сечовиною та залишковим карбаматом у водному розчині; - відновлювальна секція потоку з сечовиною та залишковим карбаматом у водному розчині, що залишає стрипінг вузол для відокремлення сечовини від залишкового карбамату у водному розчині; та яка відрізняється тим, що також включає: - принаймні, один конденсатор «зануреного» типу для досягнення істотно повної конденсації, принаймні часткової, потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі, що залишає стрипінг вузол, з одержанням потоку з сечовиною та карбаматом у водному розчині; - засоби для подачі меншої частини потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, яка залишає стрипінг вузол для спрямування безпосередньо до реактора синтезу сечовини; - засоби для подачі головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі, що залишає стрипінг вузол, та подається до, принаймні, одного конденсатора; - засоби для подачі потоку з сечовиною та карбаматом у водному розчині, що виходить, принаймні, з одного конденсатора до реактора синтезу сечовини.

Відповідно до винаходу, установки, призначені для здійснення способу виробництва сечовини, можуть бути реалізовані або відомим способом, або способом зміни існуючих установок таким чином, що досягається підвищення виробничої потужності та, в деяких випадках, поліпшення прийнятих показників енергоспоживання.

Подальші особливості та переваги даного винаходу стануть зрозумілими з наступного докладного опису втілення способу модернізації та процесу синтезу сечовини відповідно до винаходу, наведеного з посиланням на креслення, що додаються.

На кресленнях зображено: фіг.1 ілюструє схематично та частково установку для виробництва сечовини відповідно до стрипінг процесу діоксиду вуглецю в існуючому рівні техніки; на фіг.2 схематично зображено у поздовжньому перерізі вертикальний конденсатор плівкового типу установки з фіг.1, відповідно до рівня техніки; фіг.3 ілюструє схематично та частково установку для виробництв сечовини відповідно до стрипінг процесу діоксиду вуглецю, реалізовану шляхом модернізації установки з фіг. у відповідності до переважного втілення способу модернізації згідно з винаходом; на фіг.А4 зображено у схематичному вигляді поздовжній переріз секції вертикального конденсатора «зануреного» типу установки з фіг.3, який виконаний шляхом переробки конденсатора з фіг.2 відповідно до даного винаходу; фіг.5 ілюструє схематично та частково установку для виробництва сечовини відповідно до стрипінг процесу діоксиду вуглецю, реалізовану відомим способом, для втілення способу відповідно до винаходу; на фіг.6 зображено у схематичному вигляді поздовжній переріз секції вертикального конденсатора «зануреного» типу установки з фіг.5, відповідно до даного винаходу.

Саме для спрощення розкриття даного винаходу, на фіг.1 схематично зображено лише частину установки для виробництва сечовини, а точніше секцію синтезу високого тиску (басейн синтезу), інші секції не достатньо охоплюють даний винахід.

Далі, спеціальне посилання на по суті стандартні трубопроводи зв'язку поміж різними частинами установки, яка описана нижче та зображена на фіг.1, буде зроблено тільки в разі гострої необхідності.

З урахуванням посилань на фіг.1, існуюча установка, відповідно до стрипінг процесу діоксиду вуглецю, та характерна рециркуляція реагентів до зони реакції позначається скрізь цифрою 1.

Установка 1, а точніше секція синтезу високого тиску, яка включає реактор 2 (зону реакції) синтезу сечовини, стрипінг вузол З з діоксидом вуглецю, конденсатор 4 плівкового типу, який буде описаний більш детально з посиланням на фіг.2, та промивальний вузол 5 пасиваторів та інших можливих інертних до реакції речовин.

Крім того, установка 1 містить поновлювальну секцію для одержання сечовини, яка не показана на фіг.1, та пристрій 6 для відокремлення пари, що утворилася з охолоджувальної рідини, яка подається до конденсатора 4.

Реактор 2 діє звичайно при температурі поміж 180 та 18572 з молярним відношенням МНз/СО», що міститься поміж 2,8 та 3,0, а молярне відношення НгО/СО» міститься поміж 0,4 та 0,5, а конверсія продукту міститься поміж 58 та 6095.

