Способ увеличения производительности установки для получения мочевины

011378 Изобретение относится к способу увеличения производительности существующего способа получения мочевины, включающего проводимые в секции высокого давления реакцию диоксида углерода и аммиака с образованием мочевины в реакторе, десорбцию технологического потока из реактора в термическом десорбере в результате подвода тепла или десорбцию технологического потока из реактора в аммиачном десорбере в результате подвода тепла при использовании аммиака в качестве десорбирующего газа, и конденсацию десорбирующих газов в конденсаторе, после чего полученный конденсат возвращают в реактор. Такой существующий способ описывается, например, в работе Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry, Vol. A27, 1996, p. 344-350 как способ самодесорбции от компании Snamprogetti. В таком способе аммиак и диоксид углерода вводят в контакт друг с другом в реакторе при давлении 15,0-16,5 МПа и при соотношении N/C 3,0-4,0 моль/моль. Технологический поток, который образуется в реакторе, направляют в десорбер высокого давления, в котором данный технологический поток нагревают для того, чтобы обеспечить разложение карбамата аммония, и выпускают избыточный аммиак, совместно с аммиаком и диоксидом углерода, образовавшимися в результате разложения карбамата аммония, в качестве газового потока из десорбера высокого давления. В данном случае в качестве десорбирующего газа также можно использовать и аммиак. Газовый поток из десорбера высокого давления частично конденсируют в конденсаторе высокого давления, в который также вводят и поток карбамата из секции извлечения среднего давления. После этого поток газа/жидкости из конденсатора высокого давления подают в сепаратор высокого давления, при этом жидкую фракцию возвращают в реактор при помощи эжектора. Газ из сепаратора высокого давления направляют в секцию извлечения среднего давления. Для специалиста известно, что увеличение производительности существующих способов достигается в результате замены того технологического оборудования, которое образуют узкие места в способе,на более крупные модули оборудования. Примером оборудования, которое потребовалось бы заменить на более крупный модуль, является, например, реактор получения мочевины. Такой способ описан, например, в документе ЕР-0751121-А 1. В данной патентной публикации указано, что производительность способа самодесорбции от компании Snamprogetti может быть увеличена в результате добавления второго реактора или в результате замены существующего реактора на более крупный реактор. Недостаток такого увеличения реактора заключается в том, что для сохранения технологических условий дорогостоящие насосы высокого давления для аммиака также должны быть заменены на более крупные насосы. Конденсатор и десорбер, также, вероятно необходимо будет заменить на модули, характеризующиеся более высокой производительностью. Недостаток замены реактора и насосов высокого давления для аммиака заключается в том, что для этого потребуются большие затраты. Цель изобретения заключается в разработке способа увеличения производительности способа получения мочевины, при использовании которого в возможно большей степени избегают замены дорогостоящего оборудования. Это достигается в результате того, что соотношение N/C в реакторе находится в диапазоне от 2,8 до 3,3 моль/моль, давление в секции высокого давления способа находится в диапазоне от 13,5 до 16,0 МПа,по меньшей мере часть технологического потока из реактора подвергают десорбции в СО 2-десорбере в результате подвода тепла и при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа и увеличивают производительность по конденсации в секции высокого давления способа. Соотношение N/C представляет собой молярное соотношение между аммиаком (N) и диоксидом углерода (С) в реакторе. В существующем способе получения мочевины данное соотношение находилось в диапазоне от 3,0 до 4,0 моль/моль. Уменьшение соотношения N/C до значения в диапазоне от 2,8 до 3,3 моль/моль является одной из мер, предпринимаемых для увеличения производительности существующего способа. В существующем способе получения мочевины давление в секции высокого давления способа находилось в диапазоне от 15,0 до 16,5 МПа. Для увеличения производительности существующего способа получения мочевины данное давление уменьшают до давления в диапазоне от 13,5 до 16,0 МПа. Третье условие увеличения производительности заключается в том, чтобы технологический поток из реактора, включающий