СПОСОБ СИНТЕЗА МОЧЕВИНЫ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ КОМПОНОВКА РЕАКЦИОННОЙ СЕКЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ

1. Способ синтеза мочевины на основе реакции аммиака и диоксида углерода, отличающийся тем, что:
- аммиак и диоксид углерода взаимодействуют в жидкой фазе и в первой зоне (S1) реакции, а также для ускорения образования карбамата аммония из вышеуказанной первой зоны реакции отводят теплоту (Q1), причем в вышеуказанной первой зоне реакции получают первый жидкий продукт (103), в основном содержащий карбамат аммония, аммиак и воду.
- затем вышеуказанный первый продукт проходит во вторую зону (S2) реакции, отличающуюся от вышеупомянутой первой зоны реакции, и для ускорения разложения карбамата аммония на мочевину и воду в вышеуказанную вторую зону реакции подводят теплоту (Q2), причем в вышеуказанной второй зоне реакции получают второй жидкий продукт (105), содержащий мочевину, остаточный непревращенный карбамат и избыточный аммиак, и
- жидкая фаза по меньшей мере в одной из вышеуказанных зон реакции - первой зоне реакции и второй зоне реакции - поддерживается в состоянии перемешивания, создаваемом механическими средствами для перемешивания.
2. Способ по п. 1, причем вышеуказанное состояние перемешивания обеспечивается в состоянии полного регулирования направления жидкой фазы с помощью перегородок.
3. Способ по п. 1, причем температура в вышеуказанной второй зоне реакции выше, чем температура в вышеуказанной первой зоне реакции, а давление в вышеуказанной второй зоне реакции предпочтительно в основном такое же, как в вышеуказанной первой зоне реакции.
4. Способ по п. 1, причем вышеуказанная первая зона реакции и вышеуказанная вторая зона реакции физически разделены.
5. Способ по п. 1, причем вышеуказанная первая зона реакции и вышеуказанная вторая зона реакции находятся в одном реакторе (211, 1211) или расположены в разных реакторах (311, 321; 411, 421; 511, 521) или отделениях (522А-522В) реакторов.
6. Способ по одному из предшествующих пунктов, кроме того, включающий третью зону (S3) реакции или зону выпаривания, в которую подают вышеуказанный второй жидкий продукт, полученный во второй зоне (S2), и в которой с помощью подвода теплоты и, по усмотрению, с помощью добавления среды для выпаривания происходит разложение карбамата, содержащегося в вышеуказанном втором жидком продукте, с выделением аммиака и диоксида углерода, причем жидкая фаза в вышеуказанной третьей зоне реакции также поддерживается в состоянии перемешивания, создаваемом механическими средствами для перемешивания.
7. Способ по п. 6, в котором газовый поток, содержащий по меньшей мере часть вышеупомянутого аммиака и диоксида углерода, выделенных в третьей зоне реакции, подают непосредственно (102) в газообразном состоянии в вышеуказанную первую зону реакции.
8. Секция реакции на установке синтеза мочевины, предназначенная для осуществления способа по п. 1, причем вышеуказанная секция реакции включает
- первую зону (S1) реакции для превращения аммиака и диоксида углерода в карбамат аммония и вторую зону (S2) реакции для разложения карбамата на мочевину, причем вышеуказанная вторая зона реакции отличается от вышеуказанной первой зоны реакции;
- средства для подачи аммиака и диоксида углерода в вышеуказанную первую зону реакции и средства для охлаждения, расположенные в первой зоне реакции и предназначенные для отвода теплоты реакции образования карбамата аммония;
- средства для подачи первого продукта, в основном содержащего карбамат аммония, аммиак и воду, из вышеуказанной первой зоны реакции в вышеуказанную вторую зону реакции;
- средства для нагрева, расположенные в вышеуказанной второй зоне реакции, предназначенные для подачи тепла для реакции разложения части вышеупомянутого карбамата на мочевину, и напорный трубопровод для отвода второго продукта, содержащего мочевину, остаточный непревращенный карбамат и избыточный аммиак, из вышеуказанной второй зоны реакции; и
- средства для перемешивания, расположенные по меньшей мере в одной из вышеуказанных зон - первой зоне реакции и второй зоне реакции.