Тиск процесу (ізобаричного) в секції синтезу з фіг.1 звичайно знаходиться в межах 140 та 145бар. Такий тиск звичайно позначають в процесі синтезу сечовини як «високий» в порівнянні з терміном «середній» (біля 18бар) та «низький» (3-4бар) тиск, відповідно, та використовують в галузі для позначення тиску в секціях спадного потоку басейну синтезу.

На фіг.1 числами 7-21 позначені засоби для подачі різних потоків до апаратів установки 1 для виробництва сечовини.

Такі засоби подачі містять трубопроводи або канали сполучення, насоси, компресори, ежектори та інші пристрої відомого типу, які звичайно застосовують в установках такого типу, і тому вони не будуть описуватися у подальшому описі.

Взагалі, в даному описі та наданій формулі та там, де немає інших позначень, під термінами: «подача, засоби сполучення або витягнення» мають на увазі трубопроводи, лінії або канали сполучення, насоси, компресори та ежектори або інші пристрої відомого типу, які використовуються для переміщення рідких або газоподібних потоків з одного місця установки до іншого.

Крім того, позиціями 7 та 8 позначені, відповідно, засоби для подачі до стрипінг вузла З газового потоку, що містить живильний діоксид вуглецю, та до конденсатора 4 потоку, що містить живильний амоній (в рідкій фазі).

Живильний діоксид вуглецю, спрямований до стрипінг вузла З через засоби 7, використовується як стрипінг реагент реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний амоній у водному розчині, що залишає реактор 2 та подається до вузла З через засоби 9.

Стрипінг вузол 3 - це вузол плівкового типу з зовнішнім нагрівом парою. Засоби для подачі та витягнення пари для нагрівання стрипінг вузла З з боку його корпусної стінки позначені 22.

Реакційну суміш, що тече униз у вузлі З в одному напрямку з газовим потоком, що містить діоксид вуглецю, використовують для обробки часткового розкладу карбамату та часткового відокремлення вільного амонію з одержанням потоку, що містить діоксид вуглецю у паровій фазі та потік сечовини з залишковим карбаматом у водному розчині.

Потік, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, витягують через дно стрипінг вузла З та спрямовують до секції відновлення сечовини (не показана) через засоби подачі 10.

Газовий потік, який одержаний у стрипінг вузлі 4 та який містить також воду додатково до амонію та діоксиду вуглецю, витікає з верхньої частини такого вузла З та подається до конденсатора 4 через засоби подачі 11.

Конденсатор 4 - це вертикальний конденсатор плівкового типу, який використовується для часткової конденсації всього потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі та надходить з вузла З через засоби 11.

Далі, потік з живильним амонієм подають до верхньої частини конденсатора 4 через засоби 8 разом з потоком, який рециркулює та містить амоній та карбамат у водному розчині, Амоній та карбамат у водному розчині, що рециркулюють, подаються засобами 13 в потік, що містить живильний амоній. Засоби сполучення 12 також розміщені поміж реактором 2 та засобами подачі 13.

Як зображено на фіг.2, часткова конденсація газової фази має місце в результаті контакту цієї фази з рідкою фазою, що тече униз всередині безлічі трубок трубчастого пакета 23, оточеного корпусом 24 конденсатора 4.

На цій фігурі деталі установки 1, які рівнозначні за конструкцією та функціонально тим, що зображені на фіг.1, будуть позначені з використанням тих самих номерів та не будуть більше описуватися.

Трубчастий пакет 23 розмежований у верхній та нижній частинах трубчастими пластинами 25 та 26, відповідно, до яких прикріплені, відповідно, верхня та нижня частини конденсатора 4.

Зокрема, рідка фаза, що містить живильний амоній та карбамат у водному розчині, що рециркулює, вводиться через вхідний патрубок 30 в простір 29, обмежений верхньою частиною 27, розповсюджується на верхню пластину 25 та спадає під впливом гравітації вздовж трубок трубчастого пакета 23, формуючи таким чином плівку. Також газова фаза, що містить амоній та діоксид вуглецю та подається до верхньої трубчастої пластини 25 через вхідний патрубок 31, тече всередині трубок (які діють істотно вхолосту).

В результаті часткової конденсації, в трубках на виході трубчастого пакета одержують рідкий потік з карбаматом у водному розчині та газовий потік з амонієм та діоксидом вуглецю у паровій фазі. Ці потоки проходять через простір 32, обмежений всередині нижньою частиною 28, та витікають з конденсатора 4 через вихідні патрубки 33, 34 для рідкої та для газової фаз, відповідно.