мочевину, аммиак, диоксид углерода, воду и карбамат аммония, по меньшей мере, частично был бы подвергнут десорбции в СО 2-десорбере в результате подвода тепла и при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа. Для этого в существующую схему добавляют СО 2-десорбер. Соответственно схеме способ с увеличенной производительностью включает термический десорбер или аммиачный десорбер, а также СО 2-десорбер, в котором десорбции подвергают часть технологического потока из реактора. Специалист в соответствующей области техники легко сможет отрегулировать оптимальное распределение технологического потока между двумя типами десорбера. Также можно преобразовать существующие термический десорбер или аммиачный десорбер в СО 2 десорбер, в результате чего весь технологический поток из реактора будут подвергать десорбции в СО 2 десорбере. Само собой разумеется, что существующие термический десорбер или аммиачный десорбер также могут быть заменены на новый СО 2-десорбер. Вариант, выбираемый специалистом, определяется-1 011378 состоянием существующих термического десорбера или аммиачного десорбера при том условии, что при увеличении производительности избегают замены оборудования с высокой стоимостью, если оборудование находится в хорошем физическом состоянии. Однако, принимая во внимание техническую простоту способа, десорбцию всего газового потока из реактора предпочтительно проводить в CO2-десорбере. Четвертое условие для увеличения производительности существующего способа получения мочевины заключается в увеличении производительности конденсации в секции высокого давления способа. Этого можно добиться различными способами. Например, можно добавить скруббер высокого давления или второй конденсатор высокого давления. В альтернативном варианте можно увеличить производительность по конденсации у существующего конденсатора. Отходящие газы из конденсатора, по меньшей мере, частично конденсируют в скруббере высокого давления. Скруббер высокого давления может быть сконструирован двумя способами. 1. По существу, полная очистка аммиака и диоксида углерода от отходящего газа, достигаемая в результате охлаждения при помощи теплообменника с последующей очисткой при помощи раствора карбамата среднего давления. 2. Частичная очистка аммиака и диоксида углерода от отходящего газа, при этом в теплообменнике конденсируют только аммиак и диоксид углерода. В данной конструкции раствор карбамата, исходящий из секции извлечения среднего давления, подают в скруббер высокого давления и/или конденсатор высокого давления. Для увеличения производительности конденсации также можно добавить конденсатор высокого давления, в котором отходящие газы из существующего конденсатора высокого давления конденсируют в потоке карбамата, подаваемом из секции извлечения среднего давления в дополнительный конденсатор высокого давления. Добавляемый конденсатор высокого давления может быть сконструирован в виде конденсатора со стекающей пленкой или в виде конденсатора испарительного типа. Добавляемый конденсатор высокого давления может быть установлен параллельно существующему конденсатору высокого давления или последовательно с ним. В дополнительном конденсаторе высокого давления могут вырабатываться водяной пар или горячая вода. В случае параллельной установки добавляемого конденсатора высокого давления поток отходящих газов из десорбера и поток карбамата из секции извлечения среднего давления разделяют и направляют в оба конденсатора высокого давления. Поток карбамата, который образуется в конденсаторах высокого давления, возвращают в реактор, а отходящие газы из конденсаторов высокого давления направляют в секцию извлечения среднего давления. При последовательном расположении отходящий газ из существующего конденсатора высокого давления конденсируют в добавляемом конденсаторе высокого давления, при этом, по меньшей мере часть потока карбамата из секции извлечения среднего давления подают в добавляемый конденсатор высокого давления. Поток карбамата из добавляемого конденсатора высокого давления можно подавать в существующий конденсатор высокого давления либо отдельно от части потока карбамата из секции извлечения среднего давления, либо вместе с ней. Поток карбамата из существующего конденсатора высокого давления возвращают в реактор, а отходящие газы из конденсаторов высокого давления выпускают в секцию извлечения среднего давления. Также можно объединять потоки карбамата из обоих конденсаторов высокого давления и возвращать их, необязательно через сепаратор, в