Патент ссср 190290

Патент ссср 190290

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Взамен ранее изданного (ii) )90290

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. С 07с 127/04 (22) Заявлено 07.08.61 (21) 743931/23-4 (32) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Опубликовано 15.02.74. Бюллетень № 6 (53) УДК 547.495.2.07 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 26.02.75 (72) Автор изобретения

Иностранец

Петрус Иоганнес Корнелис Каазенброод (Голландия) Иностранная фирма

«Стамикарбон»! (Голландия) Э

4М L 1l (71) Заявитель

;; .H.."".1 1ОТГ1 д (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КАРБАМАТА АММОНИЯ

ИЗ РАСПЛАВА СИНТЕЗА МОЧЕВИНЫ

0ЖН4 УН + СΠ— С=О (

Изобретение касается способа удаления карбамата аммония из расплава синтеза мочевины, полученного из аммиака и двуокиси углерода при соответствующих давлении и тем пер атур е.

Известно, что аммиак и двуокись углерода при подходящих условиях реагируют, образуя сперва карбамат аммония согласно уравнению реакции после чего карбамат аммония, выделяя воду согласно уравнению реакции. гЙ Н т

С=О C=o + н О (2)

Бнъ МН2 превращается в мочевину.

Однако это превращение не полное; из автоклава для синтеза мочевины всегда выходит расплав мочевины, содержащий еще большое количество карбамата аммония. Были предложены многочисленные способы для возврата в автоклав для синтеза мочевины непро5 реагировавшего карбамата аммония. При нагревании расплава синтеза мочевины и понижении давления на него карбамат аммония разлагается на КНз и СО, затем эти газы поглощаются по возможности небольшим коли10 чеством воды и полученньш таким образом раствор (это может быть также суспензия твердого карбамата аммония в воде) возвращается в автоклав для синтеза мочевины.

Количество воды, поступающей в автоклав

15 для синтеза мочевины, должно быть небольшим, так как вода снижает образование мочевины согласно равновесно обратимой реакции по уравнению 2.

Для получения раствора мочевины, в кото20 ром не содержится карбамат аммония, необход имо понизить давление на расплав синтеза мочевины до 1 — 2 атм. Газообразные МНз и

СО, получаемые при разложении карбамата аммония, желательно сконденсировать в виде

25 раствора карбамата аммония с применением минимального количества воды. Эта конденсация проводится при гораздо большем давлении, чем 1 — 2 атм, предпочтительно 10 атм и выше, Для достижения почти полного выделения карбамата аммония в виде NH3 и СО2 и конденсации этих газов, применяя минимальное количество воды, было предложено понизить давление на расплав синтеза мочевины до

10 — 30 атм и подвергнуть расплав при этом давлении отгонке противотоком с вспомогательным инертным в отношении синтеза газом, после чего отогнанные газы конденсируются и возвращаются в автоклав для синтеза мочевины. Несконденаированный вспомогательный газ может быть опять применен для отгонки.

При этом способе всегда должно циркулировать большое количество вспомогательного газа, что не экономично. Кроме того, этот инертный газ затрудняет передачу тепла при последующей конденсации карбамата аммония, при которой нужно отводить много тепла.

Известен также способ отгонки карбамата аммония в виде NH3 и СО2, а также реакционной воды путем продувки расплава синтеза мочевины специально вводимым отгоночным аммиаком. Однако остающийся при этом раствор мочевины содержит много .NH3, что требует дополнительных операций для выделения этого газа и возврата его в синтез мочевины.

Цель изобретения — упрощение процесса.

Для этого расплав продувают специально вводимым СО2 в нижней части автоклава или в перегонной колонне.

При таком способе не требуется вводить циркулирующий инертный газ, а получаемый раствор мочевины содержит лишь немного

СО2 и карбамата аммония. При этом упрощается процесс возвращения отогнанной газовой смеси обратно в автоклав для синтеза мочевины и снижается себестоимость изготовления мочевины. Отгонка с СО2 и конденсация отогнанных газов для достижения низкого содержания карбамата аммония в окончательном растворе мочевины может быть проведена при наличии небольшого количества воды уже при давлении в 10 атм, однако конденсацию предпочтительно проводить при давлении от 50 атм до давления синтеза мочевины.

