Способ совместного производства аммиака и мочевины, установка для осуществления способа, способ модернизации установок синтеза аммиака и синтеза мочевины

Способ совместного производства аммиака и мочевины, установка для осуществления способа, способ модернизации установок синтеза аммиака и синтеза мочевины

Реферат

 

Способ совместного производства аммиака и мочевины осуществляют по технологической схеме, включающей реактор синтеза аммиака, секцию синтеза карбамата, реактор синтеза мочевины, а также секцию регенерации мочевины. Часть потока, содержащего карбамат в водном растворе и поступающего из секции регенерации мочевины, подвергают обработке с частичным разложением карбамата для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе. Полученный разбавленный карбамат вместе с газовым потоком, включающим водород, азот и диоксид углерода, предпочтительно полученный на стадии риформинга углеводородов, объединяют c потоком аммиака, поступающего из реактора синтеза аммиака. Смесь направляют в секцию синтеза карбамата, где из аммиака и диоксида углерода получают поток, включающий карбамат в водном растворе, и газовый поток, включающий водород и азот. Поток, включающий карбамат в водном растворе, затем направляют в реактор синтеза мочевины, в то время как газовый поток, включающий водород и азот, направляют в реактор синтеза аммиака. Установка для осуществления способа основана на объединении в едином технологическом цикле реакторов синтеза аммиака, который связан с секцией риформинга, с реакторами синтеза карбамата и синтеза мочевины, а также с секциями регенерации и концентрирования мочевины. Модернизация единичных установок синтеза аммиака и синтеза мочевины предполагает создание технологического цикла, указанного выше. Технический результат - снижение капиталовложений, энергетических и материальных затрат. 3 с. и 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу совместного производства аммиака и мочевины на установке, включающей реактор синтеза аммиака, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины.

В следующем описании и в следующей формуле изобретения термином: "способ совместного производства аммиака и мочевины" предполагается обозначать единичный способ, который объединяет способ производства аммиака со способом производства мочевины.

Другими словами, согласно этой технологии мочевина производится, по крайней мере, частично, путем проведения синтеза аммиака в синтетическом реакторе для взаимодействия с диоксидом углерода, содержащимся в синтетическом неочищенном газовом потоке, включающем среди других продуктов водород и азот, входящие, например, из секции риформинга. Синтетический неочищенный газовый поток, свободный от диоксида углерода, направляется после этого в реактор синтеза аммиака.

Процессы этого типа позволяют исключить или в любом случае уменьшить в заметной степени секцию декарбонизации синтетического неочищенного газового потока, секцию разделения аммиака, полученного в соответствующем синтетическом реакторе, и секцию сжатия диоксида углерода. Кроме того, расход энергии и капиталовложения, являющиеся следствием единичной объединенной системы, могут быть, по существу ниже, чем эти параметры, являющиеся следствием двух раздельных способов для аммиака и для мочевины.

Необходимость в обеспечении объединенного способа является особенно ощутимой во всех случаях, где весь, или в некоторых случаях, где большинство аммиака превращается в мочевину за счет его взаимодействия с диоксидом углерода, полученным в качестве побочного продукта при приготовлении синтетического газа.

В следующем описании и в последующей формуле изобретения термином: "секция регенерации мочевины" предполагается обозначать часть установки нижнего потока реактора синтеза мочевины, включающего один или два реактора разложения карбамата при среднем давлении (около 18 бар), соответственно при среднем и низком давлении (около 4 бар) и смежных карбаматных конденсаторов, чьей функцией является отделение полученной мочевины от реакционной смеси, выходящей из соответствующего реактора синтеза, позволяя таким путем получать 60-75%-ный концентрированный раствор мочевины.

Изобретение относится также к установке для осуществления вышеуказанного способа, а также к способу одновременной модернизации установки производства аммиака и установки производства мочевины.

