DE69116243T2

DE69116243T2 - Process and device for improving performance and life, with corrosion reduction, in kettle-type carbamate condensers in urea factories

Info

Publication number: DE69116243T2
Application number: DE69116243T
Authority: DE
Inventors: Umberto Zardi
Original assignee: Urea Casale SA
Current assignee: Casale SA
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: ATE132851T1; DE69116243D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Wirtschaftlichkeit und zum Verringern der Korrosionseffekte bei der Kondensation von NH&sub3;-, CO&sub2;-, H&sub2;O-Dämpfen bei hohem Druck und hoher Temperatur, welche in Systemen zur Verarbeitung der aus dem Hamstoffreaktor kommenden Lösung, dem sogenannten "Strippen", erzeugt werden, wobei diese Kondensation mit Hilfe eines Karbamatkondensators ausgeführt wird, insbesondere von der Art eines Rohrbündel-Kessels, zu welchem ein Teil der aus dem Kondensator selbst ausströmenden Karbamatlösung zurückgeführt wird.The present invention relates to a process for improving the economy and reducing the corrosion effects in the condensation of NH3, CO2, H2O vapors at high pressure and high temperature, which are generated in systems for processing the solution coming from the urea reactor, the so-called "stripping", this condensation being carried out by means of a carbamate condenser, in particular of the shell-and-tube type, to which part of the carbamate solution flowing out of the condenser itself is recycled.

Wie dies von modernen Hamstoffanlagen bekannt ist, welche durch isobares Strippen des größten Teils der nichtreagierten Substanzen gekennzeichnet sind, welche in der Harnstofflösung enthalten sind, die aus dem Reaktor ausströmt, und welche als Mittel zum Strippen einen Teil des CO&sub2;- oder NH&sub3;-Versorgungsstroms verwenden, werden die so gewonnenen Stripp-Dämpfe in geeigneten Wärmetauschern kondensiert, welche die bei dieser Kondensation erzeugte Wärme mit einer Niederdruck-Dampfproduktion (4 - 5 bar a) rückgewinnen.As is known from modern urea plants, which are characterized by isobaric stripping of the majority of the unreacted substances contained in the urea solution flowing out of the reactor and which use as a stripping means a part of the CO₂ or NH₃ supply stream, the stripping vapors thus obtained are condensed in suitable heat exchangers which recover the heat generated during this condensation with a low pressure steam production (4 - 5 bar a).

Hinsichtlich der Kondensation ist es nötig, dem Kondensator die Karbamatlösung zuzuführen, welche von dem stromabwärts gelegenen Destillationsabschnitt kommt und genug Wasser enthält, um auch das Karbamat in Lösung zu halten.Regarding condensation, it is necessary to feed the condenser with the carbamate solution coming from the downstream distillation section and containing enough water to keep the carbamate in solution as well.

Die Karbamatkondensatoren, die von besonderem Interesse sind, sind horizontale U-Rohr-Wärmetauscher, die besser als horizontale Kesselkondensatoren bekannt und normalerweise bei den Hamstoffanlagen verwendet werden, die auf dem Snamprogetti- Prozeß beruhen.The carbamate condensers that are of particular interest are horizontal U-tube heat exchangers, which are better than horizontal Boiler condensers are known and are normally used in urea plants based on the Snamprogetti process.

