Патент на изобретение №2258063

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ (ВАРИАНТЫ), УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ И СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ УСТАНОВКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии получения мочевины. При осуществлении изобретения чистый аммиак и диоксид углерода подвергают взаимодействию в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, которую обрабатывают в выпаривателе (1) с получением частично очищенной смеси, которую направляют в секцию выделения мочевины. Отбираемый из секции выделения мочевины разбавленный раствор карбамата подвергают обработке в выпаривателе (2) и по меньшей мере часть образующихся в нем паров возвращают в реакционное пространство и/или в выпариватель (1). При этом значительную часть карбамата в водном растворе подвергают разложению под давлением, которое по существу соответствует давлению в реакционном пространстве. Часть продуктов разложения, включающих аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, возвращают в реактор и/или в первый выпариватель (1). Карбамат после частичного разложения его водного раствора подают в секцию выделения мочевины. Установка для получения мочевины включает реактор синтеза, выпариватели (1) и (2) для частичного разложения карбамата и отделения свободного аммиака и диоксида углерода в паровой фазе, аппарат для конденсации парового потока, трубопровод для возврата части карбамата в водном растворе в реактор и секцию выделения мочевины из ее водного раствора. Предпочтительно трубопровод снабжен эжектором, а выпариватели снабжены аппаратурой для подачи испаряющего агента – диоксида углерода. Технический результат – повышение выхода мочевины при снижении энергетических затрат и капиталовложений за счет модернизации технологической схемы процесса. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения мочевины. Изобретение относится, в частности, к способу получения мочевины, заключающемуся в том, что проводят реакцию взаимодействия между аммиаком и диоксидом углерода в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, полученную реакционную смесь выпаривают, используя в качестве испаряющего инертного газа свежий диоксид углерода, с получением первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе, первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в парообразной фазе, по существу полностью конденсируют с получением первой части карбамата в водном растворе, первую часть карбамата в водном растворе возвращают в реакционное пространство, поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, направляют в секцию выделения мочевины и в этой секции выделения мочевины остаток карбамата отделяют от мочевины с получением второй части карбамата в водном растворе.

Настоящее изобретение относится также к установке для получения мочевины описанным выше способом и к способу модернизации существующей установки для получения на ней мочевины этим способом.

Известно, что в последнее время все более и более остро ощущается необходимость в создании установок для получения мочевины, которые, с одной стороны, обладают высокой производительностью и технологической гибкостью, а с другой стороны, отличаются низкими капиталовложениями и низкими технологическими затратами.

Предпосылки создания изобретения

В настоящее время мочевину обычно получают описанным выше способом на установке для получения мочевины, в основе которой лежит так называемая “технология выпаривания диоксидом углерода”. Отличительной особенностью такой установки является наличие в ней по существу изобарического контура, основными элементами которого являются реактор синтеза или реакционное пространство, аппарат для выпаривания (выпариватель) и карбаматный конденсатор.

При получении мочевины методом выпаривания разложение основного количества непрореагировавшего карбамата аммония и удаление из раствора избытка аммиака происходят при давлении, близком к давлению в реакторе синтеза.

Разложение карбамата и удаление из раствора избытка аммиака происходит в выпаривателе, который установлен за реактором синтеза. Выделить из жидкой реакционной смеси пары аммиака и диоксида углерода можно путем только теплового выпаривания, однако обычно в выпариватель помимо реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и аммиак в водном растворе, подают и испаряющий инертный газ, как правило, диоксид углерода, используя его и для разложения карбамата аммония, и для удаления из раствора большей части содержащегося в нем диоксида углерода и аммиака.

Поток выходящего из выпаривателя газа, в котором содержатся в основном аммиак и диоксид углерода, обычно подают в карбаматный конденсатор, в котором при давлении, близком к давлению в реакторе синтеза, получают раствор карбамата аммония, который затем возвращают обратно в реактор синтеза.

Установка для получения мочевины способом, основанным на выпаривании раствора реакционной смеси диоксидом углерода и известным как DSM-способ выпаривания диоксидом углерода, описана в заявке WO 00/00466.

При получении мочевины таким способом по схеме, показанной на приложенной к описанию фиг.1, весь выходящий из выпаривателя поток газообразного аммиака и диоксида углерода конденсируют в карбаматном конденсаторе с затопленным (заполненным жидкостью) пучком труб и полученный в конденсаторе водный раствор карбамата с помощью эжектора, в котором в качестве движущей (рабочей) жидкости используют жидкий аммиак, возвращают обратно в реактор.

При получении мочевины таким способом все оборудование изобарического контура, в частности реактор синтеза, конденсатор и выпариватель, можно смонтировать на уровне земли (горизонтальная компоновка) и уменьшить за счет этого затраты на создание установки, а также упростить ее конструкцию и сократить затраты на ремонт и текущее обслуживание.

Однако при получении мочевины таким способом значительную часть свежего диоксида углерода вместо того, чтобы сначала использовать его в выпаривателе в качестве испаряющего инертного газа, приходится напрямую подавать в реактор для поддержания его теплового баланса.

Очевидно, что при этом существенно снижается эффективность выпаривания и заметно увеличивается содержание непрореагировавшего аммиака и диоксида углерода в растворе мочевины, который из выпаривателя подается на обработку в секцию выделения мочевины, что связано с дополнительными капиталовложениями и увеличением текущих расходов и стоимости полученной мочевины.

Для решения этой проблемы было предложено получать большую часть мочевины в конденсаторе, выполнив его в виде “конденсатора-реактора” и соответственно уменьшив количество диоксида углерода, подаваемого в реактор для поддержания его теплового баланса. Однако “конденсатор-реактор” представляет собой аппарат, сложный в изготовлении и управлении и отличающийся от обычного конденсатора большими затратами на текущее обслуживание и ремонт.

Кроме того, при получении мочевины способом, предложенным в заявке WO 00/00466, и получении большей части мочевины в конденсаторе (см. примеры), который, как можно предположить, представляет собой конденсатор-реактор, существенную часть свежего диоксида углерода (около 21%) по-прежнему сразу же подают непосредственно в реактор.

На установке для получения мочевины, которая аналогична предложенной в указанной выше заявке и описана в патенте US 5936122 (процесс Тоуо), часть свежего диоксида углерода также подают непосредственно в реактор, при этом основное количество мочевины получают в работающем при высоком давлении конденсаторе-реакторе.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ получения мочевины, который обеспечивал бы высокий конверсионный выход и в то же самое время был бы простым в осуществлении и сравнительно недорогим по капиталовложениям, затратам на ремонт и текущее обслуживание.