В следующем описании и в последующей формуле изобретения термином: "одновременная модернизация" предполагается обозначать модернизацию, которая касается в одно и то же время и существующей установки синтеза аммиака, и существующей установки синтеза мочевины с целью их объединения.

Объединение между способами производства аммиака и мочевины, где диоксид углерода, содержавшийся в синтетическом неочищенном газе, и синтетический аммиак заставляют взаимодействовать с образованием водного раствора карбамата, который посылается в реактор синтеза мочевины, включает, с одной стороны, упрощение установки с конкретной ссылкой на секции декарбонизации и разделения аммиака с секцией сжатия СО₂, но с другой стороны, заметную сверхперегрузку секций, связанных с производством мочевины, в основном, благодаря отсутствию образования тепла и избыточному молярному отношению Н₂О/СО₂ в реакторе синтеза мочевины, с обеспечением низкой степени превращения и высокого расхода энергии.

Как следствие, в области совместного производства аммиака и мочевины ощущается повышенная необходимость обеспечения способов, позволяющих увеличить степень превращения мочевины простым путем с низкими текущими затратами и капиталовложениями.

Уровень техники.

Для того, чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, было предложено в этой области несколько способов совместного производства аммиака и мочевины.

Например, в Патентах США US-A3303215 и US-A-3310376 раскрывается способ совместного производства согласно ранее известному уровню техники, где соответственно очищенный жидкий аммиак загружается в реактор синтеза мочевины, где аммиак подвергается взаимодействию с диоксидом углерода, содержащимся в синтетическом неочищенном газе, включающем также водород и азот.

В реакторе синтеза мочевины аммиак и диоксид углерода взаимодействуют и образуют аммоний карбамат, который, в свою очередь, превращается в мочевину путем дегидратации.

Первый недостаток этого процесса заключается в том, что достижение высокого значения тепла, продуцированного в процессе производства карбамата, и присутствие инертных газов (водорода и азота), которое частично снижает давление аммиака и диоксида углерода, делает необходимой эксплуатацию в реакторе синтеза мочевины при высоких давлениях для сохранения реагирующих веществ в жидкой фазе, с последующим высоким расходом энергии и капиталовложений.

Кроме того, из-за введения в реактор синтеза мочевины больших количеств воды, например, в виде карбамата в водном растворе для облегчения поглощения диоксида углерода в растворе аммиака и последующего превращения в карбамат молярное отношение Н₂О/СО₂ в таком синтетическом реакторе является относительно высоким, и степень превращения является неудовлетворительной.

Другой недостаток заключается в структурной и эксплуатационной сложности реактора синтеза мочевины, необходимого для осуществления вышеописанного способа, который должен включать специальное устройство для отделения инертных газов (водорода и азота) от диоксида углерода и от аммиака в паровой фазе.

Согласно этому способу предыдущего уровня техники обеспечивается также стадия конденсации и отделения аммиака, полученного за счет непрореагировавших газов, типичных для способов производства аммиака, которая скорее требуется с экономической точки зрения и с точки зрения расхода энергии.

В патентах США US-A-3349126, US-A-4012443, US-A-4013718 и USA-4320103 раскрывается другой способ, согласно которому осуществляют стадии разделения для поглощения диоксида углерода и синтеза карбамата.

В качестве ближайшего аналога может быть взят патент US 4012443 А, где описан способ совместного производства аммиака и мочевины на установке, содержащей реактор синтеза аммиака, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины.

Согласно этому способу аммиак, выходящий из соответствующего синтетического реактора, отделяется от непрореагировавших газов - обычно поглощением водой в специальной секции поглощения - и направляется в секцию синтеза карбамата, где он взаимодействует с диоксидом углерода, содержащимся в синтетическом неочищенном газе, выходящем из секции риформинга, образуя аммоний карбамат, который направляется в реактор синтеза мочевины.

В этом случае также поглощение диоксида углерода и последующее превращение в карбамат имеет место в среде, обогащенной водой, которая затем посылается вместе с карбаматом в реактор синтеза мочевины.

