180880. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására
5 180880 6 Az 1. ábra szerint a karbamidot függőleges helyzetű hengeralakú reaktorban állítjuk elő. A reaktor el van látva olyan szitatálcákkal, amelyek lehetővé teszik a tengelyirányú áramlás homogénen tartását és így a reakcióelegy visszakeveredésének megelőzését. A reaktorban képződő folyékony köztitermék a gravitáció hatására a 4 vezetéken, illetve a fenékrészen elhelyezett bevezető nyíláson át egy függőleges helyzetű sztrippelő egységbe jut (az egységet a 10 vízgőzzel fűtjük), ahol a maradék ammónium-karbamát csaknem teljesen elbomlik. A bomláskor képződő gázok és az ammónia-fölösleg egy része a 3 vezetéken visszajutnak a reaktorba. A hőcserélő fejrészéhez kapcsolt 17 gáz-folyadékelválasztó tartályból távozó 6 oldat ejtöfilmes sztripper formájában megjelenő második sztrippelő egységbe jut, amelyet a 11 vízgőzzel fűtünk. Ebben a második egységben az összesen szükséges előmelegitett széndioxidnak például 75%-nyi mennyiségével eltávolíthatjuk a megmaradt ammóniának szinte a teljes mennyiségét. A sztripper fenekén távozó oldatot a 7 vezetéken át további szokásos műveleti lépésekhez vezetjük el. A második sztrippelő egység fejrészén távozó 9 gázáram elegyedik a reaktor tetején távozó 13 gázárammal és a rendszeren kívüli műveleti lépésektől jövő 8 oldattal egy hűtő, illetve kondenzáló egységben, ahol a kondenzációs hő a 12 vízgőz képződését teszi lehetővé. A maradék gázokat a hűtőből a 14 vezetéken át elvezetjük, míg a reaktorba visszavezetendő oldat a gravitáció hatására az S vezetéken át a hűtőből a reaktorba jut. A reaktorba az előhevített ammóniát az 1 vezetéken át juttatjuk be. A 16 elosztó csőből elágazó 15 vezetéken át a reakcióhoz szükséges széndioxid-gáz maradék 25%-át közvetlenül, előmelegítés nélkül vezetjük a reaktorba. Természetesen az első sztrippelő egység is lehet ejtőfilmes sztripper, miként ezt a 3. és 4. ábrán is bemutatjuk. A további ábrák, vagyis a 2., 3. és 4. ábrák szakember számára a fentiekben elmondottak alapján minden további magyarázat nélkül érthetők. Egyébként az ezen ábrák szerinti megoldásokat a 3., 8. és 10. példákban még közelebbről ismertetjük Az 1. ábrára hivatkozva a találmány szerinti eljáráshoz célszerűen alkalmazható berendezés az alábbi egységekből áll: a) függőlegesen elhelyezett hengeralakú reaktor, amely el van látva az 1 vezetéken át táplált kiindulási anyagok bevezetésére szolgáló eszközzel, a 15 vezetékhez a reaktor fenékrészén kapcsolódó, adott esetben alkalmazott beömlő fúvókával, az 5 vezetékhez a reaktor fenékrészén kapcsolódó folyadékvisszacsapó szeleppel, a 3 vezetékhez a reaktor fenékrészén kapcsolódó gázvisszacsapó szeleppel, a 13 vezetékhez a reaktor tetején kapcsolódó kifolyószeleppel („purge nozzle”) és egy lefelé irányuló túlfolyóberendezéssel („purge downcomer”), amely utóbbi egység köti össze a reaktort az első sztrippelő egységgel; b) az első sztrippelő egység, amely egy függőlegesen elhelyezett csőköteges hőcserélő a fenékrészen elhelyezkedő beömlő nyílással, és amely a 17 gáz-folyadékelválasztó tartályhoz kapcsolódik; c) a második sztrippelő egység, amely a 2 vezetéken át betáplált sztrippelő ágens bevezetésére szolgáló szeleppel a fenékrészén ellátott hőcserélő, előnyösen ejtőfilmes sztripper; d) hűtő vagy kondenzáló egység a második sztrippelő egységből távozó gázokhoz. Ha a szintézist két különböző zónában végezzük, akkor a fenti a) pontban