9. Секция реакции по п. 8, включающая, кроме того, третью зону (S3) реакции или зону выпаривания; средства для подачи потока вышеуказанного второго жидкого продукта из второй зоны (S2) в вышеуказанную третью зону (S3); средства для нагрева в вышеуказанной третьей зоне; по усмотрению, трубопровод для добавления среды для выпаривания в вышеуказанную третью зону; средства для перемешивания, чтобы поддерживать жидкую фазу в вышеуказанной третьей зоне реакции в состоянии перемешивания.
10. Секция реакции по п. 9, включающая, кроме того, газопровод (102, 231, 335) для прямого соединения вышеуказанной третьей зоны и первой зоны, смонтированный для возврата газового потока аммиака и диоксида углерода, выделенных в третьей зоне реакции, в вышеуказанную первую зону реакции для повторного использования.
11. Секция реакции по п. 10, причем вышеуказанный газопровод смонтирован для направления вышеупомянутого газового потока близко к работающим в первой зоне реакции средствам (217, 317) для перемешивания.
12. Секция реакции по одному из п.п. 8-11, причем вышеуказанные первая зона реакции и вторая зона реакции расположены в одном реакторе.
13. Секция реакции по одному из п.п. 8-11, включающая
- первый реактор (311, 411, 511) высокого давления, вмещающий первую зону реакции и включающий теплообменник для охлаждения первой зоны реакции и первый импеллер для обеспечения состояния перемешивания жидкой фазы в вышеуказанной первой зоне реакции, а также
- второй реактор (321, 521) высокого давления, вмещающий вторую зону реакции и включающий по меньшей мере один теплообменник для нагрева второй зоны реакции и по меньшей мере один второй импеллер для обеспечения состояния перемешивания жидкой фазы в вышеуказанной второй зоне реакции.
14. Секция реакции по п. 13, причем вышеуказанный второй реактор (521) высокого давления включает каскад отделений (522А, 522Б, 522В), при этом каждое отделение представляет собой соответствующую часть вышеуказанной второй зоны реакции и имеет соответствующие теплообменник и импеллер.
15. Секция реакции по одному из п.п. 8-11, включающая
- первый реактор (311, 411, 511) высокого давления, вмещающий первую зону реакции, а также включающий теплообменник для охлаждения первой зоны реакции и первый импеллер для обеспечения состояния перемешивания жидкой фазы в вышеуказанной первой зоне реакции, и
- несколько вторых реакторов (421А, 421Б, 421В) высокого давления, установленных в виде каскада, причем каждый из вышеуказанных вторых реакторов вмещает соответствующую часть вышеуказанной второй зоны реакции и имеет соответствующие теплообменник и импеллер.
16. Вертикальный реактор для синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода с использованием способа по п. 1, выполненный в виде вертикального реакционного сосуда (211, 1211) высокого давления, причем
- реактор высокого давления вмещает несколько зон реакции, в том числе, по меньшей мере первую зону (S1) реакции и вторую зону (S2) реакции;
- реактор включает средства (217, 1217, 1227а-1227г) для перемешивания, установленные по меньшей мере в одной из вышеуказанных зон реакции - первой зоне реакции и во второй зоне реакции;
- реактор включает также первые средства (219, 1219) для теплообмена, предназначенные для отвода теплоты из вышеуказанной первой зоны реакции, и вторые средства (229, 1229) для теплообмена, предназначенные для подачи теплоты во вторую зону реакции;
- вышеуказанные зоны реакции расположены в реакторе высокого давления вертикально и одна над другой, причем первая зона реакции находится выше других, и сообщаются между собой так, что поток жидкости, выходящий из одной зоны (S1, S2) реакции, может самотеком перетекать в зону (S2, S3) реакции, расположенную ниже;
- реактор включает трубопровод для ввода свежего жидкого аммиака (213, 1213), предназначенный для подачи жидкого аммиака непосредственно в первую зону реакции, и выпускной трубопровод (232, 1232) для отвода выходящего потока жидкой мочевины, который расположен под второй или нижней зоной реакции, причем конструкция реактора рассчитана на работу с жидкой фазой, которая перемещается через реактор высокого давления нисходящим потоком.
