179298. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammónia és karbamid együttes előállítására
3 179298 4 A találmány szerinti eljárás alkalmazása lehetőséget nyújt folyékony ammónia és karbamid egyidejű előállítására, mellyel a képződött ammónia és karbamid mennyisége egyaránt tág határok között változtatható. Az eljárást foganatosító berendezés rendeltetésszerű üzemeltetésével tehát folyékony ammóniát és karbamidot termelünk egyidejűleg. Ebben az esetben az első szén-dioxid abszorber enyhébb körülmények között üzemel, mint amelyet a szokásos ammónia-előállításhoz használnak, olyan értelemben, hogy nem szükséges a szén-dioxid mennyiségét rendkívül alacsony maradék szén-dioxid-tartalomra csökkenteni, így az ezzel járó hőveszteség elkerülhető. A karbamid-üzemrész zavara esetén a folyékony ammónia termelése névleges értéken tartható, míg a gáz előállítására használt szakasz és az ammóniaszin tézis csökkentett terheléssel működik. A kiegészítő szén-dioxid-abszorpciós üzemrész, és az ammóniával kezelt vizes oldat rektifikálására használt üzemrész természetesen teljes kapacitással üzemel, következésképpen minden konvertált gáz szén-dioxid-mentes, tésre kerül, mintegy 1000 ppm maradék szén-dioxic-tartalomig. Amennyiben folyékony ammónia előállítására nincs szükség, de 100% mennyiségben karbamidot akarunk előállítani, akkor az első szén-dioxid abszorber és a rektifikáló szakasz üzemen kívül helyezhető, miközben a karbamid-üzemrész teljes terheléssel üzemel. Magától értetődő, hogy a gázelőállító és az ammónia-szintézis üzemrészei is csökkentett terheléssel üzemelnek. A szintézis-kompresszor működésének elemzése különböző üzemelési körülmények között azt mutatja, hogy a szabályozással különösebb problémák nem adódnak, és ilyen körülmények között elfogadható hatásfokkal működik, még csökkentett terhelésű üzemeltetés esetén is. Az előbbiekből kitűnik, hogy a fenti ciklus rendkívüli rugalmasságot tesz lehetővé. A találmány szerinti eljárást a következőkben folyamatábra kapcsán szemléltetjük, anélkül, hogy a találmányt arra korlátoznánk. A földgázt az 1 vezetéken a 2-kén-kihajtó szakaszba tápláljuk, a 3 hűtőt elhagyva a gáz az 5 gőzzel együtt a 4 reformáló oszlopba kerül, és a 6 vezetéken keresztül, a 7 levegővel a végső 8 reformáló oszlopba tápláljuk. A 8 reformáló oszlopból kilépő reformált gázt a 9 hűtőn és 10 vezetéken keresztül all oszlopba vezetjük, ahol a szén-monoxid szén-dioxiddá alakul. All oszlopból távozó, lényegében szén-dioxidot, nitrogént és hidrogént tartalmazó gázelegyet a 12 melegítő berendezésen és 13 csővezetéken keresztül a szén-dioxid abszorpciós rendszerbe vezetjük, mely rendszer a 14 első szén-dioxid abszorberből, és az abszorpcióhoz használt oldószer kinyerésére szolgáló 15 desztilláló oszlopból áll. A többé-kevésbé szén-dioxid-mentesített gázt a 16 vezetéken keresztül, a 17 szelepen keresztül bejövő gázzal keverve a 19 vezetéken és 20 kompresszoron keresztül a 18 második szén-dioxid abszorberbe vezetjük. A 18 második szén-dioxid abszorberben (kaibamát reaktor) a szén-dioxid a 21 vezetéken betáplált, ammóniával kezelt oldatban levő ammóniával csaknem teljesen lereagál, így ammónium-karbamát-oldat képződik, melyet a 22 vezetéken keresztül, a 23 karbamid-szintézisreaktorba táplálunk. A 18 második szén-dioxid abszorber felső részéből kilépő, nem reagált szén-dioxid frakciót az ammóniaszintézis gázával együtt a 24 vezetéken továbbítva a 25 harmadik szén-dioxid abszorberben ammóniában dús ammónium-karbonát-oldatban abszorbeáljuk, a képződött ammónium-karbamát-olcatot a készülékből elvezetve a 26 vezetéken a í8 második szén-dioxid abszorber alsó részébe tápláljuk. A szén-dioxidtól mentesített ammóniaszintézis gázt a 25 harmadik szén-dioxid abszorberből a 27 vezetéken keresztül a 28 reaktorba tápláljuk, ahol a szén-monoxid metánná alakul. A 28 reaktorból kilépő gázt a 29 ammónia-abszorberben nem abszorbeált, és a 30 vezetéken érkező, lényegében nitrogént és hidrogént tartalmazó gázhoz keverjük, majd a 31 vezetéken keresztül a dehidratáló berendezésbe, ahonnan komprimálva, a 32 vezetéken keresztül a 33 ammónia-szintetizáló reaktorba tápláljuk. A 29 ammónia-abszorberből a tömény, ammóniával kezelt oldatot részben a 21 vezetéken keresztül a 18 második szén-dioxid abszorberbe vezetjük, míg a maradék részt folyékony ammónia előállítására, a 35 rektifíkálóoszlopba tápláljuk. A 23 karbamidszintézis-reaktorban az ammónium-karbamát-oldatot a karbamidtisztító üzemrészből, a 34 vezetéken kis nyomással érkező ammóniához keverjük. A karbamidoldat kisnyomású tisztítási műveletéből a 36 vezetéken érkező ammónia egy részét az ammónia-szintézisgáz dehidratálására használjuk. A karbamidoldatot tovább kezeljük mindaddig, míg a termék a 37 nyíl irányában a folyamatból el nem távozik. A találmány szerinti eljárás során azt a meglepő tényt tapasztaltuk, hogy a karbamátreaktorba táplált gázáramban a szén-dioxid parciális nyomásának a csökkentése, ahhoz viszonyítva, amikor a szén-dioxid teljes mennyiségét a karbamátreaktorba tápláljuk, nincs hatással a karbamáttá való átalakításnál kapott konverzióra és ez ellentétben van az ismert eljárásoknál tapasztaltakkal, miszerint a szén-dioxid nyomását növelni kell, hogy a konverzió is növekedjék. A következő példát a találmány jobb megértése céljából közöljük, anélkül, hogy a találmányt a példára korlátoznánk. Példa Kiindulóanyag: metán Előállítandó tennék: folyékony ammónia 400 t/nap karbamid 1000 t/nap 27 000 normál m3/h földgázt, 100% metánnak véve, szokásos módon (primer reformálás, szekunder 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 1