Фаза, що містить амоній та діоксид вуглецю в газовій фазі, також як і фаза, що містить карбамат у водному розчині, звідти окремо направляються з дна конденсатора 4 до реактора 2 синтезу сечовини через відповідні засоби 14, 15.

На фіг.2 потоки газової та рідкої фаз всередині конденсатора 4 позначені Ед та РІ, відповідно.

Зрозуміло, що в конденсаторі 4 відповідно до рівня техніки, час знаходження фаз всередині трубок трубчастого пакета 23 дуже малий, на стільки, що досягти однорідності розподілу рідкої фази на верхній трубчастій пластині 26, може бути досить важко. Усе це шкодить ефективній конденсації реагентів в газовій фазі.

Тепло, вироблене під час часткової конденсації потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі всередині конденсатора 4, переміщується за допомогою охолоджувальної рідини, тобто води, до потоку через трубчастий пакет 23 на корпусній стінці, приводячи до регенерації пари (як правило в 4,5абс.бар).

Водяний потік подається на корпусну стінку конденсатора 4 через засоби 16 та витягується з цього вузла через засоби 17.

Водяний потік, який виходить з вузла 4, та також містить пару, вироблену шляхом непрямого теплообміну процесів в рідинах, які течуть всередині конденсатора 4 на трубчастій поверхні, подається через засоби 17 до сепаратора 6 для відокремлення пари, одержаної з води. Ця вода рециркулює через засоби 16 до конденсатора 4 на корпусну стінку, де пара витягається з сепаратора 6 через засоби 18.

На мові даної галузі техніки сепаратор 6 також позначають терміном «парозбірник».

Для того, щоб захистити апарати високого тиску секції синтезу від корозії, установка 1 має можливість проходження через ці пристрої потоків одного або кількох пасиваторів, наприклад кисню або повітря, інертних до реакції синтезу сечовини.

З цією метою, засоби звичайно забезпечують подачу газового потоку з пасиваторами до стрипінг вузла

З та з стрипінг вузла до реактора синтезу сечовини 2 з проходженням через конденсатор 4.

На прикладі фіг.1, пасиватори безпосередньо змішують з газовим потоком, що містить живильний діоксид вуглецю, таким чином вищезгадані засоби для подачі газового потоку з пасиваторами відповідають засобам для подачі 7.

В зв'язку з тим, що умови роботи стрипінг вузла З найбільш складні, з точки зору корозії, цей вузол потребує значно більшої кількості пасиваторів, ніш практична потреба для інших апаратів. Відповідно, поряд з стрипінг вузлом 3, інші апарати секції синтезу постачаються надмірною кількістю пасиваторів.

Крім того, газовий потік з діоксидом вуглецю, який подають до стрипінг вузла З через засоби 7, містить визначену кількість інших інертних речовин, наприклад 1-395 по об'єму, які разом з пасиваторами проходять через різні апарати високого тиску секції синтезу.

Зокрема, кількість пасиваторів та інертних реагентів, що звичайно подається до реактора синтезу сечовини 2, така, що знижує на кілька відсоткових одиниць продукт конверсії діоксиду вуглецю в сечовину відносно до продукту, який одержаний з меншим вмістом речовин, інертних до реакції синтезу.

Потік інертних речовин проходить через реактор синтезу сечовини 2, завантажуючи частину амонію, що не прореагував, та діоксид вуглецю в паровій фазі, та таким чином подається засобами 19 від верхньої частини реактора 2 до промивального вузла 5.

В промивальному вузлі 5 амоній та діоксид в паровій фазі конденсуються за допомогою промивального потоку, що містить, наприклад на фіг.1, карбамат у водному розчині, що надходить з секції відновлення сечовини (не показана) та подається до вузла 5 через засоби 20.

Витягнення пасиваторів та інертних речовин з промивального вузла 5 та, взагалі, з секції високого тиску проходить через засоби 21, оскільки промивальний потік, відповідно збагачений амонієм та діоксидом вуглецю, направляється до конденсатора 4 через засоби 13.