Diese Kondensationsstufe ist äußert kritisch und erfordert eine komplizierte Kombination von Betriebsparametern: es ist nämlich wesentlich, daß die zu kondensierenden Dämpfe (NH&sub3;, CO&sub2;, H&sub2;O) der wasserreichen Karbamatlösung fein beigemischt werden, die als Absorptionsreagenz wirkt und von dem Abschnitt stromabwärts von dem Syntheseabschnitt kommt&sub5; so daß eine Hochtemperaturkondensation stattfinden kann, die daher Dampf bei dem höchstmöglichen Druck erzeugt. Weiterhin ist es nötig, die Komponenenten (die Austauschfläche des Kondensators), die normalerweise aus rostfreiem Stahl aus Gründen der Kostensenkung bestehen, vor Korrosion zu schützen, da die Prozeßfluide sehr korrosiv sind.This condensation stage is extremely critical and requires a complex combination of operating parameters: it is in fact essential that the vapors to be condensed (NH3, CO2, H2O) are finely mixed with the water-rich carbamate solution, which acts as an absorption reagent and comes from the section downstream of the synthesis section, so that a high temperature condensation can take place, thus producing vapor at the highest possible pressure. Furthermore, it is necessary to protect the components (the exchange surface of the condenser), which are normally made of stainless steel for cost-reduction reasons, from corrosion, since the process fluids are very corrosive.

Unglücklicherweise implizieren Kesselkondensatoren, die üblicherweise auch bei modernen Anlagen verwendet werden, eine starke Begrenzung der Lebensdauer und sie können nicht optimale Betriebsbedingungen gewährleisten, da sie auf Prozessen beruhen, welche verschiedene Schwächen und Nachteile aufweisen, von denen die folgenden genannt werden:Unfortunately, tank capacitors, which are commonly used even in modern plants, imply a strong limitation of life and they cannot guarantee optimal operating conditions, since they are based on processes that have various weaknesses and disadvantages, among which the following are mentioned:

- Die Trennung (oder Segregation) der flüssigen/dampfförmigen Komponenten bei der Rohröffnung des Kondensators mit nachfolgender Akkumulation der Dämpfe in dem oberen Bereich des Rohrbodens des Rohrbündels und der Flüssigkeit in dem unteren Bereich des Bodens.- The separation (or segregation) of the liquid/vapor components at the tube opening of the condenser with subsequent accumulation of the vapors in the upper part of the tube sheet of the tube bundle and the liquid in the lower part of the sheet.

Diese Trennung wird durch die geringe Geschwindigkeit der Fluidzirkulation (ungefähr 0,1 m/s) und durch den großen Unterschied des spezifischen Gewichts zwischen Flüssigkeit und Dampf verursacht.This separation is caused by the low velocity of the fluid circulation (approximately 0.1 m/s) and by the large difference in specific gravity between liquid and vapor.

Dementsprechend ist das Verhältnis Dampf/Flüssigkeit in dem Bereich, der dem Rohrboden zugewandt ist und in den meisten Rohren nicht optimal und kondensiert schwer.Accordingly, the vapor/liquid ratio in the area facing the tube sheet and in most tubes is not optimal and condenses with difficulty.

Um dieses Problem zu umgehen, ist es nötig, die Austauschfläche deutlich zu vergrößern, was mit einer Erhöhung der Größe der Vorrichtung und auch ihrer Kosten einhergeht.To overcome this problem, it is necessary to significantly increase the exchange area, which entails an increase in the size of the device and also its cost.

Weiterhin führt die Trennung der flüssigen/dampfförmigen Komponenten zu einer Verringerung des thermischen Niveaus des erzeugten Dampfes gegenüber der Menge, die theoretisch erzeugt werden kann.Furthermore, the separation of the liquid/vaporous components leads to a reduction in the thermal level of the vapor produced compared to the amount that can theoretically be produced.

- Die Korrosion des Rohrbodens und der Rohre (allgemein die Austauschfläche des Kondensators), welche durch die obengenannte Trennung der beiden Phasen verursacht wird.- Corrosion of the tube sheet and tubes (generally the exchange surface of the condenser) caused by the above-mentioned separation of the two phases.

Eine der normalerweise ergriffenen Vorkehrungen zum Eindämmen der negativen Effekte des Phänomens besteht darin, z.B. Luft in das Systen einzuleiten, welche den Karbamatkondensator durch die zu kondensierenden Stripp-Dämpfe erreicht.One of the measures normally taken to limit the negative effects of the phenomenon is to introduce air into the system, which reaches the carbamate condenser through the stripping vapors to be condensed.