В соответствии с настоящим изобретением эта задача решается с помощью способа указанного в начале описания типа, отличающегося тем, что при его осуществлении дополнительно по меньшей мере часть второй части карбамата в водном растворе, полученной в секции выделения мочевины, подвергают обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата с получением второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего оставшийся карбамат в водном растворе, по меньшей мере часть второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, возвращают в реакционное пространство и/или используют по меньшей мере часть второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, для выпаривания реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе.

Для получения практически не содержащих воды паров и для их более легкого возврата в реактор по меньшей мере часть второй части карбамата в водном растворе предпочтительно обрабатывают с целью частичного разложения карбамата при давлении, по существу соответствующем давлению в реакционном пространстве.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа, кроме того, поток, содержащий оставшийся карбамат в водном растворе и полученный в результате частичного разложения по меньшей мере части второй части карбамата, подают в секцию выделения мочевины.

В предлагаемом в изобретении способе предпочтительно по меньшей мере 50%, наиболее предпочтительно от 70 до 100%, карбамата в водном растворе, выходящего из секции выделения мочевины, подвергают обработке, заключающейся в частичном разложении и отделении непрореагировавшего аммиака и диоксида углерода от богатого водой раствора, содержащего оставшийся карбамат.

Предпочтительно также по меньшей мере 40%, наиболее предпочтительно от 90 до 100%, второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода, возвращать обратно в реакционное пространство.

При этом было установлено, что при возврате в реакционное пространство указанных выше непрореагировавших веществ часть свежего диоксида углерода, используемого для выпаривания реакционной смеси, можно существенно увеличить или даже использовать для выпаривания весь свежий диоксид углерода, не подавая значительные его части непосредственно в реактор или получая большую часть мочевины в конденсаторе-реакторе способом, предложенным в WO 00/00466 или в US 5936122.

Предлагаемый в изобретении способ позволяет за счет подачи в реактор указанных выше непрореагировавших веществ, в частности диоксида углерода и аммиака в паровой фазе, и при необходимости небольшой части свежего диоксида углерода поддерживать в реакторе необходимый тепловой баланс и уменьшить по сравнению с известными способами затраты на получение мочевины.

Было установлено, в частности, что по меньшей мере 90% свежего диоксида углерода можно использовать для выпаривания реакционной смеси, повысив при этом эффективность процесса выпаривания.

Предлагаемый в изобретении способ отличается высоким конверсионным выходом в реакционном пространстве, достигаемым благодаря высокой эффективности процесса выпаривания реакционной смеси и разложению по меньшей мере части раствора карбамата, поступающего из секции выделения мочевины, за счет высокой степени рекуперации непрореагировавших веществ в контуре высокого давления и повторной обработке в реакционном пространстве высококонцентрированного, содержащего очень небольшое количество воды раствора карбамата в паровой фазе.

Кроме того, по существу полная конденсация паров аммиака и диоксида углерода, попадающих в конденсатор после выпаривания реакционной смеси, позволяет использовать для перекачки возвращаемого в реакционное пространство раствора карбамата соответствующее устройство, в частности эжектор, в котором в качестве рабочей (движущей) жидкости используется по меньшей мере часть свежего аммиака.

Предлагаемый в изобретении способ позволяет расположить все оборудование контура синтеза (реактор, карбаматный конденсатор и выпариватели карбамата) на уровне земли, уменьшив тем самым затраты на создание установки и упростив ее конструкцию, ремонт и текущее обслуживание.

Упомянутая выше полная конденсация паров аммиака и диоксида углерода позволяет также отделять основную часть инертных газов (главным образом воздуха, который подается на установку вместе со свежим диоксидом углерода и предназначен для защиты оборудования от коррозии), содержащихся в парах аммиака и диоксида углерода, находящихся в потоке газа, образующегося после выпаривания реакционной смеси, и тем самым уменьшить до минимума содержание инертных газов в реакционном пространстве и повысить эффективность конверсии диоксида углерода.

В соответствии с другим объектом настоящего изобретения положенная в его основу задача решается с помощью предлагаемой в нем установки, предназначенной для осуществления описанного выше способа получения мочевины и имеющей:

– реактор синтеза мочевины, в котором в результате реакции между аммиаком и диоксидом углерода образуется реакционная смесь, содержащая мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе,

– первый тепловой выпариватель, в котором в качестве испаряющего инертного газа используется диоксид углерода и в котором в результате частичного разложения карбамата и частичного выделения из реакционной смеси содержащегося в ней свободного аммиака в водном растворе образуется первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,

– аппарат для по существу полной конденсации первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, с получением второй части карбамата в водном растворе,

– трубопровод для перекачки первой части карбамата в водном растворе обратно в реактор,

– секцию мочевины, в которую подают из первого выпаривателя (21) поток водного раствора мочевины и оставшегося карбамата и в которой производят отделение мочевины с получением второй части карбамата в водном растворе,

и отличающейся наличием:

– второго выпаривателя, в котором в результате частичного разложения по меньшей мере части второй части карбамата в водном растворе образуется второй поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и

– трубопровода для перекачки по меньшей мере части второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в реактор синтеза мочевины и/или в первый выпариватель.

Аппарат для по существу полной конденсации полученного в первом выпаривателе первого потока паров предпочтительно выполнять в виде карбаматного конденсатора с “затопленным змеевиком”, т.е. в виде известного по своей конструкции аппарата с пучком труб, заполненным (затопленным) жидкой фазой, в котором конденсация паровой фазы происходит при ее пропускании через жидкую фазу.

В одном из вариантов предлагаемая в изобретении установка имеет также трубопровод для подачи первой части свежего жидкого аммиака в реактор синтеза мочевины и трубопровод для подачи второй части исходного жидкого аммиака в карбаматный конденсатор.

Предпочтительно, чтобы количество жидкого аммиака, направляемого в реактор (первая часть), было больше количества жидкого аммиака, направляемого в карбаматный конденсатор (вторая часть).

Подача второй части аммиака в карбаматный конденсатор существенно усиливает процесс конденсации паров, поступающих из первого выпаривателя.

В соответствии еще с одним вариантом предлагаемая в изобретении установка имеет также устройство для предварительного подогрева по меньшей мере части второй части раствора карбамата, подаваемого во второй выпариватель.

Указанная выше установка имеет также устройство для предварительного подогрева первой части исходного жидкого аммиака, подаваемого в реактор синтеза мочевины, и/или второй части исходного жидкого аммиака, подаваемого в карбаматный конденсатор.

В целях экономии энергии для указанного выше предварительного подогрева предпочтительно использовать тепло, которое выделяется в карбаматном конденсаторе.