На фіг.3 показана установка для виробництва сечовини з фіг.1, яка переважно змінена відповідно до першого втілення способу модернізації даного винаходу.

Особливості стосовно змін, які внесені до існуючого конденсатора, краще висвітлені з посиланням на фіг.4.

На фіг.3 та 4, деталі установки 1 та конденсатора 4, які еквівалентні за конструкцією та функціонально тим, що зображені на фіг.1 та 2, будуть позначені тими ж номерами та не будуть описуватися знову.

Завдяки даному способу модернізації, засоби подачі до конденсатора 4 потоку, який містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, що надходить з стрипінг вузла 3, відповідно змінені таким чином, щоб використовувати тільки головну частину цього потоку для конденсації рідкої фази.

Далі, конденсатор 4 переважно змінений всередині так, що створено можливість істотно повної конденсації такої головної частини.

З цією метою, відповідно до втілення на фіг.3, засоби 11 існуючої установки з фіг.1 змінені, а засоби 35 та 36 забезпечують подачу меншої частини потоку, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, з стрипінг вузла З безпосередньо до реактора синтезу сечовини 2 та подачу головної частини цього потоку до конденсатора 4, відповідно. Засоби 35 та 36 містять, наприклад відповідні канали зв'язку.

Зрозуміло, що подача газового потоку з одним або кількома пасиваторами до потоку всередині засобів подачі 11 разом з потоком, що містить амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі, забезпечення засобів 35 та 36 неминуче спричинює сполучене відгалуження меншої та головної частини пасиваторів, які подаються до реактора 2 та до конденсатора 4, відповідно.

Всередині конденсатора 4 забезпечено засоби, які більш детально зображені на фіг.4, для можливості конденсації переважно усіх реагентів в газовій фазі, що подається до того ж простим та ефективним шляхом.

Іншою мовою, існуючий вертикальний конденсатор плівкового типу здебільшого трансформовано у вертикальний конденсатор «зануреного» типу, тобто з пакетом трубок, заповнених конденсаційною рідиною, що значно поліпшує ефективність цього вузла та його продуктивність. Крім того, ця заміна дозволяє підвищити час знаходження в конденсаторі 4 утворення карбамату, який частково реагує з сечовиною.

Зокрема, конденсаційна рідина, що містить карбамат у водному розчині та амоній, переважно циркулює всередині трубчастого пакета 23 з термосифоном - водоскидом. Головна частина потоку з амонієм та діоксидом вуглецю у паровій фазі замість цього подається через засоби 36 до нижнього простору 32 біля нижньої частини трубчастого пакета 23, а точніше біля нижньої трубчастої пластини 26.

Під час цього, амоній та діоксид вуглецю в паровій фазі проходить через конденсатор 4 вгору, в напрямку потоку з конденсаційною рідиною, яка булькає всередині трубок, заповнених рідиною, трубчастого пакета 23 та із значним коефіцієнтом обміну на трубчастій поверхні.

Для того, щоб була можливою регульована циркуляція з термосифоном - водоскидом, конденсаційної рідини всередині конденсатора 4, даний спосіб модернізації включає забезпечення газовим розподільником 37, який містить перфоровану стінку 37а, що забезпечує наближення до нижньої трубчастої пластини 26 у сполученні рідиною з засобами подачі 36 головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі.

Розподільник 37 має такі параметри, які дають можливість розподілу переважно амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі тільки у визначених частинах трубчастого пакета 23.

Таким шляхом, трубчастий пакет 23 невід'ємно підрозділяється на першу частину 38 (центральна частина на фіг.3), через яку проходить вгору потік рідина/газ з низькою питомою вагою, та на другу частину 39 (периферійна частина на фіг.4), через яку проходить униз тільки потік рідини а високою питомою вагою, який циркулює таким чином в термосифоні - водоскиді всередині конденсатора 4.

Як зображено на фіг.4, периферійна частина 40 трубчастого пакета 23 використовується для проходження потоку з сечовиною та карбаматом у водному розчині з верхнього простору 29 до засобів 15 для спрямування до реактора синтезу 2.

Відносно цього, спосіб модернізації, відповідно винаходу, запроваджує придатні засоби, позначені на фіг.4 позиціями 41 та 42, всередині конденсатора 4 для збору та подачі потоку, що містить сечовину та карбамат у водному розчині, з простору 29 до засобів 15 через третю частину 40 трубчастого пакета 23.