Es ist dennoch unerläßlich, eine gleichförmige Passivierung in allen Bereichen der Anlage zu garantieren, wobei Bereiche vermieden werden, in denen die Flüssigkeit stillsteht oder die Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit zirkuliert, die nicht ausreicht, um den notwendigen Beitrag von passivierendern Sauerstoff zu garantieren (Totzonen, Erzeugung von Hochtemperaturzonen).It is nevertheless essential to guarantee uniform passivation in all areas of the system, avoiding areas where the liquid is stagnant or where the liquid circulates at a speed insufficient to guarantee the necessary contribution of passivating oxygen (dead zones, creation of high temperature zones).

- Eine nicht vollständige Verteilung der passivierenden Luft, die wie vorangehend beschrieben in den Dämpfen enthalten ist, führt dazu, daß die oberen Rohre des Karbamatkondensators gegenüber den unteren bevorzugt werden.- Incomplete distribution of the passivating air contained in the vapours as described above results in the upper tubes of the carbamate condenser be preferred over the lower ones.

Es wurden Verfahren vorgeschlagen, welche nur teilweise und in nicht zufriedenstellender Weise die bei der vorangehend genannten Anlage vorhandenen Probleme lösen, z.B. in der zweiten Integration der italienischen Patentanmeldung Nr. 23214, in der ein horizontaler Rohrbündel-Kondensator mit einer Rückführung eines Teils der aus derselben Vorrichtung ausströmenden Karbamatlösung außerhalb des Kondensators beschrieben ist, wobei dieses Systen untersucht wird, um den kritischen Aspekt des Mischens der Absorptionsflüssigkeit und der zu kondensierenden Dämpfe zu lösen, um eine optimale Verteilung (Durchsetzung) der Mischung Flüssigkeit/Dampf auf der Innenseite der Rohre des Kondensators zu gewährleisten.Methods have been proposed which only partially and unsatisfactorily solve the problems present in the above-mentioned plant, for example in the second integration of Italian patent application no. 23214, which describes a horizontal shell-and-tube condenser with a recirculation of part of the carbamate solution flowing out of the same device outside the condenser, this system being studied to solve the critical aspect of mixing the absorption liquid and the vapors to be condensed in order to ensure optimal distribution (penetration) of the liquid/vapor mixture on the inside of the condenser tubes.

Um eine optimale Verteilung der flüssigen und dampfförmigen Phasen in dem Karbamatkondensator zu gewährleisten, wurde in der französischen Anmeldung FR 2 308 615 auch vorgeschlagen, die Mischung Flüssigkeit/Dampf in einen Kondensationsbereich, der horizontale Rohre umfaßt, bei einem Druck von 50 bis 300 bar und unter einem hydrostatischen Druck ΔP einzuleiten.In order to ensure an optimal distribution of the liquid and vapor phases in the carbamate condenser, it was also proposed in the French application FR 2 308 615 to introduce the liquid/vapor mixture into a condensation zone comprising horizontal tubes at a pressure of 50 to 300 bar and under a hydrostatic pressure ΔP.

Daraus ergibt sich die Bedeutung des definitiven Verbesserns der Wirtschaftlichkeit und der Beständigkeit bei einer Verringerung der Korrosion bei Karbamatkondensatoren vom Kesseltyp.This highlights the importance of definitively improving the economy and durability while reducing corrosion in tank-type carbamate condensers.

Das erste Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die obengenannten Nachteile beseitigt werden und ein höheres thermisches Niveau des erzeugten Dampfs sowie eine größere Karbamatkondensation erreicht wird, wodurch die Wirtschaftlichkeit und die Lebensdauer der Anlage deutlich verbessert wird.The first aim of the invention is to provide a process in which the above-mentioned disadvantages are eliminated and a higher thermal level of the steam produced and a greater carbamate condensation are achieved, thereby significantly improving the economic efficiency and the service life of the plant.

