DE3114218A1

DE3114218A1 - "METHOD FOR THE SYNTHETIC PRODUCTION OF UREA USING SILICON CARBIDE MATERIALS IN THE PLANT"

Info

Publication number: DE3114218A1
Application number: DE19813114218
Authority: DE
Inventors: Tateaki Deguchi; Morihisa Chiba Hidaki; Keiichi Mobara Chiba Matsumoto
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc; Toyo Engineering Corp
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc; Toyo Engineering Corp
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1981-04-08
Publication date: 1982-03-04
Also published as: IN155840B; IT8121139A0; IT1137354B; FR2480280B1; JPS56147756A; BR8102284A; GB2073751A; GB2073751B; CA1250314A; NL8101499A; FR2480280A1

Description

Anmelder : TOYO ENGINEERING CORPORATIONApplicant: TOYO ENGINEERING CORPORATION

No, 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku_r Tokyo, JapanNo, 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku _r Tokyo, Japan

MITSUI TOATSU CHEMICALS, INCORPORATED No. 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan.MITSUI TOATSU CHEMICALS, INCORPORATED No. 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan.

Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff unter Verwendung von Siliziumkarbidmaterialien in der Anlage.Process for synthetically producing urea using silicon carbide materials in the plant.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff, bei dem in der Anlage Siliziumkarbidmaterialien verwendet werden.The present invention relates to a method for synthetic Manufacture of urea using silicon carbide materials in the facility.

Korrosion von Baumaterialien bildet ein ernstes Problem in einer Anlage, da bei einem Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff der Umgang mit hoher Temperatur, hohem Druck und hochkorrosivem Prozeßfluid bewältigt werden muß. Insbesondere erfordert ein Druckreduzierventil die Verwendung von speziellem Mate-Corrosion of building materials is a serious problem in a plant because of a process for the synthetic production of Urea has to deal with high temperature, high pressure and highly corrosive process fluid. In particular, requires a pressure reducing valve the use of special material

rial, wobei das Ventil zwischen einem Synthetisierungsturm, in den unter 150 bis 250 Atm. (bar) Druck stehendes Prozeßfluid für die synthetische Herstellung von Harnstoff eingeleitet wird, und einem Zersetzungsgefäß gelegen ist, in dem nicht umgesetztes Ammoniak und Kohlendioxid getrennt und rückgewonnen werden. Der Grund dafür, das spezielles Material erforderlich ist, liegt darin, daß in hohem Maße korrosives Prozeßfluid mit hoher Temperatur und hohem Druck eingeleitet wird, dessen Druck durch das Druckreduzierventil herabgesetzt wird, und danach mit hoher Geschwindigkeit ausströmt. Daher tritt äußerst starke chemische und physikalische Beschädigung an Teilen des Ventils durch Korrosion und Erosion aufgrund von Verschleiß oder Auswaschung auf, die die Lebensdauer eines Druckreduzierventils aus üblichem Material sehr kurz werden läßt.rial, with the valve between a synthesizing tower, in those below 150 to 250 atm. (bar) pressurized process fluid for the synthetic production of urea is introduced, and a decomposition vessel is located in which unreacted Ammonia and carbon dioxide are separated and recovered. The reason for this the special material required is, is that highly corrosive process fluid of high temperature and high pressure is introduced, the pressure thereof is decreased by the pressure reducing valve, and then flows out at high speed. Hence occurs extremely strong chemical and physical damage to parts of the valve due to corrosion and erosion due to wear or leaching on, which makes the life of a pressure reducing valve made of conventional material very short.

Herkömmlicherweise waren bisher rostfreier Stahl oder Zirkon und Zirkonlegierungen diejenigen Materialien, die für Anlagen verwendet wurden, in denen synthetische Herstellungsverfahren für Harnstoff durchgeführt wurden.Traditionally, stainless steel or zircon and zircon alloys have been the materials used for equipment were used in which synthetic manufacturing processes for urea were carried out.