В настоящем изобретении трубопровод для подачи первой части исходного жидкого аммиака в реактор и трубопровод для перекачки обратно в реактор первой части карбамата в водном растворе предлагается выполнить в виде эжектора, трубопровода для подачи в эжектор первой части карбамата в водном растворе, трубопровода для подачи в эжектор первой части исходного жидкого аммиака и трубопровода для подачи из эжектора в реактор синтеза мочевины первой части карбамата в водном растворе вместе с первой частью исходного жидкого аммиака.

В эжекторе в качестве рабочей (движущей) жидкости предпочтительно использовать первую часть исходного жидкого аммиака.

В предпочтительном варианте в качестве второго выпаривателя используется тепловой выпариватель, а на установке имеется трубопровод для подачи всего исходного диоксида углерода в первый выпариватель или в трубопровод для подачи основной части исходного диоксида углерода в первый выпариватель и трубопровод для подачи остальной (небольшой) части исходного диоксида углерода в реактор синтеза мочевины.

В еще одном варианте второй выпариватель работает в режиме теплового выпаривателя с используемым в качестве рабочей (движущей) жидкости диоксидом углерода, и в этом варианте установка имеет трубопровод для подачи основной части исходного диоксида углерода в первый выпариватель и трубопровод для подачи остальной (небольшой) части исходного диоксида углерода во второй выпариватель и/или в реактор синтеза мочевины.

На описанной выше установке мочевину получают предлагаемым в изобретении способом, при осуществлении которого

– в реакторе проводят реакцию между аммиаком и диоксидом углерода с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе,

– реакционную смесь подают в первый тепловой выпариватель вместе с используемым в нем в качестве испаряющего инертного газа диоксидом углерода и подвергают реакционную смесь обработке, в результате которой после частичного разложения карбамата и частичного выделения из реакционной смеси свободного аммиака получают первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,

– первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, по существу полностью конденсируют в карбаматном конденсаторе с получением первой части карбамата в водном растворе,

– первую часть карбамата возвращают обратно в реактор с помощью эжектора, в котором в качестве рабочей (движущей) жидкости используют жидкий аммиак,

– второй поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, подают в секцию выделения мочевины,

– в этой секции выделения мочевины оставшийся карбамат отделяют от мочевины с получением второй части карбамата в водном растворе,

и который отличается тем, что

– по меньшей мере часть второй части карбамата в водном растворе подают на обработку во второй выпариватель, в котором происходит частичное разложение карбамата с получением второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего оставшийся карбамат в водном растворе,

– по меньшей мере часть второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, возвращают обратно в реактор и/или в первый выпариватель, в котором происходит выпаривание реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе.

Предпочтительно частичное разложение по меньшей мере части второй части карбамата в водном растворе выполнять во втором выпаривателе при давлении, по существу соответствующем давлению в реакторе.

Предлагаемый в изобретении способ отличается также тем, что карбамат, оставшийся после частичного разложения второй его части, подают в водном растворе в секцию выделения мочевины.

В соответствии с одним из вариантов при осуществлении предлагаемого в изобретении способа предлагается также подавать первую часть жидкого аммиака в реактор синтеза мочевины, а вторую часть жидкого аммиака подавать в карбаматный конденсатор.

В предпочтительном варианте в качестве второго выпаривателя используют тепловой выпариватель и весь исходный диоксид углерода подают в первый выпариватель.

В другом предпочтительном варианте в качестве второго выпаривателя используют тепловой выпариватель и основную часть исходного диоксида углерода подают в первый выпариватель, а остальную (небольшую) часть исходного диоксида углерода подают в реактор синтеза мочевины.

В еще одном варианте в качестве второго выпаривателя используют тепловой выпариватель, в котором в качестве испаряющего инертного газа используют диоксид углерода, и основную часть исходного диоксида углерода подают в первый выпариватель, а остальную (небольшую) часть исходного диоксида углерода подают во второй выпариватель и/или в реактор синтеза мочевины.

В соответствии с настоящим изобретением в качестве установки для получения мочевины описанным способом можно использовать как новые, так и существующие установки после их необходимой модернизации. В последнем случае можно увеличить производственную мощность и при определенных условиях снизить потребление энергии.

В соответствии еще с одним объектом настоящего изобретения в нем предлагается способ модернизации установки для получения мочевины, имеющей:

– реактор синтеза мочевины,

– первый тепловой выпариватель, в котором в качестве испаряющего инертного газа используется диоксид углерода и в котором в результате обработки реакционной смеси, поступающей в него из реактора и содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, происходит частичное разложение карбамата и частичное выделение из реакционной смеси карбамата и свободного аммиака с получением первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,

– секцию выделения мочевины, в которой из поступающего в нее из первого теплового выпаривателя потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, выделяют мочевину с получением второй части карбамата в водном растворе,

– по меньшей мере один конденсатор, в котором в результате частичной конденсации поступающего в него из первого теплового выпаривателя первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, получают поток жидкости, содержащий карбамат в водном растворе, и поток газов, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе,

– трубопроводы для подачи потока, содержащего карбамат в водном растворе, и потока газов, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в реактор синтеза мочевины,

отличающийся тем, что по меньшей мере один конденсатор переоборудуют в конденсатор для полной конденсации, в котором в результате полной конденсации первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, получают поток жидкости, содержащий мочевину и карбамат в водном растворе,

– устанавливают второй выпариватель, в котором в результате обработки и частичного разложения по меньшей мере части второй части карбамата в водном растворе получают второй поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе,

– монтируют трубопровод для подачи обратно в реактор и/или в первый выпариватель по меньшей мере части второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе.

Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены на не ограничивающем его объем примере предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показаны:

на фиг.1 – схема участка известной установки для получения мочевины методом выпаривания с использованием в качестве испаряющего инертного газа диоксида углерода,

на фиг.2 – схема участка предлагаемой в настоящем изобретении установки для получения мочевины методом выпаривания с использованием в качестве испаряющего инертного газа диоксида углерода,

на фиг.3 – схема части другой известной установки для получения мочевины методом выпаривания с использованием в качестве испаряющего инертного газа диоксида углерода и

на фиг.4 – схема части установки для получения мочевины методом выпаривания с использованием в качестве испаряющего инертного газа диоксида углерода, созданной на базе установки, схема которой показана на фиг.3 и доработанной в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления предлагаемого в настоящем изобретении способа модернизации.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

С целью упростить описание настоящего изобретения на прилагаемых чертежах схематично показана только часть всей установки для получения мочевины, в частности секция высокого давления, в которой происходит синтез мочевины (контур синтеза), поскольку все остальные секции установки не имеют существенного значения для настоящего изобретения.

Следует отметить также, что специальные ссылки в описании на обычные существующие на установке для получения мочевины и известные трубопроводы, которыми соединяются между собой отдельные аппараты установок, схемы которых показаны на указанных выше чертежах, приводятся только в случае особой необходимости.