реактор. Предпочтительно конденсаторы устанавливают на низком уровне по высоте (поблизости от уровня земли). Такая установка требует использования эжекторов с потоком аммиачного носителя. Для увеличения производительности существующего способа получения мочевины, кроме того,также предпочтительно увеличивать производительность реакции. Этого можно добиться, например, в результате увеличения реакционного объема у существующего реактора. Специалисту известно, что в способе получения мочевины производительность конденсации и производительность реакции можно одновременно увеличить в результате добавления в секцию высокого давления способа оборудования, в котором конденсацию и реакцию можно будет проводить одновременно. Примерами такого оборудования являются бассейновый конденсатор, бассейновый реактор и комбинированный реактор. Бассейновый конденсатор раскрыт, например, в ЕР-0155735-А 1. Бассейновый конденсатор можноустанавливать горизонтально или вертикально. В бассейновом конденсаторе конденсируют отходящий газ из десорбера (десорберов), а, кроме того, в бассейновом конденсаторе образуется часть производимой мочевины. Таким образом, поток жидкости, который выпускают из бассейнового конденсатора в реактор, включает как карбамат, так и мочевину. Бассейновый реактор раскрыт также в US-A-5767313. Бассейновый реактор включает конденсаторную секцию и реакторную секцию в аппарате, установленном в горизонтальном положении. Комбинированный реактор раскрыт, например, в US-B1-6392096, US-B2-6680407 и US-A-5936122. Комбинированный реактор включает конденсаторную секцию и одну или две реакторные секции в аппарате, установленном в вертикальном положении. Конденсаторную секцию можно расположить выше или-2 011378 ниже реакторной секции. В случае наличия двух реакторных секций конденсаторную секцию располагают между двумя реакторными секциями. В бассейновом реакторе или в комбинированном реакторе отходящий газ из десорбера (десорберов) конденсируют в конденсаторной секции, в то время в реакторной секции или в секциях образуется мочевина. В конденсаторную секцию бассейнового реактора или комбинированного реактора подают по меньшей мере часть потока карбамата из секции извлечения среднего давления. Технологический поток из секции реактора направляют в CO2-десорбер и необязательно в термический или аммиачный десорбер. Бассейновый реактор и комбинированный реактор также можно использовать для замены существующих реактора и конденсатора. Изобретение также относится к установке получения мочевины, включающей в секции высокого давления способа реактор, термический десорбер или NH3-десорбер и конденсатор, в которой помимо термического десорбера или NH3-десорбера присутствует также и СО 2-десорбер. Установка получения мочевины также может включать скруббер высокого давления или второй конденсатор, если производительность конденсации в секции высокого давления способа увеличена. Если в секции высокого давления способа будут увеличены как производительность конденсации,так и производительность реакции, то тогда установка получения мочевины может включать бассейновый конденсатор, бассейновый реактор или комбинированный реактор. Изобретение также включает установку получения мочевины, секция высокого давления которой включает бассейновый реактор или комбинированный реактор, термический десорбер или NH3-десорбер и CO2-десорбер. Изобретение разъяснено со ссылкой на следующие далее примеры, которые не ограничивают изобретение. На фиг. 1 представляет способ самодесорбции от компании Snamprogetti. В реакторе (R) аммиак и диоксид углерода вводят в контакт при давлении 15 МПа и соотношении N/C 3,5 моль/моль. Технологический поток из реактора направляют в десорбер (S), в котором поток подвергают десорбции под воздействием тепла. После этого содержащий мочевину технологический поток из десорбера направляют в секцию извлечения среднего давления (МР), в которой проводят дополнительное извлечение мочевины,в результате которого образуется поток карбамата. В дополнение к этому, в секции извлечения среднего давления отделяют газовый поток, который направляют в секцию (N), в которой извлекают газообразный аммиак. Этот газообразный аммиак возвращают в реактор (R) при помощи эжектора (Е). Поток, содержащий мочевину, направляют из секции извлечения среднего давления в секцию извлечения низкого давления (LP). После выпуска из секции извлечения низкого давления поток мочевины (U) подвергают концентрированию и дополнительному извлечению мочевины. Поток карбамата