close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10701

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10701
(13) C1
(19)
C 07C 273/00
B 01D 5/00
B 01J 10/00
БЛОК КОНДЕНСАЦИИ КАРБАМАТА
(21) Номер заявки: a 20030442
(22) 2001.10.01
(31) 00123047.3 (32) 2000.10.24 (33) EP
(85) 2003.05.24
(86) PCT/EP01/11325, 2001.10.01
(87) WO 02/34382, 2002.05.02
(43) 2003.12.30
(71) Заявитель: УРЕА КАСАЛЕ С.А. (CH)
(72) Автор: ЗАРДИ, Федерико (CH)
(73) Патентообладатель: УРЕА КАСАЛЕ
С.А. (CH)
(56) EP 1036787 A1, 2000.
US 4342876, 1982.
US 2761768, 1956.
US 3108048, 1963.
US 3676485, 1972.
SU 129643, 1960.
SU 1389837 A1, 1988.
SU 1745329 A1, 1992.
SU 1526810 A1, 1989.
RU 2072966 C1, 1997.
EP 310878 A1, 1989.
BY 10701 C1 2008.06.30
(57)
1. Блок конденсации карбамата погружного типа (1) в установке для производства мочевины, содержащий:
Фиг. 1
BY 10701 C1 2008.06.30
по существу цилиндрический корпус (2), противоположные концы которого закрыты
соответственно верхним (3) и нижним (4) днищами, которые вместе с корпусом образуют
среднюю (9), верхнюю (10) и нижнюю (11) части блока конденсации;
трубный пучок (5) для конденсации газообразных соединений, расположенный в средней части (9) блока конденсации и связанный по потоку с его верхней (10) и нижней (11)
частями, который состоит из верхней трубной решетки (7), нижней трубной решетки (8) и
множества закрепленных в них трубок (6);
трубу (16) для подачи в блок конденсации подлежащих конденсации газообразных соединений, которая расположена в нижней части (11) блока конденсации под трубным
пучком (5);
выходные отверстия (12, 13), которые расположены в верхней части (10) блока конденсации и предназначены для отвода из блока конденсации несконденсировавшихся и
сконденсировавшихся газообразных соединений соответственно, отличающийся тем, что
дополнительно содержит трубу (19), выполненную конструктивно независимо от трубного пучка (5) и выходных отверстий (12, 13), связанную по потоку с верхней (10) и нижней
(11) частями блока конденсации и предназначенную для циркуляции в замкнутом контуре
блока конденсации части сконденсировавшихся в нем газообразных соединений.
2. Блок конденсации (1) по п. 1, отличающийся тем, что труба (19) расположена вне
корпуса (2).
3. Блок конденсации (1) по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит резервуар (27), который соединен с верхним днищем (3), связан по потоку с верхней частью
(10) блока конденсации и трубой (19) и имеет выходные отверстия (28, 29).
4. Блок конденсации (1) по п. 1, отличающийся тем, что труба (19) расположена внутри блока конденсации и крепится к трубным решеткам (7, 8).
5. Блок конденсации (1) по п. 4, отличающийся тем, что труба (19) расположена соосно корпусу (2).
6. Способ модернизации блока конденсации карбамата в установке для производства
мочевины, содержащего:
по существу цилиндрический корпус (2), противоположные концы которого закрыты
соответственно верхним (3) и нижним (4) днищами, которые вместе с корпусом образуют
среднюю (9), верхнюю (10) и нижнюю (11) части блока конденсации;
трубный пучок (5) для конденсации газообразных соединений, расположенный в средней части (9) блока конденсации и связанный по потоку с его верхней (10) и нижней (11)
частями, который состоит из верхней трубной решетки (7), нижней трубной решетки (8) и
множества закрепленных в них трубок (6), отличающийся тем, что устанавливают расположенную вне корпуса (2), конструктивно не связанную с трубным пучком (5) циркуляционную трубу (19), сообщающуюся с верхней (10) и нижней (11) частями блока
конденсации и предназначенную для циркуляции в замкнутом контуре блока конденсации
части сконденсировавшихся газообразных соединений, с верхним днищем (3) блока конденсации соединяют резервуар (27), который связан по потоку с верхней частью (10) блока конденсации и расположенной вне его корпуса (2) циркуляционной трубой (19) и имеет
выходные отверстия (28, 29) для отвода из блока конденсации несконденсировавшихся и
сконденсировавшихся газообразных соединений соответственно, и в нижней части (11)
блока конденсации под трубным пучком (5) устанавливают трубу (16) для подачи в блок
конденсации подлежащих конденсации газообразных соединений.
