UA73996C2 - A process for the production of urea (variants), a mechanism for the production of urea and method for modernization of the mechanism for the production of urea - Google Patents

Description

Моміжнародної публікації М/О 00/00466).

Даний винахід також стосується ще одного варіанту способу виробництва сечовини. Згідно обраного заявником прототипу, за цим способом забезпечують реагування аміаку та діоксиду вуглецю в реакторі синтеза сечовини з одержанням реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний аміак у водному розчині, подають згадану реакційну суміш до першого вузла термічного випарювання з діоксидом вуглецю, як випарним газом і здійснюють обробку згаданої суміші, яка полягає в частковому розкладі карбамату та частковому відокремленні вільного аміаку з одержанням першого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, та потоку, який містить сечовину і залишковий карбамат у водному розчині та обробку згаданого першого потоку, що містить аміак і діоксид вуглецю в паровій фазі, по суті повній конденсації в карбаматному конденсаторі з одержанням першої порції карбамату у водному розчині, рециркулюють згадану першу порцію карбамату до згаданого реактора за допомогою ежектора, в якому використаний рідкий аміак як рухомий флюїд, також подають другий потік, який містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, до секції виділення сечовини, відокремлюють в згаданій секції виділення сечовини згаданий залишковий карбамат від сечовини з одержанням другої порції карбамату у водному розчині (прототип - патент 5 5936122).

Даний винахід також стосується також способу модернізації установки для виробництва сечовини, що містить реактор для синтезу сечовини, перший вузол термічного випарювання з використанням діоксиду вуглецю, як випарного газу для обробки реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний аміак у водному розчині і яка виходить з реактора, при цьому обробку здійснюють шляхом часткового розкладу карбамату, часткового відокремлення карбамату та часткового відокремлення вільного аміаку з одержанням таким чином першого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, та потоку, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині відповідно, секцію виділення сечовини для відокремлення сечовини від згаданого потоку, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, який надходить з першого вузла випарювання, з одержанням другої порції карбамату у водному розчині, а також принаймні один вузол конденсації аля обробки, яку здійснюють шляхом часткової конденсації першого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, яка надходить з першого вузла випарювання, з одержанням таким чином рідкого потоку, що містить карбамат у водному розчині, і газоподібного потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, засоби для відповідного подавання потоку, що містить карбамат у водному розчині, та газоподібного потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, до реактора для синтезу сечовини (прототип: Патентна заявка РСТ-

Моміжнародної публікації М/О 00/00466).

Недоліками наведених об'єктів - прототипів заявленого винаходу є достатньо високі експлуатаційні витрати при виробництві сечовини, недостатня потужність установок для виробництва сечовини та експлуатаційна піддатливість, досі значна технологічна складність та недостатня економічність одержання кінцевого продукту - сечовини.

Технічна задача, яка вирішується за винаходом, полягає в тому, щоб забезпечити спосіб виробництва сечовини, в якому досягається висока продуктивність перетворення і, в той же час такий спосіб, який би технологічно просто здійснювався, потребуючи низьких вкладень, експлуатаційних та технологічних витрат.

У відповідності з даним винаходом, ця задача вирішується способом вищезгаданого типу, який відрізняється тим, що далі обробляють принаймні частину згаданої другої порції карбамату у водному розчині, одержаної в згаданій секції виділення сечовини, яка полягає в частковому розкладі, з одержанням другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі та потоку, що містить залишковий карбамат у водному розчині, рециркулюють принаймні частину згаданого другого потоку, що містить аміак і діоксид вуглецю в паровій фазі, до згаданої зони реакції та/"або використовують принаймні частину згаданого другого потоку, що містить аміак і діоксид вуглецю в паровій фазі, для обробки випарюванням реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний аміак у водному розчині.

Крім того, поставлену задачу вирішують тим, що обробку, яка полягає в частковому розкладі згаданої принаймні частини другої порції карбамату у водному розчині, здійснюють при тиску, який по суті відповідає тиску в зоні реакції, та тим, що подають потік, який містить залишковий карбамат у водному розчині як результат обробки, яка полягає в частковому розкладі принаймні частини другої порції карбамату, до згаданої секції виділення сечовини. Відповідно до даного винаходу, переважно принаймні 5095 карбамату у водному розчині, що залишає секцію відновлення сечовини, здебільшого від 7095 до 10095 зокрема, обробляють шляхом часткового розкладу з відокремленням аміаку та діоксиду вуглецю, які не прореагували, від збагаченого у воді розчину, що містить залишковий карбамат. Крім того, переважно принаймні 4095 згаданого другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю, здебільшого від 9095 до 10095, рециркулюють до зони реакції. При цьому було несподівано виявлено, що якщо вищезгадані речовини, які не прореагували, рециркулювати до зони реакції, частина діоксиду вуглецю, подаваного для використання випарюванням реакційної суміші, може бути дуже збільшеною або навіть весь подаваний діоксид вуглецю може бути використаний для згаданої обробки випарюванням без необхідності спрямування суттєвих його порцій прямо до реактора, або виробництво переважної кількості сечовини здійснене в конденсаторі-реакторі, як у способі, згідно з ММО 00/00466 або в способі, згідно з 5 5936122.

