[LT] Išradime aprašomas karbamido gamybos būdas, amoniakui (NH3) ir anglies dioksidui (CO2) reaguojant bent vienoje reakcijos erdvėje aukštuose slėgiuose ir grąžinant į ciklą bent dalį nesuriagavusių produktų, gautų grąžinimo ciklą sekcijoje, besiskiriantis tuo, kad jį sudaro a) sintezės reakcija tarp labai grynų reagentų; b) sintezės reakcija tarp mažiau grynų reagentų, kurie grąžinami į ciklą taip vadinamos grąžinimo į ciklą sekcijos.@Atitinkamas naujas įrenginys apima reaktorių (R1) su didele išeiga ('tiesiasrovis'), reaktorių (R2) su mažesne išeiga ir rekuperacijos ir grąžinimo į ciklą sekcija.@Šio būdo panaudojimas anksčiau egzistavusiuose įrenginiuose reikalauja jų papildymo paprastu didelės išeigos reaktoriumi ir reagentų pumpavimo į sintezės veikimo sąlygas mechanizmu.
[EN]
[0001] Šis išradimas skirtas pramoninės karbamido sintezės bū - dui, amoniakui ir anglies dioksidui reaguojant bent vienoje reakcijos erdvėje aukštame slėgyje bei temperatūroje ir grąži-nant į. ciklą bent dalį nesureagavusių produktų.
[0002] Išradimas taip pat skirtas šio būdo panaudojumams žino - mose sistemose, tuo pagerinant karbamido išeigą ir sumažinant energijos suvartojimą.
[0003] Nauji arba modifikuoti įrenginiai, gaunami įgyvendinat aukščiau minėtą būdą ir pritaikant jį jau egzistuojančioms sistemoms, įeina į šio išradimo sritį.
[0004] Yra žinomi keli būdų, sistemų ir įrenginių tipai karbamido pramoninei sintezei iš NH^ (su pertekliumi) ir CO2, sugrąži-nant į ciklą po desorbcijos.
[0005] Vienas iš labiausiai žinomų karbamido gamybos būdų pagrį-stas izobarinės desorbcijos su sintezės reaktoriumi (desorbcija su NH-, savidesorbci ja) technologija ( Snamprogetti ) (.Fig. 1), ( žiūrėti Italijos patentinę paraišką 20129A/ 90, pr. 1990 04 24).
[0006] Desorbatoriuje (S) didelė dalis karbamato, esančio karbamido tirpale, išeinančiame iš reaktoriaus (R), ir dalis esančio laisvo NH^ yra desorbuojama ir grąžinama į. reaktoriaus ciklą, kol karbamido tirpalo (SU), ateinančio iš desorbatoriaus, sudė-tyje yra santykinai mažai liekamojo CC^ (5-7 svorio %) ir santykinai daug NH^ ( 22 - 25 svorio %). Šis tirpalas (SU) yra veikiamas vidutinio slėgio fazėje (SMP), kur jis distiliuojamas 18 - 20 bar slėgyje ir gauti garai siunčiami į rėkti fikacijos koloną (CR), įgalinančią gauti pirmiausia labai gryną NH^ (NEP), paskui karbamato tirpalą (SC).
[0007] Labai grynas NH^ po kondensacijos jungiasi su maitinančiu NH^ (NA) bei išpumpuojamas (siurblys P) į reaktorių R, ir tas pats atliekama su karbamato tirpalu (siurblys P').
[0008] Pagrindinės izobarinės desorbcijos proceso (Snamprogetti) techninės charakteristikos gali būti reziumuotos taip:
[0009] Tarp kitų būdų su NH^ grąžinimu į ciklą, plačiai naudotų anksčiau, galima paminėti žinomus firmos Toyo Engineering Ltd. būdus, sutrumpintai žymimus TRC - TRC - I (Visiškas grąžinimas į ciklą C, Pagerintas TRC), besiskiriantį NH3/CO2 santykiu reaktoriuje/ kuris lygus 4 - 4,5 mol, NH^ atskyrimu 18 - 20 bar slėgyje, kuris vyksta geriau negu angstesniu būdu (Snamproget* £ i), ir izobarinės desorbcijos nebuvimu.