Такі засоби для збору та подачі включають стінку 41, яка не перфорована та проходить вертикально від верхньої трубчастої пластини 25 для частини верхнього простору 29 та засоби сполучення 42 поміж частиною нижньої трубчастої пластини 26, яка одержує потік сечовини та карбамату у водному розчині для спрямування до реактора 2 та подачі засобами 15.

Стінка 41 визначає напір рідини у верхньому просторі 29 рідкої фази, що циркулює відповідно до термосифону - водоскиду та відокремлює, на зразок греблі, потік з сечовиною та карбаматом у водному розчині для посилання до засобів 42 через частину 40 трубчастого пакета 23.

Звертаємо увагу на те, як збільшення висоти стінки 41 і таким чином рівня рідкої фази в просторі 29 дає можливість збільшити час знаходження цієї фази в конденсаторі 4 для сприяння підвищенню виробництва сечовини в даному вузлі.

В свою чергу, засоби 42 можуть, наприклад, включати пристрій коробчатої форми, закріплений до нижньої трубчастої пластини 26, для збору рідкої фази, що надходить з частини 40 трубчастого пакета 23, та пов'язані з засобами 15 через трубопровід, що проходить через патрубок 33.

Потік конденсаційної рідини з карбаматом у водному розчині та амонієм, поданий до конденсатора 4 через засоби 8, веде у верхній простір 29 через вхідний патрубок 30 та розподіляється через тороїдальний розподільник 43 поблизу верхньої трубчастої пластини 25 в частині 39 трубчастого пакета 23.

Пасиватори та інші можливі інертні речовини реакторного синтезу сечовини, подані до конденсатора 4 через засоби 34, проходять через трубчастий пакет 23 вгору та відгалужуються від рідкої фази у верхньому просторі 29 вузла 4 разом з можливими неконденсованими слідами амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі.

Переважно, газову фазу, яку відділяють від рідкої фази у верхньому просторі 29, витягують з конденсатора 4 та направляють до промивального вузла 5 нижче по потоку реактора 2 завдяки забезпеченню, відповідно до винаходу, придатними засобами 44.

Такі засоби 44, наприклад, складаються з трубопроводів (каналів) зв'язку через рідину з верхнім простором 29 конденсатора 4 через патрубок 31.

Як зрозуміло з короткого опису винаходу, завдяки цим особливостям стає можливим збільшити вихід продукту конверсії в реакторі 2 синтезу сечовини кількома відсотковими одиницями (1-395), які приймають участь в значних перевагах щодо підвищення продуктивності існуючої установки.

При цьому зростає не тільки вихід продукту конверсії, але реактор 2 може працювати в кращих умовах, а споживання енергії установкою стає меншим, ніж до модернізації (менше споживання пари).

Ще одна перевага від втілення даного способу модернізації полягає в тому, що при подачі до реактора 2 виключно меншої частини інертних речовин, кількість амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі, яка виходить з реактора 2, буде значно меншою, ніж коли всі інертні речовини подаються до реактора 2.

Відповідно, коли головна частина інертних речовин, що виходить з конденсатора 4, містить тільки сліди амонію та діоксиду вуглецю, має місце подальше зниження завантаженості промивального вузла 5; отже в цьому вузлі буде відновлюватися менша кількість реагентів в газовій фазі (відділяти від потоку інертних речовин менші кількості амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі), що сприяє кращим умовам роботи вузла 5 та таким чином підвищенню продуктивності цього вузла.

Відповідно до наступного втілення (не зображено) передбачене забезпечення засобів для подачі потоку інертних речовин, що надходить з конденсатора 4 до інших промивальних вузлів нижче за потоком реактора 2, які присутні в існуючій установці для виробництва сечовини. Навпаки, кожного разу, коли вміст амонію та діоксиду вуглецю в потоці інертних речовин, що виходить з вузла 4, мізерний або істотно мізерний, можливо передбачити операцію забезпечення засобами (не зображені) для виводу в той же час цього потоку до оточуючого середовища, які містять, наприклад, вивідний клапан, пов'язаний з газовим вихідним патрубком 31.