Таким чином, вищезгадані речовини, які не прореагували, а саме діоксид вуглецю та аміак у паровій фазі і, можливо, мала частина карбамату вуглецю, подаваного прямо до реактора, забезпечує тепловий баланс в зоні реакції і зменшує експлуатаційні витратив порівнянні з рівнем техніки. Зокрема, було несподівано виявлено, що принаймні 9095 подаваного діоксиду вуглецю може бути використано в обробці випарюванням реакційної суміші з результуючою оптимальною ефективністю випарювання. При роботі в такому режимі можливо також одержати високу продуктивність перетворення в зоні реакції, хоча завдяки високій ефективності обробки випарюванням реакційної суміші і розкладу принаймні частини розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини, досягається, відповідно до винаходу, високе відновлення речовин, які не прореагували, в замкненій системі високого тиску, в той же час, висококонцентрований розчин карбамату, в якому дуже мало води, рециркулюють в паровій фазі до зони реакції.

Більш того, по суті повна конденсація парів аміаку та діоксиду вуглецю, що надходять від обробки випарюванням реакційної суміші, дозволяє використовувати придатні засоби, такі як ежектор, керуючий принаймні частиною подаваного аміаку, для рециркуляції розчину карбамату до зони реакції.

Таким чином, здебільшого можливе встановлення всієї замкненої системи синтезу (реактор, карбаматний конденсатор та карбаматні стрипери) на нижньому рівні, що зменшує вартість вкладень та поліпшує конструкцію, експлуатаційне та технічне обслуговування установки.

Вищезгадана повна конденсація також дає можливість відокремлення основної частини інертних газів (головним чином повітря, введеного через подаваний діоксид вуглецю, для захисту обладнання від корозії), що містяться в парах аміаку та діоксиду вуглецю, які поступають від обробки випарюванням реакційної суміші, і таким чином зробити дуже малим вміст інертних газів в реакційній зоні з результуючим поліпшенням ефективності перетворення діоксиду вуглецю.

Відповідно до іншого аспекту даного винаходу, технічна задача, яку поставлено вище, вирішується за допомогою запропонованої для здійснення вищезазначеного способу установки для виробництва сечовини, яка забезпечена Другим вузлом випарювання для обробки принаймні частини згаданої другої порції карбамату у водному розчині шляхом її часткового розкладу з одержанням другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі; засобами - лінією подачі для рециркуляції принаймні частини згаданого другого потоку, який містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, до згаданого реактора та/або до згаданого першого вузла випарювання. Також поставлена задача вирішується тим, що в установці карбаматний конденсатор для повної конденсації першого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, виконаний як карбаматний конденсатор зануреного типу; крім того запропонована установка додатково містить засоби для подавання першої порції рідкого аміаку: лінію подачі аміаку, ежектор і лінію подачі аміаку з рідким потоком до згаданого реактора синтезу сечовини та засоби алА подавання другої порції рідкого аміаку: лінію подачі аміаку і лінію подачі залишкового аміаку до згаданого карбаматного конденсатора.

Також: ця задача вирішується тим, що запропонована установка додатково містить теплообмінник для попереднього підігрівання принаймні згаданої частини другої порції карбаматного розчину для подавання до другого вузла випарювання та теплообмінник для попереднього підігрівання згаданої першої порції рідкого аміаку для спрямування до реактора синтезу сечовини та/або згаданої другої порції рідкого аміаку для її подавання до карбаматного конденсатора.

Крім того задача вирішується тим, що в установці у згаданих засобах для подавання першої порції рідкого аміаку: лінії подачі аміаку, ежекторі і лінії подачі аміаку до згаданого реактора та у згаданих засобах для рециркуляції першої порції карбамату у водному розчині: лінії подачі карбамату у водному розчині, ежекторі і лінії подачі карбамату у водному розчині з рідким аміаком до згаданого реактора змонтовані засоби для подавання згаданої першої порції карбамату у водному розчині разом зі згаданою першою порцією рідкого аміаку: ежектор, лінія подачі першої порції карбамату у водному розчині до ежектора, лінію подачі рідкого аміаку для подавання згаданої першої порції рідкого аміаку до ежектора та лінія подачі першої порції карбамату у водному розчині разом зі згаданою першою порцією рідкого аміаку з ежектора до реактора синтезу сечовини.

Крім того задача вирішується тим, що в установці другий вузол випарювання виконаний як вузол термічного випарювання.

Також вищезгадана задача вирішується тим, що в установці змонтовані: лінії подачі аля подавання всього подаваного діоксиду вуглецю до згаданого першого вузла випарювання, лінії подачі для подавання основної частини подаваного діоксиду вуглецю до згаданого першого вузла випарювання та лінії подачі для подавання залишкової меншої частини подаваного діоксиду вуглецю до згаданого реактора синтезу сечовини.

Також задача вирішується тим, що в установці другий вузол випарювання виконаний як вузол термічного випарювання з діоксидом вуглецю, як випарним газом.