Так как в предлагаемом способе в аппаратуру для синтеза мочевины поступают NH3 и

СО2, а выходит только один раствор мочевины, то между полагающимися для загрузки количествами NH3 и СО2 должно поддерживаться молярное соотношение, равное 2, котоpoG подлежит изменению только в том случае, если часть исходного материала отходит с инертными газами, попадающими в систему вместе с вводимым отгоночным СО2, или когда небольшие количества NHg и СО растворились в отходящем растворе мочевины. Применение во время проведения синтеза молярных соотношений NH3 и СО>, резко отличных от значения 2, в данном способе нецелесообразно, так как отгонка непревращенного кар190290

4 бамата аммония и аммиака представляет большие трудности. Рекомендуется применять такие условия сингеза, в которых молярное соотношение NH и СО2 составляет 1,5 — 3,5, 5 предпочтительно 2,1.

Подлежащее переработке количество СО2 может быть частично, например на 1/4или3/4, введено непосредственно в автоклав для синтеза мочевины, в то время как остальная его

10 часть находит применение только в процессе отгонк и и поступает в автоклав для синтеза мочевины в виде раствора карбамата.

Предлагаемый способ допускает отгонку в самом автоклаве для синтеза мочевины. Для

15 этого вводят в автоклав из разных направлений реакционные компоненты и полученный при синтезе расплав выпускают из одного конца автоклава лишь тогда, когда от него полностью отогнан введенный СО . Для этой

20 цели автоклав снабжен на выходном конце металлической сеткой или контактным филь-тром.

На фиг. 1 и 2 показаны установки для выполнения способа, при котором процесс от25 гонки происходит вне автоклава для синтеза мочевины; на фиг. 3 — схема установки, на которой отгонку непрореагировавшего карбамата .в виде NH3 и СО, а также части реакционной воды с помощью вводимого СО про30 изводят в самом автоклаве для синтеза мочевины.

В автоклав 1 для синтеза мочевины (см. фиг. 1) по трубопроводам 2 и 3 непрерывной струей поступают реакционные компоненты—

35 NHЭ и СО . В нижнем отделении Л автоклава компоненты образуют сперва карбамат аммония, причем реакционное тепло этой сильно экзотермической реакции отводится водой через охладительный кожух 4. Образовавшийся

40 карбамат аммония превращается в отделении

Б автоклава в зависимости от давления и температуры на 50 — 70% в мочевину. Обычно давление в автоклаве 125 — 200 атм и температура 160 — 190 С,, причем реакция длится

45 от 10 до 40 мин. Для поддержания нужной температуры эта часть автоклава окружена нагревательным кожухом 5. Автоклав снабжен на верхнем конце выводным трубопроводом 6 для отвода инертных газов, содержа50 шихся в NHa и СО2.

Образовавшийся расплав, содержащий кроме мочевины и воды еще большое количество карбамата аммония, переводится непрерывно по трубопроводу 7 в перегонную колонну 8, в

55 которой поддерживается давление выше атмосферного. В нижнюю часть колонны 8 по трубопроводу 9 поступает СО2, которым продувают протекающий через перегонную колонну расплав, причем содержащийся в нем

60 карбамат аммония разлагается на ЧНз и СО, которые в виде газов улетучиваются вверх вместе с отгоночным СО, и частью паров реакционной воды.

Перегонная колонна 8 снабжена нагрева65 тельными змеевиками или трубками (на

190290

15 фиг. 1 не показаны). Температура расплава, входящего в головную часть перегонной колонны 8, колеблется между 150 и 180 С, а давление — от 10 атм до давления синтеза.

Образовавшаяся в перегонной колонне газовая смесь откачивается по трубопроводу 10, снабженному воздуходувкой 11, в конденсатор 12.