Кроме того, теплота образования карбамата, которая высвобождается в процессе поглощения диоксида углерода раствором аммиака, вызывает сильное испарение последнего, которое включает необходимость дополнительной регенерации аммиака на выходе секции синтеза карбамата, с решением проблем избыточного разбавления карбамата. В то же самое время, так как в реакторе превращения мочевины не хватает теплоты для образования карбамата, условия эксплуатации в указанном реакторе становятся более затрудненными.

Иначе говоря, согласно этому способу известного ранее уровня техники производство карбамата вне реактора синтеза мочевины включает не только потерю, связанную с теплотой образования, но также требует дополнительного количества воды, что находится в противоречии с последующей дегидратацией мочевины и поэтому не позволяет получать удовлетворительную степень превращения.

В качестве ближайшего аналога также может быть взята установка для совместного производства аммиака и мочевины по патенту US 4320103 А, включающая реактор синтеза аммиака, секцию синтеза карбамата, реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины.

В заключении, способы для совместного производства аммиака и мочевины согласно предыдущему уровню техники, кроме требуемых очень сложных установок для их осуществления и включающих высокие капиталовложения и стоимость, а также высокий расход энергии, не позволяют в любом случае получать высокую степень превращения мочевины благодаря избыточному молярному отношению Н₂О/СО₂, присутствующему в соответствующем синтетическом реакторе.

Из-за этих недостатков вышеуказанные способы не находят до настоящего времени конкретного применения, несмотря на постоянно растущую необходимость в этой области.

Краткое содержание изобретения.

Проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, что обеспечивается способ совместного производства аммиака и мочевины, такой, который позволяет, с одной стороны, достигнуть высокой степени превращения, и который, с другой стороны, является простым в осуществлении с низкими текущими затратами и капиталовложениями и низким расходом энергии.

Вышеуказанная проблема решается согласно изобретению с помощью способа вышеуказанного типа, включающего стадии: обработки с частичным разложением, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе и выходящего из указанной секции регенерации мочевины, для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе; подачи указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе в реактор синтеза мочевины; подачи указанного потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, возникающего из указанной стадии обработки, газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, предпочтительно полученный за счет риформинга углеводородного пара, и потока, включающего аммиак, выходящий из реактора синтеза аммиака в секцию синтеза карбамата, взаимодействия указанного аммиака с указанным диоксидом углерода в указанной секции синтеза карбамата, с получением потока, включающего карбамат в водном растворе и газовый поток, включающий водород и азот; подачи указанного потока, включающего карбамат в водном растворе в указанный реактор синтеза мочевины; подачи указанного газового потока, включающего водород и азот в указанный реактор синтеза аммиака.

Преимущественно благодаря способу согласно настоящему изобретению и, в частности, стадии частичного разложения карбамата, поступающего из секции регенерации мочевины, становится возможным послать в секцию синтеза карбамата водообогащенный раствор и послать в то же самое время в реактор синтеза мочевины поток, включающий аммиак и, по существу, безводный диоксид углерода, который позволяет снизить молярное отношение Н₂О/СО₂ в таком реакторе, увеличивая таким образом степень превращения мочевины.

Таким образом, кроме сохранения молярного отношения Н₂О/СО₂ в реакторе синтеза мочевины становится возможным преимущественно эксплуатировать, по крайней мере, часть воды включенной в карбамат в водном растворе, поступающий из секции регенерации мочевины, рециклизуя его простым и экономичным способом в секцию синтеза карбамата, для того чтобы облегчить поглощение диоксида углерода и сохранить карбамат, полученный в виде водного раствора, предотвращая, таким образом, его нежелательную кристаллизацию.