Diese und weitere Ziele, die noch näher in der folgenden Beschreibung erläutert werden, werden durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 erreicht.These and other objectives, which will be explained in more detail in the following description, are achieved by a method according to the appended claim 1.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die obengenannten Ziele durch einen Karbamatkondensator zum Absorbieren von Amoniak-, Kohlendioxid- und Wassserdämpfen mit Hilfe einer wasserreichen Karbamatlösung erreicht, wie sie in dem beigefügten Anspruch 8 definiert ist.According to a further aspect of the invention, the above-mentioned objects are achieved by a carbamate condenser for absorbing ammonia, carbon dioxide and water vapors by means of a water-rich carbamate solution as defined in the appended claim 8.

Eine weitere besondere Form der erfindungsgenäßen Vorrichtung ist durch den Umstand gekennzeichnet, daß, wenn der Kessel- Karbamatkondensator vertikal ist, die Rückführung des Karbamats innerhalb des Bereichs, der dem Rohrboden zugewandt ist, mit einer Thermosiphon-Zirkulation vonstatten geht.Another particular form of the device according to the invention is characterized by the fact that, when the tank-carbamate condenser is vertical, the return of the carbamate within the area facing the tube sheet takes place by means of a thermosiphon circulation.

Es gibt viele Vorteile dieses Vorgehens, welche deutlich in der folgenden Beschreibung aufgezeigt werden.There are many advantages to this approach, which are clearly shown in the following description.

Die Bildung von Karbamat unter den Betriebsbedingungen des Kondensators steht in einer engeren Beziehung zu der Fähigkeit des Systems zum Absorbieren der hohen erzeugten Reaktionswärme als zu seinen kinetischen Eigenschaften. Je größer diese Fähigkeit ist, desto einfacher ist die Bildung von Karbamat.The formation of carbamate under the operating conditions of the condenser is more closely related to the ability of the system to absorb the high heat of reaction generated than to its kinetic properties. The greater this ability, the easier the formation of carbamate.

In dem dem Rohreinlaß des Kondensators vorgelagerten Abschnitt, in dem die wasserreiche kalte Karbamatlösung und heiße, zu kondensierende Dämpfe in Kontakt kommen, findet eine nahezu instantane Reaktion zwischen den NH&sub3; und CO&sub2; unter Bildung von Karbamat statt.In the section upstream of the pipe inlet of the condenser, where the water-rich cold carbamate solution and hot vapors to be condensed come into contact, an almost instantaneous reaction takes place between the NH3 and CO2 to form carbamate.

Die adiabatische Reaktion wird unterbrochen, wenn die Temperatur der Lösung im Gleichgewicht mit der Dampfphase ist.The adiabatic reaction is interrupted when the temperature of the solution is in equilibrium with the vapor phase.

Als Folge hiervon tritt eine Karbamat-Vorkondensation eines kleinen Teils des CO&sub2; auf, während der restliche Teil in den Kondensatorrohren mit den obengenannten Problemen kondensiertAs a result, carbamate precondensation of a small part of the CO₂ occurs, while the remaining part condenses in the condenser tubes with the problems mentioned above

wird.becomes.

Bei diesem besonders einfachen und vorteilhaftem Weg gemäß dem Verfahren und den Vorrichtungen, die beansprucht werden, ist es möglich, da die rückgeführte Lösung kälter als die wasserreiche Karbamatlösung und daher fähig zum Absorbieren von Wärme ist, die Bildung von Karbamat in dem Bereich, der dem Einlaß der Kondensatorrohre zugewandt ist, deutlich zu erhöhen.In this particularly simple and advantageous way according to the method and devices claimed, since the recycled solution is colder than the water-rich carbamate solution and therefore capable of absorbing heat, it is possible to significantly increase the formation of carbamate in the region facing the inlet of the condenser tubes.