из секции извлечения низкого давления возвращают в секцию извлечения среднего давления. Десорбирующие газы из десорбера смешивают в смесителе (М) вместе с потоком карбамата из секции извлечения среднего давления и направляют в конденсатор (С). Здесь десорбирующие газы частично конденсируют. Поток газа/жидкости из конденсатора подают в сепаратор (А). Жидкую фракцию возвращают из сепаратора в реактор при помощи эжектора (Е), носителем в котором является поток аммиака. Газовый поток из сепаратора направляют в секцию извлечения среднего давления. Производительность способа, соответствующего фиг. 1, составляет 1550 т/день. Фиг. 2 представляет способ самодесорбции от компании Snamprogetti с производительностью,увеличенной в соответствии с изобретением. В реакторе (R), реакционный объем которого был увеличен,аммиак и диоксид углерода вводят в контакт при давлении 14,0 МПа и соотношении N/C 3,0 моль/моль. Технологический поток из реактора направляют в десорберы (Sn и Sb). В десорбере (Sb) технологический поток из реактора подвергают десорбции под воздействием тепла, а в десорбере (Sn) - под воздействием тепла и при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа. После этого содержащий мочевину технологический поток из десорбера (Sb) направляют в секцию извлечения среднего давления (МР), в которой проводят дополнительное извлечение мочевины из данного технологического потока, в результате чего образуется поток карбамата. Содержащий мочевину технологический поток из десорбера (Sn) направляют во вновь установленную секцию извлечения низкого давления (LPn), в которой проводят дополнительное извлечение мочевины из данного технологического потока, в результате чего образуется поток карбамата низкого давления. В дополнение к этому, в секции извлечения среднего давления отделяют газовый поток, который направляют в секцию (N), в которой извлекают газообразный аммиак. Данный газообразный аммиак возвращают в реактор (R) при помощи эжектора (Е). Поток, содержащий мочевину, также направляют из секции извлечения среднего давления в секцию извлечения низкого давления (LPb). После выпуска из секций извлечения низкого давления (LPb и LPn) потоки мочевины (U) подвергают концентрированию и дополнительному извлечению мочевины. Потоки карбамата из секций извлечения низкого давления возвращают в секцию извлечения среднего давления. Десорбирующий газ из десорбера (Sb) направляют в конденсатор (С). Часть потока карбамата из секции извлечения среднего давления необязательно можно добавлять в конденсатор. Десорбирующие-3 011378 газы в конденсаторе частично конденсируют. Несконденсированные газы направляют из конденсатора в скруббер (SC). Десорбирующий газ из десорбера (Sn) и отходящий газ из реактора также направляют в скруббер (SC). В скруббере практически все газы конденсируют в потоке карбамата из секции извлечения среднего давления, при этом данный поток также подают в скруббер. Конденсат возвращают в реактор при помощи эжектора (Е). Сбросные газы (а), содержащие следы аммиака и диоксида углерода, выпускают из скруббера в абсорбер. Производительность способа, соответствующего фиг. 2, составляет 2400 т/день. Фиг. 3 представляет способ самодесорбции от компании Snamprogetti с производительностью,увеличенной в соответствии с изобретением. В реакторе (R), реакционный объем которого был увеличен,аммиак и диоксид углерода вводят в контакт при давлении 14,0 МПа и соотношении N/C 3,0 моль/моль. Технологический поток из реактора направляют в десорберы (Sn и Sb). В десорбере (Sb) технологический поток из реактора подвергают десорбции под воздействием тепла, а в десорбере (Sn) - под воздействием тепла и при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа. После этого содержащий мочевину технологический поток из десорбера (Sb) направляют в секцию извлечения среднего давления (МР), в которой проводят дополнительное извлечение мочевины из данного технологического потока, в результате чего образуется поток карбамата. Содержащий мочевину технологический поток из десорбера (Sn) направляют во вновь установленную секцию извлечения низкого давления (LPn), в которой проводят дополнительное извлечение мочевины из данного технологического потока, в результате чего образуется поток карбамата низкого давления. В дополнение к этому, в секции извлечения среднего давления отделяют газовый поток, который направляют в секцию (N), в которой извлекают газообразный аммиак. Данный газообразный аммиак возвращают в реактор (R) при помощи эжектора (Е). Поток, содержащий