Крім того вищезгадана задача вирішується тим, що в установці змонтовані лінії подачі для подавання основної частини подаваного діоксиду вуглецю до згаданого першого вузла випарювання та лінії подачі для подавання залишкової меншої частини подаваного діоксиду вуглецю до згаданого реактора синтезу сечовини.

Згадані засоби для по суті повної конденсації першого газоподібного потоку, який виходить з першого вузла випарювання, містять карбаматний конденсатор "зануреного типу", тобто відомий пристрій, в якому в рідку фазу занурюють (утоплюють) трубчастий пакет і де конденсація газоподібної фази досягається шляхом проходження її через цю рідку фазу.

Як зазначено вище, вищезгадана установка містить засоби для подавання першої порції подаваного в реактор для синтезу сечовини рідкого аміаку і засоби для подавання другої порції подаваного рідкого аміаку до згаданого карбаматного конденсатора. Зокрема, кількість рідкого аміаку, що має подаватися до реактора (перша порція), більша, ніж кількість аміаку, що має подаватися до карбаматного конденсатора (друга порція). Подавання другої порції аміаку в карбаматний конденсатор, суттєво сприяє повній конденсації пари, що надходить з першого вузла випарювання.

Слід відзначити, що вищезгадана установка містить засоби для попереднього підігрівання згаданої принаймні частини другої порції розчину карбамату, що має надходити до другого вузла випарювання та засоби для попереднього підігрівання згаданої першої порції подаваного рідкого аміаку, що має бути спрямованою до реактора синтезу сечовини та/або згаданої другої порції подаваного рідкого аміаку, що має бути спрямованою до карбаматного конденсатора. Це підігрівання досягається використанням теплоти, яка переміщується в карбаматний конденсатор, щоб забезпечити мінімальне енергоспоживання.

Також вищезгадана технічна задача згідно з даним винаходом, в установці, як вище описано, вирішується за допомогою способу для виробництва сечовини, за яким додатково подають принаймні частину згаданої другої порції карбамату у водному розчині до другого вузла випарювання та здійснюють його обробку, яка полягає в частковому розкладі, з одержанням другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, та потоку, що містить залишковий карбамат у водному розчині, рециркулюють принаймні частину другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, до реактора та/або до першого вузла випарювання для обробки шляхом випарювання згаданої реакційної суміші, що містить сечовину, карбамат та вільний аміак у водному розчині, крім того здійснюють обробку, яка полягає в частковому розкладі принаймні згаданої частини другої порції карбамату у водному розчині в другому вузлі випарювання при тиску, який по суті відповідає тиску в реакторі синтезу сечовини, а також подають: - потік, який містить залишковий карбамат у водному розчині в результаті обробки, яка полягає в частковому розкладі другої порції карбамату, до згаданої секції виділення сечовини, - першу порцію рідкого аміаку в згаданий реактор синтезу сечовини та другу порцію рідкого аміаку до згаданого карбаматного конденсатора зануреного типу.

Також, за цим способом вищезазначену задачу вирішують тим, що згаданий другий вузол випарювання виконують як вузол термічного випарювання, та, крім того, подають: - весь діоксид вуглецю до згаданого першого вузла випарювання; - основну частину подаваного діоксиду вуглецю до згаданого першого вузла випарювання і подають залишкову меншу частину діоксиду вуглецю до згаданого реактора синтезу сечовини.

Крім того, за цим способом вищезазначену задачу вирішують тим, що другий вузол випарювання виконують як вузол термічного випарювання, причому використовують діоксид вуглецю, як випарний газ та, крім того, подають основну частину діоксиду вуглецю до згаданого першого вузла випарювання, подають залишкову меншу частину діоксиду вуглецю до згаданого другого вузла випарювання та/або до згаданого реактора синтезу сечовини.

Також за цим способом вищезазначену задачу вирішують тим, що згадана основна частина подаваного діоксиду вуглецю становить принаймні 9095 всього подаваного діоксиду вуглецю.

Відповідно до іншого аспекту даного винаходу, вищезгадана технічна задача вирішується за допомогою запропонованого способу модернізації установки для виробництва сечовини, за яким додатково перетворюють згаданий принаймні один вузол конденсації у вузол повної конденсації для обробки шляхом по суті повної конденсації згаданого першого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, з одержанням рідкого потоку, що містить сечовину та карбамат у водному розчині, забезпечують другий вузол випарювання для обробки принаймні частини згаданої другої порції карбамату у водному розчині, яка полягає в частковому розкладі з одержанням другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, забезпечують засоби для рециркуляції принаймні частини другого потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, до реактора та/або до першого вузла випарювання.

Таким чином, здебільшого можливе встановлення всієї замкненої системи синтезу (реактор, карбаматний конденсатор та карбаматні вузли випарювання) на нижньому рівні, що зменшує вартість вкладень та поліпшує конструкцію, експлуатаційне та технічне обслуговування установки.

Вищезгадана повна конденсація також дає можливість відокремлення основної частини інертних газів (головним чином повітря, введеного через подаваний діоксид вуглецю, для захисту обладнання від корозії"), що містяться в парах аміаку та діоксиду вуглецю, які поступають від обробки випарюванням реакційної суміші, і таким чином зробити дуже малим вміст інертних газів в реакційній зоні з результуючим поліпшенням ефективності перетворення діоксиду вуглецю.