Wir beschränken uns darauf, von den vielen erzielten Ergebnissen die folgenden zu nennen:We limit ourselves to mentioning the following of the many results achieved:

- eine deutliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu den Rohren,- a significant increase in the flow rate of the liquid to the pipes,

- eine größere Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Dämpfe zu den Rohren,- a greater reduction in the flow rate of the vapours to the pipes,

- eine entsprechend drastische Reduzierung des Verhältnisses Dampf/Flüssigkeit in dem Bereich, der dem Rohreinlaß des Kondensators zugewandt ist.- a correspondingly drastic reduction in the vapor/liquid ratio in the area facing the tube inlet of the condenser.

Dank der höheren Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und dem daraus entstehenden höheren Druckabfall an der Mündung ist es möglich, eine gleichförmigere Verteilung der Fluide am Einlaß des Rohrbodens und in den Rohren, wobei man einen höheren thermischen Austauschkoeffizienten und eine bessere Dampfverteilung erreicht, und daher in der Passivierungsluft in dem gesamten Kondensator zu erreichen, wobei man das obengenannte Korrosionsphänomen praktisch beseitigt. Weiterhin ist es dank des größeren thermischen Austauschkoeffizienten möglich, das thermische Niveau des erzeugten Dampfes zu erhöhen.Thanks to the higher flow velocity of the liquid and the resulting higher pressure drop at the outlet, it is possible to obtain a more uniform distribution of the fluids at the inlet of the tube sheet and in the tubes, achieving a higher thermal exchange coefficient and a better distribution of the steam, and therefore in the passivation air throughout the condenser, practically eliminating the above-mentioned corrosion phenomenon. Furthermore, thanks to the higher thermal exchange coefficient, it is possible to increase the thermal level of the steam produced.

Der Anteil des vorkondensierten Karbamats in dem dem Rohrboden zugewandten Bereich kann vorteilhafterweise variiert werden, um eine nahezu vollständige Kondensation der Stripp-Dämpfe in diesem Bereich zu erreichen, der dem Einlaß der Rohre des Kodensators vorgelagert ist.The proportion of precondensed carbamate in the region facing the tube sheet can advantageously be varied in order to achieve almost complete condensation of the stripping vapors in this region, which is located upstream of the inlet of the condenser tubes.

Optimale Ergebnisse können jedoch erreicht werden, indem der obengenannte Vorkondensator auf ein Gewichtsverhältnis Flüssigkeit/Dampf zwischen 4 und 46, besser 4 und 20 und vorzugsweise zwischen 5 und 10 beschränkt wird. Auf diese Weise wird das Verhältnis zwischen der rückgeführten Flüssigkeit und der wasserreichen Karbamatlösung in dem Intervall zwischen 4 und 30, besser zwischen 6 und 15 und noch besser zwischen 6 und 10 gehalten.However, optimal results can be achieved by limiting the above-mentioned precondenser to a liquid/vapor weight ratio of between 4 and 46, better between 4 and 20 and preferably between 5 and 10. In this way, the ratio between the recycled liquid and the water-rich carbamate solution is kept in the interval between 4 and 30, better between 6 and 15 and even better between 6 and 10.

Es ist insbesonders überraschend, wie die obengenannten Nachteile elegant und einfach durch das Modifizieren des bereits vorhandenen Kessel-Karbamatkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.It is particularly surprising how the above-mentioned disadvantages are elegantly and simply eliminated by modifying the already existing tank carbamate condenser according to the present invention.

