[发明专利]尿素生产中控制缩二脲

说明书

本发明公开了一种在尿素制备中控制缩二脲的形成，尤其是减少、阻止或逆转此类形成的新型方法。这通过将液氨加入到含水尿素料流中来实现。该加入在尿素设备中的回收区段下游的一个或多个位置处进行。液氨的加入用于使由尿素形成缩二脲的平衡向由缩二脲和氨形成尿素的一侧移动。本发明还可通过提供适用于液氨的入口的简单措施来在现有的尿素设备中实现，该入口与此类液氨源流体连通。

技术领域

本发明为尿素生产的领域，并且涉及控制作为副产物产生的缩二脲的量。本发明涉及方法以及设备，并涉及现有设备的现代化。

背景技术

尿素通常由氨和二氧化碳生产。可通过在介于12MPa和40MPa之间的压力下和介于150℃和250℃之间的温度下将过量氨与二氧化碳一起引入尿素合成区中来制备尿素。所得到的尿素形成可以两个连续反应步骤的形式最好地呈现，在第一步骤中根据以下放热反应形成氨基甲酸铵：

2NH₃+CO₂→H₂N-CO-ONH₄

之后，所形成的氨基甲酸铵在第二步骤中根据以下吸热平衡反应脱水以生成尿素：

这些反应发生的程度尤其取决于所用的温度和过量氨。尿素合成溶液中所获得的反应产物基本上由尿素、水、未结合的氨以及氨基甲酸铵组成。从溶液移除氨基甲酸铵和氨并通常使其返回到尿素合成区中。

除以上所提及的尿素合成区中的溶液之外，还形成了由未转化的氨和二氧化碳与惰性气体一起组成的气体混合物，即所谓的反应器尾气。尿素合成区段可包括分离区以用于形成氨基甲酸铵和尿素。这些区也可被组合在单个装置中。

存在不同的尿素生产方法。这些方法，并类推地实施这些方法的设备通常提供以下阶段：合成，未反应起始物的回收，下游加工，以及整理。从而，应用彼此连接以便形成合成回路的合成和回收区段，由此起始物(氨和二氧化碳，尤其是氨基甲酸铵形式)被回收并再循环回到合成阶段。在所述料流经受最终浓缩步骤之前，合成回路的输出通常为具有50重量％尿素或更高，通常多至75-80重量％的浓度的经纯化含水尿素料流。

下游加工通常是指进一步浓缩前述含水尿素料流的一个或多个区段、区、或单元。此类进一步浓缩通常经由蒸发实施，并且浓缩区段经常被称为蒸发区段。

浓缩区段的输出是经浓缩含水尿素料流，通常称为尿素熔体。该熔体适于在尿素整理区段中转化为固体尿素产物。尿素熔体通常具有大于90重量％，优选地大于95重量％，诸如大于97重量％的尿素浓度。通常从尿素整理排放出包含氨的气体料流。为了防止氨排放，现代尿素生产设备包括氨治理区段(也称为氨去除区段)，诸如氨中和区段。此类中和区段通常包括一个或多个酸洗涤器。

尿素生产的挑战之一涉及到控制作为副产物形成且通常存在于诸如球粒或粒料的尿素产物中的缩二脲的量。缩二脲是尿素的二聚体，并且在氨的释放之下形成。缩二脲的量是如可出售的尿素质量的指示。通常，尿素产物中缩二脲的世界标准规范低于1重量％。例如，就肥料目的而言，缩二脲的量通常低于0.9重量％。对于其它应用，例如在用于降低柴油机废气中NOx(具体地称为环保汽车尿素(Diesel Exhaust Fluid)，商品名为)的单元中使用尿素水溶液，缩二脲的含量仍需较低。

在基于旧的直流技术操作的尿素设备中，缩二脲的形成并非是一个显著问题。然而，现代设备例如尿素汽提设备趋于导致形成较高量的缩二脲。仍然期望更好地控制缩二脲产生。