Кількість рідкого аміаку, що має подаватися до реактора (перша порція), більша, ніж кількість аміаку, що має подаватися до карбаматного конденсатора (друга порція). Подавання другої порції аміаку в карбаматний конденсатор, суттєво сприяє повній конденсації пари, що надходить з першого вузла випарювання.

Вищезгаданий ежектор зокрема використовує першу порцію подаваного рідкого аміаку як рухомий флюїд.

Наступні ознаки та переваги даного винаходу будуть надані в детальному описі переважних втілень, наведених нижче, шляхом надання прикладу, що не обмежує винахід, з посиланням на креслення, що додаються.

На кресленнях: - Фіг.1 зображує схематично і частково установку для виробництва сечовини, відповідно до способу випарювання з діоксидом вуглецю, як випарним газом, відповідно до рівня техніки, - Фіг2 зображує схематично та частково установку для виробництва сечовини згідно зі способом випарювання з діоксидом вуглецю, як випарним газом, відповідно до даного винаходу, - Фіг.3 зображує схематично та частково іншу установку для виробництва сечовини згідно зі способом випарювання з діоксидом вуглецю, як випарним газом, відповідно до рівня техніки, - Фіг4А4 зображує схематично та частково установку для виробництва сечовини згідно зі способом випарювання з діоксидом вуглецю як випарним газом одержану шляхом модернізації установки з фіг.3, відповідно до переважного втілення способу модернізації за даним винаходом.

Для спрощення описування даного винаходу, на кресленнях схематично зображено лише частину установки для виробництва сечовини, більш точно секцію синтезу високого тиску (замкнена система синтезу), інші секції не важливі для розуміння даного винаходу.

Далі, спеціальні посилання на різні частини установки, що містять трубки, описані нижче та проілюстровані кресленнями, будуть зроблені в разі крайньої необхідності.

На Фіг.1 О5М установка для виробництва сечовини згідно з МО 00/00466 позначена номером 1.

Установка 1, більш конкретно замкнена система синтезу високого тиску, містить реактор або реакційну зону 2 для синтезу сечовини, конденсатор З та вузол випарювання 4 з діоксидом вуглецю як випарним газом.

Крім того, установка 1 містить секцію виділення сечовини, яку не зображено на Ффіг.1.

Конденсатор З "зануреного типу", та вузол випарювання 4 головним чином працюють при таких самих умовах тиску, як і в реакційній зоні 2.

Лінія подачі 6 позначає рідинний потік реакційної суміші, яка надходить з реакційної зони 2 і містить сечовину, карбамат і вільний аміак у водному розчині.

Цю реакційну суміш подають до вузла випарювання, де піддають обробці частковим розкладом карбамату та частковому відокремленню згаданого вільного аміаку у водному розчині.

Вузол випарювання 4 працює з частиною подаваного діоксиду вуглецю, який подають до вузла випарювання 4 через лінію подачі 7а, повний подаваний потік діоксиду вуглецю позначено лінією подачі 7.

Інша частина подаваного діоксиду вуглецю постачається до зони реакції 2 через лінію подачі 70 для забезпечення термічного балансу реактора.

На виході вузла випарювання 4 лінії подачі 8 та 9 зображують газовий потік, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, і рідкий потік, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, відповідно.

Рідкий потік 9 подається до секції виділення сечовини (не показано), де сечовину відокремлюють і одержують карбамат у водному розчині низького тиску. Цей розчин, позначений лінією подачі 10, спрямовують до конденсатора З як абсорбційне середовище.

Газовий потік 8 також подають до конденсатора 3, де аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі контактують з карбаматом у водному розчині, що надходить з секції виділення сечовини, сприяючи конденсації згаданої парової фази.

За допомогою вищезгаданої конденсації одержують потік, що містить карбамат у водному розчині та суттєво пропорційно сечовину, на виході з конденсатора 3.

На виході з реактора 2 також показано лінію подачі 5, яка позначає потік інертних газів, які присутні в секції синтезу високого тиску через подаваний діоксид вуглецю.

Вищезгаданий потік інертних газів з'єднується з газовим потоком, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, що надходить з вузла випарювання 4, і результуючий потік, позначений лінією подачі 17, подають до конденсатора 3, де інертні гази відокремлюються та виходять з конденсатора З через лінію подачі 12.

Подаваний аміак, зображений лінією подачі 13, попередньо нагрівають в теплообміннику 14 і направляють до ежектора 15, який виприскує рідкий потік 11, що надходить з конденсатора 3. Подаваний аміак входить до ежектора 15 як рухомий флюїд і поступає разом з рідким потоком 11 до реакційної зони 2 через лінію подачі 16.

На Фіг.2 деталі установки 1, які еквівалентні конструктивно та функціонально тим, що зображені на

Фіг.1, будуть позначені тим ж самими номерами.

На Фіг.2 установку для виробництва сечовини відповідно до даного винаходу позначено номером 18.