Die verschiedenen Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden deutlicher in der detaillierten Beschreibung eines Beispiels dargestellt, bei der die Bezugszeichen der beigefügten Zeichnungen verwendet werden, wobei das Beispiel ohne jegliche Beschränkung der Erfindung gegeben wird und wobeiThe various aspects and advantages of the invention will be more clearly illustrated in the detailed description of an example, in which the reference numerals of the accompanying drawings are used, the example being given without any limitation of the invention and in which

Fig. 1 eine Skizze eines Schnitts mit schematischen axialen Teilebenen eines Kessel-Kondensators herkömmlicher Art mit einem horizontalen Rohrboden ist,Fig. 1 is a sketch of a section with schematic axial planes of a tank condenser of conventional type with a horizontal tube sheet,

Fig. 2 eine Skizze eines Schnitts mit schematischen axialen Teilebenen des dem Rohrboden zugewandten Bereichs des horizontalen Kessel-Austauschers mit der Angabe der neuen Vorrichtungen gemäß einer bevorzugten Version ist,Fig. 2 is a sketch of a section with schematic axial partial planes of the area facing the tube sheet of the horizontal boiler exchanger with the indication of the new devices according to a preferred version,

Fig. 3 eine Skizze eines Schnitts mit schematischen axialen Teilebenen eines vertikalen Kesselkondensators mit einer Karbamat-Rückführung mit einer Thermosiphon- Zirkulation in dem dem Rohrboden zugewandten Bereich ist.Fig. 3 is a sketch of a section with schematic axial sub-planes of a vertical tank condenser with a carbamate return with a thermosiphon circulation in the area facing the tube sheet.

Genauer ist in Fig. 1 ein Wärmetauscher SC vom Typ mit einem horizontalen Kesselrohrboden mit U-Rohren dargestellt, die von einen Rohrboden PT am Einlaß des Kondensators SC kommen, welcher die Rohre Ti von dem Zuströmbereich Z1 und dem Abgabebereich Z2 für die Mischung Flüssigkeit/Dampf trennt, die durch die Wand P getrennt und undurchlässig gemacht sind.More specifically, Fig. 1 shows a heat exchanger SC of the type with a horizontal boiler tube sheet with U-tubes coming from a tube sheet PT at the inlet of the condenser SC, which separates the tubes Ti from the inflow area Z1 and the discharge area Z2 for the liquid/vapor mixture, which are separated and made impermeable by the wall P.

Die wasserreiche Karbamatlösung L1, die von dem stromabwärts gelegenen Destillationsabschnitt (nicht gezeigt) kommt und die Stripp-Dämpfe V fließen zusammen durch die Öffnung I1 in der Kammer Z1, wo sie sich vermischen, bevor sie durch die Öffnung I2 des Rohrbodens in die Rohre Ti eintreten, aus denen sie nach unten durch den Auslaß S1 von PT strömen, um dann durch die Öffnung S2 aus der Vorrichtung auszutreten, nachdem sie Z2 durchquert haben.The water-rich carbamate solution L1 coming from the downstream distillation section (not shown) and the stripping vapors V flow together through the opening I1 in the chamber Z1, where they mix before entering the tubes Ti through the opening I2 of the tube sheet, from which they flow downwards through the outlet S1 of PT, to then exit the device through the opening S2 after having passed through Z2.

Das Wasser für den Wärmeaustausch wird dem Tauscher durch die Leitung 10 zugeführt und in Form von Wasserdampfin der Leitung 11 abgeführt.The water for heat exchange is fed to the exchanger through line 10 and discharged in the form of water vapor through line 11.

Fig. 2 zeigt detailliert den Teil, der dem Rohrboden PT des Wärmetauschers SC zugewandt ist, wobei die zwei Bereiche Z1 und Z2 durch die Wand P getrennt und undurchlässig gemacht sind. Mit dem Flansch F1 des Wärmetauschers SC ist eine Zufuhröffnung B nit angeflanschten Enden F2, F3 verbunden, welche so benessen ist, daß sie ein Rückführrohr T1 und einen Ejektor E aufnimmt. Die Zufuhröffnung B ist mit einem Auslaß S3 für die kondensierte Lösung L2, die zu dem Reaktor geschickt werden soll, und mit einer Öffnung S4 zum Einführen einer Ejektordüse U versehen.Fig. 2 shows in detail the part facing the tube sheet PT of the heat exchanger SC, the two regions Z1 and Z2 being separated and made impermeable by the wall P. To the flange F1 of the heat exchanger SC is connected a feed opening B with flanged ends F2, F3, which is sized to receive a return pipe T1 and an ejector E. The feed opening B is provided with an outlet S3 for the condensed solution L2 to be sent to the reactor and with an opening S4 for introducing an ejector nozzle U.

Eine Leitung C ist ebenfalls vorgesehen, welche im Inneren die Bereiche Z1 und Z2 durchquert und ein als Torusabschnitt TT abschließendes Ende, das sich am Rand des Gebiets Z1 befindet, für eine optimale Dispersion der Stripp-Dämpfe V aufweist, welche über die Öffnung 13 der Leitung C eingetreten sind.A line C is also provided, which passes through the interior of the areas Z1 and Z2 and has an end formed as a torus section TT, which is located at the edge of the area Z1, for an optimal dispersion of the stripping vapors V, which entered through opening 13 of line C.

Die wasserreiche Karbamatlösung L1 (Antriebsfluid) tritt durch die Ejektordüse U in B ein, wird bei der Öffnung IE des Ejektors E mit der rückgeführten Karbamatlösung L3 vermischt und tritt dann über S5 in den Bereich Z1 ein, wo sie in innigen Kontakt mit den Stripp-Dämpfen V kommt, bevor sie den Rohrboden PT durchquert, was die Vorkondensation fördert.The water-rich carbamate solution L1 (driving fluid) enters B through the ejector nozzle U, is mixed with the recycled carbamate solution L3 at the opening IE of the ejector E and then enters the area Z1 via S5, where it comes into intimate contact with the stripping vapors V before crossing the tube sheet PT, which promotes precondensation.

Die kondensierte Mischung L2+L3, die aus PT austritt, tritt in die Öffnung 14 des Rückführrohrs T1 ein, das am Rand des Gebiets Z2 angebracht ist, um die Ansammlung von inerten Stoffen (Totgebieten) zu vermeiden, und wird teilweise im Inneren des Kondensators selbst zurückgeführt (L3) und teilweise zu dem stromaufwärts gelegenen Synthesereaktor (nicht gezeigt) geschickt (L2).The condensed mixture L2+L3 leaving PT enters the opening 14 of the recycle pipe T1, placed at the edge of the zone Z2 to avoid the accumulation of inerts (dead zones), and is partly recycled inside the condenser itself (L3) and partly sent to the upstream synthesis reactor (not shown) (L2).

Fig. 3 zeigt einen Karbamatkondensator von Kesseltyp mit einem vertikalen Rohrbündel, der die Thermo-Siphon-Zirkulation der Karbamatrückführung im Inneren des Bereichs aufweist, der dem Rohrboden zugewandt ist.Fig. 3 shows a tank-type carbamate condenser with a vertical tube bundle, having the thermo-siphon circulation of the carbamate return inside the region facing the tube sheet.

Die in den Fig. 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen, die auch in Fig. 3 gezeigt sind, haben alle offensichtlich dieselbe Bedeutung.The reference numerals used in Figs. 1 and 2, which are also shown in Fig. 3, all obviously have the same meaning.

Claims

1. Process for condensing ammonia, carbon dioxide and hydrogen vapors (V) produced by treating a solution coming from a urea reactor, the process comprising the steps of condensing the vapors (V) by means of a water-rich carbamate solution (L1) within a shell-and-tube carbamate condenser and returning a portion (L3) of a condensed carbamate solution (L2 + L3) thus obtained to the condenser tubes (Ti), characterized in that it also comprises the step of precondensing a large proportion of the vapors (V) before the inlet of the condenser tubes (Ti) and in that the step of returning the portion (L3) of the condensed carbamate solution (L2 + L3) within the condenser and upstream of the inlet of the condenser tubes (Ti) is carried out.