мочевину, также направляют из секции извлечения среднего давления в секцию извлечения низкого давления (LPb). После выпуска из секций извлечения низкого давления (LPb и LPn) потоки мочевины (U) подвергают концентрированию и дополнительному извлечению. Потоки карбамата из секций извлечения низкого давления возвращают в секцию извлечения среднего давления. Десорбирующий газ из десорберов (Sn и Sb) направляют в конденсаторы (Cn и Cb). Часть потока карбамата из секции извлечения среднего давления необязательно можно добавлять в конденсатор (Cb). Десорбирующие газы частично конденсируют в конденсаторах. Несконденсированные газы направляют из конденсаторов (Cn и Cb) в скруббер (SC). Отходящий газ из реактора также направляют в скруббер(SC). В скруббере практически все газы конденсируют в потоке карбамата из секции извлечения среднего давления, при этом данный поток также подают в скруббер. Конденсат возвращают в реактор при помощи эжектора (Е). Сбросные газы (а), содержащие следы аммиака и диоксида углерода, выпускают из скруббера в абсорбер. Производительность способа, соответствующего фиг. 3, составляет 2400 т/день. Фиг. 4 представляет способ самодесорбции от компании Snamprogetti с производительностью,увеличенной в соответствии с изобретением. В реакторе (R), реакционный объем которого был увеличен,аммиак и диоксид углерода вводят в контакт при давлении 14,0 МПа при соотношении N/C 3,0 моль/моль. Технологический поток из реактора направляют в десорбер (Sn). Во вновь добавляемом десорбере (Sn), который заменяет существовавший десорбер, технологический поток из реактора подвергают десорбции под воздействием тепла и при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа. Содержащий мочевину технологический поток из десорбера после этого направляют в секцию извлечения среднего давления (МР), в которой из данного технологического потока проводят дополнительное извлечение, в результате чего образуется поток карбамата. В секции извлечения среднего давления также отделяют газовый поток, при этом данный поток направляют в секцию (N), в которой извлекают газообразный аммиак. Данный газообразный аммиак возвращается в реактор (R) при помощи эжектора (Е). Поток, содержащий мочевину, направляют из секции извлечения среднего давления в секцию извлечения низкого давления (LP). После выпуска из секции извлечения низкого давления поток мочевины (U) подвергают концентрированию и дополнительному извлечению. Поток карбамата из секции извлечения низкого давления возвращают в секцию извлечения среднего давления. Десорбирующий газ из десорбера (Sn) подают во вновь установленный бассейновый конденсатор(PC), который заменяет существовавший конденсатор. В бассейновый конденсатор необязательно можно добавлять часть потока карбамата из секции извлечения среднего давления. Десорбирующие газы в бассейновом конденсаторе частично конденсируют. Несконденсированные газы направляют из бассейнового конденсатора в скруббер (SC). Отходящий газ из реактора также направляют в скруббер (SC). В скруббере практически все газы конденсируют в потоке карбамата из секции извлечения среднего давления, при этом данный поток также подают в скруббер. Сбросные газы (а), содержащие следы аммиака и диоксида углерода, выпускают из скруббера в абсорбер. Конденсат возвращают в бассейновый конденсатор. Конденсат, который образуется в бассейновом конденсаторе, возвращают в реактор при помощи эжектора (Е). Производительность способа, соответствующего фиг. 4, составляет 2610 т/день.-4 011378 Фиг. 5 представляет способ самодесорбции от компании Snamprogetti с производительностью,увеличенной в соответствии с изобретением. В реакторе (R), реакционный объем которого был увеличен,аммиак и диоксид углерода вводят в контакт при давлении 14,0 МПа при соотношении N/C 3,0 моль/моль. Технологический поток из реактора направляют в десорбер (Sn). Во вновь установленном десорбере (Sn), который заменяет существовавший десорбер, технологический поток из реактора подвергают десорбции под воздействием тепла и при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа. Содержащий мочевину технологический поток из десорбера после этого направляют в секцию извлечения среднего давления (МР), в которой проводят дополнительное извлечение мочевины из данного технологического потока, в результате чего образуется поток карбамата. В секции извлечения среднего давления также отделяют газовый поток, при этом данный поток направляют в секцию (N), в которой извлекают газообразный аммиак. Данный газообразный