На фиг.1 показана схема обозначенной позицией 1 известной установки для получения мочевины по предложенному в WO 00/00466 DSM-способу.

Установка 1 и, в частности, ее контур высокого давления, в котором происходит синтез мочевины, содержит реактор или реакционное пространство 2 для синтеза мочевины, конденсатор 3 и выпариватель 4, в котором в качестве испаряющего инертного газа используется диоксид углерода.

В состав установки 1 входит также секция выделения мочевины, которая не показана на фиг.1.

Конденсатор 3, который выполнен в виде конденсатора с “затопленным змеевиком”, и выпариватель 4 обычно работают при давлении, равном давлению в реакционном пространстве 2.

По трубопроводу 6 из реакционного пространства 2 выходит поток жидкой реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе.

Выходящая из реактора реакционная смесь подается в выпариватель 4, в котором она подвергается обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата и частичном выделении из реакционной смеси свободного аммиака в водном растворе.

Для работы выпаривателя 4 в качестве испаряющего инертного газа используют часть исходного диоксида углерода, который подают в выпариватель 4 по трубопроводу 7а из общей магистрали 7, по которой на установку поступает весь исходный диоксид углерода.

Остальную часть исходного диоксида углерода по трубопроводу 7b подают в реакционное пространство 2 для подержания в реакторе необходимого теплового баланса.

В результате обработки реакционной смеси в выпаривателе 4 получают выходящий из него по трубопроводу 8 поток газа, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и выходящий из него по трубопроводу 9 поток жидкости, содержащей мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе.

Выходящий из выпаривателя по трубопроводу 9 поток жидкости поступает в секцию выделения мочевины (на схеме не показана), в которой после выделения мочевины остается карбамат в водном растворе низкого давления, который по трубопроводу 10 поступает в конденсатор 3, где он используется в качестве жидкого абсорбента.

В конденсаторе 3 поступающий в него из секции выделения мочевины находящийся в водном растворе карбамат воздействует на аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, которые содержатся в поступающем в конденсатор из трубопровода 8 потоке газа, и ускоряет процесс конденсации паров аммиака и диоксида углерода.

В результате происходящей в конденсаторе конденсации паров аммиака и диоксида углерода на выходе из конденсатора 3 получают поток жидкости, содержащей карбамат в водном растворе и большое количество мочевины. Выход конденсатора соединен с трубопроводом 11, по которому из конденсатора выходит образующаяся в нем жидкость.

Выход из реактора 2 соединен с магистралью 5, по которой из реактора выходит поток инертных газов, поступающих в предназначенную для синтеза мочевины секцию высокого давления из магистрали, соединенной с источником исходного диоксида углерода.

Выходящие из реактора инертные газы смешиваются с выходящим из выпаривателя 4 потоком газов, содержащих аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и вместе с парами аммиака и диоксида углерода по магистрали 17 подаются в конденсатор 3, из которого отделяемые от конденсата инертные газы выводятся по магистрали 12.

Свежий аммиак, который подается на установку из магистрали 13, предварительно нагревают в теплообменнике 14 и направляют в эжектор 15, в который под действием создаваемого в нем разрежения всасывается выходящий из конденсатора 3 по трубопроводу 11 жидкий конденсат. Подаваемый в эжектор 15 свежий аммиак используется в нем в качестве рабочей (движущей) жидкости и вместе с поступающим в эжектор из трубопровода 11 жидким конденсатом подается по трубопроводу 16 в реакционное пространство 2.

Отдельные элементы показанной на фиг.2 установки, которые конструктивно и/или функционально аналогичны элементам показанной на фиг.1 установки, обозначены теми же, что и на фиг.1, позициями.

Установка для получения мочевины предлагаемым в изобретении способом, схема которой показана на фиг.2, обозначена позицией 18.

Установка 18 для получения мочевины, а точнее, ее контур высокого давления, в котором происходит синтез мочевины, содержит реактор или реакционное пространство 19 для синтеза мочевины, вертикальный конденсатор 20, первый выпариватель 21, в котором для выделения из реакционной смеси, поступающей в него из реактора 19 по трубопроводу 6, большей части содержащегося в ней непрореагировавшего карбамата и свободного аммиака используется диоксид углерода, и второй выпариватель 22.

В состав установки 18 входит также не показанная на фиг.2 секция выделения полученной мочевины.

Конденсатор 20, первый выпариватель 21 и второй выпариватель 22 обычно работают при том же давлении, что и реактор 19.

Давление изобарического процесса, протекающего в показанном на фиг.2 контуре синтеза мочевины, обычно составляет от 140 до 160 бар.

Реактор 19 обычно работает при температуре от 180 до 200°С, при молярном отношении NH₃/СО₂ от 2,5 до 4 и молярном отношении Н₂О/СО₂, меньшем 0,5 и предпочтительно составляющем от 0,1 до 0,2.

Первый и второй выпариватели 21 и 22 обычно работают при температуре от 160 до 210°С, а конденсатор 20 – при температуре от 150 до 210°С.

При получении мочевины предлагаемым в изобретении способом в верхнюю часть второго выпаривателя 22 по трубопроводу 23 из секции выделения мочевины подают раствор карбамата. В рассматриваемом варианте протекающий по трубопроводу 23 раствор карбамата предпочтительно предварительно (до подачи во второй выпариватель 22) подогревать в теплообменнике 24, используя для этого часть тепла, отбираемого из карбаматного конденсатора 20.

Во втором выпаривателе 22 происходит разложение основной части карбамата, которая вместе со свободным аммиаком выделяется из раствора карбамата в виде паров аммиака и диоксида углерода с очень небольшим содержанием воды. Образовавшиеся во втором выпаривателе 22 пары по трубопроводу 25 подаются в реактор 19.

Выходящий из второго выпаривателя 22 водный раствор, в котором содержится оставшийся карбамат и свободный аммиак, по трубопроводу 26 подается для последующей обработки обратно в секцию выделения мочевины.

Основная часть исходного диоксида углерода, который подается на установку для получения мочевины из общей магистрали 7, по трубопроводу 7а поступает в первый выпариватель 21, в котором из поступающей в него из реактора 19 по трубопроводу 6 реакционной смеси выделяется в виде паров аммиака и диоксида углерода большая часть содержащегося в ней непрореагировавшего карбамата и свободного аммиака.

Выходящие из первого выпаривателя 21 пары по трубопроводу 8 подаются в карбаматный конденсатор 20.

В конденсаторе 20 в результате по существу полной конденсации поступающих в него паров получают раствор карбамата, который на выходе из конденсатора попадает в трубопровод 11.

Образующаяся в первом выпаривателе 21 жидкость, содержащая мочевину и оставшийся карбамат и свободный аммиак в водном растворе, по трубопроводу 9 подается в не показанную на чертеже секцию выделения мочевины.

Оставшуюся (небольшую) часть исходного диоксида углерода можно по трубопроводу 7b направлять в реактор 19 и/или по трубопроводу 7с во второй выпариватель 22.

В настоящем изобретении предлагается также не показанный на фиг.2 вариант установки, в которой (по трубопроводу 25) по меньшей мере часть паров, выходящих из второго выпаривателя 22, подают в первый выпариватель 21.

В этом варианте пары, которые можно использовать в первом выпаривателе в качестве испаряющего газа для выпаривания реакционной смеси, поступающей в него из ректора 19 по трубопроводу 6, подают из второго выпаривателя в первый либо вместе с частью исходного диоксида углерода по трубопроводу 7а, либо по отдельной магистрали, соединяющей между собой выпариватели.

Исходный аммиак, поступающий на установку по трубопроводу 13, предварительно нагревают в теплообменнике 14 и частично направляют в эжектор 15 в качестве рабочей (движущей) жидкости для возврата в реактор 19 по трубопроводу 16 раствора карбамата, поступающего в эжектор по трубопроводу 11 из карбаматного конденсатора 20. Трубопровод, по которому в реактор 19 из эжектора 15 подается исходный аммиак и раствор карбамата, изготавливают из обычных труб и соответствующей трубопроводной арматуры.

В теплообменнике 14 для подогрева аммиака предпочтительно использовать часть тепла, отбираемого из карбаматного конденсатора 20.

Остальную часть исходного аммиака по трубопроводу 27 подают в карбаматный конденсатор 20 и используют в нем для ускорения процесса конденсации поступающих в него из первого выпаривателя 21 паров аммиака и диоксида углерода.

Большую часть инертных газов, содержащихся в исходном диоксиде углерода и попадающих в контур синтеза мочевины по трубопроводу 7, выводят из верхней части карбаматного конденсатора по трубопроводу 12.

В предпочтительном варианте основную часть (не менее 90%) исходного диоксида углерода подают в первый выпариватель 21, а остальную (небольшую) часть подают в реактор 19.

В этом варианте второй выпариватель 22 работает только как тепловой испаритель и не соединяется трубопроводом 7с с магистралью, по которой на установку подается диоксид углерода.

В другом варианте весь поступающий на установку исходный диоксид углерода можно подавать в первый выпариватель 21, не соединяя трубопроводом 7b магистраль, по которой на установку подают исходный диоксид углерода, с реактором.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения указанную выше небольшую часть диоксида углерода подают в реактор 19 и во второй выпариватель 22, в котором его используют в качестве испаряющего инертного газа.

Альтернативно этому всю небольшую часть диоксида углерода можно подавать во второй выпариватель 22, не соединяя трубопроводом 7b магистраль, по которой на установку подают исходный диоксид углерода, с реактором.

На фиг.3 показана схема еще одной обозначенной на чертеже позицией 30 установки для получения мочевины методом выпаривания с использованием в качестве испаряющего инертного газа диоксида углерода и повторной подачей реагентов в реакционное пространство.

Установка 30 для получения мочевины, а точнее, ее секция высокого давления, в которой происходит синтез мочевины, содержит реактор 31 (или реакционное пространство) для синтеза мочевины, выпариватель 32, в котором в качестве испаряющего инертного газа используется диоксид углерода, и секцию конденсации, в состав которой входят вертикальный конденсатор 33 пленочного типа и промывочная колонна 34, предназначенная для экстракции из контура синтеза мочевины пассиваторов и других попадающих в него веществ, не участвующих в реакции синтеза.

Под “конденсатором пленочного типа” в данном случае понимается известный аппарат, в котором конденсация газообразной фазы происходит в пленке жидкости, стекающей вниз по множеству труб в прямотоке с газообразной фазой. В таком аппарате жидкая пленка стекает вниз по внутренним стенкам труб, а газообразная фаза проходит через остающееся в центре труб свободное пространство.

В состав установки 30 для получения мочевины входит также не показанная на фиг.3 секция выделения мочевины.

Секция синтеза установки 30, в которой реактор 31, блок 33 конденсации и промывочная колонна 34 монтируются выше выпаривателя 32, имеет “вертикальную компоновку” с естественной циркуляцией жидкостей.

Обозначенные на схеме позициями 35 и 36 трубопроводы предназначены соответственно для подачи содержащего диоксид углерода потока газа с давлением порядка 150 бар в выпариватель 32 и для подачи исходного аммиака в конденсатор 33.

Исходный диоксид углерода подается в выпариватель 32 по трубопроводу 35 и используется в нем в качестве испаряющего инертного газа для выпаривания реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе и поступающей в выпариватель 32 из реактора 31 по трубопроводу 37.

Выпариватель 32 представляет собой аппарат пленочного типа с внешним нагревом водяным паром.

В результате обработки реакционной смеси, стекающей в выпаривателе 32 вниз в противотоке с потоком газа, содержащего диоксид углерода, что сопровождается частичным разложением содержащегося в ней карбамата и частичным выделением из нее свободного аммиака, получают поток газов, содержащих аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и поток жидкости, содержащей мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе.

Поток жидкости, содержащей мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе и отбираемый из нижней части выпаривателя 32, по трубопроводу 38 направляют в не показанную на чертеже секцию выделения мочевины.

Поток образовавшихся в выпаривателе 32 газов, в котором кроме паров аммиака и диоксида углерода содержится небольшое количество воды, из верхней части выпаривателя 32 по трубопроводу 39 попадает в верхнюю часть конденсатора 33.

Конденсатор 33 представляет собой вертикальный конденсатор пленочного типа, предназначенный для частичной конденсации паров аммиака и диоксида углерода, которые по трубопроводу 39 попадают в конденсатор из выпаривателя 32.

В верхнюю часть конденсатора 33 через эжектор 44 по трубопроводу 40 подают исходный аммиак вместе с возвращаемым на повторную обработку из промывочной колонны 34 потоком жидкости, содержащей аммиак и карбамат в водном растворе.

Возвращаемый на повторную обработку поток жидкости содержит, в частности, карбамат в водном растворе, поступающий из секции выделения мочевины, и карбамат, образующийся в промывочной колонне 34 в результате конденсации поступающих в нее из реактора 31 по трубопроводу 41 паров аммиака и диоксида углерода. Конденсация паров аммиака и диоксида углерода в промывочной колонне происходит под действием потока промывочной жидкости, содержащей карбамат в водном растворе и подаваемой по трубопроводу 42 в промывочную колонну 34 из секции выделения мочевины.

Промывочная колонна 34 соединена с трубопроводом 43, по которому из работающей при высоком давлении секции синтеза мочевины выводятся пассиваторы и инертные вещества, которые попадают в нее вместе с предназначенным для синтеза мочевины диоксидом углерода.

Возвращаемый на повторную обработку из промывочной колонны по трубопроводу 45 поток аммиака и карбамата в водном растворе смешивают с исходным аммиаком и вместе с ним через эжектор 44 по трубопроводу 40 подают, как уже было отмечено выше, в конденсатор 33. Показанный на фиг.3 трубопровод 46, соединяющий реактор с трубопроводом 45, предназначен для подачи карбамата из реактора в конденсатор.

В конденсаторе 33 в результате частичной конденсации паровой фазы, содержащей аммиак и диоксид углерода, образуется жидкая фаза, содержащая карбамат в водном растворе, и газообразная фаза, содержащая аммиак и диоксид углерода, которую по трубопроводу 47 из конденсатора 33 подают в реактор 31.

На фиг.4 показана схема установки для получения мочевины, созданной на базе показанной на фиг.3 установки после ее модернизации предлагаемым в изобретении способом.

Отдельные элементы показанной на фиг.4 установки, которые конструктивно и/или функционально аналогичны элементам показанной на фиг.3 установки, обозначены теми же, что и на фиг.3, позициями и в дальнейшем подробно не рассматриваются.

Цель модернизации установки для получения мочевины предлагаемым в изобретении способом заключается в том, чтобы в конденсаторе 33 можно было по существу полностью конденсировать поток содержащих аммиак и диоксид углерода в паровой фазе газов, поступающих в него из выпаривателя 32.

Для этого имеющийся на установке вертикальный конденсатор 33 пленочного типа необходимо переоборудовать (известным способом) в вертикальный конденсатор с “затопленным змеевиком”. Такой способ модернизации конденсатора описан, в частности, в заявке ЕР-А-1036787, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Модернизации конденсатора (замена конденсатора пленочного типа на конденсатор с затопленным змеевиком) позволяет существенно повысить его коэффициент полезного действия и производительность.

При модернизации установки 30 для получения мочевины предлагаемым в изобретении способом на ней также устанавливают второй выпариватель 50, в который по трубопроводу 42а из секции выделения мочевины подают по меньшей мере часть потока жидкости, содержащей карбамат в водном растворе.

В результате обработки и частичного разложения содержащегося в этой жидкости карбамата в выпаривателе 50 получают поток газов, в котором содержатся аммиак и диоксид углерода в паровой фазе с небольшим количеством воды, и поток жидкости, в которой содержатся оставшийся карбамат и свободный аммиак.

Жидкость, содержащую оставшийся карбамат и свободный аммиак, по трубопроводу 51 направляют обратно в секцию выделения мочевины.

В модернизированной предлагаемым в изобретении способом установке для получения мочевины поток газов, в котором содержатся аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, по меньшей мере частично по выполненному соответствующим образом трубопроводу 52 (фиг.4) направляют из второго выпаривателя 50 в реактор 31.

В модернизированной предлагаемым в изобретении способом установке для получения мочевины поступающий на установку аммиак предварительно нагревают в теплообменнике 53 и после разделения на первую и вторую части подают в реактор 31 и в конденсатор 33 соответственно.

При этом вторую часть предварительно нагретого аммиака подают в конденсатор 33 непосредственно по трубопроводу 58.

Первую часть предварительно нагретого аммиака подают по трубопроводу 54 в эжектор 44, в который под действием создающегося в нем разрежения из конденсатора 33 по трубопроводу 55 одновременно поступает поток жидкости, в которой содержится карбамат в водном растворе. Поступающая в эжектор 44 часть аммиака используется в нем в качестве рабочей (движущей) жидкости и, проходя через эжектор, вместе с водным раствором карбамата по трубопроводу 56 попадает в реактор 31.

Кроме того, в модернизированном предлагаемым в изобретении способом и показанном на фиг.4 варианте выполнения установки для получения мочевины исходный диоксид углерода также разделяют на две части, одну из которых по трубопроводу 57 подают в реактор 31, а другую по трубопроводу 59 подают в выпариватель 32. В этом варианте в качестве выпаривателя 50 используют выпариватель теплового типа.

Альтернативно этому весь диоксид углерода можно направлять в первый выпариватель 32, не соединяя трубопроводом 57 магистраль, по которой на установку поступает диоксид углерода, с реактором.

В другом варианте осуществления изобретения диоксид углерода используют также в качестве испаряющего инертного газа во втором выпаривателе 50.

В этом варианте на установке после ее модернизации должны быть смонтированы соответствующие трубопроводы для подачи основной части диоксида углерода в выпариватель 32 и для подачи остальной (небольшой) части диоксида углерода во второй выпариватель 50 и/или в реактор 31 для синтеза мочевины.

Помимо этого на установке 30 для получения мочевины после ее модернизации должен быть смонтирован и трубопровод 60, предназначенный для подачи газообразной фазы из конденсатора 33 в промывочную колонну 34.

В упомянутой выше газообразной фазе содержатся подаваемые в реактор не участвующие в реакции синтеза вещества и пассиваторы, а также следы аммиака и диоксида углерода в паровой фазе.

В рассмотренных ниже иллюстрирующих, но не ограничивающих объем изобретения примерах указаны данные по конверсионному выходу установки для получения мочевины предлагаемым в изобретении способом.

Пример 1

В этом примере дается оценка конверсионного выхода реактора, работающего в составе новой, выполненной по показанной на фиг.2 схеме установки для получения мочевины предлагаемым в изобретении способом.

Мочевину на этой установке получали на основе процесса выпаривания реакционной смеси диоксидом углерода и 90% подаваемого в реактор 19 для синтеза мочевины диоксида углерода сначала в качестве испаряющего инертного газа пропускали через первый выпариватель 21 и только 10% сразу же подавали в реактор 19. При этом второй выпариватель 22 работал в режиме теплового выпаривателя и был соединен трубопроводом 7с с магистралью, по которой на установку подавали исходный диоксид углерода.

Кроме того, 75% исходного аммиака подавали в реактор 19 через эжектор 15, а остальные 25% подавали в конденсатор 20 для ускорения конденсации карбамата. В соответствии с предпочтительным вариантом 75% раствора карбамата, выходящего из секции выделения мочевины, направляли во второй выпариватель 22, все (100%) образующиеся в котором пары направляли непосредственно в реакционное пространство 19 для поддержания в нем необходимого теплового баланса.

При получении мочевины на такой установке реактор 19 синтеза мочевины работал в следующих условиях:

В выходящих из второго выпаривателя 22 парах содержалось 52% диоксида углерода. Суммарное количество диоксида углерода, подаваемого в реактор 19 напрямую и из второго выпаривателя 22, составляло 35% от всего количества подаваемого на установку свежего диоксида углерода.