Другое преимущество, проявляющееся из настоящего способа, заключается фактически в том, что, посылая в реактор синтеза мочевины газовый поток, включающий аммиак и диоксид углерода, становится возможным подавать, по крайней мере, часть тепла реакции необходимого для синтеза мочевины непосредственно из тепла, генерированного за счет реакции между аммиаком и диоксидом углерода в реакторе синтеза мочевины (теплота образования карбамата). Поступая таким образом, становится возможным исключить проблему теплового баланса в реакторе синтеза мочевины, даже в тех случаях, когда, по существу, весь диоксид углерода, включенный в синтетический неочищенный газ, превращается в карбамат в конкретной секции синтеза.

Поэтому способ согласно настоящему изобретению позволяет проводить чрезвычайно простым и эффективным способом совместное производство аммиака и мочевины при низких капиталовложениях и низкой стоимости, а также при низком расходе энергии и высокой степени превращения мочевины.

В отличие от способов согласно известному ранее уровню техники настоящий способ преимущественно позволяет исключить обременительную стадию выделения аммиака за счет конденсации или поглощения из непрореагировавших газов.

Действительно, согласно настоящему изобретению аммиак и диоксид углерода выделяются в одно и то же время из соответствующих потоков и направляются непосредственно на взаимодействие в единичную секцию синтеза карбамата за счет эксплуатации их высокой емкости химической реакции, получения раствора карбамата, который посылают в реактор синтеза мочевины.

Предпочтительно поток, выходящий из реактора синтеза аммиака, включает аммиак в паровой фазе, так что синтез аммоний карбамата может иметь место, по крайней мере, частично в газовой фазе, с чрезвычайно быстрой реакцией между аммиаком и диоксидом углерода, которая не требует предварительного поглощения диоксида углерода в потоке, включающем аммиак.

Если в секции синтеза карбамата будет требоваться более высокое количество воды, чем количество, включенное в разбавленный поток, включающий карбамат в водном растворе, образующийся на стадии обработки, способ согласно настоящему изобретению преимущественно включает дальнейшую стадию подачи потока, включающего воду, поступающую из секции концентрирования мочевины в указанную секцию синтеза карбамата.

Таким образом, за счет рециклинга воды, полученной в одной из секций нижнего потока реактора синтеза мочевины, далее исключается необходимость посылать в секцию синтеза карабамата поток, включающий воду, поступающий извне процесса, получая таким образом экономию издержек производства.

Для того чтобы преимущественно увеличить степень превращения мочевины, способ согласно настоящему изобретению далее включает стадии: воздействия на, по крайней мере, часть указанного потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции синтеза карбамата, с частичным разложением для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе; подачи указанного потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в указанный реактор синтеза мочевины; подачи указанного потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, появляющегося на указанной стадии обработки, газового потока, в указанную секцию синтеза карбамата.

Фактически, поступая таким образом, становится возможным направить в секцию синтеза карбамата безводный поток, включающий аммиак и диоксид углерода, что позволяет далее снизить молярное отношение Н₂О/СО₂ с гарантированным увеличением степени превращения, преимущественно рециклизуя в секцию синтеза карабамата воду, присутствующую в потоке карбамата, выходящем из такой секции.

Для того чтобы контролировать температуру внутри реактора синтеза мочевины и обеспечивать оптимум условий производства для превращения мочевины, способ согласно настоящему изобретению далее включает стадии: - предварительное нагревание потока, включающего рециклизованный аммиак, поступающего из секции синтеза мочевины; и - подачу указанного предварительно нагретого потока, включающего аммиак, в указанный реактор синтеза мочевины.

В соответствии с альтернативным вариантом способа согласно настоящему изобретению температура внутри реактора синтеза мочевины контролируется благодаря факту дальнейшего включения стадий: - охлаждение потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, поступающего из стадии частичного разложения указанного карбамата; - подача охлажденного таким образом потока в указанный реактор синтеза мочевины.

Оба вышеприведенных альтернативных варианта позволяют проводить прямой и эффективный контроль температуры в реакторе синтеза мочевины, позволяя подавать точное количество тепла, необходимое для высокой степени превращения.