аммиак возвращается в реактор (R) при помощи эжекторов (Е 1 и Е 2). Перед тем, как газообразный аммиак поступит в эжектор (Е 1) и/или (Е 2), его можно нагревать. Поток, содержащий мочевину, направляют из секции извлечения среднего давления в секцию извлечения низкого давления (LP). После выпуска из секции извлечения низкого давления поток мочевины (U) подвергают концентрированию и дополнительному извлечению. Поток карбамата из секции извлечения низкого давления возвращают в секцию извлечения среднего давления. Часть десорбирующего газа из десорбера (Sn) направляют во вновь установленный бассейновый конденсатор (PC), который заменяет существовавший конденсатор. В бассейновый конденсатор необязательно можно добавлять часть потока карбамата из секции извлечения среднего давления. Десорбирующие газы в бассейновом конденсаторе частично конденсируют. Несконденсированные газы направляют из бассейнового конденсатора в скруббер (SC). Отходящий газ из реактора также направляют в скруббер(SC). В скруббере практически все газы конденсируют в потоке карбамата из секции извлечения среднего давления, при этом данный поток также добавляют в скруббер. Сбросные газы (а), содержащие следы аммиака и диоксида углерода, выпускают из скруббера в абсорбер. Конденсат возвращают в бассейновый конденсатор. Конденсат, который образуется в бассейновом конденсаторе, возвращают в реактор при помощи эжектора (Е 1). Еще одну часть десорбирующего газа из десорбера (Sn) возвращают непосредственно из десорбера в реактор при помощи эжектора (Е 2). Данная конструкция делает возможным пропускать как можно большее количество диоксида углерода, в результате чего достигается меньшее расходование потока. Производительность способа, соответствующего фиг. 5, составляет 2610 т/день. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ увеличения производительности установки для получения мочевины, которая содержит в секции высокого давления реактор для осуществления реакции диоксида углерода и аммиака с образованием мочевины, термический десорбер для десорбции технологического потока из реактора за счет подвода тепла или аммиачный десорбер для десорбции технологического потока из реактора за счет подвода тепла при использовании аммиака в качестве десорбирующего газа, конденсатор для конденсации десорбирующего газа и средства возврата конденсата в реактор, заключающийся в том, что соотношение N/C в реакторе поддерживают в диапазоне от 2,8 до 3,3 моль/моль, давление в секции высокого давления устанавливают в диапазоне от 13,5 до 16,0 МПа, по меньшей мере часть технологического потока из реактора подвергают десорбции в СО 2-десорбере, в котором технологический поток из реактора десорбируют в результате подвода тепла при использовании диоксида углерода в качестве десорбирующего газа и увеличивают производительность конденсатора секции высокого давления. 2. Способ по п.1, в котором весь технологический поток из реактора подвергают десорбции в СО 2 десорбере. 3. Способ по п.1 или 2, в котором производительность конденсатора увеличивают путем добавления скруббера высокого давления, в который подают отходящие газы из конденсатора и необязательно поток карбамата среднего давления. 4. Способ по любому одному из пп.1-3, в котором производительность конденсатора увеличивают путем добавления второго конденсатора высокого давления. 5. Способ по любому одному из пп.1-4, в котором дополнительно увеличивают производительность реактора за счет увеличения реакционного объема реактора. 6. Способ по любому из пп.1-2, в котором производительность конденсатора и производительность реактора увеличивают за счет добавления в секцию высокого давления способа бассейнового конденсатора, бассейнового реактора или комбинированного реактора, в которые подают отходящие газы из десорбера (десорберов) и поток карбамата среднего давления. 7. Способ по любому из пп.1-2, в котором производительность конденсатора и производительность реактора увеличивают за счет замены реактора и конденсатора бассейновым реактором или комбинированным реактором.-5 011378 8. Установка получения мочевины, содержащая в секции высокого давления реактор, конденсатор,термический десорбер или NH3-десорбер и СО 2-десорбер, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит скруббер высокого давления, расположенный в секции высокого давления. 9. Установка получения мочевины, содержащая в секции высокого давления бассейновый реактор или комбинированный реактор, термический десорбер или NH3-десорбер и СО 2-десорбер.