Переважно, відповідно до даного способу модернізації, передбачено забезпечення в засобах 44 придатних засобів 45, які зображені на фіг.3 як регулювальний клапан для управління головною та меншою частиною газового потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі, відповідно до газового потоку з одним або кількома пасиваторами.

Щодо засобів 44, які за допомогою рідини сполучають верхні частини конденсатора 4 та реактора 2, регулювальний клапан 45 дозволяє регулювати кількість амонію та вуглецю в паровій фазі, що направляється до конденсатора 4 та, відповідно, до реактора 2 синтезу сечовини.

В залежності від розміру та геометричних особливостей трубчастого пакета 23, даний винахід забезпечує спосіб модернізації, який дає можливість наступного підвищення сумарного коефіцієнту обміну конденсатора 4, підвищуючи зовнішній коефіцієнт теплообміну трубчастого, пакета 23 (корпусна поверхня), де тече водяний охолоджувальний потік, додатково до такого підвищення всередині трубок (трубчасті поверхні), де проходять потоки, що приймають участь в процесі, для ефективного використання переваг конденсатора, пов'язаних з поліпшенням його продуктивності.

Несподівано виявлено, що для того, щоб поліпшити переміщення теплоти, виробленої при конденсації амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі, і таким чином підвищити коефіцієнт теплообміну, не слід допускати утворення пари на корпусі трубчастого пакета 23 під час проходження охолоджувального водяного потоку.

Дійсно, в окремих випадках, коли трубчастий пакет 23 існуючого конденсатора 4 містить дуже велику кількість трубок, відокремлених одна від одної з достатнім для проходження води невеликим простором на корпусній стінці, присутність пари, утвореної з води, що тече на корпусній стінці в конденсаторі 4, виявляється шкідливою для циркуляції рідини. Це повинно викликати падіння теплообміну та відповідне зменшення переміщення конденсаційної теплоти поміж потоками, один з яких тече по трубчастій стінці, а другий - охолоджувальний водяний потік.

Не має значення, що ці особливості виявилися корисними всупереч теорії рівня техніки, згідно з якою пароутворення охолоджувальної води для переміщення конденсаційної теплоти здійснюється під час проходження на корпусній стінці трубчастого пакета з метою сприяння переміщенню теплоти та поліпшення коефіцієнта обміну на корпусній стінці.

Таким чином, в окремих випадках для конденсаторів з великою кількістю трубок, відокремлених одна від одної, даний винахід забезпечує переважне впровадження засобів для підвищення потокової норми охолоджувальної води, щоб попередити таким шляхом утворення пари всередині конденсатора 4 та наступне зростання сумарного коефіцієнта теплообміну.

Збільшення потокової норми, а отже циркуляції води всередині охолоджувального басейну, досягається, наприклад через впровадження циркуляційного насосу (не зображений) у засобах 16 або альтернативно, збільшенням висоти апарату 6, тобто збільшенням різниці висот апарату 6 та вузла 4, що таким чином збільшує напір рідини.

При цьому вхідний тиск на корпусній стінці вузла 4 росте, а температура росте повільніше, так що пара утворюється тільки на виході вузла 4.

Завдяки цим змінам охолоджувального басейну, можуть бути досягнуті високі коефіцієнти обміну на корпусній стінці навіть в тих окремих випадках, коли конденсатор має трубчастий пакет із згаданими вище характеристиками.

Взагалі, спосіб модернізації відповідно до даного винаходу дозволяє не тільки підвищити продуктивність конденсатора 4, але також одержати підвищення тиску виробленої пари та таким чином відновити теплоту на вищому термальному рівні.

Пара при високому тиску, одержаному таким чином, може переважно бути використаною в інших частинах установки 1 для виробництва сечовини, наприклад в теплообмінниках нижче потоку секції синтезу або в СО» компресорній турбіні, знижуючи навантаження та енергоспоживання цих апаратів.

На фіг.5 зображено установку 46 для виробництва сечовини відповідно до процесу стрипінгу діоксиду вуглецю, реалізовану відомим способом, для здійснення способу відповідно до винаходу.

Подробиці, що стосуються конденсатора 4 нової установки краще зображені на фіг.б.