Установка 18, а більш конкретно секція синтезу високого тиску, містить реактор або реакційну зону 19 для синтезу сечовини, вертикальний конденсатор 20, перший вузол випарювання 21 з діоксидом вуглецю, як випарним газом для відведення більшості карбамату та вільного аміаку, що не прореагували в реакційній суміші, яка надходить з реактора 19 через лінію подачі 6, та другий вузол випарювання 22.

Крім того, установка 18 містить секцію виділення виробленої сечовини, яку не показано на Ффіг.2.

Конденсатор 20, перший вузол випарювання 21 і другий вузол випарювання 22 працюють головним чином при тих самих умовах тиску, що реактор 19.

Тиск ізобаричного процесу в секції синтезу з Фіг.2 звичайно знаходиться поміж 140 та 160бар.

Реактор 19 працює звичайно при температурі в діапазоні від 180 "С до 200 "С, молярним відношенням

МНз/СО», що міститься поміж: 2,5 та 4, і молярним відношенням НгО/СО» - нижче 0,5, переважно від 0,1 до 02.

Перший та другий вузли випарювання 21 та 22 звичайно працюють при температурі від 160 до 210"С, а конденсатор 20 звичайно працює при температурі від 150 до 21070.

Відповідно до даного винаходу, потік розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини, подається до верхньої частини другого вузла випарювання 22 через лінію подачі 23. Відповідно до даного втілення, рідкий потік 23 попередньо підігрівають в теплообміннику 24 перед входом до другого вузла випарювання 22 за допомогою частини теплоти, відведеної з карбаматного конденсатора 20.

В другому вузлі випарювання 22, основну частину карбамату розкладають і разом з вільним аміаком виводиться з карбаматного розчину як пари аміаку та діоксиду вуглецю з дуже низьким вмістом води.

Одержаний таким чином паровий потік з другого вузла випарювання 22, позначений лінією подачі 25, спрямовують до реактора 19.

До того ж, на виході вузла випарювання 22 потік водного розчину, що містить залишок карбамату та вільного аміаку, позначений лінією подачі 26, направляють назад до секції виділення сечовини для подальших операцій.

Подаваний діоксид вуглецю, позначений лінією подачі 7, спрямовують основною частиною через лінію подачі 7а до першого вузла випарювання 21, де більшість карбамату та вільного аміаку, що не прореагували і надійшли з реактора 19, через лінію подачі 6 виходять з реакційної суміші у вигляді парів аміаку та діоксиду вуглецю.

Одержаний таким чином на виході з вузла випарювання 21 газовий потік, подають через лінію подачі 8, до карбаматного конденсатора 20.

В конденсаторі 20 вищезгаданий газовий потік суттєво повністю конденсується з одержанням на виході конденсатора 20, карбаматного розчину, позначеного лінією подачі 11.

До того ж, рідкий потік, що містить сечовину та залишковий карбамат і вільний аміак у водному розчині, що виходить з першого вузла випарювання 21, спрямовують через лінію подачі 9 до секції виділення сечовини, не показаної на Фіг.2. Залишкова менша частина подаваного діоксиду вуглецю може бути спрямована до реактора 19 через лінію подачі 76 та/або до другого вузла випарювання 22 через лінію подачі 7с.

Даний винахід також передбачає можливість спрямування принаймні частини газового потоку, одержаного на виході другого вузла випарювання 22 (лінія подачі 25), до першого вузла випарювання 21, хоча таку можливість не показано на Ффіг.2. В останньому випадку, згадана парова фаза може бути перевалено використаною, як випарюючий агент або разом з частиною подаваного діоксиду вуглецю, зображеного лінією подачі 7а, або як відокремлений потік для обробки випарюванням реакційної суміші, що надходить з реактора 19 через лінію подачі 6.

Подаваний аміак, зображений лінією подачі 13, попередньо підігрівають в теплообміннику 14 і частково спрямовують до ежектора 15, де як рухомий флюїд його використовують для рециркуляції до реактора 19 через лінію подачі 16 надходження карбаматного розчину з карбаматного конденсатора 20 через лінію подачі 11.

Відповідні засоби, такі як трубки (лінії подачі), використані для спрямування подаваного аміаку і розчину карбамату з ежектора 15 до реактора 19.

Крім того, теплообмінник 14 використовує частину теплоти, відведеної в карбаматний конденсатор 20.

Залишкова частина подаваного аміаку подається до карбаматного конденсатора 20 через лінію подачі 27 для сприяння конденсації парів аміаку та діоксиду вуглецю, що надійшли з вузла випарювання 21.

Більшість інертних газів, що містяться в подаваному діоксиді вуглецю, спрямованому до замкненої системи через лінію подачі 7 виводять з верхньої частини карбаматного конденсатора через лінію подачі 12.

Відповідно до переважного втілення, основну частину (принаймні 9095) подаваного діоксиду вуглецю спрямовують до першого вузла випарювання 21, а залишкову меншу частину спрямовують до реактора 1 9.

В цьому випадку другий вузол випарювання 22 працює за рахунок теплоти сам, а лінія подачі 7с відсутня.

Альтернативно, весь подаваний діоксид вуглецю може бути спрямованим до першого вузла випарювання 21, так що вся лінія подачі 706 буде відсутня.