[0010] Neseniai buvo sukurti kiti būdai taip vadinamų desorbci-nių procesų reaktoriuje išeigos su įprastomis 55 - 65% iki 70-75 % reikšmėmis padidinimui (Snamprogetti NH^ savidesorbci ja ir Stamicarbon CC>2 desorbcija), aprūpinant tuo pačiu aukščiau minėtus didelės išeigos reaktorius izobariniais vamzdynais.
[0011] Taip pat žinomi tokie būdai, kaip fįrrnos Montedison "IDR"
[0012] (Izobarinis dvigubas grįžimas į ciklą) ir firmos Toyo Enginee - ring Ltd. "ACES".
[0013] Aukščiau paminėtuose būduose "IDR" ir "ACES", naudojan - čiuose didelius santykius NH^/COj reaktoriuje su didele išei-ga, visi nesureagavę reagentai, įskaitant didelį NH^ perteklių, yra sugrąžinami į ciklą reaktoriuje karbamato tirpalo pavidalo (atskiro NH^ sugrąžinimo į ciklą neegzistuoja)Cžiūrėti JAV pa-tento Nr. 4670588 aprašymą).
[0014] Be jokios abejonės, šiais būdais gaunamos geresnės išei" gos, lyginant su pačiais pirmaisiais būdais, bet šie pranašu - mai yra pasiekiami sudėtingai ir tam reikalingi sudėtingos kon-strukcijos įrengimai.
[0015] Be to, šių būdų trūkumas yra tas, kad tenka adsorbuoti nesureagavusius produktus aukštoje temperatūroje, esant realiam pavojui, kad sunkiai gautas karbamidas gali suskilti.
[0016] Pirmas šio išradimo tikslas yra pateikti būdą, neturintį aukščiau minėtų trūkumų, t.y. pateikti tokį būdą, kuris lengvai veiktų, gaunant dideles išeigas ir suvartojant nedaug energijos.
[0017] Kitas šio išradimo tikslas yra šio būdo panaudojimas įp - rastose naudojamose sistemose, jau turinčiose grąžinimo į ciklą
[0018] sekcijas amoniakui (arba jos yra pritaikytos prie naujos amoniako grąžinimo į. ciklą sekcijos), gaunant bendrą karbamido trans - formavimo sintezės sekcijoje išeigą, lygią arba didesnę už tą, kuri gaunama jau žinomais būdais "IDR", "ACES" ir t.t.
[0019] Tolesnis šio išradimo tikslas yra sukurti paprastus ir ef-ektyvius įrengimus (naujus arba modifikuotus), gaunamus panaudojant minėtą būdą.
[0020] Šie ir kiti tikslai yra pasiekiami būdu pagal šį išradimą, besiskiriančiu tuo, kad jį sudaro: a)sintezės reakcija tarp la - bai grynų reagentų; b)sintezęs reakcija tarp mažiau grynų reage-ntų, grąžintų į ciklą iš rekuperacijos sekcijos.
[0021] Kitos šio būdo charakteristikos bus aiškiau parodytos šio išradimo apibrėžties 2-9 punktuose.
[0022] Šio būdo panaudojimas įprastose sistemose su amoniako grą-žinimu į ciklą apibūdinamas paprastu sistemų papildymu vienu di-delės išeigos reaktoriumi, taip pat ir pridėjimu mechanizmų pa - pildomam reagentų pumpavimui į sintezės a) darbo sąlygas.
[0023] Įrenginys (iš dalies nenaujas) būdo pagal šį išradimą įgy-vendinimui yra apibūdinamas bent jau pirmu reaktoriumi (Rl) su didelėm išeigom (HY), į kurį paduodamas šviežias CO^ ir NH^ iš išorės bei labai grynas NH^ iš rekuperacijos sekcijos; antru reaktoriumi (R2), lygiagrečiu pirmajam, su mažesne išeiga, negu pirmojo reaktoriaus, į kurį paduodami reagentai iš rekuperacijos mišinio; ir reagentų iš reakcijos mišinių, gautų iš pirmo ir antro reaktoriaus, rekuperacijos sistema arba sekcija.
[0024] Šio išradimo pranašumai geriau matyti schemoje Fig. 2, kur pateiktas išradimo įgyvendinimo variantas, kuriam teikiama pirme-nybė .
