IT8223775A1 - Processo per la sintesi di urea - Google Patents
Processo per la sintesi di ureaInfo
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Description
D O C U M E N TA Z IO N E
R IL E G A TA
" PROCESSO PER LA SINTESI DI UREA "
RIASSUNTO
Viene qui descritto un processo per la
sintesi di urea il quale include la reazione di ammo-? O niaca e biossido di carbonio ad una pressione ed una >tu 0ui cc se CD O
temperatura idonee alla sintesi di urea in una zona
per la sintesi di urea,la separazione di ammoniaca
in eccesso e carbammato ammonico non reagito, sotto
forma di una miscela gassosa contenente ammoniaca e biossido di carbonio,dalla massa fusa cos? ottenuta
nella sintesi di urea, la ricircolazione della miscela gassosa alla zona di sintesi dell'urea, e dall'altra parte l'ottenimento di urea da una soluzione acquosa dell'urea che ? stata ottenuta dalla separazione di ammoniaca in eccesso e carbammato armonico
non reagito. Il suddetto processo ? caratterizzato
da condizioni ingegnosamente combinate di vari sta
OFFICIO BREVETTI
ing,C. GREGOR.I di di processo. Esso produce urea usando una minore uantit? di vapore ad alta pressione e ricupera una minor quantit? di vapore a bassa pressione. Una operazione di stripping facente uso di biossido di carbonio pu? essere incorporata efficacemente nel suddetto processo. Il suddetto processo consente di ridurre i costi di costruzione di un impianto per la sintesi di urea.
Generalit? dell'invenzione
a) Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un processo perfezionato per la sintesi di urea e piuf specificamente ad un processo per la sintesi di urea/processo che ? caratterizzato da migliori economie dal punto di vista termico.
b) Descrizione della tecnologia del passato.
Con il rapidissimo aumento dei prezzi del? 1*energia in questi ultimi anni ? stato anche tentato un completo ricupero di energia termica nella produzione di urea cosi da riutilizzare energia termica in tal modo ricuperata nel sistema di sintesi di urea e, quando venga lasciato un eventuale sovrappi?* di energia termica, ricuperarlo sotto forma di vapore a bassa pressione. Il consumo di vapore in ciascun processo per la produzione di urea ? espresso in
*?8. C. GREGORJ
termini della differenza fra il vapore a bassa presione cosi ricuperato e il vapore ad alta pressione che ? stato richiesto per la separazione di sostanze non reagite nel sistema. Quanto piu1 piccola diventa la suddetta differenza tanto piu? perfezionato viene ritenuto il processo di produzione di urea.
Il cosiddetto processo con stripping ? noto come uno dei processi del tipo sopra descritto. In questo particolare processo, carbamato anmionico non reagito e ammoniaca in eccesso, (da qui in avanti genericamente indicati come "sostanze non reagite") presenti in una massa fusa ottenuta nella sintesi di stripping con
urea vengono eliminati mediante/ biossido di carbonio od ammoniaca fornito come materia prima sotto una pressione simile alla pressione di sintesi dell'urea mentre si riscalda tale materiale con vapore ad alta 2 pressione pari ad ima pressione relativa di 20 kg/cm o piu', in modo da decomporre e separare le sostanze non reagite. Una risultante miscela gassosa che consiste dell'ammoniaca e del biossido di carbonio cos? separati, cos? come biossido di carbonio od ammoniaca che ? stato impiegato come gas di stripping per la decomposizione e separazione delle sostanze non reagite, viene condensata sostanzialmente alla stessa pressione e il risultante calore viene ricuperato
4 lng? C. GREGQRj
come vapore a bassa pressione avente una pressione rS.ativa di 2-5 kg/cm ?
Il vapore cos? prodotto ? in una quantit? tale che viene lasciato pur sempre un sovrappi?1 di vapore anche dopo che ? stato usato in qualsiasi degli stadi del sistema di sintesi dell'urea, stadi che sono in grado di utilizzare tale vapore, ad esempio nello stadio di concentrazione. D'altra parte, l'effluente, dalla sintesi dell'urea che ? stato ottenuto mediante decomposizione e separazione di sostanze non reagite con biossido di carbonio viene sottoposto ad una operazione di decomposizione a bassa pressione relativa pari a 1-5 kg/cm cos? da decomporre e rimuovere sostanzialmente tutte le rimanenti sosfemze non reagite. Inoltre, un' effluente della sintesi dell'urea che ? stato ottenuto decomponendo e rimuovendo con ammoniaca sostanze non reagite contiene pur sempre certi quantitativi di ammoniaca. Esso viene cos? sottoposto ad una operazione di decomposizione a pressione media corrispondente ad una pressione relativa di 10-25 kg/cm , seguita da una operazione in cui si sottopone la risultante corrente ad una operazione di decomposizione a bassa pressione pari ad una pressione relativa di 1?5 kg/cm ?
Vapore a pressione da elevata a bassa viene
^??? C. GREGC.ukusato come sorgente di calore per tali operazioni di decomposizione a media pressione e bassa pressione. Come regola generale, certi quantitativi di vapore a bassa pressione vengono ricuperati nel suddetto processo di stripping, ma una forte quantit? di vapore ad alta pressioneviene per altro consumata nel processo di stripping, perch?, per quanto l'operazione di stripping in un processo di stripping diventi piu* facile da praticare quando diminuisce la sua pressione operativa, una massa fusa della sintesi di urea ottenuta conducendo il processo di produzione dell'urea sotto bfusse pressioni di sintesi presenta una scarsa resa della sintesi di urea che contiene quantit? considerevoli di sostanze non reagite e si richiede una maggiore quantit? di vapore ad alta pressione per la decomposizione e separazione di tali sostanze non reagite.
Allo scopo di evitare le suddette difficolt? diventa necessario condurre il processo di sintesi dell'urea impiegando ammoniaca in una proporzione che comporti un secesso ancora piu' elevato ed aumentando ulteriormente la pressione e la temperatura della sintesi di urea. Tuttavia, l'uso di una pressione piu' elevata per la sintesi di urea crea un'altra difficolt? perch? l'operazione di stripping deve es
w tofl, ? GREGORJ sere effettuata ad una pressione piu' elevata. E* naturalmente possibile condurre l'operazione di stripping a temperature piu' elevate, cos? da facilitare l'operazione di stripping. Tuttavia, una operazione di stripping a temperature elevate porta come risultato l'inconveniente che una maggiore quantit? della risultante urea subisce idrolisi.
Compendio della presente invenzione
Uno scopo della presente invenzione ? quello offrire un processo per la sintesi di urea che sia un
conforme ad/processo perfezionato di stripping che fa uso di biossido di carbonio.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un processo per la sintesi di urea che si accordi con un processo perfezionato di stripping, il quale processo consuma una minore quantit? di vapore ad alta pressione, ma ? pur sempre capace di ricuperare vapore a bassa pressione.
