[发明专利]尿素生产设备的改进方法

说明书

技术领域

本发明公开了及一种改装和提高自汽提尿素设备能力的方法。

背景技术

自汽提或热汽提工艺是合成尿素的众所周知的工艺。它通常指由 Snamprogetti于60年代晚期提出的斯那姆(Snamprogetti)工艺。对此工艺和 相关设备的公开内容可在例如GB 1542371中找到。世界上很多尿素设备 都应用此工艺。

基本上，自汽提工艺使氨气与CO₂之间在高压反应器内约150-160巴 和N/C比通常约3.2-3.4摩尔下反应，从反应器排出的含有氨和未转化的 氨基甲酸铵的溶液在高压汽提器中被加热，以分解氨基甲酸盐并回收氨。 在汽提器中产生的包括氨和CO₂的汽相在高压冷凝器中被冷凝，并且循环 至反应器，该高压冷凝器和反应器、汽提器一起构成高压圈的一部分。通 常此设备还包括中压和低压分解部分，以进一步将尿素与未转化的氨和氨 基甲酸盐分离。

采用自汽提工艺运行的尿素设备的主要装置如下：

-高压合成反应器，用氨气和二氧化碳供给，并且产生包括在水溶液中 的尿素、氨基甲酸盐和游离氨的混合物；

-由蒸汽加热的高压汽提部分，接收所述混合物并且提供氨基甲酸盐的 部分分解和游离氨的部分分离，得到包括氨和二氧化碳的气相和包括 尿素、残留氨基甲酸盐和氨的水溶液；

-中压部分，在此部分将所述的包括尿素、残留氨基甲酸盐和氨的溶液 加热，从而部分分解所述的氨基甲酸盐并分离所述的氨；

-低压回收部分，接收在所述中压部分中得到的尿素和残留氨基甲酸 盐，并且进一步分解氨基甲酸盐并分离残留的氨；

-高压冷凝部分，包括至少一个卧式冷凝器，冷凝来自汽提部分的气相， 并由此得到包括在水溶液中的回收的氨基甲酸盐的液流，将其供给至 反应器。

汽提部分包括至少一个汽提器，来自反应器的水溶液由此供给至由蒸 汽加热的管束而不需要另外使用汽提气。由蒸汽提供的热量导致氨基甲酸 盐部分分解成二氧化碳和氨，其与所述混合物中含有的部分游离氨一起， 在汽提单元的顶部被回收，在所述的卧式冷凝器中被冷凝，然后被循环至 反应器。氨也可用作自汽提设备中的汽提剂。

常规的自汽提尿素设备的冷凝器是釜式的管壳式卧式单元，在该单元 中，在从中压或低压部分回收并用作冷凝介质的循环氨基甲酸盐溶液的存 在下，气相在管侧被冷凝。冷凝热用来产生蒸汽。

对改装现有自汽提尿素设备运行上述工艺的兴趣在不断增长。在本说 明书中，术语“改装”表示改进现有设备以改善其性能，并且获得例如更大 的生产能力和/或更好的转化率，或者降低能耗。

然而，自汽提工艺有一些缺点，这可能也对有吸收力的改装的可能性 有负面的影响。第一个缺点是热汽提的效率不是最佳的，尤其是在除去氨 方面。此外，汽提器排出的溶液中相应的氨含量增加了下游的中压和低压 部分的负担。所述的中压和低压部分当希望提高能力时可能成为瓶颈。

提高自汽提尿素设备能力的工艺公开在WO 2006/061083(WO‘1083) 中，目的是尽可能避免替换昂贵的设备，并且其中的条件是在作为汽提气 的二氧化碳的帮助下，至少一部分来自反应器的工艺流由CO₂汽提器进行 汽提，并且增加高压部分的冷凝能力。根据WO‘1083的公开内容，这意 味着增加二氧化碳汽提器或者将现有的热汽提器或氨汽提器转变成CO₂汽提器。冷凝能力是通过增加与已有冷凝器串联或并联的高压洗涤器或者 第二个冷凝器而增加的。可选择地，还公开了增加已有冷凝器的冷凝能力。 还建议设置池式(pool)冷凝器、池式反应器或组合反应器来提高反应能力。

然而WO‘1083的工艺还是昂贵的，包括提供新的设备(新的CO₂汽提 器和/或新的冷凝器)或实质性改造现有设备。应当指出的是，汽提器和冷 凝器是高压圈中最昂贵的部件。

发明内容

本发明的技术问题是考虑提供一种用于改装本文中所述类型的自汽 提尿素设备的进一步的和较不昂贵的工艺。