[发明专利]使氨生产设备和尿素生产设备同时现代化的方法

说明书

本发明涉及一种使氨生产设备和尿素生产设备同时现代化的方法。

更具体地说，本发明涉及一种使氨生产设备和尿素生产设备同时现代化的方法，其中要现代化的氨生产设备包括：串联的、用于生产含有一氧化碳、氢气和氮气的粗的氨合成气的段、脱碳段、甲烷化段，氨合成气压缩段和氨合成段，尿素生产设备包括：串联的、二氧化碳压缩段、尿素合成段和尿素回收段。

在下述说明书和权利要求书中，术语“现代化”是指改进已经存在的设备以提高其性能，从而获得提高的生产能力和/或转化率，以及降低能耗。

特别地，在这种情况下，术语“同时现代化”是指使原有的氨生产设备和原有的尿素生产设备同时现代化，以提高其生产能力，并保持高压合成段(合成环路)以及脱碳段、甲烷化段和压缩段的主要装置不变。

按照本发明的另一方面，涉及一种联合生产氨和尿素的方法，以及实施这种方法的设备。

本发明特别适用于这样的情况：氨生产设备和尿素生产设备相互紧密关联，也即使在制备氨合成气时的副产物二氧化碳与所有的或至少绝大部分的氨被转化成尿素。

相对于氨和尿素的生产，越来越感觉到，一方面，需要一种能提高生产能力和效率的设备，另一方面，希望投资成本和操作成本更低，并降低能耗。

为了这一目的，在本领域中已提出了各种方法以使原有氨和尿素的生产设备现代化，大都基于改进合成反应器、用生产能力更高的装置和/或提供与原有装置平行的新装置取代合成反应器上游和/或下游的装置。

例如，EP-0202454公开了一种使氨合成反应器现代化的方法，将催化床由轴向型变为轴/径向型，继而提高反应器的转化率，进面提高氨设备的生产能力。

另一方面，EP-A-0796244公开了一种使尿素生产设备现代化的方法，其中添加附加的循环到合成反应器的氨基甲酸盐水溶液的部分分解步骤。使用这种现代化方法，可以大大地降低循环到合成反应器的水量，因此提高转化率，从而提高设备的生产能力。

当考虑同时提高原有氨和尿素设备的生产能力时，因为这些设备是相互关联的，所遇到的问题是需要相应地提高合成反应器上游段的生产能力。

特别地，氨合成气脱碳、甲烷化和氨合成气压缩段，以及氨合成环路内的致冷循环的压缩机和输入到尿素合成段的含有二氧化碳的物流压缩段是提高生产能力的瓶颈，由于不可避免地提高反应物的流量，它们很快就过载了。

当原有设备已按现有技术进行过现代化，前面提到的段或装置已处于其操作极限，这一问题更加严重。

在这种情况下，现有技术的现代化方法仅用生产能力更高的装置或提供与原有装置平行的新装置取代原有装置，以提高合成反应器上游不同段的总生产能力。

这些办法对投资成本和能量消耗都有不非常不利的影响；此外，实施现有技术的现代化方法十分复杂。

在工业上，尽管改进原有设备-代替建立新设备-以用最少的投资提高生产能力和降低能耗的兴趣更加强烈，因为前面提到的缺点，至今，对氨和尿素生产设备的现代化意味着高投资，有时甚至比建立新设备的投资更高。此外，按现有技术进行现代化，提高生产能力通常损害转化率，因此能耗更高。

本发明要解决的技术问题是提供一种使氨生产设备和尿素生产设备同时现代化的方法，该方法能在低投资成本下分别提高其生产能力，降低能耗，且易于实施。

按照本发明，这一问题是通过上面指出的方法解决的，其特征在于包括如下步骤：

-提供一个氨基甲酸盐合成段和一个氨基甲酸盐分解段；

-提供将适当压缩的、含有二氧化碳、氢气和氮气的粗的氨合成气气流输入到氨基甲酸盐合成段的装置；

-提供将一部分在氨合成段获得的、含有氨、氢气和氮气的物流输入氨基甲酸盐合成段的装置；

-提供将至少一部分来自尿素回收段的、含有氨基甲酸盐水溶液的物流输入到氨基甲酸盐分解段的装置；

-提供将在分解段获得的、含有氨和二氧化碳蒸气的物流输入到尿素合成段的装置；

-提供将在氨基甲酸盐分解段获得的、含有稀释的氨基甲酸盐水溶液的物流输入到氨基甲酸盐合成段的装置；

-提供将在氨基甲酸盐合成段获得的、含有氢气和氮气的气流输入到氨合成段的装置；

-提供将在氨基甲酸盐合成段获得的、含有氨基甲酸盐水溶液的物流输入到氨基甲酸盐分解段和/或尿素合成段的装置。

本发明允许大大提高氨设备相对于尿素设备的生产能力，用简单而有效的方式实现两种设备之间的部分集成，从而突破位于下述合成段的上游的原有装置的瓶颈，所说合成段与生产能力的提高基本无关。