Wenn beispielsweise austenitischer rostfreier Stahl als ein Material für eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens verwendet wurde, ergaben sich Probleme, weil seine unzulängliche Korrosionsbeständigkeit die Auflösung von Material aufgrund von Korrosion während des Gebrauchs verursachte, was zu vorzeitigem Ausfallen des Druckreduzierventils führte.For example, when using austenitic stainless steel as a material was used for an equipment for carrying out the process, problems arose because of its inadequate corrosion resistance caused the dissolution of material due to corrosion during use, resulting in premature Failure of the pressure reducing valve resulted.

Andererseits wurden versuchsweise Zirkon und Zirkonlegierung für die praktische Anwendung verwendet, da sie hohe Korrosionsbeständigkeit unter den Bedingungen und in der Umgebung für die synthetische Herstellung von Harnstoff aufweisen. Die Härte von Zirkon und Zirkonlegierung ist jedoch gering; so beträgt beispielsweise die Härte von Zirkon mit 99,5 % Reinheit nur 150On the other hand, zirconium and zirconium alloy have been tentatively used for the practical application used as they have high corrosion resistance under the conditions and in the environment for the synthetic Have production of urea. However, the hardness of zircon and zircon alloy is low; for example the hardness of zircon with 99.5% purity only 150

es
Brinellhärte, also besitzt /fast den gleichen Wert wie weicher Stahl. Daher sind Zirkon und Zirkonlegierung durch mechanischen Angriff beschädigbar und so wird beispielsweise in einer Harnstoffsynthetisierungsanlage, in der ein Druckreduzierventilit
Brinell hardness, so / has almost the same value as soft steel. Therefore, zirconium and zirconium alloy can be damaged by mechanical attack and so, for example, in a urea synthesis plant in which a pressure reducing valve

aus Zirkon eingebaut ist, das Ventil schnell durch Erosion aufgrund von Verschleiß oder Auswaschung während des Wasser- oder Aminoniakwasser-Zirkulationsbetriebes vor der Herstellung von Harnstoff beschädigt, was zum Versagen der Funktion des Ventiles führt. Um dieses Problem zu verringern, wurde in letzter Zeit ein Druckreduzierventil aus solch einem pysikalisch bzw. mechanisch festen Material wie rostfreiem Stahl während des Wasser- oder Ammoniakwasser-Zirkulationsbetriebes verwendet und danach wurde dieses Ventil durch ein Ventil aus hoch korrosionsbeständigem Material wie aus Zirkon ersetzt, bevor der Harnstoff her Stellungsprozeß in Gang gesetzt wurde. Das besagt also, daß die gegenwärtige Praxis so ist, daß das Ventil aus einem Material durch eins aus einem anderen Material in Abhängigkeit von dem Typ des Fluids, das durch das Ventil hindurchströmt, ersetzt wird, aber diese Praxis macht den Betrieb einer Anlage zum synthetischen Herstellen von Harnstoff natürlich umständlich und unwirtschaftlich und bringt gleichzeitig sowohl die Möglichkeit der unerwarteten Beschädigung, die durch die Änderung der Betriebsbedingungen verursacht wird, als auch das Problem der Sicherheit einer Anlage mit sich, die unter hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen betrieben wird.Made of zirconium, the valve is quickly due to erosion of wear and tear or leaching during the water or ammonia water circulation operation prior to the production of Urea is damaged, which leads to the failure of the valve. To alleviate this problem, last was Time a pressure reducing valve from such a physical resp. mechanically strong material such as stainless steel is used during the water or ammonia water circulation operation and then this valve was replaced by a valve made of highly corrosion-resistant material such as zirconium, before the urea her positioning process was set in motion. So that is to say that the current practice is that the valve is made of one Material through one of a different material depending on the type of fluid passing through the valve, is replaced, but this practice naturally makes the operation of a plant for the synthetic production of urea cumbersome and uneconomical and at the same time brings both the possibility of unexpected damage caused by the change caused by the operating conditions, as well as the problem of the safety of an installation that is subject to high Temperature and high pressure conditions is operated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff zu schaffen, das einen langen ununterbrochenen Betrieb mit hoher Stabilität unabhängig von den Betriebsbedingungen gestattet, indem die vorstehend beschriebenen Probleme der Erosion aufgrund von Verschleiß und Auswaschung und Korrosion gelöst werden, die in einem Harnstoffsynthetisier ungsver fahren auftreten.The object of the present invention is to provide a method for the synthetic production of urea, the one long uninterrupted operation with high stability regardless of the operating conditions allowed by the above Problems of erosion due to wear and tear and leaching and corrosion are solved in a urea synthesizer procedures occur.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Siliziumkarbid in Anlageteilen verwendet wird, die besonders von der Beschädigung betroffen sind.This object is achieved in that silicon carbide in plant parts which are particularly affected by the damage is used.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below using exemplary embodiments Explained in more detail with reference to the accompanying drawing.