Конверсионный выход диоксида углерода в получаемую в реакторе 19 мочевину оказался очень высоким и составил 70%. Кроме того, содержание воды в возвращаемом вторично в реактор растворе карбамата оказалось крайне низким.

На установке без второго выпаривателя 22 при той же схеме подачи мочевины и работающем в тех же условиях реакторе 19 для поддержания теплового баланса в реактор подавали напрямую около 35% исходного диоксида углерода.

Снижение по сравнению с предлагаемым в изобретении способом количества исходного диоксида углерода (до 65%), подаваемого в первый (и единственный) выпариватель 21, привело к снижению эффективности выпаривания, уменьшению конверсионного выхода реактора, росту нагрузки на секцию выделения мочевины и увеличению расхода водяного пара.

Пример 2

После модернизации существующей, показанной на фиг.3 установки для получения мочевины известным способом мочевину получали предлагаемым в изобретении способом на установке, схема которой показана на фиг.4.

До модернизации существующей установки реактор синтеза мочевины работал в следующих условиях:

После модернизации существующей установки для получения мочевины и установки на ней по схеме, показанной на фиг.4, второго выпаривателя 50, в который подавали 75% возвращаемого из секции выделения мочевины раствора карбамата, при подаче 90% исходного диоксида углерода по трубопроводу 59 в выпариватель 32, подаче остальных 10% исходного диоксида углерода по трубопроводу 57 в реактор 31 и подаче паров из второго выпаривателя 50 по трубопроводу 52 напрямую в реактор 31 режим работы реактора изменился, и реактор стал работать в следующих условиях:

В выходящих из второго выпаривателя 50 парах содержалось 50% диоксида углерода. Суммарное количество диоксида углерода, подаваемого в реактор 19 напрямую и из второго выпаривателя 50, составляло 35% от всего количества подаваемого на установку свежего диоксида углерода.

Модернизация существующей установки предлагаемым в настоящем изобретении способом позволила увеличить конверсионный выход реактора на 7%, а его производительность – на 750 т мочевины в день, т.е. на 50%.

При этом увеличение производительности реактора и его конверсионного выхода было получено в результате незначительной доработки существующей установки для получения мочевины и при сравнительно небольших капиталовложениях.

В приведенном выше описании и в формуле изобретения под различными (подающими, перекачивающими, направляющими) “трубопроводами” понимаются трубопроводы, состоящие из соединительных труб, насосов, клапанов, эжекторов и другой обычной трубопроводной арматуры и устройств, предназначенных для перемещения жидкостей и газов из одной точки установки в другую.

Формула изобретения

1. Способ получения мочевины, при осуществлении которого

проводят реакцию взаимодействия между аммиаком и диоксидом углерода в реакционном пространстве с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе,

полученную реакционную смесь выпаривают, используя в качестве испаряющего инертного газа свежий диоксид углерода, с получением первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и остаток карбамата в водном растворе,

первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, по существу, полностью конденсируют с получением первой части карбамата в водном растворе,

первую часть карбамата в водном растворе возвращают в реакционное пространство,

поток, содержащий мочевину и остаток карбамата в водном растворе, направляют в секцию выделения мочевины,

в секции выделения мочевины остаток карбамата отделяют от мочевины с получением второй части карбамата в водном растворе, отличающийся тем, что дополнительно по меньшей мере часть второй части карбамата в водном растворе, полученной в секции выделения мочевины, подвергают обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата с получением второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего оставшийся карбамат в водном растворе, по меньшей мере часть второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, возвращают в реакционное пространство, и/или по меньшей мере часть второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, используют для выпаривания реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть второй части карбамата в водном растворе подвергают обработке, заключающейся в частичном разложении карбамата при давлении, по существу, соответствующем давлению в реакционном пространстве.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поток, содержащий оставшийся карбамат в водном растворе и полученный в результате частичного разложения по меньшей мере части второй части карбамата, подают в секцию выделения мочевины.

4. Установка (18) для получения мочевины, имеющая

реактор (19) синтеза мочевины, в котором в результате реакции между аммиаком и диоксидом углерода образуется реакционная смесь, содержащая мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе,

первый тепловой выпариватель (21), в котором в качестве испаряющего инертного газа используется диоксид углерода и в котором в результате частичного разложения карбамата и частичного выделения из реакционной смеси содержащегося в ней свободного аммиака в водном растворе образуется первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,

аппарат (20) для, по существу, полной конденсации первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, с получением первой части карбамата в водном растворе,

трубопровод (11, 15, 16) для перекачки первой части карбамата в водном растворе обратно в реактор (19),

секцию мочевины, в которую подают из первого выпаривателя (21) поток водного раствора мочевины и оставшегося карбамата и в которой производят отделение мочевины с получением второй части карбамата в водном растворе,

отличающаяся наличием

второго выпаривателя (22), в котором в результате частичного разложения по меньшей мере части второй части карбамата в водном растворе образуется второй поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе,

трубопровода (25) для перекачки по меньшей мере части второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в реактор (19) синтеза мочевины и/или в первый выпариватель (21).

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что аппарат для полной конденсации первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, представляет собой карбаматный конденсатор (20) с затопленным змеевиком.

6. Установка по п.5, отличающаяся наличием трубопровода (13, 15, 16) для подачи первой части жидкого аммиака в реактор (19) для синтеза мочевины и трубопровода (13, 27) для подачи второй части жидкого аммиака в карбаматный конденсатор (20).

7. Установка по п.6, отличающаяся наличием устройства (24) для предварительного подогрева по меньшей мере части второй части раствора карбамата, подаваемого во второй выпариватель (22).

8. Установка по п.6, отличающаяся наличием устройства (14) для предварительного подогрева первой части жидкого аммиака, подаваемого в реактор (19) синтеза мочевины, и/или второй части жидкого аммиака, подаваемого в карбаматный конденсатор (20).

9. Установка по п.6, отличающаяся тем, что трубопровод (13, 15, 16) для подачи первой части жидкого аммиака в реактор (19) и трубопровод (11, 15, 16) для перекачки обратно в реактор первой части карбамата в водном растворе имеет эжектор (15), трубопровод (11) для подачи в эжектор (15) первой части карбамата в водном растворе, трубопровод (13) для подачи в эжектор (15) первой части жидкого аммиака и трубопровод (16) для подачи из эжектора (15) в реактор (19) для синтеза мочевины первой части карбамата в водном растворе вместе с первой частью жидкого аммиака.

10. Установка по любому из пп.4-9, отличающаяся тем, в качестве второго выпаривателя (22) используется тепловой выпариватель.