Відповідно до іншого втілення даного винаходу, вищезгадану меншу частину діоксиду вуглецю спрямовують до реактора 19 і до другого вузла випарювання 22, який працює також з діоксидом вуглецю як випарним газом.

Альтернативно, весь діоксид вуглецю, подаваний вищезгаданою меншою частиною, може бути спрямованим до другого вузла випарювання 22, так що лінія подачі 75 відсутня.

На Ффіг.3 іншу установку для виробництва сечовини, відповідно до способу випарювання з діоксидом вуглецю і особливістю рециркуляції реагентів до зони реакції, позначено номером 30.

Установка 30, а більш конкретно секція синтезу високого тиску, містить реактор 31 (або зону реакції) для синтезу сечовини, вузол випарювання 32 з діоксидом вуглецю, секцію конденсації, що містить вертикальний вузол конденсації 33 плівкового типу, збагачувальний вузол пасивувальних агентів та інших можливих речовин, інертних до реакції.

Під терміном "вузол конденсації плівкового типу" мають на увазі відомий пристрій, в якому конденсацію газової фази досягають в рідкій плівці, що тече вниз у множині трубок у протитечії з газовою фазою. Рідка плівка тече в трубках в контакті з їх внутрішніми стінками, тоді як газова фаза проходить у вільному просторі всередині трубок.

Більш того, установка 30 містить секцію виділення сечовини, яку не показано на Ффіг.3.

Секцію синтезу установки 30 розташовано відповідно з так званим "вертикальним розташуванням", при якому реактор 31, вузол конденсації 33 і збагачувальний вузол 34 розміщені на більш високому рівні, ніж верхня частина вузла випарювання 32, так що забезпечується природна циркуляція флюїдів в секції синтезу.

Лініями подачі 35 та 36 зображено засоби, такі як трубки, для подавання газового потоку, що містить подаваний діоксид вуглецю, при тиску біля 150 бар до вузла випарювання 32 і для подавання потоку, що містить аміак, до вузла конденсації 33, відповідно.

Подаваний діоксид вуглецю, спрямований до вузла випарювання 32 через лінію подачі 35, використовують для випарювання реакційної суміші, що містить сечовину і вільний аміак у водному розчині, яка залишає реактор 31 і подається до вузла випарювання 32 через лінію подачі 37.

Вузол випарювання 32 є вузлом плівкового типу з зовнішнім підігрівом парою. Реакційна суміш, яка тече вниз у вузлі 32 у протитечії з газоподібним потоком, що містить діоксид вуглецю, обробляють частковим розкладом карбамату і частковим відокремленням аміаку з одержанням потоку, що містить діоксид вуглецю в паровій фазі, та потоку, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині.

Потік, що містить сечовину та залишковий карбамат у водному розчині, вилучають через днище вузла випарювання 32 і спрямовують до секції виділення сечовини (не показано) через лінію подачі 38.

Газоподібний потік, одержаний у вузлі випарювання 32, який містить також в малій кількості воду додатково до аміаку та діоксиду вуглецю, витікає з верхнього кінця цього вузла 32 і подається до верхньої частини вузла конденсації 33 через лінію подачі 39.

Вузол конденсації 33 є вузлом вертикально плівкового типу для обробки частковим розкладом потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, який надійшов з вузла випарювання 32 через лінію подачі 39.

Крім того, потік, що містить аміак, подається до верхньої частини вузла конденсації 33 через ежектор 44 та лінію подачі 40 разом з потоком, який рециркулює і містить аміак та діоксид вуглецю у водному розчині, що надходить з вузла збагачення 34.

Зокрема, вищезгаданий рециркулюючий потік містить у збагачувальному пристрої 34 карбамат у водному розчині, який надходить з секції виділення сечовини, разом з карбаматом, одержаним від конденсації аміаку та діоксиду вуглецю в паровій фазі, що надходять з ректора 31 через лінію подачі 41.

Така конденсація відбувається за допомогою збагаченого потоку, що містить карбамат у водному розчині, який надходить з секції виділення сечовини і подається до збагачувального вузла 34 через лінію подачі 42.

У збагачувальному вузлі 34 пасивувальні агенти та інертні речовини, що проникають в цю секцію головним чином через подаваний діоксид вуглецю, вилучають з секції синтезу високого тиску через лінію подачі 43.

Рециркулюючий потік, що містить аміак та карбамат у водному розчині подають в потік, що містить подаваний аміак через лінію подачі 45, а результуючий потік подають до вузла конденсації 33, як згадувалося вище, через ежектор 44 і лінію подачі 40. Лінія подачі 46 також позначена на Ффіг.3 як з'єднувальна для реактора 31 з лінією подачі 45 для подавання карбамату з реактора до вузла конденсації.

У вузлі конденсації 33, де має місце часткова конденсація парової фази, що містить аміак та діоксид вуглецю, з одержанням таким чином рідкої фази, що містить карбамат у водному розчині також як і газоподібну фазу, що містить аміак та діоксид вуглецю, який направляють від дна вузла конденсації 33 до реактора 31 через лінію подачі 47.

На Фіг.А4 зображено установку з Фіг.3, яку модифіковано згідно зі способом модернізації за даним винаходом.