Настоящее изобретение относится к блоку конденсации карбамата погружного типа,
предназначенному для использования в установках для производства мочевины, синтезируемой из газообразного диоксида углерода и жидкого аммиака.
2
BY 10701 C1 2008.06.30
Для получения мочевины реагенты, то есть диоксид углерода и аммиак, частично
сконденсировавшиеся в карбамат, подаются в реактор, в котором конденсация карбамата промежуточного продукта синтеза - осуществляется почти полностью.
Только часть карбамата затем преобразуется в мочевину в самом реакторе в силу химических балансов, которые характеризуют это преобразование.
Оставшаяся часть непреобразованного карбамата вместе с непрореагировавшим аммиаком затем удаляется из реактора и, по меньшей мере, частично восстанавливается путем стриппинга, например СО2, в газообразные аммиак и диоксид углерода известными
per se методами.
Эти газообразные вещества затем должны быть частично сконденсированы, чтобы
достичь их преобразования в жидкий карбамат, который затем возвращается в реактор.
Как известно, в установке для производства мочевины требуется преобразовать путем
конденсации в карбамат часть реагентов и промежуточных продуктов, которые, будучи
несконвертированными в мочевину в реакторе, восстанавливаются ниже реактора в газообразные аммиак и диоксид углерода.
Чтобы удовлетворить вышеизложенное требование, в ЕР-А-1 036 787 был предложен
блок конденсации погружного типа, состоящий из цилиндрического корпуса, внутри которого установлен трубный пучок, причем трубки в этом пучке выполнены прямыми и
находятся в теплообменной взаимосвязи с подходящим хладагентом.
В трубном пучке происходит конденсация аммиака и диоксида углерода, а также их
реакция с образованием карбамата.
Хотя в некоторых аспектах этот блок конденсации имеет достоинства, он проявляет
также существенный недостаток, который описан ниже.
Фактически только часть, хотя и основная, трубок трубного пучка используется для превращения в карбамат газообразных соединений, текущих из их нижней части в верхнюю.
Оставшаяся часть трубок трубного пучка, наоборот, должна быть использована для
рецикла части сконденсировавшихся газообразных соединений из верхней части в нижнюю часть пучка. Это необходимо для создания естественной циркуляции жидкой фазы
внутри конденсатора, чтобы повысить коэффициент теплообмена устройства.
Соответственно при заданном размере трубного пучка выход строго связан только с
той частью пучка, которая работает на конденсацию.
Целью данного изобретения является создание высокоэффективного блока конденсации, у которого при том же размере трубного пучка, что и у известных из уровня техники
блоков, выход сконденсировавшихся газообразных соединений существенно выше.
Эта цель достигается блоком конденсации карбамата погружного типа, предназначенного для установок для производства мочевины, который содержит:
по существу цилиндрический корпус, закрытый с противоположных сторон соответственно верхним и нижним днищами и имеющий среднюю часть, верхнюю часть и нижнюю часть блока конденсации;
трубный пучок для конденсации газообразных соединений, установленный в средней
части блока конденсации и связанный по потоку с верхней частью и с нижней частью,
и дополнительно
трубу, конструктивно независимую от трубного пучка, связанную по потоку с верхней
и нижней частями блока конденсации, для обеспечения циркуляции части сконденсировавшихся газообразных соединений.
Предпочтительно, чтобы идущие с расположенного ниже реактора блока стрипптинга газообразные соединения NH3 и CO2, которые должны быть сконденсированы, идущий с секции восстановления мочевины поток, содержащий карбамат в водном
растворе, и дополнительно, но не обязательно идущий с реактора раствор, содержащий
мочевину, и исходный жидкий аммиак подавались в нижнюю часть блока конденсации
через специальные отверстия в нижнем днище.
