[发明专利]提高现有尿素工艺生产能力的方法

说明书

本发明涉及提高现有尿素工艺生产能力的方法，在所述工艺的高压段，包括：二氧化碳与氨在其中反应以形成尿素的反应器；通过供给热量将来自反应器的工艺流在其中汽提的热汽提器，或通过供给热量并借助于作为汽提气的氨将来自反应器的工艺流在其中汽提的氨汽提器；以及将汽提气在其中冷凝的冷凝器，然后将形成的冷凝液返回反应器。

这样的现有工艺在例如Ullmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry，第A27卷，1996，第344-350页中被描述为Snamprogetti自汽提工艺。

在这样的工艺中，氨和二氧化碳在15.0-16.5MPa的压力和3.0-4.0mol/mol的N/C比下在反应器中接触。在反应器中形成的工艺流被输送至高压汽提器，在其中将此工艺流加热以分解氨基甲酸铵并排出过量的氨，连同氨基甲酸铵分解所得的氨和二氧化碳，作为来自高压汽提器的气体流。氨在这里也可用作汽提气。来自高压汽提器的气体流在高压冷凝器中被部分冷凝，来自中压回收段的氨基甲酸铵流也被添加至所述高压冷凝器。然后，来自高压冷凝器的气体/液体流被供给至高压分离器，通过喷射器将液体部分返回反应器。来自高压分离器的气体被输送至中压回收段。

本领域技术人员已知的一种方法是，通过用较大设备部件替换那些形成工艺瓶颈的工艺部件来提高现有工艺的生产能力。需要被较大单元替换的设备部件的例子是尿素反应器。这样的工艺描述在例如EP-0751121-A1中。该专利公开了Snamprogetti自汽提工艺的生产能力可以通过引入第二反应器或通过用较大的反应器替换现有的反应器来提高。

以此方式扩大反应器的缺点是为了保持最初的工艺条件还需要用较大的泵来替换昂贵的高压氨泵。还可能需要用具有较高生产能力的单元来替换冷凝器和汽提器。

替换反应器和高压氨泵的缺点是成本高。

本发明的目的是开发一种用于提高尿素工艺生产能力的工艺，而尽可能避免替换昂贵的设备。

上述目的通过以下方式实现：

·反应器中的N/C比为2.8-3.3mol/mol之间；

·工艺高压段的压力为13.5-16.0MPa之间；

·来自反应器的工艺流的至少一部分在CO₂汽提器中被汽提，在所述CO₂汽提器中，通过供给热量并借助于作为汽提气的二氧化碳来汽提来自反应器的工艺流；以及

·提高工艺高压段的冷凝能力。

N/C比为反应器中的氨(N)与二氧化碳(C)的摩尔比。在现有的尿素工艺中，此比值为3.0-4.0mol/mol。提高现有工艺生产能力所采取的一种方法是将N/C比降低至2.8-3.3mol/mol。

在现有尿素工艺中，工艺高压段的压力为15.0-16.5MPa。为了提高现有尿素工艺的生产能力，将此压力降低至13.5-16.0MPa。

提高生产能力的第三个要求是，在CO₂汽提器中至少部分地汽提来自反应器的工艺流(包含尿素、氨、二氧化碳、水和氨基甲酸铵)，在所述CO₂汽提器中，通过供给热量并借助于作为汽提气的二氧化碳来汽提来自反应器的工艺流。在现有工艺中，这意味着要添加CO₂汽提器。因此，生产能力经提高的工艺包括热汽提器或氨汽提器以及汽提至少一部分来自反应器的工艺流的CO₂汽提器。本领域的技术人员可以容易地控制工艺流在这两种汽提器之间的最优分配。

还可以将现有的热汽提器或氨汽提器改造成CO₂汽提器，由此将来自反应器的全部工艺流在CO₂汽提器中汽提。当然，也可以用新的CO₂汽提器来替换现有的热汽提器或氨汽提器。本领域的技术人员可以根据现有的热汽提器或氨汽提器的状况进行上述两种选择，但应当考虑到，对于提高生产能力，无论设备的物理状况是否良好，都应当避免替换高成本的设备。然而，为了对工艺进行技术简化，优选在CO₂汽提器中汽提来自反应器的全部气体流。

提高现有尿素工艺生产能力的第四个要求是提高工艺高压段的冷凝能力。这可以通过不同的方式实现。例如，可以增加高压洗涤器或第二高压冷凝器。或者，可以提高现有冷凝器的冷凝能力。

来自冷凝器的尾气至少部分地在高压洗涤器中冷凝。

可以通过两种方式设计高压洗涤器：

1.通过借助于热交换器的冷却，然后用中压氨基甲酸盐溶液洗涤，实现将氨和二氧化碳从尾气中基本上完全洗涤。