Спосіб виробництва сечовини зі сміття будь-якого складу переважно побутових відходів

Номер патенту: 110956

Опубліковано: 10.03.2016

Автор: КІСС Ґунтер Ханс

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб виробництва сечовини (CO(NH2)2), який відрізняється тим, що отримують CO(NH2)2 з відходів будь-якого складу за наступними етапами:

a) отримання синтез-газу з CO, CO2 та Н2 шляхом високотемпературної обробки відходів у реакторі з молекулярним киснем (О2), який отримують за допомогою процесу кріогенного розділення повітря, причому час перебування синтез-газу в реакторі становить 1,0-5,0 сек.,

б) перетворення CO, що містить синтез-газ, на CO2 та Н2 (конверсія) із використанням Н2О та розділення CO2 та Н2,

в) перетворення Н2, отриманого на етапі б) із використанням N2, що походить з кріогенного розділення повітря етапу а) для отримання аміаку (NH3), та

г) перетворення NH3 з етапу в) із використанням CO2 з етапу б) для утворення CO(NH2)2.

Текст

Реферат: Винахід належить до способу виробництва сечовини як багатого на азот синтетичного добрива зі сміття будь-якого складу, переважно з побутових відходів. Компоненти органічних відходів спочатку перетворюють на газ у високотемпературному реакторі з киснем (О 2), отриманим з кріогенної повітророзподільної установки. Отриманий сингаз спочатку містить монооксид вуглецю (СО), водень (Н2) та діоксид вуглецю (СО2). Далі монооксид вуглецю (СО), що знаходиться у сингазі перетворюють з парою на водень (Н 2) та діоксид вуглецю (СО2), після чого водень відокремлюють та використовують для синтезу аміаку разом з молекулярним азотом (N2), що виникає як побічний продукт у кріогенному розділенні (сепарації) повітря. На останній стадії процесу, з аміаку (NH3) та діоксиду вуглецю (СО2), який є додатковим компонентом сингазу, виробляють сечовину (CO(NH2)2). UA 110956 C2 (12) UA 110956 C2 UA 110956 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способу виробництва сечовини як багатого на азот синтетичного добрива зі сміття будь-якого складу, переважно з побутових відходів. Компоненти органічних відходів спочатку перетворюють на газ у високотемпературному реакторі з киснем (О 2), який отримують за допомогою кріогенної повітророзподільної установки. Сингаз, що виникає ("синтез-газ"), переважно містить монооксид вуглецю (СО), водень (Н 2) та діоксид вуглецю (СО2). Монооксид вуглецю (СО), що знаходиться у складі сингаз, потім перетворюють з паром на водень (Н2) та діоксид вуглецю (СО2). Далі водень відокремлюють та застосовують у синтезі аміаку разом з атомарним азотом (N2), що виникає у вигляді побічного продукту при кріогенному розділенні повітря. На останньому етапі процесу, з аміаку (NH 3) та діоксиду вуглецю (СО2), який є додатковим компонентом сингазу, виробляють сечовину (CO(NH 2)2). За останній час населення світу збільшилося з 3 мільярдів у 1960 році до більш ніж 7 мільярдів у 2011 році. Непропорційно високий ріст населення світу також треба очікувати протягом декількох найближчих десятиліть з переважною частиною приросту населення у країнах, що розвиваються, або в менш розвинених та найбідніших державах світу. Оскільки територія, прийнятна для сільського господарства є обмеженою та через те, що можна створити лише невелику кількість додаткових сільськогосподарських територій, годування населення світу стає все більш серйозною проблемою. Тільки при значному збільшенню виходу продукту з наявних прийнятних територій, яке можна, зокрема, забезпечити шляхом підвищеного застосування добрив, з'явиться реальний шанс для годування населення світу в майбутньому. Сечовина зі вмістом азоту у 46.62 %, яку отримують у великих промислових масштабах з природного газу є найбільш важливим азотним добривом у світі. Промислове виробництво сечовини у великих масштабах відбувається на великому хімічному заводі, де її отримують з природного газу, повітря та води шляхом процесу, що містить етапи виробництва водню, виробництва аміаку та синтезу сечовини. В 2009 році в світі було вироблено приблизно 130 мільйонів метричних тонн (т) сечовини та протягом останніх трьох років ціна на неї зросла приблизно на 80 % до 350 євро за тонну. Збільшення цін на природний газ та зростання попиту на карбамід також приведе у майбутньому