В первом случае реактор синтеза мочевины загружается соответственно предварительно нагретым потоком, включающим рециклизованный аммиак, в то время как во втором случае поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, соответственно охлаждается до того, как быть поданным в реактор синтеза мочевины.

Для осуществления вышеуказанного способа изобретение предоставляет установку для совместного производства аммиака и мочевины, включающую дополнительно к известной установке - прототипу (US 4320103 А) секцию разложения карбамата, а также: средство для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, поступающего из указанной секции регенерации мочевины в указанную секцию разложения; средство для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученного в указанной секции разложения, в указанный реактор синтеза мочевины; соответствующее средство для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции разложения, газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, выходящего предпочтительно из углеводородного потока секции риформинга, и потока, включающий аммиак, выходящего из указанного реактора синтеза аммиака в указанную секцию синтеза карбамата; средство для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза мочевины; средство для подачи газообразного потока, включающего водород и азот, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза аммиака.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается также способ для одновременной модернизации установки синтеза аммиака и установки синтеза мочевины, включающий соответственно реактор синтеза аммиака и реактор синтеза мочевины и секцию регенерации мочевины, характеризующийся тем, что он включает стадии: обеспечение секции синтеза карбамата и секции разложения карбамата; обеспечение средства для подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе поступающего из указанной секции регенерации мочевины в указанную секцию разложения; обеспечение средства для подачи потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, полученного в указанной секции разложения, в указанный реактор синтеза мочевины; обеспечение соответствующего средства для подачи потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции разложения, газового потока, включающий водород, азот и диоксид углерода, поступающего предпочтительно из секции риформинга углеводородного пара, и потока, включающего аммиак, поступающего из указанного реактора синтеза аммиака, в указанную секцию синтеза карбамата; обеспечение средства для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза мочевины; обеспечение средства для подачи газообразного потока, включающего водород и азот, полученного в указанной секции синтеза карбамата, в указанный реактор синтеза аммиака.

Благодаря вышеупомянутому способу модернизации, который объединяет существующую установку аммиака и существующую установку мочевины, становится возможным получать простым и экономичным путем мочевину с высокой степенью превращения, и в то же время в значительной степени снизить издержки производства и расход энергии.

Свойства и преимущества целей изобретения представляются впредь в описании его вариантов, приведенных ниже с помощью неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемый чертеж.

Краткое описание чертежа.

Чертеж схематически показывает установку для совместного производства мочевины и аммиака согласно изобретению, реализованную либо ex novo, либо путем модернизации существующей установки производства аммиака и существующей установки производства мочевины обычного типа.

Детальное описание предпочтительного варианта.

Только для того, чтобы сделать описание настоящего изобретения более простым, ссылка будет делаться на соединительные трубы различных частей установки, а также на те же части установки, которые описаны далее и представлены на чертеже, традиционные сами по себе, только если это четко необходимо.

Что касается чертежа, на нем обычно указывается цифрой 1 установка для совместного производства аммиака и мочевины согласно изобретению.

Преимущественно установка 1 включает реактор 2 аммиака, секцию 3 синтеза карбамата, секцию 4 синтеза мочевины, секцию 21 регенерации мочевины и секцию 23 разложения карбамата.

Секция 4 синтеза мочевины включает расположенные в ряд относительно друг друга реактор 5 синтеза мочевины и стриппер 6 высокого давления (около 180 бар) для частичного разложения карбамата и выделения свободного аммиака в водный раствор, присутствующий в реакционной смеси, поступающей из реактора 5.

Как будет видно позднее, способ совместного производства аммиака и мочевины согласно настоящему изобретению позволяет получать в реакторе 5 синтеза мочевины выход, сравнимый с выходом, получаемым с установками производства мочевины согласно ранее известному уровню техники, т.е. выход составляет между 62% и 70%.

Пример рабочих условий реактора 5 синтеза мочевины, применяемых настоящим изобретением, представляет: молярное отношение NН₃/СО₂, равное 3,8, молярное отношение Н₂О/СО₂, равное 0,8, выход 64%, давление 180 бар, температура 190^oС.