3
BY 10701 C1 2008.06.30
Сконденсировавшиеся газообразные соединения выводятся из блока конденсации через, по меньшей мере, отверстие в верхнем днище, связанное по потоку с верхней частью
блока конденсации.
Благодаря настоящему изобретению весь трубный пучок используется для осуществления конденсации. На самом деле, наличие трубы, конструктивно независимой от трубного пучка и связанной по потоку с верхней и нижней частями блока конденсации,
выгодно обеспечивает карбамату возможность циркулировать вне трубного пучка.
Поскольку трубный пучок используется исключительно для осуществления конденсации, настоящее изобретение выгодно позволяет повысить выход при прежнем размере
трубного пучка.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более ясными из
следующего, но не ограниченного только этим примера осуществления изобретения, описание которого приведено со ссылками на прилагаемые чертежи. Ниже приведено краткое
описание чертежей.
На фиг. 1 дан схематический вид продольного разреза блока конденсации, реализованного в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 дан схематический вид продольного разреза блока конденсации в соответствии с альтернативным примером осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 дан схематический вид продольного разреза блока конденсации в соответствии с еще одним примером осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание чертежей.
На фиг. 1 позиционной цифрой 1 обозначен блок конденсации по настоящему изобретению, состоящий из цилиндрического корпуса 2, закрытого с противоположных сторон
соответственно верхним днищем 3 и нижним днищем 4. В корпусе 2 установлен трубный
пучок 5 определенного размера, то есть определенного числа прямых трубок 6, имеющих
определенные длину и диаметр. Упомянутые прямые трубки 6 удерживаются противолежащими верхней и нижней решетками 7 и 8 соответственно. Упомянутые решетки 7 и 8
отделяют корпус 2 от днищ 3 и 4 и образуют среднюю часть 9, верхнюю часть 10 и нижнюю часть 11 блока конденсации соответственно.
Упомянутые части 10 и 11 взаимосвязаны по потоку через множество прямых трубок
6 трубного пучка 5.
Следует отметить, что упомянутый трубный пучок 5 находится в теплообменном отношения с хладагентом, например водой, протекающей вне трубок 6 (сторона кожуха) и
подаваемой в блок конденсации и отводимой из него через соответствующие отверстия и
соединительные устройства, которые не показаны, так как per se обычны.
В верхней части 10 блока конденсации имеются первое газовыпускное отверстие 12 в
верхнем днище 3 и второе отверстие 13 сбоку самой части.
В упомянутой части 10, вблизи от упомянутого второго отверстия 13, имеется переточное устройство 14, которое схематически показано как заслонка.
В нижней части 11 имеется первое отверстие 15, через которое идет прикрепленная к
нему первая труба 16 для подачи газов, подлежащих конденсации, что станет ясно из нижеследующего описания.
Свободный конец 17 упомянутой первой трубы 16 расположен внутри газораспределительной камеры 18, которая обычным способом установлена внутри упомянутой нижней части 11 блока конденсации.
По настоящему изобретению труба 19, проходящая вне корпуса 2, с одной стороны
связана по потоку с верхней частью 10 блока конденсации, а с другой стороны соединена
с нижней частью 11 через отверстия 20 и 21 соответственно.
Упомянутая труба 19 конструктивно независима от трубного пучка 5 и, кроме того,
связана по потоку со второй подающей трубой 22.
4
BY 10701 C1 2008.06.30
Функциональные особенности устройства по настоящему изобретению будут описаны
со ссылками на фигуры. На этих фигурах потоки газообразной фазы и жидкой фазы внутри блока 1 конденсации обозначены Fg и F1 соответственно.
Из фиг. 1 видно, что объем блока 1 конденсации, схематически изображенного в
обычном режиме работы, полностью заполнен водным раствором, содержащим карбамат,
аммиак и дополнительно, но не обязательно мочевину, и смесью, содержащей аммиак, диоксид углерода и воду в виде паров.