[0025] Fig. 2 pateiktas paprastas ir efektyvaus, todėl naudingo , būdo pagal šį išradimą įgyvendinimo forma, pasižyminti esminė-mis konceptualiomis savybėmis.
[0026] Šis būdas schemiškai gali būti pavaizduotas kaip suside - dantis iš trijų sekcijų - dviejų reakcijos sekcijų Sl ir S2 su diferencine išeiga ir paskutine grąžinimo į ciklą sekcija SE-RI (S3). Sl sudaro reaktorius Rl, į kurį paduodami tik (arba dau - giausia tik) gryni reagentai CO^ (1 linija), ir NH^ (2 linija). Kadangi čia gaunami tik labai gryni reagentai, Rl yra betarpiš-kai laikomas didelės išeigos reaktoriumi (HY).
[0027] Reakcijos produktų mišinys Ml reaktoriuje Rl (HY), suda - rytas daugiausia iš karbamido Ul, karbamato tirpalo SCI ir ne - sureagavusių junginių UNl ( iš principo NH^, paduodamo su per - tekliumi iš 2' linijos), yra paduodamas iš 3 linijos į grąžini-mo sekciją SE-RI, į kurią per 4 liniją paduodamas tas pats pro-duktų iš reakcijos antrajame reaktoriuje R2 mišinys M2, ir šis mišinys susideda iš karbamido U2, karbamato tirpalo SC2 ir ne-sureagavusių junginių UN2 (iš principo NH^, paduodamo su pertekliumi). Iš nurodytos grąžinimo sekcijos SE-RI išeina trys srau-tai: !) 5 linijoje - visas karbamidas (U), gautas iš dalinių karbamidų (Ul) ir (U2), gautų atitinkamai reaktoriuose Rl ir R2; 2) 6 linijoje - labai grynas amoniakas NEP, kuris pagal išradi-mą grąžinamas į ciklą vėl tik į reaktorių Rl kartu su NH^, pa - duodamu iš išorės (2' linija), ir NEP (6) grynumas yra iš esmės suderinamas su pastarojo (NA); 3) 7 linijoje - vandeninis ište - kantis produktas SC = Eff. (f^O+NH^+CC^)/ t.y. mišinys, suside - dantis iš vandeninio karbamato tirpalo ir NH^ su pertekliumi.
[0028] Būdinga, kad pastarasis vandeninis srautas (SC), kuriame daug mažesnio grynumo NH^ ir kuriame yra CC^, yra grąžinamas per 7 liniją tik į reaktorių R2, kurio, gaunančio mažesnio grynumo reagentus, negu tie, kurie gaunami reaktoriuje Rl, išeiga yra vidutinė ( MY), t. y. mažesnė, negu Rl ( HY).
[0029] Reaktoriuje R2 yra gaunamas šviežias CC^ iš 1 maitinimo 1' linijoje ir pagaliau papildomoas kiekis šviežio NH^ 2'' linijoje.
[0030] Būdo pagal šį išradimą panaudojimas įprastoms sistemoms su atskiru NH^ grąžinimu į ciklą, siekiant iš esmės pagerinti parametrus, turi ypatingą reikšmę.
[0031] Kaip išradimo apimties neapribojantį pavyzdį ^ 9- 3 patei-kiame panaudojimą Snamprogetti NH^ savidesorbcijos būde.
[0032] Toks būdas, kaip ir daugelis karbamido gamybos būdų, dabar naudojamų pramoniniu mastu, yra visiško grąžinimo į ciklą tipo, kas reiškia, kad nesureagavę NH^ ir COj, išeinantys iš reaktoriaus ( arba iš izobarinio desorbtoriaus), yra grąžinami į reaktorių vandeninio tirpalo pavidlo. Sugrąžinto 1^ 0 buvimas reaktoriuje sumažina karbamido išeigą ir pablogina produktyvu-mą ir ekonomiškumą. Iš kitos pusės, yra žinoma, kad paduodant į sintezės reaktorių vien grynus reagentus ( NH^ ir CC^)/ galima gauti labai dideles išeigas. Pvz., pagal būdą, žinomą kaip " Vulcan" ( dabar jo atsisakyta), yra pasiekiami tokie rezulta - tai :
[0033]
[0034] Reikia pastebėti, kad aukščiau nurodytos reikšmės buvo pasiektos ( ir dar gali būti pasiektos) per eilq metų pramoniniu mastu sintezės reaktoriuje, išklotame cirkoniu prieš koro-ziją. Šios sistemos buvo atsisakyta, kadangi liekamųjų reagen-tų, netransformuotų reaktoriuje, rekuperacija buvo sudėtinga, naudojanti selektyvų cheminį atskyrimą, kad būtų gautas labai grynas NH^ grąžinimui į ciklą reaktoriuje.