В примере чертежа часть установки для производства мочевины представляет установку полностью рециклизующего типа, т.е. с рециклингом реагирующих веществ в реактор 5 синтеза. Однако настоящее изобретение не ограничивается конкретным типом способа синтеза мочевины, но может быть преимущественно использовано также в установках, которые работают со способами синтеза мочевины, например с частичным рециклингом или типа "осуществляемого за один проход" без рециклинга реагирующего вещества.

Цифрами 7, 8, 9а и 9b здесь указываются трубы для подачи газового потока, включающего водород, азот и диоксид углерода, потока, включающего аммиак, потока, включающего воду и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе соответственно в секцию 3 синтеза карбамата.

Газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, выходит предпочтительно из секции 10 риформинга углеводородного пара, включающей первичное звено риформинга и вторичное звено риформинга, не показаны на чертеже, которые являются звеньями обычного типа и поэтому известны специалистам в этой области.

В следующем описании и последующей формуле изобретения термином "углеводороды" обозначают обычно неочищенное сырье, которое является источником водорода и углерода, такое как, например, метан или смесь жидких и/или газообразных углеводородов, таких как натуральный газ и тяжелый бензин.

Газовый поток, включающий углеводороды и водяной пар, подается через трубу 11 в первичную трубу риформинга секции 10, где происходит разложение первого углеводородного пара, что приводит к образованию водорода, монооксида углерода и диоксида углерода. Затем создают условия, чтобы разложение продолжалось во вторичной стадии риформинга, где добавляется также газовый поток, включающий азот (обычно воздух).

Номерами 12, 13 и 14 здесь соответственно указывается секция десульфуризации потока, включающего углеводороды, секция высокотемпературного превращения и секция низкотемпературного превращения для превращения монооксида углерода в диоксид углерода.

Секции 12, 13 и 14 являются секциями обычного типа и поэтому не будут описываться более детально в следующем описании.

Для целей настоящего изобретения газовый поток, включающий водород, азот и диоксид углерода, подаваемый через трубу 7 в секцию 3 синтеза карбамата, может быть получен с помощью любого известного способа, как альтернатива с углеводородным паром риформинга.

Поток, включающий аммиак, выходит из реактора 2 синтеза аммиака и подается в секцию 3 через трубу 8.

Согласно примеру чертежа ничего не стоит, чтобы труба 8 непосредственно соединяла реактора 2 синтеза аммиака с секцией 3 синтеза карбамата. Таким образом, становится возможным подавать в последнюю секцию поток, включающий свободный аммиак в паровой фазе, который мгновенно взаимодействует с диоксидом углерода, который присутствует в секции 3, облегчая синтез карбамата.

Преимущественно, по крайней мере, часть воды, подаваемой в секцию 3 синтеза карабамата для того, чтобы добиться поглощения диоксида углерода и его немедленной реакции с аммиаком, содержится в потоке, включающем разбавленный карбамат в водном растворе, выходящем через трубу 9b из секции 23 разложения карбамата, которая будет описана более детально позже.

В примере чертежа предварительно определенное количество воды также загружается в секцию синтеза карбамата через трубу 9а. Такая вода или ее часть могут поступать из источника вне установки 1 или преимущественно из секции 22 концентрирования мочевины.

Однако подача потока, включающего воду, через трубу 9а совершенно необязательна и служит, главным образом, для увеличения содержания воды внутри секции 3 синтеза карбамата.

Действительно, здесь обеспечивается, но не представляется вариант изобретения, где вся вода подается в секцию 3 через трубу 9b и выходит из секции 23 разложения карбамата. Согласно другому варианту изобретения, не представленному, секция 3 синтеза карбамата загружается только через трубу 9b, дополнительным количеством воды, выходящим из источников снаружи установки 1 или из секции 22 концентрирования мочевины.