На фіг.5 та б елементи установки 46 та конденсатора 4, які конструктивно та функціонально еквівалентні тим, які зображені на попередніх фігурах, будуть позначені тими ж номерами і не будуть описуватися далі.

Іншою мовою, щодо опису різних засобів та апаратів установки 46, також як щодо опису їхньої дії, посилання будуть зроблені переважно на фіг.3 та 4.

Розглядаються тільки суттєві відмінності, а саме відмінності входу до вузла 4 потоку з амонієм та карбаматом у водному розчині (засоби 8) та виходу з цього вузла потоку з сечовиною та карбаматом у водному розчині для спрямування до реактора 2 (засоби 15).

Ці відмінності виникли завдяки тому, що стала можливою конструкція нового конденсатора, яка забезпечила оптимальне виконання вхідних та вихідних патрубків для різних парових потоків.

Таким шляхом, наявні засоби збору та подачі у верхньому та нижньому просторах 29 та 30 відповідно усунені. Далі, виключено використання частини трубчастого пакета 23 для витягнення потоку з сечовиною та карбаматом у водному розчині з конденсатора 4. Таким чином досягнуто максимального використання внутрішнього об'єму конденсатора 4, придатного для конденсації амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі.

Зокрема фаза, що містить амоній та карбамат у водному розчині, зараз подається через засоби 8 до вузла 4 через патрубок 34, виконаний у дні цього вузла. Крім того, потік з сечовиною та водним розчином карбамату, спрямований до реактора 2 через засоби 15, залишає вузол 4 через патрубок 48, розташований поблизу його верхньої частини.

Для того, щоб забезпечити постійний потік рідини, що виходить з патрубка 48, верхня колекторна камера 29 забезпечена колекторним клапаном 47, який діє як колектор рідкої фази, яка подається до реактора 2.

Схема на фіг.5 зображує схематично тільки переважне втілення нової установки для виробництва сечовини, відповідно до даного винаходу. Дійсно, ніщо не заважає реалізовувати нові установки переважно шляхом, відповідним до схеми на фіг.3.

Переваги, які описані з посиланням на модернізацію існуючої установки, повторюються в установці, реалізованій відомим способом на фіг.5, за винятком вартості вкладень, яка, певна річ, значно вища для нової установки.

Завдяки установці на фіг.3, одержаній після модернізації існуючої установки, та новій установці на фіг.5 переважно можливе здійснення способу виробництва сечовини, який описаний та заявлений в пунктах 9-13 формули винаходу.

Зокрема, такий процес відрізняється тим, що містить такі операції: подачу (засоби 35) меншої частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі безпосередньо до реакторної зони 2, подачу (засоби 36) головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі до, принаймні, одного конденсатора 4 та використання цієї головної частини для переважно повної конденсації з одержанням таким чином потоку сечовини та карбамату у водному розчині, подачу (засоби 15) потоку з сечовиною та водним розчином карбамату до реакторної зони 2.

Здебільшого, для можливості здійснення вищезгаданої переважно повної, конденсації головної частини газової фази, поданої до конденсатора 4, спосіб, відповідно до винаходу, містить операцію потокоутворення головної частини в конденсаторі 4 через потік рідини, що містить карбамат у водному розчині та амоній і циркулює всередині цього вузла в термосифоні - водоскиді.

Точніше, спосіб містить операцію потокоутворення головної частини потоку з амонієм та діоксидом вуглецю в паровій фазі разом з потоком рідини, що містить карбамат у водному розчині та амоній, і який піднімається вгору всередині, переважно в центральній, визначеній частині 38 вертикального трубчастого пакета 23 конденсатора 4.

Відповідно до переважного втілення даного винаходу, спосіб містить здебільше операції витягнення та подачі (засоби 44) головної частини газового потоку з одним або кількома пасиваторами разом з можливими слідами амонію та діоксиду вуглецю в паровій фазі від конденсатора 4 до промивального вузла нижче потоку реакторної зони 2 для відновлення слідів амонію та діоксиду вуглецю промивальним потоком, переважно потоком водного розчину карбамату , що надходить з секції відновлення сечовини.

Далі, в окремих випадках, може бути корисним подавати потік охолоджувальної води (засоби 16) до конденсатора 4 (корпусній стінці) з такою потоковою нормою, щоб обмежити, принаймні, частково утворення пари всередині вказаного вузла 4.