Упомянутые вещества в паровой фазе поступают из блока стриппинга (не показан),
расположенного ниже реактора (не показан), для разложения карбамата и стриппинга аммиака и диоксида углерода из раствора мочевины, идущего из реактора. Эти вещества подаются в блок конденсации через вышеупомянутую первую подающую трубу 16 и
распределяются через газораспределительную камеру 18 внутри нижней части 11 у нижнего конца трубок 6 трубного пучка 5. Это предполагает смешивание упомянутых газообразных соединений с упомянутым водным раствором, который уже присутствует в
нижней части 11. Из нижней части 11 газообразные соединения, смешанные с водным
раствором, текут внутри прямых трубок 6 трубного пучка 5.
Внутри упомянутых трубок 6 конденсируются аммиак, диоксид углерода и вода, и
аммиак вступает в реакцию с диоксидом углерода, образуя таким образом карбамат. Этот
карбамат добавляется к карбамату, уже присутствующему в водном растворе внутри блока 1 конденсации, и таким образом на выходе из трубок 6 получают один раствор карбамата, который содержит, возможно, также и мочевину. Раствор карбамата протекает в
верхней части 10, причем первая часть рециклом направляется в нижнюю часть 11 через
трубу 19, а вторая часть его выходит из блока 1 через отверстие 13 потоком, который регулируется переточным устройством 14.
Часть раствора, выходящая из блока 1 через отверстие 13, затем направляется в реактор для преобразования содержащихся в ней карбамата и аммиака в мочевину. Следует
заметить, что труба 19 обеспечивает циркуляцию водного раствора внутри блока 1 конденсации, в частности из верхней части 10 блока 1 конденсации в его нижнюю часть 11.
Такой циркуляцией гарантируется, что прямые трубки 6 всегда заполнены раствором
и количество этого раствора всегда постоянно. Более того, это позволяет поддерживать
оптимальную скорость прохождения жидкой фазы сквозь трубки 6 и полноту теплообмена
между упомянутой жидкой фазой и хладагентом, протекающим вне трубок 6, и, следовательно, более эффективную конденсацию газообразных соединений.
Часть водного раствора, протекающего внутри блока 1 конденсации, поступает извне
с потоком, содержащим карбамат в водном растворе, поступающий из секции восстановления мочевины (не показана), и, возможно, непрореагировавшие вещества, поступающие
из реактора, и в подаваемом жидком аммиаке. Упомянутый поток подается в нижнюю
часть 11 кожуха 2 через трубу 22, соединенную с трубой 19, чтобы быть добавленным к
рецикловому водному раствору.
Таким образом, не требуется никаких других отверстий в нижнем днище 4 блока 1
конденсации.
После введения в нижнюю часть 11 блока 1 конденсации водный раствор смешивается
с газообразными соединениями, поступающими из распределительной камеры 18 и, как
описано выше, начинает циркулировать в блоке 1 конденсации.
Если какое-либо газообразное вещество все еще присутствует в верхней части 10, оно
будет стравлено из блока 1 конденсации через отверстие 12 в верхнем днище 3.
Реактор для синтеза, блок стриппинга и блок 1 конденсации являются частями так называемого контура синтеза под высоким давлением установки для промышленного производства мочевины. Такие устройства фактически работают при одинаковом давлении и
соединены друг с другом, чтобы обеспечить возможность отделения и рецикл в реактор
для синтеза, по меньшей мере, части непрореагировавших веществ, содержащихся в выходящем из него растворе мочевины.
5
BY 10701 C1 2008.06.30
Вышеописанный блок 1 конденсации - это объект, который может подвергаться модификациям и изменениям.
Так, альтернативное осуществление изобретения показано для примера со ссылками
на фиг. 2.
На этой фигуре детали блока 1 конденсации, которые конструктивно и функционально
эквивалентны изображенным на фиг. 1, приведены под такими же позиционными номерами и не будут описаны еще раз.
Блок 1 конденсации содержит также резервуар 27, который расположен снаружи верхнего днища 3.
Резервуар 27 содержит, по меньшей мере, первое нижнее отверстие 33 (два по примеру на фиг. 2), второе нижнее отверстие 32, связанное по потоку с трубой 19, третье газовыпускное отверстие 28 в верхней части и четвертое отверстие 29 сбоку.