Предпочтительно около 30-40% от общего количества воды, подаваемой в секцию 3 синтеза карбамата, подается через трубу 9а и около 60-70% (например, 65%) подается через трубу 9b.

Из секции 3 синтеза карбамата трубы 15 и 16 разветвляются для подачи потока, включающего карбамат в водном растворе, в реактор 5 синтеза мочевины и потока, включающего водород и азот, в реактор 2 синтеза аммиака соответственно.

До того как быть поданным в реактор 2 синтеза аммиака, газовый поток, включающий водород и азот, направляется для прохождения через трубу 16 в секцию 17 метанизации и в осушительную секцию 18 обычного типа, где газовый поток соответственно очищается.

В частности, в секции 17 метанизации возможные следы монооксида углерода и/или диоксида углерода являются пригодными для превращения в метан. В осушительной секции 18 газовый поток, включающий водород и азот, напротив, дегидратируется промыванием его жидким аммиаком так, чтобы удалить возможные следы воды.

В соответствии с этим газовому потоку, включающему аммиак, позволяется входить в трубу 16 через трубу 19, и затем он подается вместе с газовым потоком, включающим водород и азот, в осушительную секцию 18, которая обычно включает сепаратор газ/жидкость.

В сепараторе вода, присутствующая в газовом потоке, поглощается аммиаком так, чтобы получался водный раствор аммиака, который преимущественно рециклизуется в секцию 4 синтеза мочевины с помощью труб 20 и 15; в то же самое время газовый поток, свободный от воды, включающий водород и азот, подается в реактор 2 синтеза аммиака через трубу 16.

Рабочие условия давления и температуры внутри реактора 2 синтеза аммиака являются типичными условиями обычной установки синтеза аммиака, хорошо известной специалистам в этой области.

Кроме того, секция 4 синтеза, части установки для производства мочевины, также включает секцию 21 регенерации мочевины, секцию 22 концентрирования мочевины и преимущественно секцию 23 разложения карбамата.

В примере чертежа секция 21 регенерации мочевины является секцией типа, включающей реактор 24 для разложения карбамата при среднем давлении (около 18 бар) и реактор 25 для разложения карбамата при низком давлении (около 4 бар) и дистилляционную колонну 26 аммиака.

Секция 22 концентрирования мочевины включает, в свою очередь, пару вакуумных аппаратов 27, соответственно 28 и вакуумный агрегат 29, показанный пунктирной линией на чертеже.

Реактор 25 синтеза мочевины соединяется в нижней его части и через трубы 15 и 30 с секцией 3 синтеза карбамата и с трубой 19, подающей поток, включающий аммиак, соответственно.

Между секцией 3 синтеза карбамата и реактором 5 синтеза мочевины обеспечивается сепаратор 31 для экстракции из потока, включающего карбамат в водном растворе, через трубу 32 возможных уносов водорода и азота.

Реактор 5 соединяется также всегда в нижней его части и через трубу 33 со стриппером 6, из которого выходит паровая фаза (включающая аммиак, диоксид углерода и водяной пар), которая рециклизуется в реактор 5 через трубу 34, и жидкая фаза (включающая раствор частично очищенной мочевины), которая подается в аппарат 24 для разложения карбамата секции 21 регенерации мочевины через трубу 35.

Труба 35 проходит через секции 21 и 22 концентрирования и регенерации мочевины, с тем чтобы получить на выходе из аппарата 28 поток очищенной мочевины, который посылается всегда через трубу 35 в аппараты выделения, обычные сами по себе и поэтому не представляемые.

Номером 36 здесь указываются трубы для подачи паров, включающих аммиак, в вакуумный агрегат 29, где такие пары конденсируются согласно хорошо известному способу.

Полученные конденсаты, содержащие некоторое остаточное количество аммиака в водном растворе, посылаются в секцию обработки воды (не представленную) через трубу 37.