La presente invenzione offre quindi un processo per la sintesi di urea che include la reazione di ammoniaca e biossido di carbonio a pressione e temperatura idonee alla sintesi di urea entro una zona per la sintesi di urea, la separazione, sotto forma di una miscela gassosa contenente ammoniaca e biossido di carbonio, dell'ammoniaca in eccesso e
nn-tcio aR????11
Ing,c. GREGORJ del carbammato ammonico non reagito dalla massa fusa cosi ottenuta nella sintesi di urea, la ricircolazione della miscela gasssosa,alla zona di sintesi dell?urea e 1?ottenimento di urea- da una soluzione acquosa dell?urea che ? stala ottenuta dalla separazione di ammoniaca in eccesso e carbammato ammonico non reagito, processo che comprende i seguenti stadi consecutivi :
(a) si effettua la sintesi di urea a temperature di 170 ?195?C e pressioni elative di 160-190 kg/cm e con un rapporto molare fra ammoniaca totale alimentata e biossido di carbonio totale alimentato pari a 3 ,5 ?5,0 nella zona di sintesi dell?urea, e si separa^un gas inerte contenente ossigeno e accompagnato da ammoniaca e biossido di carbonio ad una pressione uguale alla pressione di sintesi dell?urea .dalla massa fusa ottenuta nella sintesi della ureaIe contenente l?urea cos? sintetizzata:
(b) si sottopone la massa fusa ottenuta nella sintesi di urea e proveniente dallo stadio(a) ad una operazione di stripping includente una operazione di rettificazione ad una pressione uguale alla pressione di sintesi dell?urea e a temperature di 170 -205?C usando biossido di carbonio che ammonta ad almeno il del biossido di carbonio usa:
fcs. C. GREGG ?
to per la produzione f ornito come materia prima per la sintesi di urea e che contiene 0f5-5,0$ in volume di aria come inibitore di corrosione, decomponendo e separando in tal modo il carbammato ammonico non reagito unitamente ad ammoniaca in eccesso gassificata, sotto forma di una miscela gassosa di ammoniaca e biossido di carbonio;
(c) si sottopone l'effluente dalla sintesi di urea proveniente dallo, stadio(b) ad una operazione di decomposizione a media pressione a pressioni rela-O
tive comprese nella gamma di valori fra 12 e 25 kg/cm in modo da separare ammoniaca e biossido di carbonio residui dall'effluente di sintesi dell'urea ed ottenere una soluzione di urea che contiene pur sempre ammoniaca e biossido di carbonio residui ad un contenuto totale del 5-12$ in peso;
(d) si riduce la pressione della soluzione di urea ottenuta dallo stadio(c) ad una pressione rfe tiva di 1-5 kg /cm , separando in tal modo ulte: riormente almeno parti dell'ammoniaca e del biossido di carbonio residuanti dalla soluzione di urea ed ottenendo una corrente mista costituita da un'altra soluzione di urea e un gas contenente ammoniaca e biossido di carbonio;
(e) si riscalda la corrente mista ottenuta
Ing. C. GREGORJ nello stadio(d) sotto la stessa pressione, sottoponendo la corrente mita cos? riscaldata ad una operazione adiabatica di stripping usando biossido di carbonio che ammonta ad 1-10$ del biossido di carbonio destinato alla produzione fornito come materia prima per la sintesi di urea , in modo da separare sotto forma di un gas contenente ammoniaca e biossido di carbonio, la maggior parte dell'ammoniaca e del biossido di carbonio non reagiti ancora presenti nella soluzione di urea ed ottenere una soluzione dell'urea sostanzialmente es?nte da ammoniaca e biossido di carbonio e sottoponendo la soluzione acquosa di urea a successivi stadi di concentrazione e finitura;
(f) si assorbe l'ammoniaca e il biossido di carbonio separati nello stadio (e) in acqua, una soluzione acquosa diluita di carbonato ammonico oppure un'altra soluzione acquosa di urea e si assorbe nella soluzione acquosa cos? ottenuta, quale mezzo di assorbimento, l'ammoniaca e il biossido di carbonio separati dall'effluente della sintesi di urea nello stadio (c) alla stessa pressione dello stadio di decomposizione a pressione media dello stadio (c);
(g) si porta il prodotto di assorbimento ottenuto nello stadio (f) e contenente ammoniaca e bios
ing. C. GREGORJ
sido di carbonio a acntatto con la miscela gassosa di ammoniaca e biossido di carbonio separate nello stadio (b) ad una pressione uguale alla pressione di sintesi dell'urea, e si condensano almeno parti dell'ammoniaca e del biossido di carbonio presenti nella miscela gassosa in misura tale che la temperatura nella zona di sintesi dell'urea viene mantenuta entro la gamma di valori della temperatura prestabilita e si rimuove il risultante calore di condensazione ; e poi
(h) si fa ricircolare il prodotto di condensazione e la miscela gassosa non condensata contenente ammoniaca e biossido di carbonio non reagiti ottenuti entrambi nello stadio (g), alla zona di sintesi dell'urea nello stadio (a).
In preferite forme realizzative, la presente invenzione pu? includere i seguenti stadi:
(i) l'effluente della sintesi di urea ottenuto dallo stadio (b) viene sottoposto ad una operazione di flashing a pressione ridotta^ ad una pressione che ? uguale alla pressione dello stadio di decomposizione a pressione media nello stadio(c)^ e lo stadio di decomposizione a pressione media nello stadio (c) viene attuato riscaldando con il calore di assorbimento generato nello stadio(g) e, eventual
ing, C. GREGORJ
mente, un riscaldamento con vapore, decomponendo e gassificando in tal modo almeno parti di sostanze non reagite;
(ii) prima di ridurre la pressione del gas inerte separato nello stadio(a).parti della ammoniaca e del biossido di carbonio che accompagnano il gas vengono lavate con il prodotto di assorbimento o assorbato pressurizzato proveniente dallo stadio (f) e la risultante soluzione viene usata come assorbente nello ?iadio(g), e poi il gas inerte viene sottoposto al trattamento nello stadio (f);
(iii) l1effluente della sintesi di urea ottenuto mediante l'operazione di stripping nello stadio (b) viene sottoposto a scambio termico con la corrente mista ottenuta nello stadio (d);
(iv) lo stadio(f) viene effettuato a temperature di 80-120?C e almeno parte del calore generato dall'assorbimento di ammoniaca e biossido di carbonio viene utilizzata nello stadio di concentrazione ;e (v) l'asportazione di calore di condensazione generato nello stadio (g) viene effettuata producendo vapore avente pressioni comprese nella gamma di valori fra 2 e 7 kg/cm al manometro.
Breve descrizione dei disegni
La figura 1 ? un diagramma del ciclo di lavo
Irg, C. GP.ECCXJ razione mostrante una forma realizzativa della presente invenzione nella quale non viene effettuato scambio indiretto di calore; e
la figura 2 ? un diagramma del ciclo di lavorazione illustrante un?altra forma realizzativa della presente invenzione nella quale forma realizzai iva viene effettuato uno scambio indiretto di calore e viene/inoltre, introdotto un apparecchio di lavaggio del gas inerte.
Descrizione particolareggiata dell?invenzione La presente invenzione ? particolarmente adatta per un processo di sintesi dell?urea che impiega ammoniaca in tana proporzione fortemente in eccesso, per quanto essa possa anche essere applicata a processi di sintesi dell'urea di tipo tradizionale che includono ammoniaca in proporzioni in lieve eccesso. Genericamente parlando, il termine "un processo di sintesi di urea che impiega ammoniaca in proporzione in forte eccesso" indica un processo di sintesi di urea in cui il rapporto molare fra ammoniaca totale e biossido di carbonio totale, entrambi caricati in un?autoclave di sintesi, ? 3,5 o piu', e in molti casi ? circa 4. Nel caso qui considerato, la sintesi di urea viene generalmente condotta ad una pressione relativa compresa fra 200 e 250 kg/cm e ad una tem
u c..