В свою очередь, в верхнем днище 3 блока 1 конденсации имеется, по меньшей мере,
верхнее отверстие 34 с патрубком 31 (два по примеру на фиг. 2).
На фиг. 2 резервуар 27 связан по потоку с верхней частью 10 блока 1 конденсации через нижнее отверстие 33 с патрубками 31 в верхнем днище 3. Вблизи от четвертого отверстия 29 имеется переточное устройство 30, которое схематически показано как заслонка.
Функциональные характеристики по настоящему альтернативному примеру осуществления изобретения будут описаны со ссылками на фиг. 2.
Согласно этому осуществлению, водный раствор, идущий из трубного пучка 5 в верхний отдел 10, подается в резервуар 27 через отверстия 34, патрубки 31 и отверстия 33.
Первая часть водного раствора, собранного в резервуаре 27, рециклом направляется в
нижнюю часть 11 блока 1 через отверстие 32 и далее трубу 19, тогда как вторая часть выходит из блока 1 конденсации через отверстие 29 для подачи в реактор синтеза мочевины.
Переточное устройство регулирует поток, выходящий из отверстия 29.
Наконец, если какое-либо газообразное вещество все еще присутствует в резервуаре
27, оно будет стравлено из блока 1 конденсации через отверстие 28.
Это альтернативное воплощение особенно выгодно при реконструкции существующих блоков конденсации, например блоков конденсации пленочного типа.
В этих блоках жидкая фаза под действием сил гравитации стекает внутри трубок трубного пучка в виде пленки жидкости совместно с газообразными соединениями, которые
должны быть сконденсированы.
Существующие блоки конденсации вообще невозможно экономически выгодно конструктивно модифицировать, в частности в них нельзя конструктивно изменить кожух.
В соответствии с данным воплощением изобретения вводится резервуар 27 для того,
чтобы связать по потоку верхнюю часть 10 блока 1 конденсации с его нижней частью 11 в
целях создания циркуляции водного раствора внутри этого блока без необходимости
вмешательства в имеющуюся конструкцию кожуха 2 и днищ 3 и 4.
Еще одно воплощение изобретения показано со ссылками на фиг. 3.
На этой фигуре детали блока 1 конденсации, которые конструктивно и функционально
эквивалентны изображенным на фиг. 1, приведены под такими же позиционными номерами и не будут описаны еще раз.
Альтернативой внешней трубе 19, показанной на предыдущих фигурах, в этом примере реализации изобретения труба 23 конструктивно независима от трубного пучка 5 и
проходит внутри блока 1 конденсации в корпусе 2 и поддерживается трубными решетками 7 и 8. Труба 23 связана по потоку с верхней и нижней частями 10 и 11 через соответствующие верхний и нижний концы 25, 26 для обеспечения циркуляции сконденсированных
газообразных соединений в блоке 1 конденсации.
В примере, представленном на фиг. 3, труба 23 устроена соосно кожуху 2 и проходит
по длине из верхней части 10 около заслонки 14 в нижнюю часть 11 вблизи от нижнего
днища 4.
6
BY 10701 C1 2008.06.30
Второе отверстие в нижнем днище 4 блока 1 конденсации обозначено цифрой 24.
Это отверстие предназначено для подачи в нижнюю часть 11 блока 1 конденсации выходящего из секции восстановления мочевины потока, содержащего карбамат в водном
растворе, и дополнительно, но не обязательно выходящего из реактора синтеза раствора,
содержащего мочевину, и исходного жидкого аммиака.
В соответствии с этим воплощением блок 1 конденсации, кроме повышения выхода по
сравнению с выходом известных из уровня техники аналогичных блоков, позволяет также
выгодным образом уменьшить общий объем самого блока конденсации. Более того, затраты на изготовление такого блока ниже, чем на изготовление блоков по вышеописанным
примерам реализации изобретения, поскольку отсутствует внешняя труба высокого давления.
Фактически труба 23 выгодным образом размещена внутри блока 1 конденсации, чтобы циркуляция водного раствора осуществлялась внутри него.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
727 Кб
Теги
by10701, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа