SU1113377A1

SU1113377A1 - Способ получени мочевины

Info

Publication number: SU1113377A1
Application number: SU813333923A
Authority: SU
Inventors: Давид Михайлович Горловский; Владимир Иванович Кучерявый; Борис Петрович Мельников; Станислав Михайлович Курносов; Сергей Михайлович Симонов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4302
Priority date: 1981-08-19
Filing date: 1981-08-19
Publication date: 1984-09-15

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ из аммиака и двуокиси углерода в двух .соединенных последовательно зонах при повышенных температуре и давлении и средней линейной скорости движени реакционной смеси 0,02 0 ,3 м/с в первой зоне и температуре 1§0-200с и давлении 180-210 атм во второй зоне с последзпощей рециркул цией непрореагировавших веществ, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности, процесс в первой зоне осуществл ют при давлении 210-460 атм, поддержива температуру в начале первой зоны iSO-nO C, а на выходе из этой зоны 190-230&deg;С. 1 С

Description

Изобретение относитс к усовершенствованному способу получени мо чевины из аммиака и двуокиси углеро да. Известен способ получени мочевины путем синтеза ее из аммиака и двуокиси углерода с полным жидкостным рециклом непрореагировавшег сырь в виде водного раствора углеаммонийных солей - УАС ll . Однако этот способ характеризуетс сравнительно низкими значени м степени превращени СОп (X) и удель ной производительности реакционного объема (П), что обусловливает необходимость сооружени колонн синтеза с большим реакционным объемом и высокие энергозатраты на переработку непрореагировавшего сырь . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ получени мочевины из аммиака и двуокис углерода, согласно которому процесс осуществл ют в двух соединенных последовательно зонах с рециркул цией непрореагировавших веществ, причем в первой зоне процесс ведут при температуре 160-220°С и давлении 140-420 атм, поддерживают продолжительность пребывани реакционной смеси 0,5-10 мин и среднюю линейную скорость ее движени 0,02-0,30 м/с а во второй зоне процесс ведут при температуре 160-420°С и давлении 140-420 атм 10-30 мин. Этот способ содержит технологические приемы, ко торые позвол ют оптимизировать кинетические,, гидродинамические и термодинамические факторы и в результате увеличить удельную производительность узла синтеза в 1,5 3 раза с повышением степени превращени Н Обеспечиваема известным способо удельна производительность узла синтеза ограничена и по своему уров ню существенно ниже установленных лабораторными исследовани ми максима ьньпс значений П (не превышает по узлу синтеза 1100 ). На величину П большое вли ние оказывают т,емпература (t) и давление (р). В известном способе воз можности интенсификации процесса путем увеличени Р сверх обычно, прин того около 200 кгс/см лимити руютс во-первых резким возрастанием (при повышении давлени ) сложности изготовлени и стоимости имеющего наибольший объем и наиболее металлоемкого реактора дл второй стадии процесса синтеза. Во-вторых, ограниченный уровень Р не позвол ет интенсифицировать путем поньш1ени i сверх 200-210 6 процесс в первой зоне синтеза, от которой в основном зависит удельна производительность узла. Цель изобретени - повьппение производительности процесса. Поставленна цель достигаетс тем, что Согласно способу получени . мочевины из аммиака и двуокиси углерода в двух соединенных последовательно зонах при повышенных температуре и давлении и средней линейной скорости движени реакционной смеси 0,02-0,3 м/с в первой зоне и температуре 180-200°С и давлении 180 -, 210 атм во второй зоне с последующей рециркул цией непрореагировавших веществ, процесс в первой зоне осуществл ют при давлении 210-460 атм, поддержива температуру в начале первой зоны 160-170 С, а на выходе из этой зоны 190-230°С. Если вести процесс при давлении, устанавливающемс самопроизвольно, без каких-либо внешних воздействий в статических услови х с перемешиванием реакционной смеси, т.е. сопр женным с температурой (t) процесса , то карбамат аммо.ни из газообразных ЦИги СО2 образуетс столь интенсивно , что скорость увеличени (X) определаетс в основном реакцией дегидратации карбамата аммони . Образукхциес CO(NH2)2 и Н20 вследствие высокого сродства к аммиаку существенно снижают летучесть NH, что способствует его конденсадаи, К тому же, собственна летучесть CO(NH2)2 и Н20 по сравнению с летучестью NH4C02NH2 пренебрежимо мала. Поэтому с ростом X и при t const величина р резко падает. Согласно изобретению в первой зоне синтеза предусматриваетс поддержание давлени на.уровне сопр -. женного с. температурой давлени (или несколько вьш1е) при повышении температуры между началом процесса И выходом реакционной смеси из зоны от 160 до . Низка температура в начале зоны позвол ет с высокой интенсивностью осуществл ть кокденсацию газообразного сырь с образованием МН СО Шо при сравнительно 1НИЗКОМ давлении, так как низкой i соответствует низкое сопр женное Р . Далее с плавным ростом температуры за счет подогрева реакционной смеси повышаетс глубина превра щени NH jCO-NHj в мочевину (X). Одновременно увеличивакнциес t и X оказывают противоположное воздействие на сопр женное Р , вследствие чего сопр женное давление с увеличением температуры измен етс мало. Наконец, максимально высока температура (до ) в конце зоны обеспечивает достижение высоких зна чений X (40-60%) в минимально короткий срок и не вызывает резкого роста сопр женного давлени . Предлагаемый температурный режим процес са в первой зоне при поддержании со пр женного с температурой давлени в этой зоне обеспечивают большое повышение интенсивности процесса при снижении требуемого в первой зоне давлени . За сч.ет снижени Р упрощаетс , производство, снижаютс энергетические и капитальные затраты . Температуру в начале первой зоны целесообразно поддерживать 160 170 С, так как дл интенсивной конденсации газообразного сырь при этой температуре требуетс сравнительно , низкое сопр женное давление Более высока температура нецелесообразна из-за существенного возраст ни сопр женного Р . Более низка температура неприемлема, так как с новитс недопустимо малой скорость реакции дегидратации карбамата ам- мони . Нижнее значение интервала темпе ратуры реакционной смеси на выходе из первой зоны (190 С) соответству минимальному значению t , при котором после осуществлени процесса образовани карбамата аммони на начальном участке первой зоны при 160-170 С и подогрева реакционной смеси наблюдаетс высока интенсивность синтеза мочевины (за 1 мин степень превращени COji достигает 40% и Bbmie). Верхнее значение (230 установлено с учетом того, что вблизи критической температуры (235-245 0) равновесное значение Х резко уменьшаетс (в критической точке равновесное значение ), т.е. резко снижаетс движуща сила процесса. Согласно изобретению, температуру в начале первой зоны синтеза на уровне 160-170 С можно поддерживать аВТотернически путем подбора соответствующих значений t исходных реагентов перед подачей в первый аппарат синтеза. Однако изобретение можно использовать и в случае, если теплосодержание исходных реагентов Bbmie, чем требуетс дл поддержани заданной температуры в начале первой зоны синтеза. При таких услови х температуру поддерживают путем сн ти избыточного тепла с помощью хпадоагента (например паровым конденсатом с продуцированием пара давлением около 2-3 кгс/см Давление в первой зоне при выбранном температурном режиме устанавливают в соответствии с данными об упругости насьш(енного пара карбамата аммони и изменении давлени при синтезе мочевины в зависимости от глубины протекани процесса. Давление во второй зоне синтеза поддерживают на обычном уровне, например 190 230 кгс/см, т.е. оно может совпадать с давлением первой зоны либо будет ниже последнего. На чертеже изображена принципиальна схема получени мочевины. Пример 1. В первую зону синтеза 1, реакционный объем которой 1,95 м подают, кг/ч: аммиак (поток 2) 40200J двуокись углерода (поток 3) 22900, рециркулируемый раствор урлеаммонийных солей (поток 4) 29600, .в том числе МН 11800| С02 10800; мочевина 4300; вода 2700. Процесс ведут при давлении .460 кгс/см. Температура реакционной смеси в начале первой зоны синтеза 170 С, на выходе из зоны за счет дополнительного подогрева 230 С, средн линейна скорость движени 0,17 м/с, врем пребывани 1 мин. При этих услови х в первой зоне степень превращени COg 60,5%; удельна производительность 14100 . Поток 5, вьшодимый из первой реакционной зоны 1 во вторую зону 6, содержит, кг/ч: NH-j 36300; COg t3300; СО(Шг)2 32000 11100 (ecjero 92700). Параметры процесса