до непропорційному зростанню цін на цей продукт. Для задоволення зростаючого попиту на сечовину як синтетичне добриво, що містить азот, треба знайти засоби та шляхи для значного підвищення щорічного виробництва сечовини. Разом з ростом населення та підвищенням достатку також непропорційно зростає й кількість відходів, отже все більш важливим стає пошук більш екологічно прийнятного рішення проблеми відходів. Існують спроби екологічно чистого вирішення цієї проблеми за допомогою застосування теплових технологій переробки відходів. Серед таких термальних способів головне місце займає "термоселективний процес". При застосуванні цього процесу, відходи самого різного складу та консистенції газифікують з чистим киснем в високотемпературному реакторі з температурою до 2000 °C. Сингаз, що виникає у цьому процесі, спочатку містить молекули водню (Н2), монооксид вуглецю (СО) та діоксид вуглецю (СО 2). Кисень, який застосовують для газифікації компонентів органічних відходів отримують шляхом процесу кріогенного розділення повітря відповідно до обмежувальної частини Формули Винаходу. Молекулярний азот, що виникає як побічний продукт в даному процесі раніше викидали в атмосферу. "Термоселективний процес" описано у ЕР 0790291 В1 та ЕР 0726307 В1. Задачею заявленого винаходу є недороге виробництво сечовини з продуктів та побічних продуктів, що коштують недорого та виникають у процесі газифікації відходів відповідно до "термоселективного процесу", позбавленого супутніх забруднюючих повітря газоподібних викидів, як-то викидів СО2. Вищенаведену задачу вирішують за допомогою способу відповідно за винаходом, як це визначено у Формулі Винаходу. Спосіб відповідно за винаходом містить наступні етапи процесу: На першому етапі, сингаз, що спочатку містить монооксид вуглецю (СО), діоксид вуглецю (СО2) та водень (Н2) отримують шляхом високотемпературної газифікації відходів з чистим киснем у відповідності з "термоселективним процесом". При цьому важливим є те, що необхідний для цього кисень отримують у відповідності з процесом кріогенного розділення повітря. Як побічний продукт цього процесу виникає молекулярний азот. На другому етапі, монооксид вуглецю (СО) у складі сингазу перетворюють на діоксид вуглецю (СО2) та водень (Н2) за допомогою пари (Н2О). На цьому етапі процесу переважно застосовують пару, що виникає під час газифікації відходів у високотемпературному реакторі. Після відокремлення водню (Н2) від діоксиду вуглецю (СО2), водень (Н2) разом з азотом (N2), що виникає як побічний продукт при розділенні повітря перетворюють на аміак (NH 3). 1 UA 110956 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Кінцевий етап полягає у отриманні сечовини (CO(NH 2)2) з присутніх у сингазі аміаку (NH3) та монооксиду вуглецю (СО). Головні переваги способу відповідно до винаходу полягають у наступному: Відходи самого різного складу повністю перетворюються на корисні продукти шляхом газифікації з киснем згідно з "термоселективним процесом " без забруднення навколишнього середовища, тоді як у всіх інших термальних процесах виникають забруднення навколишнього середовища високотоксичними залишковими субстанціями, що вимагають утилізації та через газові викиди, як-то викиди СО2; молекулярний азот, що виникає у вигляді побічного продукту при розділенні повітря застосовують разом з воднем, що знаходиться у зміненому сингазі для синтезу аміаку; де аміак, отриманий як проміжний продукт застосовують разом з діоксидом вуглецю, що знаходиться у зміненому сингазі для виробництва сечовини; та де у способі відповідно до винаходу відсутні газові викиди, що забруднюють навколишнє середовище, як-то викиди СО2. Якщо у зміненому сингазі має бути більше СО 2, ніж це потрібно для синтезу аміаку, то для утилізації надлишкового для синтезу аміаку СО 2 можна також придбати аміак. При застосуванні запропонованого тут способу з сечовини можна, наприклад, отримати біля 600 кг багатого на азот синтетичного добрива з тонни відходів. Поточна ринкова ціна цього добрива становить близько 350 євро за тонну. Всі витрати, пов'язані з описаним тут процесом, в тому числі всі інвестиційні витрати, можуть бути покриті без проблем з відповідним профіцитом біля 200 євро за тонну, якого можна досягти шляхом