O ι ι ·'-; .1 ι ΟO ι ι · '-; .1 ι Ο

Die beigefügte Zeichnung ist ein schematischer Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.The accompanying drawing is a schematic section through an embodiment of the present invention.

Wie vorstehend beschrieben wurde, besteht bei einem Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff die Neigung, daß übermäßige Korrosion und Erosion durch Verschleiß bzw. Auswaschung in solchen Anlagenteilen wie beispielsweise einem Druckreduzierventil auftreten. Um das Auftreten derartiger Beschädigungen zu verhindern, ist es notwendig, Materialien mit hoher Korrosionsfestigkeit und hoher Verschleißfestigkeit in Anlagenteilen zu verwenden, die zu dieser Korrosion und Erosion auf-As described above, in a method of synthetically producing urea, there is a tendency that Excessive corrosion and erosion due to wear and tear or leaching in such system parts as a pressure reducing valve appear. In order to prevent such damage from occurring, it is necessary to use materials with high To use corrosion resistance and high wear resistance in system parts that lead to this corrosion and erosion.

von
grund/Verschleiß und Auswaschung neigen. Siliziumkarbid ist ein Material, das diese Erfordernisse erfüllt. Die Siliziumkarbidmaterialien umfassen entweder ein Material, das nur aus Siliziumkarbid hergestellt ist (einfaches Siliziumkarbid) oder ein beschichtetes Material, in dem ein Basismaterial aus Metallen, Keramik oder Graphit mit Siliziumkarbid durch ein Beschichtungsverfahren wie beispielsweise Plasmasprühen, chemischen Dampfniederschlag oder pysikalische Dampfablagerung beschichtet wird. Ein Siliziumkarbidmaterial mit einer hohen Dichte von nicht weniger als 2,9 spezifisches Gewicht (g/an ) wird anderen Siliziumkarbidmater ialien vorgezogen.from
basic / tend to wear and wash out. Silicon carbide is a material that meets these requirements. The silicon carbide materials include either a material made only of silicon carbide (simple silicon carbide) or a coated material in which a base material made of metals, ceramics or graphite is coated with silicon carbide by a coating method such as plasma spraying, chemical vapor deposition or physical vapor deposition. A silicon carbide material having a high density of not less than 2.9 specific gravity (g / an) is preferred over other silicon carbide materials.

Es wird nun ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Ein Siliziumkarbidmaterial wird bei dieser Ausführungsform in einem Druckreduzierventil verwendet. Die Zeichnung ist ein schematischer Schnitt durch das Druckreduzierventil, das einen Ventilkörper 1, eine Fluideinlaßöffnung 2, ein Kegelventil 3 und einen Ventilsitzring 5 enthält. Ein Prozeßfluid unter hoher Temperatur und hohem Druck tritt durch die Einlaßöffnung 2 in den Ventilkörper 1 ein und strömt durch den freien Raum zwischen der Spitze 4 des Kegelventils 3 und der oberen Kante der inneren Oberfläche 6 des Ventilsitzringes 5, wobei der Druck des Prozeßfluids dann reduziert wird. Das VerhältnisA specific embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. A silicon carbide material is used in a pressure reducing valve in this embodiment. The drawing is a schematic section through the pressure reducing valve, a valve body 1, a fluid inlet port 2, a cone valve 3 and a valve seat ring 5 contains. A process fluid under high temperature and pressure passes through the inlet port 2 into the valve body 1 and flows through the free space between the tip 4 of the cone valve 3 and the upper one Edge of the inner surface 6 of the valve seat insert 5, the pressure of the process fluid then being reduced. The relationship