2. Process according to claim 1, characterized in that the weight ratio of liquid to steam at the inlet of the condenser tubes (Ti) varies from 4 to 46.

3. Process according to claim 2, characterized in that the weight ratio of liquid to steam at the inlet of the condenser tubes (Ti) varies from 5 to 10.

4. Process according to claim 1, characterized in that the weight ratio between the condensed carbamate solution (L3) returned to the condenser tubes (Ti) and the water-rich carbamate solution (L1) is kept in a value range of 4 to 30.

5. Process according to claim 4, characterized in that the weight ratio between the condensed carbamate solution (L3) returned to the condenser tubes (Ti) and the water-rich carbamate solution (L1) is kept in a range of 6 to 10.

6. Process according to claim 1, characterized in that the partial recirculation of the condensed carbamate solution (L2 + L3) within the condenser is carried out by means of an ejector (E).

7. Process according to claim 1, characterized in that the partial recirculation of the condensed carbamate solution (L2 + L3) within the condenser is carried out by means of a circulation in the manner of a thermosiphon.

8. Carbamate condenser for the absorption of ammonia, carbon dioxide and water vapors (V) using a water-rich carbamate solution with:

- a heat exchanger (SC) comprising a bundle of U-shaped tubes (Ti) supported by a tube sheet (PT);

- a mixing chamber (Z1) in front of the tube sheet (PT) for mixing the water-rich carbamate solution (L1) with the ammonia, carbon dioxide and water vapors (V); and

- an outlet (83) for discharging a condensed carbamate solution (L2) emerging from the tube bundle,

characterized in that the capacitor also comprises:

- an ejector (E) within the chamber (Z1) for mixing the water-rich carbamate solution (L1) with a portion (L3) of the condensed carbamate solution (L2 + L3) emerging from the tube bundle;

- a return pipe (T1) extending between the tube plate (PT) and an inlet opening (IE) of the ejector (E) for returning the portion (L3) of the condensed carbamate solution (L2 + L3); and

- a pipe (C) for supplying the vapors (V) in front of the tube bundle inlet, which extends between a vapor inlet opening (I3) of the heat exchanger (SC) and the tube sheet (PT).

9. Condenser according to claim 8, characterized in that the return pipe (T1) comprises an inlet (I4) which is arranged near a peripheral portion (Z2) of the tube sheet (PT) and in front of the outlet of the tubes (Ti).

10. Condenser according to claim 8, characterized in that the tube (C) comprises a toroidal, perforated end region (TT) which extends adjacent to a circumferential portion (Z1) of the tube sheet (PT) and in front of the inlet of the tubes (Ti).

11. Carbamate condenser for the absorption of ammonia, carbon dioxide and water vapors (V) using a water-rich carbamate solution with:

- a heat exchanger (SC) comprising a vertical bundle of U-shaped tubes (Ti) supported by a tube sheet (PT);

- a mixing chamber (Z1) in front of the tube sheet (PT) for mixing the water-rich carbamate solution (L1) with the ammonia, carbon dioxide and water vapors (V);

and

- an outlet (S3) for discharging a condensed carbamate solution (L2) emerging from the tube bundle,

characterized in that the capacitor also comprises:

- a membrane forming a liquid passage within the chamber (Z1) near an inlet nozzle (I1) of the water-rich carbamate solution (L1), the passage providing means for recirculating and mixing a portion (L3) of the condensed carbamate solution (L2 + L3) with the water-rich carbamate solution (L1); and

- a tube (C) for supplying the vapors (V) upstream of the inlet of the tubes (Ti), extending between a vapor inlet opening (I3) of the heat exchanger (SC) and the tube sheet (PT).