На Фіг.А деталі установки 30, які еквівалентні як конструктивно, так і функціонально зображеним на

Фіг.3, будуть позначені тими самими цифровими позиціями і не будуть описуватися знову.

Завдяки даному способу модернізації, вузол конденсації 33 модифіковано всередині таким чином, щоб досягти повної конденсації газового потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, що надходить з вузла випарювання 32.

З цією метою, існуючий вертикальний вузол конденсації 33 плівкового типу зокрема перетворений у вертикальний вузол конденсації "зануреного типу" У патенті ЕР-А-1036787 описаний приклад вищезгаданого перетворення конденсатора. Такі зміни значно поліпшують ефективність цього вузла та його потужність. Відповідно до способу модернізації даного винаходу, установку 30 також забезпечено другим вузлом випарювання 50, який постачають через лінію подачі 42а принаймні частиною рідкого потоку, що містить карбамат у водному розчині, що надходить з секції виділення сечовини.

Цей потік рідини обробляють частковим розкладом карбамату у другому вузлі 50 з одержанням газового потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі з малою кількістю води та рідкого потоку, що містить залишковий карбамат та вільний аміак.

Рідкий потік, що містить залишковий карбамат та вільний аміак, направляють назад до секції виділення сечовини через лінію подачі 51.

Що стосується газового потоку, що містить аміак та діоксид вуглецю в паровій фазі, який залишає другий вузол випарювання 50 і позначений на Ффіг.4 лінією подачі 52, то спосіб модернізації, згідно з винаходом, забезпечує те, що газовий потік направляють, принаймні частково, до реактора за допомогою відповідних засобів, таких як трубки.

Крім того, спосіб модернізації за даним винаходом забезпечує те, що подаваний аміак попередньо нагрівають за допомогою теплообмінника 53 розділяють на першу порцію та Другу порцію, які спрямовують до реактора 31 та вузла конденсації 33, відповідно. Зокрема, Другу частину подаваного аміаку прямо подають до вузла конденсації 33 через лінію подачі 58.

Тоді як першу порцію подаваного аміаку направляють через лінію подачі 54 до ежектора 44, який виприскує потік рідини, що містить карбамат у водному розчині, який надходить з вузла конденсації 33 через лінію подачі 55. Другу порцію аміаку подають на входи ежектора 44 як рухомий Ффлюїд, та спрямовують разом з вищезгаданим потоком рідини до реактора 31 через лінію подачі 56.

Крім того, у втіленні, що зображене на Ффіг.4, спосіб модернізації за даним винаходом забезпечує те, що подаваний діоксид вуглецю розділяють на дві порції, які направляють відповідно до реактора 31 через лінію подачі 57 та до вузла випарювання 32 через лінію подачі 59. У цьому втіленні вузол випарювання 50 являє собою термічний вузол випарювання.

Альтернативно, весь подаваний діоксид вуглецю може бути спрямований до першого вузла випарювання 32, так що лінія подачі 57 відсутня.

Відповідно до іншого втілення, другий вузол випарювання 50 є вузлом випарювання з діоксидом вуглецю як випарним газом.

В цьому втіленні спосіб модернізації відповідно до винаходу може забезпечити відповідні засоби, такі як трубки (лінії подачі), для подавання основної частини діоксиду вуглецю до вузла випарювання 32, та відповідні засоби, такі як трубки (лінії подачі), для подавання залишкової меншої частини діоксиду вуглецю до другого вузла випарювання 50 та/або до реактора 31 синтезу сечовини.

Насамкінець, установка 30, модернізована відповідно до винаходу, також містить відповідні засоби, такі як трубки(лінії подачі), позначені лінією подачі 60, для подавання газоподібної фази, яка надходить з вузла конденсації 33 до збагачувального вузла 34.

Вищезгадана газоподібна фаза містить інертні та пасивувальні агенти для реактора синтезу сечовини разом з можливими слідами аміаку та діоксиду вуглецю в паровій фазі, які не конденсували.

В наступних прикладах показано, просто і без обмеження прикладом, результати перетворення, які досягають в установці для здійснення способу відповідно до винаходу.

ПРИКЛАД 1

В цьому прикладі модулюють вихідну продуктивність реактора, який працює в установці нового класу, виконаній для здійснення способу згідно з винаходом і яку зображено на Ффіг.2.

Установка базується на способі випарювання з діоксидом вуглецю, в якому 9095 діоксиду вуглецю, який спрямовують до реактора 19, подають спочатку у вузол випарювання 21, а залишкові 1095 діоксиду вуглецю спрямовують прямо до реактора 19. В цьому випадку лінія подачі 7с відсутня, а другий вузол випарювання 22 являє собою вузол термічного випарювання.

Більше того, 7595 подаваного аміаку спрямовують до реактора 19 через ежектор 15, тоді як залишкові 2595 подаваного аміаку направляють в конденсатор 20 для забезпечення конденсації карбамату.

Також 7595 розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини, подають в другий вузол випарювання 22 і, відповідно до попереднього втілення винаходу, 10095 пари, що залишає згаданий другий вузол випарювання 22, подають прямо до зони реакції 19 для забезпечення термічного балансу.