17. Реактор по п. 16, причем реактор высокого давления включает еще одну зону (S3) реакции, которая
- является самой нижней зоной реакции в реакторе высокого давления;
- включает специальные средства (237, 1237) для перемешивания и средства (239, 1239) для нагрева, а также
- функционирует в основном как зона выпаривания.
18. Реактор по п. 17, включающий обратный трубопровод (231), предназначенный для направления газового потока, содержащего аммиак и диоксид углерода, в верхнюю часть реактора, из вышеуказанной зоны (S3) выпаривания в первую верхнюю зону (S1) реакции.
19. Реактор по п. 16, причем вышеуказанный трубопровод (213, 1213) для ввода аммиака предназначен для ввода свежего жидкого аммиака вблизи вышеупомянутых средств (217, 1217) для перемешивания.
20. Реактор по п. 19, включающий также трубопровод (214, 1214) для ввода диоксида углерода, предназначенный для подачи диоксида углерода в вышеуказанную первую зону реактора высокого давления и предпочтительно вблизи вышеупомянутых средств для перемешивания.
21. Реактор по одному из п.п. 16-20, причем средства для перемешивания выполнены в виде рабочих колес с лопастями, а средства для нагрева - в виде обогревательных змеевиков.
22. Реактор по п. 21, причем вышеуказанные рабочие колеса соединены с общим валом (1217б), проходящим вдоль всего реактора высокого давления.
23. Реактор по п. 16, включающий несколько отделений внутри реактора высокого давления, причем эти отделения расположены вертикально одно над другим и разделены горизонтальными перегородками (230, 1230), в котором каждая из вышеуказанных зон реакции (S1, S2, S3) образована одним или несколькими вышеуказанными отделениями.
24. Реактор по п. 16, причем каждое отделение имеет средства, предназначенные для перемешивания и нагрева.
25. Реактор по п. 24, включающий
- верхнее отделение, определяющее границы первой зоны (S1) реакции;
- несколько промежуточных отделений, определяющих границы второй зоны (S2) реакции;
- нижнее отделение, определяющее границы зоны (S3) выпаривания.
26. Способ модернизации вертикального реактора для синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода, выполненного в виде вертикального реакционного сосуда (211, 1211) высокого давления, причем этот способ включает следующие стадии:
- реактор высокого давления разделяют на несколько зон реакции, включающих по меньшей мере первую зону (S1) реакции и вторую зону (S2) реакции;
- по меньшей мере в одной из вышеуказанных зон реакции - первой зоне реакции и второй зоне реакции - устанавливают средства (217, 1217, 1227а-1227г) для перемешивания;
- для отвода теплоты из вышеуказанной первой зоны реакции устанавливают первые средства (219, 1219) для теплообмена, а для подачи тепла во вторую зону реакции устанавливают вторые средства (229, 1229) для теплообмена;
- вышеуказанные зоны реакции размещают в реакторе высокого давления вертикально и одну над другой, причем первая зона реакции располагается выше других, при этом вышеуказанные зоны реакции сообщаются между собой так, что поток жидкости, выходящий из одной зоны (S1, S2) реакции, может самотеком перетекать в зону (S2, S3) реакции, расположенную ниже;
- для подачи жидкого аммиака непосредственно в первую зону реакции монтируют трубопровод (213, 1213) для ввода свежего жидкого аммиака, а для отвода выходящего потока жидкой мочевины - выпускной трубопровод (232, 1232), который располагают под второй или нижней зоной реакции;
- таким образом, конструкция модифицированного реактора рассчитана на работу с жидкой фазой, которая проходит через реактор высокого давления нисходящим потоком.