-13
peratur? di 190 ?200?C.
Il rapporto di sintesi giunge ad un livello di sino 72 - 65. Se si tenta di sottoporre una massa fusa della sintesi di urea ottenuta nelle suddette condizioni ad una operazione di stripping sotto una pressione uguale alla pressione di sintesi dell?urea con l?intenzione di decomporre e separare eventuali sostanze non reagite risulta indispensabile una temperatura di almeno 205?C. Siccome l?elevato rapporto di sintesi ? stato ottenuto in conseguenza delia presenza dell?ammoniaca in una proporzione in forte eccesso, diventa piu? facile che si verifichi l'idrolisi di urea se una porzione preponde?rante dell'ammoniaca viene rimossa a temperature piu? elevate della temperatura di sintesi dell?urea.
Come risultato di un?ampia indagine sulla prpntezza e facilit? dello stripping si ? trovato che le suddette varie condizioni della presente invenzione sono la temperatura di condensazione della miscela gassosa proveniente dallo stadio di stripping e conseguente utilizzazione del calore di condensazione, la temperatura di assorbimento della miscela gassosa proveniente dallo stadio di
-14 t;o "Rrr~^?]
decomposizione a pressione media e l'utilizzazione del risultante calore di assorbimento nello stadio di concentrazione.
Precisamente^nello stadio (a) il rapporto molare NH2/C02 viene scelto fra 3,5 e 5,0, mentre le pressioni di condensazione per la miscela gassosa proveniente dallo stadio di stripping e la pressione di stripping sono singolarmente scelte fra 160 e
2
190 kg/cm al manometro,
2 Qualsiasi pressione relativa inferiore a 160 kg/cm non assicura alcun desiderato rapporto di sintesi e non riesce anche a far ottenere quasiasi elevata temperatura di condensazione per la miscela gassosa. Al contrario, se la pressione supera una pressione relativa di 190 kg/cm insorge l'inconveniente che diventi indispensabile l'uso di una temperatura di stripping considerevolmente elevata.
La temperatura di stripping nello stadio (b) ? scelta ETa 170 e 205?C. Al di sotto di 170?C, la separazione di sostanze non reagite non pu? essere effettuata nella misura desiderata, mentre l'inconveniente sopra menzionato come ad esempio idrolisi insorge ad eventuali temperature al di sopra di 205?C, Il contenuto totale di ammoniaca e biossido di carbonio in un effluente della sintesi di urea pr?
GRtGORJ
?nSl? C? veniente dallo stadio di stripping viene normalmente scelto nella gamma di valori fra 14 e 30$ in peso. Contenuti totali al di sotto del limite inferiore sono certamente desiderabili. Tuttavia? tali bassi contenuti totali richiedono temperature piu* elevate che portano al suddetto inconveniente, cio? l'idrolisi di urea. Se il contenuto totale ? maggiore del limite superiore si genera nellfessorbimento della miscela gassosa proveniente dalla decomposizione a media pressione una quantit? di evalore di gran lunga superiore a quella richiesta per lo stadio di concentrazione, dando conseguentemente come risultato il consumo di una maggiore quantit? di acqua di raffreddamento.
L'operazione di rettificazione viene condotta in condizioni adiabatiche o con blando raffreddamento prima di effettuare l'operazione a caldo di stripping. Ih seguito all'inclusione dell'operazione di rettificazione una massa fusac?lia sintesi di urea risultante da un processo di sintesi dell'urea che ha impiegato ammoniaca in una proporzione fortemente in eccesso pu? essere successivamente sottoposta ad una operazione di stripping, per quanto lo stripping di tale massa fusa della sintesi di urea sia stat? finora considerate come una operazione difficile, Precisamente si fa in modo che ima parte
Ing, C. GREGORJ dell *ammoniaca in eccesso presente nella massa fusa della sintesi di urea venga fatta evaporare ad opera del calore di assorbimento del biossido di carbonio usato nello stripping, biossido di carbonio che fluisce verso l?alto, prima di sottoporre la massa fusa della sintesi di urea ad una operazione di strip? ping a caldo? Come risultato, il rapporto molare fra ammoniaca e biossido di carbonio nella massa fusa della sintesi di urea viene abbassato ad un valore tale che consente una efficace operazione di stripping con gas costituito da biossido di carbonio? Pertanto, l?effetto dell?operazione di rettificazione diventa tanto maggiore quanto piu? elevato ? il rapporto molare fra ammoniaca e biossido di carbonio che viene impiegato nella sintesi di urea?
La quantit? di biossido di carbonio impiegato per l?operazione di stripping ammonta ad almeno il 60fodella quantit? di biossido di carbonio che viene fornito come materia prima per la sintesi di urea precisamente il biossido di carbonio usato per la produzione, perch? la sintesi di urea viene effettuata con una quantit? i<? eccesso di ammoniaca*
L?effetto dell'operazione di stripping ? considerevolmente ridotto se nell'operazione di stripping viene impiegata una minor quantit? di biossido di carbonio.
uncvt???
C. GREGORJ
Il biossido di carbonio usato nell?operazione di stripping contiene aria che serve come inibitore di corrosione.
Aria che serve per proteggere dalla corrosione l'apparecchio di stripping, il condensatore del carbammato e l'autoclave di sintesi, vien preventivamente mescolato in biossido di carbonio da caricare come materia prima per la sintesi di urea e viene introdotta in una parte inferiore dell'apparecchio di stripping. La proporzione di aria pu? andare da 0,5 a 5,0j? in volume sulla base della risultante miscela gassosa. Eventuali proporzioni minori del limite inferiore non possono mostrare un sufficiente effetto anticorrosivo. D'altra parte anche se viene fatto uso di aria- in eventuali quantitativi maggio ? ri del limite superiore il suo effetto anti-corrosivo non ne risulter? accresciuto. Al contrario, l'uso di tale aria in eceesso porta a certi inconvenienti come il fatto che la resa della sintesi dell'urea viene diminuita ed ? accompagnata da notevoli quantit? di gas costituito da ammoniaca e biossido di carbonio separatosi come gas inerte nello stadio(a) con la conseguenza della necessit? di piu' ampi impianti per il trattamento del gas inerte.
Allo scopo di diminuire nella misura massima possibile
- m irg. C. G^Cw<J
il volume di acqua da far evaporare mediante l?operazione di fjashing a pressione ridotta nella zona di decomposizione a media pressione, l1effluente della che
sintesi di urea /.risulta dall?operazione di stripping viene in certi casi sottoposto a scambio termico con una corrente mista ottenuta dallOperazione di decomposizione a media pressione prima di ridurre la pressione dell*effluente della sintesi di urea sino alla pressione dello stadio di decomposizione a media pressione dello stadio(c).
L?effetto dello scambio termico diventa tanto maggiore quanto piu* elevata diventa la temperatura di stripping. Lo scambio di calore serve alla fine per ridurre il volume di acqua che accompagna ammoniaca e biossido di carbonio che si devono far^ricircolare alla zona di sintesi dell?urea, contribuendo in tea modo ad un miglioramento nel rapporto di sintesi dell?urea. Tuttavia, l?effetto derivato dal raffreddamento dell'effluente dalla sintesi di urea che deve essere sottoposto a decomposizione a media pressione, tende a diventare piu* piccola quando la temperatura dellAffluente della sintesi di urea scende dopo il suo raffreddamento. Genericamente parlando, nessun maggior effetto ci si pu? attendere anche se l'effluente della sintesi di urea viene raffredda?