[0035] Pagal šį išradimą (žr. Fig. 3) atskirto amoniako (NEP) perteklius Snamprogetti būdo (arba būdų Toyo TRC ir TRC-I) grą-žinimo sekcijose kartu su paduodamu šviežiu amoniaku (NA) yra paduodamas (NA+NEP) į reaktorių Rl su labai didele išeiga,kuris yra tipo "tiesiasrovi s", pavyzdžiui, "Vulkan" tipo, dir - bančio virš 300 bar slėgyje, kai temperatūra aukštesnė, negu 190°C, kur jis transformuojamas į karbamidą kartu su šviežio CC>2 (CA) dalimi, paduodama stachiometriniu kiekiu, kuris rei - kalingas, norint pasiekti pageidaujamą santykį NH^/CO^ daugiau, negu 4, dabar turint įprastą reaktorių (R2), numatyta Snamprogetti schemoje (veikiančio slėgyje, mažesniame negu 300 bar ir temperatū— roje, žv emesnėje arba lygioje 190 OC), kurio funkcija yra transformuoti į karbamidą tik į ciklą grąžinamą karbamatą
[0036] (SC) kartu su likusia šviežio CC^ dalimi (CA'), paduodama į minėtą reaktorių tokiu kiekiu, kad santykis NH^/CC^ būtų palai-komas mažesnis už 4.
[0037] Tinkarnesniame šio išradimo būdo įgyvendinimo variante naujas įrenginys reagentų transformacijai į karbamidą su la - bai didelėmis išeigomis apima du lygiagrečius reaktorius, iš kurių pirmas dirba pagal principą "tiesiasrovis" (be grąžinimo į ciklą) aukštame slėgyje (nuo 250 iki 450 bar), esant 200 - 220°C temperatūrai, paduodant į jį amoniaką ir gryną CC^, o antrasis dirba žemesniame, pavyzdžiui, 130 - 200 bar, slėgyje ir žemesnėse temperatūrose, pavyzdžiui, 180 - 200°C (geriau, jei žemesnėje negu 190°C), ir jis sujungtas su bendra grąžini-mo į ciklą sistema, todėl dirba, paduodant dalį šviežių reagen-tų, nesiunčiamų į pirmą reaktorių, ir rekuperuojant visą bend - ros grąžinimo sistemos reciklą.
[0038] Geriau, kai karbamido tirpalas (SU), išeinantis iš reak - toriaus (Rl), yra išplečiamas separatoriuje (SEP), veikiančia - me reaktoriaus (R2) slėgyje, ir susidarantys momentinio išgara-vimo garai (VF) paduodami į reaktorių (R2), tuo tarpu momenti - nis karbamido tirpalas (SUF) siunčiamas į sekciją su vidutiniu slėgiu (SMP) nesureagavusių medžiagų (NH^ ir CC^) rekuperaci - jai .
[0039] Su šia sistema aukščiau paminėtuose reaktoriuose (atitinkamai Rl ir R2) pasiekiamos tokios tikslinio produkto (karbamido) išeigos: pirmajame daugiau negu 75 - 85 %, o antrajame 60 - 70 %. Todėl bendra išeiga yra labai didelė ir priklauso nuo optimalaus pakrovimo paskirstymo tarp dviejų reaktorių.
[0040] Kaip ir tikėtasi, būdo pagal šį. išradimą pranašumas yra tas, kad jis gali būti patogiai panaudotas gauti naujus gamybos įrenginius su didele išeiga bei mažu energijos suvartojimu ir pagerinti karbamido gavimo su atskiru NH^ reciklu būdus, pavyz-džiui, Snamprogetti tipo ( Fig. 3) arba Tgyo Engineering Ltd.