Переваги, що досягаються способом, відповідно до даного винаходу, різноманітні. Зокрема, варто підкреслити, що такий спосіб дозволяє одержати, просто та ефективно, високий коефіцієнт обміну в конденсаторі 4, високі конверсійні виходи і, таким чином, високу виробничу потужність. Далі, його реалізація технічно проста і дає зменшення енергоспоживання та вкладеної вартості.

На закінчення, обсяг захисту, визначений способом модернізації відповідно до даного винаходу, буде вважатися поширеним, крім змін існуючої конструкції, також на окремий випадок перетворення, стосовно греблі, існуючого конденсатора з новим вузлом, що має вигляд, який зображено на фіг.4 та 6. Цей окремий випадок виникає коли існуючий вузол вичерпав свій робочий резерв і не гарантує подальшої надійної та тривалої роботи.

спря 1 , ване 21 ко 13- у й Ко

І: пи пон - ш во ше чі дня не 7 т

Що ших; | Щещ-- в, Бо --- - ; І Ї 1 20 и ши шк ши шия Т- ше ся ї , 22 . 22 5- 8 шк. ( й : 7 пав и ши й в 7 Я К ! то -й5 «75 гі, 1 бе "З | -Ї | рю /Ї х // г В. Кл й Ба СОЯ в-т у

В! А т ГП Ї ! ГТ

ТТ я»

А,

А ПНТ

/ КН | ЩІ ТИ -йк

ОТ ТИЕ

А ШИ шо ве ППО ОЕВ т В / ТТН НТ и з ГТ АННИ ТЗ

ПИТНІ й-ов

Рада 1. шини у х у и А / | ! 4 ям

Іс З ВІ І Го / / х хх. ле кур и

Ем | ті | рих 33 ФІГ:

Кая ши в ї Ї т ШЕ 4 "тт м -К

І 5 в пе нн поч

Г Г- ї3 45 тя ТУ тт

Опиши 9 ях І шт р: | й Уяви В

З шо нЕ | ші ЩІ ( ше ши -- | Що в

С Ії ? І -кя й ! дяка г ьв 5 М Н соб нина ше я ши НИ щі? нн 5 Й

Її хх Ка 29 нин З 72 2

Пе ; їй нин !

Пп рт 1. 7 І 7 0 ні,

Щ юО0- Ї віг.З ше й ка шо наші й Я з а я зо 4 й І С

ЖК в гани ут / Й. нетртттвта Хо в ля о 2 ІН | щи 27 й и и І пола ше то ! ща з

Ск т ли СКЗ

ШИК ке сясятка мА дев НПК НННИ Й ние кУвНН

Депннх пишне.

ППАННННИИ - зв

ПП НИ

ПО, маш ДИ за ТТ ТИ Те го

Я ВОНИ сі . нн и тт Ї не т ло 23)

УГТ Ц А

ПІІ і

ЕС І пвлланивавяй т вив ТТ З

І ГП Гі ЕН ові

І ПН БЕН и ГтАев

Н п се

Аля нин иний сі т

НА віх вів ВО І НІ й -Ке НИ Й

ЕМ др пеня

Ж ст тити ТТ. шани я на ІЙ уко кни ЧЕ " них ДК - в да -- Тр вон

Б Шан ЩО ДАО зн ша ЦП 33 ! ! учи ТЗ пана нн и

З ї Ї я - 26

Вл; че - ба -Т | т ин о І Х --

НИ ра на: ем шк

Ще і о п і і ст ! дв ві

Бртьня нин иннННИ Ко нан 25 не НА

Пп ни тИИ

Пи т пенчиаеаня те зо

Ба АТ яз плині ле

НН и

НН Каннш сееосрриеьвЬЬНе Пе З

ОП гово ПТ

ПНАНАЯНЯ ЩО пав 1 и щ Н й ! і ! І ; ) над. - і я терти ї Па Ї т і в не фі ТК 5/8 Дій До ро как клон сх віє точері лу Фо з і Шан : ян | Ге ге ї- с. ; 37 Щі що т ! щ. кл

ЇЇ -

Кк реа МВА : Ж пе 5 , ра г -Ї се ав Ши з Й ! яз

ЗА Шо В. вича КитЕд