3 1 H 2 1 33 1 H 2 1 3

oder die Rate der DrucKreduzierung wird darch die Auf- und Abbewegung des Kegelventils 3 gesteuert. Beim Betrieb in der Praxis sind die Spitze 4 des Kegelventils und die innere Oberfläche 6 dem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Prozeßfluid ausgesetzt und unterliegen starker Korrosion und Erosion aufgrund von Auswaschung und Verschleiß. Darum ist es notwendig, Materialien mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Abriebfestigkeit an diesem Teil des Druckreduzierventiles zu verwenden. Bei den Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung wird hier ein Siliziumkarbidmaterial verwendet.or the rate of pressure reduction will then increase and decrease Downward movement of the cone valve 3 is controlled. In practice, the tip 4 of the cone valve and the inner surface are 6 the process fluid flowing at high speed exposed and subject to severe corrosion and erosion due to leaching and wear. That is why it is necessary To use materials with high corrosion resistance and high abrasion resistance on this part of the pressure reducing valve. In the embodiments according to the present invention, a silicon carbide material is used here.

In dem obigen Beispiel wurde nur ein Druckreduzierventil beschrieben, es können jedoch Siliziumkarbidmaterialien an irgendeinem beliebigen Teil einer derartigen Anlage eingesetzt werden, das dem hoch korrosiven Prozeßfluid in Harnstoffsynthetisierungsanlaqen ausgesetzt ist, wobei diese Materialien besonders wirksam in Bereichen sind, in denen Fluid mit hoher Geschwindigkeit strömt. So ist z.B. auch der Einsatz von Siliziumkarbidmaterialien in Ventilen in Recycling-Leitungen sehr wirksam.In the above example only one pressure reducing valve was described, however, silicon carbide materials can be used on any part of such equipment that the highly corrosive process fluid in urea synthesizing plants exposed, these materials are particularly effective in areas where fluid with high Speed flows. This is also the case, for example, with the use of silicon carbide materials very effective in valves in recycling lines.

In Bezug auf die vorliegende Erfindung sind Verfahren, in denen Siliziumkarbidmaterialien eingesetzt werden, die herkömmlichen Verfahren zur synthetischen Herstellung von Harnstoff.With respect to the present invention, methods using silicon carbide materials are conventional Process for the synthetic production of urea.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Verwendung von in hohem Maße korrosionsbeständigem und verschleißbeständigem Siliziumkarbid in Harnstoffsynthetisierungsanlagen die Notwendigkeit beseitigt, Ventile, die durch Korrosion oder durch Auswaschung verursachte Erosion im Betrieb beschädigt werden, zu ersetzen oder in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Prozeßfluids zwischen Ventilen mit verschiedenen Materialien zu wechseln, da diese Notwendigkeiten von dem Fehlen geeigneter Materialien herrührten. Der Einsatz von Siliziumkarbid verhindert auch, daß Schaden auftreten, die durch variierende Betriebsbe-According to the present invention, the use of highly corrosion-resistant and wear-resistant silicon carbide has been achieved in urea synthesis plants eliminates the need for valves caused by corrosion or by leaching erosion caused during operation can be damaged, replaced or depending on the type of process fluid used to switch between valves with different materials, as this necessitates the lack of suitable materials originated. The use of silicon carbide also prevents damage caused by varying operating conditions.

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dingungen entstehen/ verbessert die Sicherheit und Stabilität im Betrieb einer Harnstoffsynthetxsierungsanlage, die unter hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen arbeitet, und verbessert insgesamt den Betriebswirkungsgrad der Anlage.conditions arise / improve the safety and stability in the operation of a urea synthesis plant, which under high temperature and high pressure conditions, and improves the overall operating efficiency of the plant.

Claims

Process for the synthetic production of urea, in which materials from silicon carbides in the plant are used, characterized in that these silicon carbide materials are used in parts of the system that are resistant to corrosion and erosion caused by wear and tear or leaching are susceptible.

2. The method according to claim 1, characterized in that the silicon carbide as a simple or uniform substance is used.

ι ι 'ι ί. Ι υι ι 'ι ί. Ι υ

3. The method according to claim 1, characterized that the silicon carbide is used as a coating material.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the Silicon carbide materials can be used in pressure reducing valves.