В этом конденсаторе пол лявлением, равном или превып ающим ",àâление в перегонной колонне, газовая смесь превращается в раствоп капбамята ах??Ончя, содержа?ций своболпь?й 1х?Н;.,Г(ля облегчения конденсации

В КОНЛЕНСЯТОР МОГУТ Oh?Th ЛОДВЕДЕ?»Ь? ПО TPVбопроволу 13 >?жидкий МН? и по трубопопвплу

14 — вода; теплота конленсации отнимается находя?цейся в змеевиковом холодильнике !5 жИДКОСЬЮ И ОтВПЛИтСЯ. ПРИЧЕМ ПОЛУчИВП?ЯЯся теплая жидкость может опять применяться в нагревательных з ?вениках или в нагревательных трубках перегон-loll колонны 8. ТемlIepaTvpa конленсятя в кп??Ленсятпре 12 колеблется между 90 и 150 С, Требуемое лля

КОНДЕНСаЦИИ КОЛИ?еСТВО ЖИДКОГО аММИаКа составляет обычно 10 — 20 вес. / от получаемого раствора.

Необхолимое количество МНя можно в дальнейшем подводить по Одно»? тпубппроводУ 13, в . осто двУх т убппровп, Ов 2 и 13.

Скпнденсировяннып в кп??леГ?сятпре раствор карба ?ятя аммония cnaep>кит "HHI?. немного волы (не более 2 — 20 вес, О/и ? из-зя относительно высокого Лявле???»я, например от 67 Лп

10 атм, при котором ппоисхолит конденсация.

Этот pacT?lop отводится через трубопровод 16, насос 17 и трубопровод 18 в автоклав 1. Из нижней части перегонной кплоннь? 8 выпускается раствор мочевины, содепжащий немного карбя ?ятя (не более 2 — 5 вес.

На фиг. 2 показана измененная ???Ормя установки, изобпм?<енняя |ня r??HI. 1. В этой установке AvF?K?IH?o ко??Ленсатора выполняет реахТор лля синтеза кярбамята аммония. В такой установке МН; и СО. непрерывно вводят по трубопповолу 2 или 3 в реактор В для синтеза карбамата аммония. который сконструирован в виче TTAбы, окруженной охлядительным кожухом 19, заполненным водой. В этом охладительном кож хе охлаждаю?цая вода под влиянием теплоты, вь?леляюп?ейся при экзотермической реакции образования карбамата аммония, превращается в пар.

Расплав, состояп?ий из кяпбаматя аммония, стекает по трубопроводу 13 в автоклав Г чля синтеза мочевины, гле кярбях?ат ??певрящяется в мочевину. Автоклав лля синтеза мочевины снабжен в головной части отволно?? TDvбой 20 лля удаления инертных газов, солержац?ихся в СО., MHeoTF?hre ? aaü?, . ?? pe?rv??сПации ОтведенГ?Ого вместе с ними N?H. могхт быт?. про ?>?Th? в скруббсре 2?, Пп.чу1?е?????.??"? таким 06??aao т пяствпр я ?и?»якя и??onЛит пп трубопровочу 16 обратно в автоклав.

Образовав?цийся в явтокляве расплав cHF?теза мочевины непрерывно отводится по тр,20

65 бопроводу 7 в перегонную колонну 8, в кото-. рой давление, предпочтительно, устанавливается соответствуютцим давлению в реакторе для синтеза карбамата аммония и в автоклаве для синтеза мочевины. По трубопроводу 9 в перегонную колонну снизу подают газообразный СО>, которым продувают текущий вниз расплав с целью разложения карбамата и отгонки образующихся при этом NH и СО, а также части реакционной воды. Перегонная колонна может быть выполнена в виде. трубчатого конденсатора, в котором расплав стекает вниз по нагреваемым снаружи трубкам.

Образовавшаяся в перегонной колонне газовая смесь проходит по трубопроводу 10 в реактоп B синтеза карбамата аммония.

Согласно схеме, показанной на фиг. 3, в автоклав 1 для синтеза мочевины непрерывно по трубопроводам 2 и 3 ввочят NH .и СО .

Образование карбамата аммония происходит в отделении А автоклава, состоящем из пучка параллельно расположенных труб, которые для поддержания в систем труб температуры

130 — 180 С охлажла?отся извне. Превращение карбямата в мочевину происходит в отделении Б, которое не охлаждается. Температура в нем подлерживается между 170 и 190 С.

ПО трчбопровол 22 может быть подведено боль???ее количество NH;. Образовавшийся в отделении Б расплав синтеза мочевиньт течет вверх х?ежд1 внеп?ней 23 и внутренней 24 трубами и ппохолит последовательно по внутренней тр бе в находящееся ниже отгоночное отделение В, гче разлагается не преврап1енный в мочевину карбамят аммония и где отгоняются образовавшиеся при этом газы посрелством отгоночного газообразного СО., вводимого по трубопроводу 3.

Раствор мочевины, освобожденный от большей части карбаматя аммония, отводится по трубопроводу 25.

Автоклав снабжен трубопроводом 6, по которому собирающиеся в головной части автоклава газы могут циркулировать в отгоночное отделение автоклава, этот трубопровод имеет спускной вентиль 26.

Хотя молярное соотношение между поступяюгцим по трубопроводам 2 и 13 количеством NH> и поступающим по трубопроводам 3 и 9 количеством СО. должно иметь значение

2, потому что по трубопроводу 25 отходит реакционный продукт с этим молекулярным соОтношением, пречстявляется возможным сам синтез мочевины кяк уже было предложено, пооволить при более или менее высоком или низком чем 2 мочя??ном соотно?пении между

NH> и СО., напр??мер, равном 1, если ппедвяритпльно ??якяч?»вать жидки"? МН или СО.. В

Г?ОкаaàHHo?? ня AH?. 1 яппяпатуре этот избыток протекает чевез трубопоовол 7, колонну 8. т убопровпч 10, конденсатор 12, трубопроводы 16 и 18 в автоклав 1, или же, при выполнении процесса по ф? г. 3, остается главным образом, в отделениях Л и Б автоклава.

190290

Пример 1. Применяя установку согласно фиг. 1, по трубопроводу 7 вводят в перегонную колонну 8, в которой поддерживается давление в 67 атм, синтетический расплав следующего состава, вес. /о.

Мочевина (+ приблизительно

О,ЗО/о биурета) 37,3

Вода 11,2

1 1НЗ 27,5

СО3 24,0

Снизу в перегонную колонну 8 подводят

58 /о требуемого количества СО3, тогда как остальную часть СО> вводят,по трубопроводу

3 непосредственно в автоклав для синтеза мочевины. Автоклав работает при 180 С и

125 атм. Выходящая сверху из перегонной колонны газовая смесь (ИН3+СО3+НЗО) конденсируется при 67 атм и 140 С, причем по трубопроводу 13 подводится часть жидкого NH3, требуемого для синтеза мочевины.

Из конденсатора в автоклав для синтеза мочевины подается раствор, состоящий из, вес. О/о.

NH3 44

СО3 52

Н О 4

Из перегонной колонны 8 по трубопроводу 25 непрерывно отводят раствор мочевины следующего состава, вес. о/О.

Мочевина (+ биурет, приблизительно 0,3 ) 74,6

Вода 20,4

NH3 1,0

С03 4,0 из которого при дальнейшем понижении давления и выпаривании получают мочевину.

Пример 2. Снизу в автоклав для синтеза мочевины, согласно фиг. 3, поступает СО> под давлением в 140 атм, Сверху непрерывно подводится такое количество жидкого NH3, которое необходимо для установления молярного соотношения NH3. СО3, равного 2,1 в отделении А автоклава. Температура в отделе О нии А 170 С, а в отделении Б 185 С.

В нижнем отделении В температура регулируется при помощи пара так, что раствор мочевины, отходящей по трубопроводу 25, имеет температуру 150 С.

15 Полученный в результате раствор содержит кроме мочевины и воды еще 1,5 вес, /О NH3 и 4,5 вес. СО .

Предмет изобретения

2О 1. Способ удаления карбамата аммония из расплава синтеза мочевины, полученного из

КН3 и СО в автоклаве при 125 †2 атм и

160 — 190 С, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, образовавшийся

25 при реакции расплав продувают С03 под давлением от 10 атм до давления синтеза с последующим выводом полученного раствора мочевины, имеющего температуру 150 — 180 С, на дальнейшую обработку известными приЗО емами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс продувки расплава углекислым газом проводят в нижней части автоклава или в перегонной колонне с конденсацией и рецир35 куляцией отогнанных газов в автоклав.

190290

22 иг.

Составитель Л. Федошкина

Редактор Е. Дайч

Корректор А. Дзесова

Техред Т. Ускова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 748/4 Изд. Ко 1290 Тираж 559 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5