[0041] Kaip jau minėta, įrenginys, modernizuotas panaudojant šį išradimą, žinomose sistemose apibūdinamas vieno reaktoriaus Rl su didele išeiga ir mechanizmų reagentų padavimui į geresnes veikimo sąlygas Rl, palyginus su senuoju reaktoriumi R2,' pridė-jimo.
[0042] Naujas išradimas realizuojamas pagal būdo schemą, pavaiz-duotą Fig. 2 .
[0043] Išradimo pranašumą iliustruoja toliau pateikiamas pavyzdys .
[0044] Toliau pateikiamas pavyzdys, naudojantis Snamprogetti ( žr. Fig. 3 schemą) būdą: labai gryno NH^ reciklas ( NEP), kuris perpumpuojamas į reaktorių, yra stechiometrinis NH^ paduodamas kiekis ( NA), padaugintas iš 0, 1 (*).
[0045] {*) Reikia pažymėti, kad Snamprogetti įrenginiuose labai gryno NH^ grąžinimas į ciklą gali svyruoti nuo 0, 3 iki 0, 5 kartų paduodamo kiekio ir daugiau, tuo tarpu šiame pavyzdyje, visiškai neribojančiame iš-radimo, buvo pasirinkta vidutinė reikšme - 0, 4.
[0046] Kaip siūloma šiame išradime, paduodami sumarinį NH^ kiekį.
[0047] ( NA+ NEP) į. lygiagretų reaktorių R1 ( didelio efektyvumo lygiag - retus transformatorius HY), kurio tipas - " tiesiasrovis", turi-me : - turimas NH^ : ~ 1, 4 x 570 = 798 kg/ t karbamido = 46, 94 kmol/ t karbamido
[0048] 4 6 9 4
[0049] - H20/ C0 : 0
[0050] 459 x 367, 2 kg/ t = 367, 2 ^ ■ 500 kg karbamido/ t karbamido.
[0051] Taigi, reaktoriuje Rl, t. y. didelės išeigos sąlygose, galima gaminti maždaug 50% karbamido.
[0052] Todėl Snamprogetti įrenginys su lygiagrečiu didelės išei-gos reaktoriumi veiks su vidutine išeiga, lygia apytikriai 63 * = 71, 5 %, ir garų suvartojimas dėl šios priežasties bus žymiai sumažintas ( 500 - 600 kg/ t karbamido, palyginus su įprasta 900 kg/ t reikšme).
[0053] Išradimas yra tinkamas visiems šiems variantams ir modi-fikacijoms, kurios, būdamos lengvai prieinamos specialistui , laikomos įeinančiomis į šio išradimo apimtį.
[0054] Vertėtų paminėti, kad JAV patente Nr. 4670588 aprašytas būdas su dviem reakcijos zonomis arba reaktoriais, išdėstytais
[0055] \.
[0056] nuosekliai, tačiau jo esmė visiškai skiriasi nuo šio išradimo.
[0057] Taip pat būde " IDR" galima panaudoti reaktorius su dviem izobarinėmis zonomis, išdėstytomis nuosekliai, veikiančius su skirtingais reagentų molių santykiais.
1.Karbamido gamybos būdas, amoniakui ir anglies dioksidui rea •-guojant bent vienoje reakcijos erdvėje aukštame slėgyje bei temperatūroje ir grąžinant į ciklą bent dalį nesureagavusių produktų, gaunamų rekuperacijos sekcijoje, besiskiriantis tuo, kad į. jj įeina: a) sintezės reakcija tarp labai grynų reagentų ir b) sintezės reakcija tarp mažiau gry-nų reagentų, grąžinamų į ciklą aukščiau minėtos rekuperacijos sekcijos (rekuperacijos mišinys).
2.Būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kadsintezė a) vykdoma, sudarant sąlygas paduotam iš išorės švie-žiam CC>2 reaguoti su NH^, taip pat paduotu iš išorės ir ap - jungtu su amoniaku (labai grynu NH^), kurio grynumas suderinamas (su šviežio NH-. grynumu) ir kuris ateina iš rekupera - cijos sekcijos.