Ing, C. GREGORJ
to di piu1 di quanto esso non venga raffreddato mediante la suddetta operazione di scambio termico.
La pressione dell?operazione di decomposizione a media pressione nello stadio (c) in cui l'effluente della sintesi di urea proveniente dallo stadio di stripping viene sottoposto a decomposizione^pu?
2
essere compresa fra 12 e 25 Jcg/cm al manometro? cio? pressione relativa. Al di sotto del limite inferiore ? impossibile aumentare oltre gli 80?C la temperatura dell?assorbimento della miscela gassosa proveniente dall?operazione di decomposizione a media pressione. Pertanto il risultante calore di assorbimento non pu? essere utilizzato nello stadio di concentrazione. Inoltre, un altro problema insorge dal fatto che carbammato ammonico pu? depositarsi nel solvente dopo l'assorbimento. Al contrario, eventuali pressioni maggiori del limite superiore richiedono di condurre l?operazione di decomposizione a media pressione a temperature ancora piu' elevate il che ha come risultato certi problemi negativi come aumento dell'idrolisi dell'urea e abbondante formazione di biureto.
Nell'operazione di decomposizione a media pressione, l'effluente della sintesi di urea pu? essere sottoposto a decomposizione mentre si mantiene
ing, C, GREGORJ
la sua temperatura, ad esempio fra 160 e 170?C con vapore, se necessario, in modo che il contenuto totale di ammoniaca e biossido di carbonio rimane pur sempre nella gamma di valori fra 5 e 12/? in peso nell'effluente della sintesi di urea scaricato dallo stadio di decomposizione a media pressione. Se la temperatura di riscaldamento con vapore ? troppo bassa, oppure l'effluente della sintesi di urea contiene una quantit? tr?ppo elevata di sostanze non reagite, l'assorbimento della miscela gassosa, proveniente dall'operazione di decomposizione a media pressione^ nella?colonna di assorbimento a media pressione/ ? incapace di generare una quantit? sufficiente di calore di assorbimento, non riuscendo in tal modo a soddisfare il calore richiesto nello stadio di concentrazione,
Incidentalmeite, ? preferibile condurre l'operazione di assorbimento a media pressione a 80-120?C, Al di sotto del limite inferiore, insorgono certi problemi fra cui una riduzione nell'efficienza del raffreddamento in seguito a deposizione di carbammato ammonico e sviluppo di intasamenti localizzati. Al contrario, eventuali temperature maggiori del limite superiore hanno come risultato un assorbimento insufficiente, Inoltre, l'uso di tali piu' elevati livelli
le. C GREGOiU
di tenperatura rende difficili le operazioni nel sistema di ricupero dopo l'unit? dickeomposizione a bassa pressione^ad esempio l'operazione di assorbimento?
Nell'operazione di riscaldamento a media pressione, il riscaldamento non viene effettuato interamente mediante riscaldamento esterno con vapore, Almeno parte del riscaldamento viene effettuata sottoponendo l'effluente della sintesi di urea ad uno scambio termico indiretto con il calore di assorbimento generato nell'apparecchio di condensazione dello stadio (g). Precisamente, ? possibile dividere 11apparecchio di condensazione in due met? uguali ed usare una met? come riscaldatore per l'operazione di decomposizione e media pressione? Questo consente di risparmiare almeno parte del vapore ad alta pressione che si deve fornire da una sorgente esterna per la decomposizione a media pressione? Al tempo stesso questo diminuisce il volume di vapore a bassa pressione che si deve ricuperare nel condensatore? Perquanto ?il successo del suddetto metodo di riscaldamento sia dipendente dalla correlazione fra le condizioni operative dell'apparecchio di stripping e del condensatore e quelle,dell'operazione di decomposizione a media pressione diventa piu' vantaggioso quando aumenta la differenza nella pressione operati
va fra apparecchio di stripping e condensatore e operazione di decomposizione a media pressione.
Le pressioni operative negli stadi(d) e (e) possono di preferenza essere comprese singolarmente fra 1 e 5 kg/cm al manometro. Al di sotto del limite inferiore si richiede una grande quantit? di un mezzo assorbente come acqua, soluzione acquosa diluita di carbonato ammonico o una soluzione acquosa di urea, quando si sottopone ad assorbimento il gas a base di ammoniaca e biossido di carbonio separato negli stadi (d) e (e) sotto la stessa pressione, in altre parole nella cosiddetta operazione di assorbimento a bassa pressione. Come risultato, un grande volume di acqua viene introdotto nella zona di sintesi comportando una considerevole diminuzione della resa della sintesi. Al contrario, al di sopra del limite superiore si richiedono elevate temperature se si tenta di separare nella misura massima possibile sostanze non reagite, L'uso di tali temperature elevate ha come risultato certi inconvenienti come il fatto che vengono promosse 1*idrolisi di urea e la formazione di biureto e il fatto che non si pu? usare vapore generato nello stadio (g). Nell?operazione di decomposizione a bassa pressione dello stadio(e) l'operazione di stripping viene effettuata in cond?? VM^1
zioni adiabatiche usando biossido di carbonio che costituisce l'1? del biossido di carbonio alimentato come materia prima della sintesi di urea, cosich? l?ammoniaca che rimane nella soluzione di urea pu? essere quantitativamente diminuite nella misura massima possibile, e, siccome il gas costituito da biossido di carbonio introdotto nella zona di decomposizione a bassa pressione nella suddetta operazione di stripping serve ad abbassare la pressione parziale di ammoniaca nella zona di ricupero a bassa pressione di sostanze non reagite fatta funzionare alla stessa pressione della zona di decomposizione a bassa pressione, il volume di acqua come mezzo di assorbimento nella zona di ricupero a bassa pressione di sostanze non reagite, pu? essere come risultato diminuito.? Questa diminuzione nel volume di acqua quale mezzo di assorbimento nella zona di ricupero a bassa pressione di sostanze non reagite porta ad una diminuzione nel volume di acqua che accompagna ammoniaca e biossido di carbonio non reagiti che si devono far pervenire alla zona di sintesi dell?urea, comportando cos? come risultato l'effetto di migliorare il rapporto di sintesi dell'.urea?
La suddetta operazione di stripping viene condotta in condizioni aliabatiehe con l'intento di abbassare la temperatura della soluzione di urea, dalla quale ? stata eliminata per stripping ammoniaca^ e di sopprimere la formazione di indesiderabile biureto. Se nellbperazione di stripping viene fatto uso di biossido di carbonio in qualsiasi quantitativo minore del suo limite inferiore, non si ha effetto apprezzabile di stripping. Al contrario se la quantit? di biossido di carbonio ? maggiore del suo limite superiore esso comporta certi inconvenienti come il fatto che viene causata la deposizione di carbammato ammonico della zona di ricupero a bassa pressione di sostanze non reagite e il calore di assorbimento di biossido di carbonio viene utilizzato meno efficientemente, I suddetti inconvenienti risultano superiori all'effetto di stripping del biossido di carbonio. Pertanto, si preferisce usare biossido di carbonio entro la suddetta gamma di valori.
Come assorbente impiegato nell'operazione di assorbimento a bassa pressione nello stadio (f) si pu? usare acqua,una soluzione acquosa diluita di carbonato ammonico oppure una soluzione acquosa di urea. La soluzione acquosa di urea proveniente dallo stadio(e) contiene ancora non piu* dell'io di ammoniaca e biossido di carbonio non reagiti. Queste sostanze non reagite vengono separate negli stadi di - - Ina, GREGOfU
concentrazione e finitura che seguono lo stadio (e) e vengono temporaneamente ricuperate sotto forma di una soluzione acquoaa diluita di carbonato ammonico? Di norma solo una parte, cio? una quantit? desiderata della soluzione acquosa di carbonato ammonico, viene usata direttamente come mezzo assorbente per l'assorbimento a bassa pressione mentre il restante viene sottoposto alla sua operazione di concoitrazione e poi alimentato nella zona di assorbimento a bassa pressione. Tuttavia, quando si desidera come prodotto urea avente un c ontenuto di biureto dello 0,3$ o meno, l'urea viene fatta cristallizzare sotto vuoto dalla soluzione acquosa di urea proveniente dallo stadio(e) e biureto rimane nelle acque madri. Siccome le acque madri cosi ottenute consistono in una soluzione acquosa di urea praticamente esente da ammoniaca e biossido di carbonio, tali acque madri possono essere usate come mezzo assorbente per l'assorbimento a bassa pressione. Tuttavia, la soluzione acquosa di urea da impiegarsi come mezzo assorbente per l'assorbimento a bassa pressione, non ? limitate alle suddette acque madri. Ad esempio pu? essere possibile far uso di una soluzione acquosa di urea che ? stata ottenuta mediante ricupero, sotto forma di soluzione acquosa, di quanto disperso attor?
OFFICIO Ing* C? GRtGORi no^ come cosiddetta nebbia di urea o polvere di urea, negli stadi di concentrazione e finitura. Quando si fa uso di soluzione acquosa di urea come mezzo assorbente per 1*assorbimento a bassa pressione nel modo sopra descritto, la suddetta soluzione acquosa diluita ricuperata di carbonato ammonico viene introdotta nella zona di assorbimento a bassa pressione, dopo averla sottoposta nella sua totalit? ad una operazione di concentrazione.Quindi avviene piu* spesso di usare acqua per il lavaggio delgas inerte che si ? accumulato nella zona di assorbimento a bassa pressione anzich? usare la stessa singolarmente come assorbente. Il suddetto modo di operare viene adottato allo scopo di ricuperare . ammoniaca e biossido di carbonio associati,all'atto dello smaltimento del gas inerte.
Si preferisce scegliere una temperatura superiore di almeno 5?C alla temperatura di saturazione alla particolare pressione del vapore prodotto, quale temperatura di condensazione per la miscela gassosa proveniente dallo stadio di stripping sopra descritto il quale viene condotto ad una pressione uguale alla pressione di sintesi dell'urea allorch? la rimozione del calore di condensazione viene effettuata sotto forma di generazione di vapore
Ad esempio, quando la temperatura di saturazione del vapore ? 155?C si preferisce aumentare la temperatura di condensazione per la miscela gassosa sino a 160?C o piu1?
I volumi di ammoniaca e biossido di carbonio da condensare nel condensatore del carbammato vengono determinati dalla prevista temperatura della massa fusa della sintesi di urea da ottenere nella zona di sintesi dell'urea? Piu' precisamente, una volta che sono 3ati stabiliti la pressione di sintesi, il rapporto fra ammoniaca totale e biossido di carbonio totale e il rapporto fra acqua e biossido di carbonio totale nella zona di sintesi dell'urea, la composizione della risultante massa fusa della sintesi di urea
? ? viene sostanzialmente determinata dalla temperatura esistente nella zona di sintesi dell'urea,, D'altra parte, la temperatura nella zona di sintesi dell'urea viene mantenuta sostanzialmente allo stesso livello dal calore sviluppato nella formazione di carbammato ammonico da ammoniaca e biossido di carbonio, Quindi il volume di ammoniaca e biossido di carbonio da condensare nel condensatore del carbammato vengono regolati usando come indice la prevista temperatura della massa fusa della sintesi di urea. Piu' GREGCTJ
precisamente, quando la temperatura nella zona di sintesi ? superiore alla temperatura prestabilita come obiettivo, si condensano maggiori quantit? di ammoniaca e biossido di carbonio. Al contrario, minori quantit? di ammoniaca e biossido di carbonio vengono sottoposti a condensazione se la temperatura nella zona di sintesi ? inferiore alla temperatura Per
stabilita come obiettivo./ inciso,? desiderabile ottenere vapore ad una pressione relativa,cio? pressione al manometro, compresa fra 2 e 7 kg/cm ? Qualsiasi pressione minore del limite inferiore d? come risultato vapore che non ? praticamente usabile o che ha solo un uso limitato, perch? tale vapore subisce condensazione a basse temperature.Al contrario^pressioni maggiori del limite superiore vengono certamente preferite^ se ? possibile. Tuttavia, in vista delle condizioni della sintesi di urea, l'aumento di pressione ? limitato a solo 2-3 kg/cm al manometro al di sopra del limite superiore anche se ha avuto successo operare secondo quelle che sarebbero le preferenze. Se uno desidera ottenere vapore di tale elevata pressione su scala industriale dovr? fronteggiare l'insorgere di un problema di corrosione e la necessit? di disporre di un condensatore avente un'area di scambio termico eccessivamente elevata.Invece
C. Cui??O-s,
vapore di una pressione compresa nella suddetta gamma di valori viene impiegato soddisfacentemente nella maggior parte degli stadi di un processo di sintesi di urea i quali consumano vapore. Cos? il limite superi ore ? stato stabilito a 7 kg/cm al manometro.
Quando la temperatura dello stadio(a) ? relativamente elevata in vista della pressione nello stadio stesso, risulta efficace lavare parzialmente il gas inerte, che ? stato separato nello stadio(a) e che contiene ammoniaca e biossido di carbonio che lo accompagnano,con la soluzione pressurizzata proveniente dallo stadio(f) prima della depressurizzazione del gas inerte in modo da portarlo alla pressione dello stadio(f).
Piu* precisamente, -una elevata temperatura di sintesi porta a una maggiore quantit? di ammoniaca e biossido di carbonio che accompagnano il gas inerte e conseguentemente ad una maggiore perdita di calore nello stadio (f). Seguendo il metodo sopra indicato ? possibile evitare tale perdita di calore. Siccome solamente una parte del gas inerte viene sottoposto^ a lavaggio, la miscela gassosa ottenuta dopo il lavaggio non implica alcun pericolo di esplosione.
Secondo la presente invenzione, varie condizioni degli stadi di processo sono ingegnosamente
- ju - O r
combinate assieme in modo da produrre urea usando una minor quantit? di vapore ad alta pressione e ricupe? rando una minor quantit? di vapore a bassa pressione. I seguenti sono specifici esempi di effetti che la presente invenzione pu? realizzare.
(l) Una operazione di stripping che fa uso di biossido di carbonio pu? essere incorporata effica* cernente in un processo di sintesi di urea il quale impiega ammoniaca in una proporzione fortemente in eccesso, per quanto una combinazione di tal genere sia stata in passato considerata come di difficile pratica attuazione;
(2) nel processo tradizionale di sintesi di urea che fa uso del processo di stripping, il consumo di vapore ad alta pressione e il ricupero di vapore a bassa pressione risultano entrambi elevati. (Un processo ? stato considerato tanto migliore quanto piu1 bassa diventa la differenza fra il consumo di vapore ad alta pressione e il ricupero di vapore a bassa pressione). Nella presente invenzione si ? pervenuti a ridurre il volume di vapore ad alta pressione richiesto per lo stripping per il fatto che il processo conforme alla presente invenzione gode di un elevato rapporto di sint-tesi dell'urea ed ? diventato lealizzabile lo stripping di una massa
? Ri ?
fusa della sintesi dell'urea che contiene ammoniaca in una proporzione in eccesso. Pertanto? la presente invenzione ha eliminato gli inconvenienti dei processi di sintesi dell'urea della tecnologia del passato che fanno uso dell'operazione di stripping, inconvenienti che consistono nel fatto che prezioso vapore ad alta pressione viene usato in grande quantit? e, invece viene ricuperato in grande quantit? vapore a bassa pressione di scarso pregio. Inoltre ? possibile ridurre il volume del vapore ad alta pressione alimentato l? dove l'operazione di decomposizione a media pressione viene effettuata con uno scambio diretto di calore con il condensatore del carbamato; e
(3)il costo di costruzione dell'impianto pu? essere ridotto. Precisamente,decomponendo e separando sostanze non reagite in primo luogo mediante stripping e poi mediante decomposizione a media pressione di 12 ?25 kg/cm al manometro, ? diuentato possibile effettuare l'operazione dello stadio di stripping in condizioni piu' blande rispetto a quello del metodo della tecnologia del passato, senza diminuire il calore ricuperato. Inoltre, grazie alla inclusione dell'operazione di assorbimento a media pressione ? diventato piu' facile effettuare il lavaggio del tng, C. GREGORJ
g? inerte proveniente dalla zona di sintesi dell'urea. Come risultato ? diventato possibile ridurre i volumi delle apparecchiature ad alta pressione nella zona di sintesi dell'urea.
Inoltre, ? possibile nella presente invenzione rendere la pressione dello stadio di decomposizione a media pressione inferiore alla pressione di assorbimento per la miscela gassosa ottenuta nello stadio di decomposizione a media pressione ed effettuare l'assorbimento della miscela gassosa proveniente dallo stadio di decomposizione a media pressione dopo aver aumentata la sua pressione sino al livello della pressione di assorbimento.Siccome il suddetto metodo consente di rendere ancora piu* bassa la pressione della decomposizione a media pressione, vapore a bassa pressione generata nel processo pu? in alcuni casi essere usato come sorgente di calore per lo stadio di decomposizione a media pressione.
Siccome la pressione di assorbimento per la miscela gassosa proveniente dallo stadio di decomposizione a media pressione pu? essere resa liberamente indipendente dalla pressione dello stadio di decomposizione a media pressione e si pu? scegliere una pressione elevata conveniente per l'assorbimento, ? possibile aumentare la temperatura di assorbimento.
Ina, C. GREGGE Questo rende piu* facile l*utilizzazione di questo calore di assorbimento?
Una forma realizzaiiva della presente invenzione verr? da qui in avanti descritta nei seguenti esempi, facendo riferimento agli allegati disegni.
Esempio 1
Un esperimento ? stato effettuato in conformit? con il diagramma del ciclo operativo illustrato in figura 1? In un*autoclave 100 per la sintesi di urea si sono caricati 58 kg/ora di ammoniaca liquida attraverso una linea 1 e, come miscela gas-liquido ad una temperatura di 165?C, 1267 kg/ora di ammoniaca, 1129 kg/ora di biossido di carbonio e 265 kg/ora di acqua, per il tramite della linea 4? L*autoclave 100 per la sintesi di urea ? stata fatta funzionare alla
2 pressione relativa, ovverosia al manometro, di 185 kg/cm
e alla temperatura di 192?C con un tempo di permanenza di circa 1 ora? Con un rapporto di sintesi del
69$ si ? ottenuta una massa fusa della sintesi di urea la quale consisteva di 1042 kg/ora di urea,
1? 8 kg/ora di ammoniaca, 340 kg/ora di biossido di carbonio e 570 kg/ora di acqua? Nel frattempo, una miscela gassosa contenente un gas inerte(ammoniaca
127 kg/ora; biossido di carbonio 25 kg/ora; e acqua
7 kg/ora) ? stata scaricata dalla sommit? dell'auto
UfU C'H BHtvCill
!ng. C, GREGO -clave 100 di sintesi dell'urea, per il tramite di una linea 32, ed ? stata fatta pervenire alla parte inferiore di una colonna di assorbimento a media pressione. La suddetta massa fusa di sintesi dell'urea ? stata introdotta per il tramite di una linea 5 nella parte superiore della zona di rettificazione formata da vari stadi di piatti perforati in un apparecchi di stripping 102 alla stessa pressione. La massa fusa di sintesi dell'urea ? stsla messa a contatto in controcorrente con un flusso ascendente di una miscela gassosa contenente ammoniaca, biossido di carbonio ed acqua, mentre la massa fusa fluiva verso il basso attraverso la zona di rettificazione, scambiando in tal modo l'ammoniaca in eccesso presente nella massa fusa di sintesi dell'urea con il biossido di carbonio presente nella miscela gassosa e regolando il rapporto fra ammoniaca e biossido di carbonio nella massa fusa della sintesi di urea sino ad un valore compreso nella gamma consentente uro facile separazione per stripping in corrispondenza dei: fondo della zona di rettificazione. Poi, mentre la massa fusa di sintesi dell?urea viene fatta fluire verso il basso attraverso un tubo di riscaldamento a velo cadente, sostanze non reagite vengono separate per stripping dalla massa fusa di sintesi dell'urea me?
diante suofriscaldamento con vapore a pressione elevata di 25 kg/cm al manometro, vapore che veniva fornito attraverso la linea 24 e che si scaricava attraverso una linea 25, e mediante 676 kg/ora di biossido di carbonio gassoso pressurizzato(160?C) introdotto attraverso una linea 2. Dal fondo dell'apparecchio di stripping 102 si ? ottenuta alla temperatura di 198?C una soluzione consistente di 1019 kg/ora di urea, 205 kg/ora di ammoniaca, 201 kg/ora di biossido di carbonio e 494 kg/ora di acqua.
La suddetta soluzione ? stata fatta entrare immediatamente in uno scambiatore di calore 109 ed ? stata sottoposta a scambio termico con una soluzione depressurizzata di urea proveniente da una
zona di decomposizione a media pressione che verr? descritta piu* avanti.
La soluzione sottoposta cos? a scambio termico ? stata poi depressurizzata e sottoposta a flashing sino ad una pressione relativa di 18 kg/cm attraverso una linea 6 per essere introdotta in una colonna 104 di decomposizione a media pressione. La temperatura di flashing ? stata di 145?C. La colonna 104 di decomposizione a media pressione era formata da vari stadi di 7 piatti e un riscaldatore disposto al di sotto dei sette piatti.
Essa ? stata riscaldata mediante vaporead-alta pressione che veniva fornito attraverso una linea 28 e che si scaricava attraverso una linea 29 cos? da separare sino a livelli prestabiliti le sostanze non reagite. Dopo separazione di sostanze non reagite, la soluzione aveva una composizione consistente di 1008 kg/ora di urea/ICO kg/ora di ammoniaca, 33 kg/ora di biossido di carbonio e 460 kg/ora di acqua. Questa 2 soluzione ? stata depressurizzata sino a 2 kg/cm al manometro attraverso una linea 10, ? stata fatta passare attraverso il lato del fasciame del suddetto scambiatore di calore 109, ed ? stata sottoposta a successivi trattamenti in una colonna di decomposizione a bassa pressione 106 e un concentratore sotto vuoto (cristallizzatore) 108.In proposito, la colonna 106 di decomposizione a bassa pressione ? stata riforniti con 58 kg/ora di biossido di carbonio introdotto come mezzo di stripping attraverso una linea 3? D?altra parte, un gas separatosi ? stato guidato dalla colonna 104 di decomposizione a media pressione, attraverso una linea 11 ed ? stato fatto pervenire sino ad una zona inferiore di una colonna 2 105 di assorbimento a media pressione di 17,5 kg/cm
al manometro, unitamente al gas di scarico alimentato attraverso la linea 32 proveniente dall'autoclave 100 di sintesi dell'urea. La maggior parte del gas separato ? stato assorbita a 100?C nella colonna
105 di assorbimento a media pressione. Il calore di assorbimento? ivi generato? ? stato prelevato mediante una dispersione di urea alimentata attraverso la linea 16 e proveniente dal cristallizzatore 108. La dispersione di urea conteneva un poco di cristalli e aveva la temperatura di 65*0.
Prelevandola dalla dispersione di urea cosi riscaldata e per il tramite di una linea 14, una quantit? corrispondente al prodotto costituito da urea, cio? 1124 kg/ora, ? stata fatta pervenire ad uno stadio di finitura attraverso una linea > 17. Il restante ? stato fatto ritornare al cristallizzatore 108 e
una necessaria quantit? della sua acqua ? stata fatta ivi evaporare.
Il calore ricuperato ? risultato equivalente a 150 kg/ora di vapore a bassa pressione. Una piccola quantit? di gas non assorbito che era presente nella parte inferiore (refrigeratore) della colonna di assorbimento a bassa pressione, ? stata lasciata salire attraverso uno strato di materiale di riempimento della colonna di assorbimento a media pressione.
Nel corso della sua salita esso ? stato assorbito
in una soluzione di ammoniaca e biossido di carbonio introdotta attraverso la linea 20 e proveniente dall*assorbitore a bassa pressione(ammonica 103 kg/ora) biossido di carbonio 96 kg/ora e acqua 148 kg/ora) nonch? 15 kg/ora di acqua introdotta attraverso
una linea 21, e la soluzione ? stata lasciata gocciolare nella parte di refrigerazione. Cos?, solamente gas inerte ? stato scaricato dalla sommit? della colonna attraverso una linea 22. Dal refrigeratore posto al di sotto della colonna di assorbimento a media pressione si ? ottenuta una soluzione che consisteva di 349 kg/ora di ammoniaca, 297 kg/ora di biossido di carbonio e 196 kg/ora di acqua.
Questa soluzione ? stata pressurizffita sino ad una pressione relativa^ow erossia al manometro, di 185 kg/?? ed ? stata poi fatta pervenire attraverso una linea 23 ad un condensatore del carbammato 103 in cui una parte della miscela gassosa(ammoniaca 926 kg/ora , biossido di carbonio 832 kg/ora; e acqua 69 kg/ora) avente una temperatura di 195eC
e proveniente dall?apparecchio di stripping 102 ? stata condensata ed assorbita cos? da fare in modo che la massa fusa della sintesi di urea proveniente dall?autoclave 100 di sintesi dell'urea avesse una temperatura prestabilita. Il calore generato dall'assorbimento ? stato ricuperato setto forma di vapore a bassa pressione di 4 kg/cm al manometro. Dopo l'assorbimento, la tempeitura della soluzione ha raggiunto 165?C come sopra descritto. Il prodotto di assorbimento o assorbato ? stato fatto ricircolare assieme a parte di gas non assorbito, setto forma di una miscela gas-liquido, sino all'autoclave 100 di sintesi dell'urea. La quantit? di vapore a bassa pressione ricuperato ? stata di 680 kg/ora. Dei
680 kg/ora, 400 Kg/ora sono stati usati nella colonna di decomposizione a bassa pressione e nello stadio di finitura cos? come per ricuperare piccole quantit? di ammoniaca e biossido di carbonio contenute nell'acqua evaporata (linea 18) provenia te dal concertratore sotto vuoto. Il restante costituito da 280 kg/ora ha costituito un sovrappi?' ed ? stato asportato fuori dal processo di produzione dell'urea. Come risultato, siccome 820 kg/ora di vapore ad alta pressione sono stati usati principalmente nell'apparecchio di stripping e nella colonna di decomposizione a media pressione, il suddetto processo di sintesi di urea ha consumato in totale 540 kg/ora di vapore.
Esempio 2
Un altro esperimento ? stato condotto in conformit? con il diagramma del ciclo operativo illustrato in figura 2. Questo esempio ? stato condotto nelle stesse condizioni dell'esempio 1 eccetto per i seguenti particolari.
L'effluente della sintesi di ura, che era stato sottoposto all'operazione di stripping dello stadio (b)^? stato immediatamente depressurizzato e sottoposto a flashing sino ad una pressione relativa di 18 kg/cm ed ? stato poi introdotto in una delle colonne, cio? il lato del fasciame 103B del condensatore del carbammato. Parti delle sostanze non reagite presenti nell'effluente della sintesi di urea sono state ulteriormente decomposte nel lato dei tubi ad opera del calore generato in seguito alla formazione di carbammato. L'effluente della sintesi di urea ? stato poi introdotto nella colonna 104 di decomposizione e media pressione dotata di una paite riscaldata con vapore, I trattamenti nella colonna di decomposizione a media pressione e nelle unit? successive sono stati effettuati nello stesso modo indicato nell'esempio 1,
Una miscela gassosa consistente di 127 kg/ora di ammoniaca, 25 kg/ora di biossido di carbonio, 7 kg/ora di acqua e gas inerte separata nello stadio (a) ? stata introdotta attraverso una linea 33 in una colonna 101 di lavaggio del gas inerte, in cui la miscela gassosa ? stata lavata con una soluzione Ina,C. GREGORi
pressurizzata proveniente dallo stadio (f) ed alimentata attraverso una linea 23? Come risultato la miscela gassosa scaricata dalla colonna 101 di lavaggio del gas inerte conteneva 49 kg/ora di ammoniaca, 25 kg/ora di biossido di carbonio e 5 kg/ora di acqua ed ? stata depressurizzata sino alla pressione dello stadio(f) e introdotta nella colonna 105 di assorbimento a media pressione attraverso una linea 32 per essere trattata nello stesso modo indicato nell'esempio 1? L'entalpia delia soluzione proveniente dalla colonna 101 di lavaggio del gas inerte era aumentata dando come risultato un aumento della quantit? di vapore generato nello stadio(g).
Come risultato delle suddette operazioni, il vapore generato nello stadio(g) ? stato aumentato di 53 kg/ora? Corrispondentemente ? stato diminuito al contrario il calore generato nello stadio(-F).