Согласно особенности изобретения труба 9а для подачи потока, включающего воду, в секцию 3 синтеза карбамата находится в жидкостной связи с трубой 37 через трубу 38 (представленную пунктирной линий на чертеже).

В этой связи становится возможным загружать секцию 3 синтеза карабамата потоком, включающим воду, выходящим из секции 22 концентрирования мочевины, преимущественно рециклизуя, таким образом, часть воды, уже присутствующей в установке.

Пары, включающие воду, аммиак и диоксид углерода, полученные в аппаратах 24 и 25 разложения карбамата, посылаются после того как, по крайней мере, частично сконденсированы в дистилляционную колонну 26 аммиака, которая отделяет, по существу, чистый аммиак от водного раствора карбамата.

Аммиак, получающийся из дистилляционной колонны, конденсируется и, по крайней мере, частично рециклизуется в реактор 5 синтеза мочевины через трубы 19 и 30, и в осушительную секцию 18 через трубы 19 и 16 соответственно.

Согласно конкретной преимущественной характеристике настоящего изобретения поток, включающий карбамат в водном растворе, выходящий из нижней части дистилляционной колонны 26, посылается через трубу 39 в секцию 23 разложения карбамата. Таким образом, получается, по существу, безводный поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, который рециклизуется в реактор 5 синтеза мочевины через трубы 40 и 34, и очень разбавленный поток карбамата в водном растворе, который преимущественно рециклизуется в секцию 3 синтеза карбамата через трубу 9b.

Преимущественно в соответствии со способом совместного производства аммиака и мочевины этого изобретения, по крайней мере, часть потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из (труба 39) секции 21 регенерации мочевины, подвергается частичной обработке с разложением, приводя к получению потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе. Поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, подается (трубы 40, 34) в реактор 5 синтеза мочевины, в то время как поток, включающий разбавленный карбамат в водном растворе вместе с газовым потоком, включающим водород, азот и диоксид углерода, и поток, включающий аммиак, выходящий из реактора 25 синтеза аммиака, подаются (трубы 9b, 7 и 8) в секцию синтеза карбамата, где аммиак и диоксид углерода взаимодействуют с получением потока, включающего карбамат в водном растворе, и газового потока, включающего водород и азот. Поток, включающий карбамат в водном растворе, подается затем (труба 15) в реактор 5 синтеза мочевины, в то время как газовый поток, включающий водород и азот, подается (труба 16) в реактор 2 синтеза аммиака.

Благодаря настоящему изобретению становится возможным контролирование и сохранение на низких уровнях количества воды, которое посылается в реактор 5 синтеза мочевины, которое преимущественно рециклизуется в секцию 3 синтеза карбамата, позволяя таким образом, простым и эффективным способом получать мочевину с высокой степенью превращения.

Иначе говоря, стадия частичного разложения карбамата предусматривает высокую гибкость способа, так как она позволяет работать даже с очень большими количествами воды в секции 3 синтеза карбамата, без вредного влияния на молярное отношение Н₂О/СО₂, в реакторе 5 синтеза мочевины, и поэтому на степень превращения.

Согласно конкретному преимущественному варианту настоящего изобретения становится возможным дальнейшее снижение молярного отношения Н₂О/СO₂ в реакторе 5 синтеза мочевины, последовательно увеличивая степень превращения, за счет подачи, по крайней мере, части потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего из секции 3 в секцию 23 разложения карбамата через трубу 41 (представленную пунктирной линией на чертеже), получая, по существу, безводный поток, включающий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, которая посылается в реакторе 5 синтеза мочевины через трубы 40 и 34, и очень разбавленный поток карбамата в водном растворе, который преимущественно рециклизуется в секцию 3 синтеза карбамата через трубу 9b.

В результате способ совместного производства аммиака и мочевины характеризуется далее тем, что, по крайней мере, часть потока, включающего карбамат в водном растворе, выходящего (труба 15) из секции 3 синтеза карбамата, подвергается преимущественно частичкой обработке с разложением с п