3.Būdas pagal 2 punktą, besiskiriantis tuo, kadreakcijos a) išeiga yra didelė ir ja gaunama nuo 80 iki 20 % bendro karbamido kiekio.
4.Dūdas pagal 3 punktą, besiskiriantis tuo, kad b) vykdoma, sudarant sąlygas reagentams, esantiems rekupera-cijos mišinyje, reaguoti.
5.Būdas pagal 4 punktą, besiskiriantis tuo, kadšviežias CC>2 ir šviežias NH^ yra taip pat paduodami sintezei b) .
6.Būdas pagal 4 ir 5 punktus, besiskiriantis tuo,kad sintezės b) išeiga yra mažesnė ir jo gaunama nuo 20 iki
80 % bendro karbamido kiekio.7.Būdas pagal bent vieną iš 1 - 3 punktą, besiskitian-t i s tuo, kad sintezė a) vykdoma iš esmės be vandens grąži - nimo į ciklą.8.Būdas pagal 1-7 punktus, besiskiriantis tuo,kad sintezė a) yra vykdoma 250 - 450 bar, geriau apie 400 bar slėgyje ir 200 - 230°C, geriau 210 - 220°C temperatūroje.9.Būdas pagal 1-8 punktus, besiskiriantis tuo,kad sintezė b) vykdoma 130 - 200 bar slėgyje ir 180 - 200°C temperatūroje.10.Įrenginys būdo pagal 1-9 punktus realizavimui, besiskiriantis tuo, kad jis susideda bent iš: pirmo didelės iš-gos reaktoriaus (Rl), į kurį paduodami švieži CC^ + NH^ iš išo-rės kartu su rekuperuotu labai grynu NH^; antro reaktoriaus (R2), lygiagrečio pirmajam (Rl), kurio išeiga mažesnė už Dirmo-jo reaktoriaus, be to, į antrąjį reaktorių paduodami reagentai iš rekuperacijos mišinio; ir reakcijos mišinių, gautų iš aukš-čiau' minėtų pirmo ir antro reaktorių, rekuperasijos sistemos arba sekcijos.11.Būdo pagal 1 - 10 punktus panaudojimas anksčiau egzistavusiuose įrenginiuose su labai gryno amoniako grąžinimo į ciklą sek-cijomis, besiskiriantis tuo, kad juos papildo paprastu didelės išeigos reaktoriumi ir reagentų pumpavimo į sintezės a) veikimo sąlygas mechanizmu.
7.Būdas pagal bent vieną iš 1 - 3 punktą, besiskitian-t i s tuo, kad sintezė a) vykdoma iš esmės be vandens grąži - nimo į ciklą.8.Būdas pagal 1-7 punktus, besiskiriantis tuo,kad sintezė a) yra vykdoma 250 - 450 bar, geriau apie 400 bar slėgyje ir 200 - 230°C, geriau 210 - 220°C temperatūroje.9.Būdas pagal 1-8 punktus, besiskiriantis tuo,kad sintezė b) vykdoma 130 - 200 bar slėgyje ir 180 - 200°C temperatūroje.10.Įrenginys būdo pagal 1-9 punktus realizavimui, besiskiriantis tuo, kad jis susideda bent iš: pirmo didelės iš-gos reaktoriaus (Rl), į kurį paduodami švieži CC^ + NH^ iš išo-rės kartu su rekuperuotu labai grynu NH^; antro reaktoriaus (R2), lygiagrečio pirmajam (Rl), kurio išeiga mažesnė už Dirmo-jo reaktoriaus, be to, į antrąjį reaktorių paduodami reagentai iš rekuperacijos mišinio; ir reakcijos mišinių, gautų iš aukš-čiau' minėtų pirmo ir antro reaktorių, rekuperasijos sistemos arba sekcijos.11.Būdo pagal 1 - 10 punktus panaudojimas anksčiau egzistavusiuose įrenginiuose su labai gryno amoniako grąžinimo į ciklą sek-cijomis, besiskiriantis tuo, kad juos papildo paprastu didelės išeigos reaktoriumi ir reagentų pumpavimo į sintezės a) veikimo sąlygas mechanizmu.