Grazie a queste operazioni, il consumo di vapore ad alta pressione, che ? stato principalmente usato nell'apparecchio di stripping e nella colonna di decomposizione ad alta pressione, ? diventato inferiore al vapore usato nell'esempio 1, cio? ? stato diminuito a 670 kg/ora. D'altra parte ? stato diminuito il vapore a bassa pressione generato nel condensatore del carbammato? Come risultato il sovrappi?' di vapore
Claims (6)
1) Processo per la sintesi di urea comprenden te la reazione di ammoniaca e biossido di carbonio ad una pressione ed una temperatura idonea alla sintesi di urea entro una zona di sintesi dell'urea^ la separazione, sotto forma di una miscela gassosa contenente ammoniaca e biossido di carbonio, dell'ammoniaca in eccesso e del carbammato di ammonio non reagito, dalla massa fusa di sintesi dell'urea cos? ottenuta, la ricircolazione della miscela gassosa alla zona di sintesi dell'urea e l'ottenimento di urea da una soluzione acquosa di urea che ? stata ottenuta mediante la separazione di ammoniaca in eccesso e carbammato ammonico non reagito, processo che comprende i seguenti stadi consecutivi:
(a) si effettua la sintesi di urea a temperature di 170 ?195?C e pressioni relative di 170 ?190 2
kg/cm e con un rapporto molare fra ammoniaca totale alimentata e biossido di carbonio totale alimentato pari a 3,5 ?5,0 nella zona di sintesi dell'urea e si separa un gas inerte contenente ossigeno e accompagnato da ammoniaca e biossido di carbonio - 43 - OFFICIO BREVETTI
:???r. C?ECC ad una pressione uguale alla pressione di sintesi dell?urea dalla massa fusa ottenuta nella sintesi dell'urea e contenente l'urea cos? sintetizzata;
(b) si sottopone la massa fusa ottenuta nella sintesi di urea e proveniente dallo stadio(a) ad una operazione di stripping includente una operazione di rettificazione ad una pressione uguale alla pressione di sintesi dell'urea e a temperature di 170 -205?C usando biossido di carbonio che ammonta ad almeno il 60$ del biossido di carbonio usato per la produzione e fornito come materia prima per la sintesi di urea e che contiene 0,5 ?5,0$ in volume di aria come inibitore di corrosione, decomponendo e separando in tal modo il carbammato ammonico non reagito unitamente ad ammoniaca in eccesso gassificata, sotto forma di una miscela gassosa di ammoniaca e biossido di carbonio;
(c) si sottopone l'effluente dalla sintesi di urea proveniente dallo stadio (b) ad una operazione di decomposizione a media pressione a pressioni relative comprese nella gamma di valori fra 12 e 5 kg/cm in modo da separare ammoniaca e biossido di carbonio residui dall'effluente della sintesi dell'urea ed ottenere una soluzione di urea che contiene pur sempre ammoniaca e biossido di carbonio resi?
c. c.
dui ad un contenuto tdale del 5-12^ in peso;
(d) si riduce la pressione della soluzione di urea proveniente dallo stadio (c) sino ad una pressione relativa di 1 - 5 kg/cm , separando in tal modo ulteriormente almeno parti dell?ammoniaca e del bios?
, t
sido di carbonio residui dalla soluzione di urea ed ottenendo una corrente mista costituita da un?altra soluzione dell'urea e da un gas contenente ammoniaca e biossido di carbonio;
(e) si riscalda la corrente mista ottenuta nello stadio (ri) sotto la stessa pressione, sottoponendo la corrente mista cos? riscaldata ad una operazione di stripping adiabatica usando biossido di carbonio che ammonta a 1-1 del biossido di carbonio destinato alla produzione fornito come materia prima per la sintesi di urea, in modo da separare, sotto forma di un gas contenente ammoniaca e biossido di carbonio, la maggior parte dell?ammoniaca e del biossido di carbonio non reagiti ancora presenti nella soluzione dell'urea ed ottenere una soluzione acquosa di urea sostanzialmente esente da ammoniaca e biossido di carbonio, e sottoponendo la soluzione acquosa di urea a successivi stadi di concentrazione e finitura; e dall'altro lato,
(f) si assorbe l'ammoniaca ed il biossido
4D II
Ing, GREGORJ
di carbonio separati nello stadio (e) in acqua,una soluzione acquosa diluita di carbonato ammonico oppure un'altra soluzione acquosa di urea e si assorbe,nella soluzione acquosa cos? ottenuta, quale mezzo di assorbimento, l'ammoniaca e il biossido di carbonio separati dall'effluente dalla sintesi di urea nello stadio (c) alla stessa pressione dell'oporazione di decomposizione a pressione media nello sbdio (c);
(g) si potta il prodotto di assorbimento ottenuto nello stadio (f) e contenente ammoniaca e biossido di carbonio a contatto con la miscela gassosa di ammoniaca e biossido di carbonio, separata nello stadio (b) a pressioni uguali alla pressione della sintesi dell'urea, e si condensano almeno parti dell'ammoniaca e del biossido di carbonio, presenti nella miscela gassosa,in misura tale che la temperctura nella zona di sintesi dell'urea viene mantenuta entro la prestabilita gamma di valori della temperatura e si rimuove il risultante calore di condensazione; e poi
(h) si fa ricircolare il prodotto di condensazione e la miscela gassosa non condensata contenente ammoniaca e biossido di carbonio non reagiti ottenuti entrambi nello stadio (d), alla zona di
? UFFICIO BREVETTI
(ng, C, GREGQRi sintesi dell?urea nello stadio (a).
2) Processo quale rivendicato nella rivendicazione 1, in cui l'effluente della sintesi di urea ottenuto nello stadio(b) viene sottoposto ad una operazione di flashing a pressione ridotta ad una pressione che ? uguale alla pressione dell'operazione di decomposizione a media pressione nello stadio(c) e l'operazione di decomposizione a media pressione nello stadio (c) viene effettuata riscaldando con il calore di assorbimento generato nello stadio(g), decomponendo e gassificando in tal modo almeno parti delle sostanze non reagite, e, eventualmente, riscaldando mediante vapore,
3)Processo quale rivendicato nella rivendicazione 1, in cui, prima di ridurre la pressione
del gas inerte separato nello stadio(a) sottoponendo il gas inerte al trattamento nello stadio (f) parti dell'ammoniaca e del biossido di carbonio che accompagnano il gas inerte vengono lavate con il prodotto di assorbimento o assorbato proveniente dallo stadio (f) e la risultante soluzione viene usata come assorbente nello stadio (g).
4)Processo quale rivendicato nella rivendicazione 1, in cui l'effluente della sintesi di urea ottenuto mediante l'operazione di stripping nello
stadio (b) viene sottoposto a scambio termico con la corrente mista ottenuta nello stadio (d).
5) Processo quale rivendicato nella rivendicazione 1 o 2, in cui lo stadio (?) viene effettuato a temperature di 80 -120?C e almeno parte del calore generato dall'assorbimento di ammoniaca e biossido di carbonio viene utilizzato nello stadio di concentrazione.
6)Processo quale rivendicato nella rivendicazione 1, 2 o 3, in cui l'asportazione del calore di condensazione generato nello stadio (g) viene effettuata producendo vapore avente pressioni relati? ve comprese nella gamma di valori fra 2 e 7 kg/cm .
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