Експлуатаційні умови реактора синтезу сечовини 19 наступні: - молярне відношення МНз/СО:» на вході: 32, - молярне відношення НгО/СО» на вході: 0,2, - тиск: біля 150бар, - температура: 1887С, - потужність: 2000МТД сечовини (МТД - метрична тона/день).

Вміст діоксиду вуглецю в парі, що залишає другий вузол випарювання 22, становить 5295. Повна кількість діоксиду вуглецю, що подають до реактора 19, як безпосередньо так і з другого вузла випарювання 22, становить 3595 подаваного діоксиду вуглецю.

Продуктивність перетворення діоксиду вуглецю в сечовину, яку досягають в даному реакторі, дуже висока: 7095. Більше того, вміст води в розчині карбамату, що рециркулює до реактора, переважно низький.

При відсутності другого вузла випарювання 22 і роботі установки в по суті тих самих умовах, які зазначалися вище стосовно реактора 19 та подачі аміаку, біля 3595 подаваного діоксиду вуглецю необхідно направляти до реактора 19 для забезпечення температурного балансу.

Таким чином, хоча не більше, ніж 6595 діоксиду вуглецю подають до першого (тільки) вузла випарювання 21, спостерігається зниження ефективності обробки випарюванням у порівнянні зі способом відповідно до винаходу, а отже нижча продуктивність перетворення, вище навантаження в секції виділення сечовини і вище споживання пари.

ПРИКЛАД2

Раніше існуюча установка, яка працює згідно зі способом, відомим з рівня техніки і описаним з посиланням на Ффіг.3, модернізована для роботи, відповідно до способу, описаному з посиланням на Фіг.4.

Експлуатаційні умови реактора для синтезу сечовини до модернізації наступні: - молярне відношення МНз/СО:» на вході: 3,0, - молярне відношення НгО/СО» на вході: 0,5, - тиск: біля 150бар, - температура: 18570, - потужність: 1500МТД сечовини, - продуктивність перетворення в реакторі: 60905.

Після модернізації раніше існуючої установки шляхом забезпечення другого вузла випарювання 50 подачею 7595 розчину карбамату, що надходить з секції виділення сечовини, шляхом подавання 9095 подаваного діоксиду вуглецю до вузла випарювання 32 через лінію подачі 59, а 1095 залишку подаваного діоксиду вуглецю - до реактора 31 через лінію подачі 57, та шляхом подавання пари, яка виходить зі згаданого другого вузла випарювання 50, прямо до реактора 31 через лінію подачі 52, як описано з посиланням на фФіг.4, нові експлуатаційні умови реактора наступні: - молярне відношення МНз/СО:» на вході: 32, - молярне відношення НгО/СО: на вході: 0,2, тиск: біля 150 бар, - температура: 1887С, - потужність: 2250МТД сечовини, - продуктивність перетворення в реакторі: 67905.

Відсотковий вміст діоксиду вуглецю в парі, що виходить з другого вузла випарювання 50, становить 5095. Вся кількість подаваного до реактора 31 діоксиду вуглецю як такого, що подають безпосередньо, так і того, що надходить від другого вузла випарювання 50, становить 3595 подаваного діоксиду вуглецю.

Завдяки даному винаходу, стало можливим підвищення продуктивності перетворення на 7 відсотків та підвищення потужності на 750МТД сечовини, тобто на 5095 вище первинної потужності.

Більше того, в цьому випадку необхідні тільки незначні зміни попередньо існуючої установки та невеликі вкладення для досягнення необхідного підвищення потужності та продуктивності перетворення.

В попередньому описі та в наступній формулі вирази "засоби для подавання", "засоби для рециркуляції" та "засоби для спрямування" прийняті для позначення з'єднувальних трубок, насосів, ежекторних клапанів та інших відповідних пристроїв для перенесення флюїдів з одного пункту установки до іншого.

Й ши п --

Бр 8 |. т

Ши шини ШИ ЩЕ ні є -к з тв Коди дентин ЩО ! соте птритня мини чин р я 7 7а | що к

Фк. С ще олова да їв | 2 0 " я о - | що 15 ї и ши; м ' вин РІЗ а я що | м ! ший , і Ж- те ї- и ШИ МЕ МО позна з пит й Фі. 7 їз зо КІ дитя й 1 - і

ОН я ї і і й пок а а ОО ті

Ї; Га

Ї ! о

ГЕ реж і я- 1 к-5 | Н

І. раї ! і за | н--йо і і нших; їй пиття І ех Е І 3 є УПМ ин ЗИ -я

Ще пн однин пн за и фіг. З

Її «з

Б м шо

Я т-м і з Песни нн і м г СІ і 1 рр ше ше: 11 зв з

НЕ воєн рев

Н ї нин ШЕ Н

ЕГО,» : т і і і і я а ря в і зе НАМИ и ПИ ЗИДИН Ух "7 Н

Й і ; і 7 ще о ни ВО ур ПО З Кк Ко 35 | ша че бу 10-50 7 р ха 7 ши пече ХА А НА А 1 й У З 1 8 і, сени нан

Н !

Фіг.