ismertetett reaktort a 2. ábra szerint két, egymás fölött elhelyezkedő zónára osztjuk és a 20 elosztó vezetéken át betáplált kiindulási elegyet az 1 és/vagy 19 vezetékeken át altemálóan vagy egyidejűleg a két zónába bevezetni képes alkalmas eszközzel, továbbá a 15 vezetéken a felső zóna fenékrészével összekötő bevezetőszeleppel látjuk el. Az 5 vezetéket a felső zóna fenékrészével egy folyadékvisszacsapó szelep, a 3 vezetéket a felső zóna fenékrészével egy gázvisszacsapó szelep, a 13 vezetéket a felső zóna tetejével egy kifolyó szelep, a 4 vezetéket az alsó zóna tetejével egy, a termékek elvezetésére szolgáló szelep, míg a felső zóna tetejét az alsó zóna fenékrészével közvetlenül a lefelé vezető 18 túlfolyóberendezés köti össze. Természetesen az előzőekben vázolt berendezésen változtatások hajthatók végre, így például hűtő vagy kondenzáló egységként, valamint az első sztrippelő egységként használhatunk ejtőfilmes sztrippert, míg a második sztrippelő egységként függőlegesen elhelyezett, a fenékrészen bevezető nyílással ellátott, henger alakú csőköteges hőcserélőt. A két reakciózónát ugyanakkor adott esetben két önálló, egymástól független reaktorként is kialakíthatjuk, feltéve, hogy ezeket egymás fölé helyezzük. Olyan reaktornak a találmány értelmében végzett alkalmazása, amelyben két egymás fölött elhelyezett zóna van, lehetővé teszi azoknak a fáradságos építési munkáknak a kiküszöbölését, amelyekre egyébként szükség van a szintézisre szolgáló egységből távozó termékelegy kezeléséhez szükséges berendezések felépítésére, illetve összeszerelésére. Ha az első sztrippelő egységbe ammóniát is be kívánunk vezetni, abban az esetben ezt a berendezést a 3. és 4. ábrákon látható módon el kell látni egy további, a 21 vezetékhez kapcsolódó szeleppel. A találmányt közelebbről az alábbi kiviteli példákkal kívánjuk megvilágítani. A példákban megadott összhozamot a következőképpen számítjuk ki: a reaktort a 4 vezetéken át elhagyó . , karbamid móljainak száma osszhozam = ------------------------------------------------a reaktorba belépő C02 móljainak száma • 100 1. példa Az alábbi adatok olyan üzemre vonatkoznak, amelynek napi termelési kapacitása 350 tonna karbamid. Az 1. ábra szerint a karbamidot 200kg/cm2 nyomáson és 190*C-on olyan függőleges, hengeralakú reaktorban szintetizáljuk, amely el van látva a tengelyirányú áramlás homogénen tartását és így a reakcióelegy visszakeveredésének megelőzését lehetővé tevő szitatálcákkal. A reaktorban az NHj : COa mólarány mintegy 5 és a H20 : C02 mólarány mintegy 0,5. Az ősszhozam 75%. A folyékony köztitermék a gravitáció hatására a 4 vezetéken át egy függőleges helyzetű, hengeralakú sztrippelőbe jut annak fenékrészén bevezetve. A hőcserélőt a 10 vízgőzzel 210 *C-ra hevítjük. A hőcserélőben a maradék ammónium-karbamát majdnem teljesen elbomlik. A bomláskor képződő gázokat és az ammónia-fölösleg egy részét a 3 vezetéken át a reaktorba visszavezetjük. A 17 gáz-folyadékelválasztó tartályból — amely a hőcserélő tetejéhez kapcsolódik — távozó 6 folyadékot a 11 gőzzel fűtött második sztrippelőbe — amely egy ejtőfilmes sztripper — vezetjük. Ebben a hőcserélőben a reagáltatandó széndioxid 75%-nyi, 200°C-ra előmelegített mennyiségének befúvatása útján a maradék ammónia csaknem teljes mennyiségét az oldatból eltávolítjuk, majd a hőcserélő alján távozó oldatot a 7 vezetéken át további szokásos feldolgozási lépésekhez 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