11. Установка по п.10, отличающаяся наличием трубопровода (7, 7а) для подачи всего исходного диоксида углерода в первый выпариватель (21).

12. Установка по п.10, отличающаяся наличием трубопровода (7, 7а) для подачи основной части исходного диоксида углерода в первый выпариватель (21) и трубопровода (7, 7b) для подачи остальной (небольшой) части исходного диоксида углерода в реактор (19) для синтеза мочевины.

13. Установка по любому из пп.4-9, отличающаяся тем, что в качестве второго выпаривателя (22) используется тепловой выпариватель, в который также в качестве испаряющего инертного газа подается диоксид углерода.

14. Установка по п.13, отличающаяся наличием трубопровода (7, 7а) для подачи основной части исходного диоксида углерода в первый выпариватель (21) и трубопровода (7, 7b, 7с) для подачи остальной (небольшой) части исходного диоксида углерода во второй выпариватель (22) и/или в реактор (19) для синтеза мочевины.

15. Способ получения мочевины, отличающийся тем, что

в реакторе (19) проводят реакцию между аммиаком и диоксидом углерода с получением реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и аммиак в водном растворе,

эту реакционную смесь подают в первый тепловой выпариватель (21) вместе с используемым в нем в качестве испаряющего инертного газа диоксидом углерода и подвергают обработке, в результате которой после частичного разложения карбамата и частичного выделения из реакционной смеси свободного аммиака получают первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,

по существу, полностью конденсируют в карбаматном конденсаторе (20) первый поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, с получением первой части карбамата в водном растворе,

возвращают с помощью эжектора (15), в котором в качестве рабочей (движущей) жидкости используют жидкий аммиак, первую часть карбамата обратно в реактор (19),

подают второй поток, содержащий мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе, в секцию выделения мочевины,

отделяют в секции выделения мочевины оставшийся карбамат от мочевины с получением второй части карбамата в водном растворе,

отличающийся тем, что

по меньшей мере часть второй части карбамата в водном растворе подают на обработку во второй выпариватель (22), в котором происходит частичное разложение карбамата с получением второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего оставшийся карбамат в водном растворе,

по меньшей мере часть второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, возвращают обратно в реактор (19) и/или в первый выпариватель (21), в котором происходит выпаривание реакционной смеси, содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что частичное разложение по меньшей мере части второй части карбамата в водном растворе осуществляют во втором выпаривателе (22) при давлении, по существу, соответствующем давлению в реакторе (19).

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что карбамат, оставшийся после частичного разложения второй его части, подают в водном растворе в секцию выделения мочевины.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что первую часть жидкого аммиака подают в реактор (19) для синтеза мочевины, а вторую часть жидкого аммиака подают в карбаматный конденсатор (20).

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что в качестве второго выпаривателя (22) используют тепловой выпариватель и весь диоксид углерода подают в первый выпариватель (21).

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что в качестве второго выпаривателя (22) используют тепловой выпариватель и основную часть исходного диоксида углерода подают в первый выпариватель (21), а остальную (небольшую) часть исходного диоксида углерода подают в реактор (19) для синтеза мочевины.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что в качестве второго выпаривателя (22) используют тепловой выпариватель, в котором в качестве испаряющего инертного газа используют диоксид углерода, и основную часть исходного диоксида углерода подают в первый выпариватель (21), а остальную (небольшую) часть диоксида углерода подают во второй выпариватель (22) и/или в реактор (19) для синтеза мочевины.

22. Способ по п.20 или 21, отличающийся тем, что основная часть исходного диоксида углерода составляет не менее 90% от всего количества подаваемого на установку исходного диоксида углерода.

23. Способ модернизации установки для получения мочевины, имеющей

реактор (31) для синтеза мочевины,

первый тепловой выпариватель (32), в котором в качестве испаряющего инертного газа используется диоксид углерода и в котором в результате обработки реакционной смеси, поступающей в него из реактора (31) и содержащей мочевину, карбамат и свободный аммиак в водном растворе, происходит частичное разложение карбамата и частичное выделение из реакционной смеси карбамата и свободного аммиака с получением первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, содержащего мочевину и оставшийся карбамат в водном растворе,

секцию выделения мочевины, в которой из поступающего в нее из первого теплового выпаривателя 32 водного раствора и оставшегося карбамата выделяют мочевину с получением второй части карбамата в водном растворе,

по меньшей мере один конденсатор (33), в котором в результате частичной конденсации поступающего в него из первого теплового выпаривателя (32) первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, получают поток жидкости, содержащий карбамат в водном растворе, и поток газов, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе,

трубопроводы для подачи потока, содержащего карбамат в водном растворе, и потока газов, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, в реактор (31) для синтеза мочевины,

отличающийся тем, что

по меньшей мере один конденсатор (33) переоборудуют в конденсатор для полной конденсации, в котором в результате полной конденсации первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, образуется поток жидкости, содержащий мочевину и карбамат в водном растворе,

устанавливают второй выпариватель (50), в котором в результате обработки и частичного разложения по меньшей мере части второй части карбамата в водном растворе образуется второй поток, содержащий аммиак и диоксид углерода в паровой фазе,

монтируют трубопровод для подачи обратно в реактор (31) и/или в первый выпариватель (32) по меньшей мере части второго потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе.

24. Способ по п.23, в котором в качестве конденсатора (33), в котором происходит частичная конденсация первого потока, содержащего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, поступающего в него из первого выпаривателя (32), используют конденсатор пленочного типа, который переоборудуют в конденсатор с затопленным змеевиком.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что на установке монтируют трубопровод (54, 44, 56) для подачи первой части жидкого аммиака в реактор (31) для синтеза мочевины и трубопровод (58) для подачи второй части жидкого аммиака в конденсатор (33).

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что в качестве второго выпаривателя (50) используют тепловой выпариватель.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что на установке монтируют трубопровод для подачи всего исходного диоксида углерода в первый выпариватель (32).

28. Способ по п.26, отличающийся тем, что на установке монтируют трубопровод (59) для подачи основной части исходного диоксида углерода в первый выпариватель (32) и трубопровод (57) для подачи остальной (небольшой) части исходного диоксида углерода в реактор (31) для синтеза мочевины.

29. Способ по п.25, отличающийся тем, что в качестве второго выпаривателя (50) используют тепловой выпариватель, в который в качестве испаряющего инертного газа также подают диоксид углерода.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что на установке монтируют трубопровод (59) для подачи основной части исходного диоксида углерода в первый выпариватель (32) и трубопровод для подачи остальной (небольшой) части исходного диоксида углерода во второй выпариватель (50) и/или в реактор (31) для синтеза мочевины.

РИСУНКИ