во второй зоне следуюпр е: давление 200 кгс/см температура 190 С, средн линейна скорость движени реакционной смеси 0,02 м/с, врем пребывани 8,3 мин. Объем реактора второй ступени 16,3 м; Из узла синтеза вывод т плав (поток 7), содержащий ,кг/чг Ш 34300} COj 10800, CO(NH2)2 35500} Н20 12100. Степень конверсии СО 68%} удельна производительность реакционного объема второй зоны 210 кг/м.ч, а узла синтеза в целом - 1710 кг/МЧ,

Пример 2. В первую зону синтеза 1, реакционный объект которой 1,95 м кг/ч: подают аммиак (поток 2) 40200J двуокись углерода (поток 3) 22900J рециркулируемый раствор углеаммонийных солей (поток 4) 29600J в том числе NH 11800; С02 10800; мочевина 4300, вода 2700, Процесс ведут при давлении 320 кгс/см Температура реакционной смеси в начале первой зоны синтеза , на выходе из зоны за счет дополнительного подогрева 220 С, средн линейна скорость движе ш реакционной смеси О, 1 7 м/с, врем пребывани 1 мин. При этих услови х степень превращени СО 58,5%} удельна производительность 13700 кг/м1ч.

Поток 5, выводимый из первой реакционной зоны 1 во вторую 6, содержит, кг/ч: NHi, 36800, С02 14000, CO(NHo)2- 3liOO, 10800 (всего 92700J. Параметры процесса во второй зоне следующие: давление 200 кгс/см температура 190 С, средн линейна скорость движени реакционной смеси 0,018 м/с, врем пребывани 9 мин. Об-ьем реактора второй ступени 17,7 м; Из узла синтеза вывод т плав (поток 7)j который содержит, кг/ч: Шз 34300,- СО 1081)0; (Ш); 35300; 12100. Степень превращени СОл 68%, удельна производи- . тельность реакщюнного объема второй зоны 250 кг/м, а узла синтеза в целом - 1590 кг/мч.

Пример З.В первую зону синтеза 1, реакционный объем которой 1,95 м, подают,; кг/ч: аммиак (поток 2) 40200, двуокись углерода

(поток 3) 22900, рециркулируемый раствор углеаммонийных солей (поток 4) 29600р в том числе 1800/ СО 10800 мочевина 4300, вода 2700. Процесс ведут при давлении

210 кгс/см. Температура реакционной смеси в начале первой зоны синтеза 160 С, на выходе из зоны за счет дополнительного подогрева 195с, средн линейна скорость движени

реакционной смеси 0,17 м/с, врем пребывани 1 мин. При этих услови х степень превращени СОл 45,5%; удельна производительность 10600 кг/м,ч. Поток 5, выводимый из первой реакционной зоны 1 во вторую 6, содержит кг/ч: NH- 39900; СОо 18000, CO(NH2)2 25600; Н20 9200 (всего 92700). Параметры процесса во второй зоне следующие;давление 210 кгс/см

температура , средн линейна скорость, движени реакционной смеси 0,017 м/с, врем пребывани 13,8 мин. Объем реактора второй ступени 25,9 м. Из узла синтеза вывод т плав

(поток 7),-в котором Ш 34300j

COg 10800; CO(NH2)2 35500; HgO 12100. Степень превращени СОл 68%, удельна производительность реакционного объема второй зоны 380 кг/МЧ,

а узла синтеза в целом - 1120 кг/м-ч.

Пример 4. Аналогично примеру 3, однако скорость движени среды составл ет 0,02 м/с (при этом диаметр аппарата в 2,9 раза больше).

Пример 5. Аналогично примеру 1, однако скорость движени среды составл ет 0,3 м/с (при этом диаметр аппарата в 1,3 раза меньше).

Предлагаемый способ позвол ет

обеспечить высокую эффективность процесса в первой зоне и узле синтеза в целом. По сравнению с известным способом величина П увеличена

почти в 2 раза.

Claims

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ' из аммиака и двуокиси углерода в двух соединенных последовательно зонах при повышенных температуре и давлении и средней линейной скорости движения реакционной смеси 0,02 0,3 м/с в первой зоне и температуре 1§0-200°С и давлении 180-21Оатм во второй зоне с последующей рециркуляцией непрореагировавших веществ, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, процесс в первой зоне осуществляют при давлении 210-460 атм, поддерживая температуру в начале первой зоны 160-170°С, а на выходе из этой зоны 190-230°С.

«