продажу багатого на азот синтетичного добрива. Прибутковість вкладених коштів, яка є вище середньої забезпечується незалежно від розміру зборів на переробку відходів. Далі винахід буде описано більш докладно з посиланням на загальну схему процесу, наведену на кресленні. У цьому процесі, відходи будь-якого бажаного складу піддають газифікації у високотемпературному реакторі з О2 з температурою принаймні 1000 °C - 2000 °C, переважно біля 1500 °C для отримання сингазу. Час перебування сингазу у реакторі становить 1.0-5.0 сек., переважно біля 2.0 сек. Для запобігання будь-якому перетворенню компонентів сингазу на токсичні продукти, сингаз піддають різкому охолодженню (загашують). У наступній стадії процесу, отриманий шляхом вищеописаної високотемпературної обробки сингаз спочатку переважно стискають до 10-80 бар, переважно до біля 50 бар. Для найбільш ефективної утилізації сингазу для отримання багатого на азот синтетичного добрива, частка водню у сингазі повинна бути максимально високою. Реакцію проводять згідно за формулою СО+Н2О=СО2+Н2 за допомогою так званої реакції переміщення відповідно до обмежувальної частини Формули Винаходу, переважно у охолодженому реакторі з нерухомим каталітичним шаром шляхом проведення вимірювань у парі. Оскільки тепло виникає в результаті екзотермічної реакції реактор охолоджують водою до ідеальної для каталізатора температури у 300 °C. Змінений сингаз, що переважно містить водень та діоксид вуглецю очищують у наступній стадії процесу, яка також знаходиться у відповідністю з Обмежувальною Частиною Формули Винаходу стосовно відокремлення водню. Позосталий залишковий газ майже виключно містить двоокис вуглецю. Для отримання аміаку, у синтетичному реакторі каталітичним чином застосовують водень разом з азотом, що надходить з повітророзподільної установки. На наступному етапі цього процесу відбувається синтез сечовини, в ході якого для отримання сечовини як багатого азотом добрива каталітичним чином застосовують аміак та діоксид вуглецю з залишкового газу. Якщо кількість СО 2 є більшою, ніж це необхідно для синтезу сечовини, то для застосування цієї надлишкової кількості у цьому синтезі можна придбати аміак. Перевага описаного тут способу насамперед полягає у тому, що утилізація відходів не приводить до газових викидів. Всі речовини, що виникають під час цього процесу можна застосувати промисловим шляхом. Лише такі речовини, як водень та діоксид вуглецю, отримані в результаті газифікації компонентів органічних відходів відповідно до "термоселективного процесу" застосовують для отримання багатого на азот синтетичного добрива. Необхідний для синтезу аміаку молекулярний азот виникає як побічний продукт з повітророзподільної установки. У модифікації цього способу, необхідну для нього енергію також можна отримати з відновлюваних джерел енергії, наприклад, з застосуванням сонячної енергії (фотовольтаїка). 60 2 UA 110956 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб виробництва сечовини (CO(NH2)2), який відрізняється тим, що отримують CO(NH2)2 з відходів будь-якого складу за наступними етапами: a) отримання синтез-газу з CO, CO2 та Н2 шляхом високотемпературної обробки відходів у реакторі з молекулярним киснем (О2), який отримують за допомогою процесу кріогенного розділення повітря, причому час перебування синтез-газу в реакторі становить 1,0-5,0 сек., б) перетворення CO, що містить синтез-газ, на CO2 та Н2 (конверсія) із використанням Н2О та розділення CO2 та Н2, в) перетворення Н2, отриманого на етапі б) із використанням N2, що походить з кріогенного розділення повітря етапу а) для отримання аміаку (NH3), та г) перетворення NH3 з етапу в) із використанням CO2 з етапу б) для утворення CO(NH2)2. 15 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Автори російською

KISS Gunter Hans

МПК / Мітки

МПК: C07C 273/04, C05C 9/02

Мітки: спосіб, будь-якого, виробництва, відходів, побутових, сечовини, складу, переважно, сміття

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-110956-sposib-virobnictva-sechovini-zi-smittya-bud-yakogo-skladu-perevazhno-pobutovikh-vidkhodiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виробництва сечовини зі сміття будь-якого складу переважно побутових відходів</a>

Подібні патенти