[发明专利]制造尿素的方法和装置的改进

说明书

本发明涉及制造尿素的方法和装置的改进，利用所述方法和装置可使氨与二氧化碳转化并可用原料CO₂汽提离开反应器的尿素溶液。

这种方法和装置之所以被广泛采用和获得明显成功，除了具有简单的CO2汽提段这一个原因外，还由于它具有：

——较低的合成压力(例如，140巴左右)；

——在一般与合成压力相同的压力下操作的汽提塔中，可直接得到高纯度的尿素溶液；

——数目有限的用于精制溶液的下游段(例如： 3.5～4巴下的段、1巴下的闪蒸段、真空段和成粒段)。

即使具有这些不能否认的优点，上述的系统也不是没有缺点的，特别是生产用蒸汽的消耗量确实是不低的(例如900公斤/吨)，由于能源费用的增长(例如由于原油危机)，这样大的蒸汽耗量已成为现有装置连续操作的障碍。为了提高方法的效率，人们曾进行过许多(而且有的是卓越的)尝试，但迄今几乎所有这些尝试都没有取得具体的结果，特别是并没有能明显地降低能耗。

而且，由于反应器中NH₃/CO₂之比值低，因此反应器出口转化率低，从而使进一步发展变得更加困难。

本发明的目的在于改进上述制造尿素的系统，以使蒸汽耗量大大降低，特别是使现有装置的现代化简易可行。

现在通过增设至少一个段，就可出人意外地达到这个目的和其它目的。可选用来增设的段有：基本上使用回收热的、最好是双效的中压蒸馏段，和设在现有汽提塔上游的预蒸馏段。

下面通过对图的描述和通过附表，对本发明的各个方面和优点作了说明。    

先有技术：用CO2汽提的方法    

图1表示传统方法的简化流程图。R表示反应器。从管线1来的NH₃，通过喷射器、冷凝器C1和管线10进入反应器；从管线2来的CO₂，通过汽提塔ST、冷凝器C1和管线9进入反应器。离开反应器R的尿素溶液，在重力的作用下经管线3流入汽提塔ST。在这里大量的甲氨酸酯和游离NH₃被从管线2来的原料CO₂汽提，并经管线4循环到反应器，在膜式甲氨酸酯冷凝器C1中部分冷凝之后，产生例如绝对压力为4.5巴的蒸汽。

使循环的甲氨酸酯(8)与由反应器本身底部取出的一部分溶液(30)，一道通过喷射器E、冷凝器C1送入反应器R。

驱动剂(driving agent)为原料NH₃(1)。将离开反应器R顶部的剩余蒸汽(7)送入洗涤塔HP(V.C.S)，在这里被返回的甲氨酸酯溶液(20)洗涤，然后送入技术上熟知的回收段(图中未绘出)。

离开汽提塔ST的溶液直接流入在例如约3.5巴的压力下操作的段L.P.，在D1中在例如4.5巴下用蒸汽蒸馏，接着流入在1巴下的闪蒸罐SB，然后由此送入真空蒸馏塔D2和D3。蒸馏塔D1、D2和D3分别与分离器S1、S2和S3相连。离开S3的尿素溶液被送到结晶段(技术上是已知的)，而蒸汽在真空段VS中冷凝。由罐SB出来的蒸汽也流到真空段VS 。

按常规，生成的水从21排出，而含NH₃和CO₂的溶液则通过19被循环到段LF。

汽提塔ST和第二真空蒸馏塔D₃都使用20巴的蒸汽，而其它装置则使用4.5巴的回收蒸汽。

NH₃回收段和真空段均是传统型的，这里就不对其作说明了。

本方法的典型操作条件为：    

——反应器中NH₃/CO₂之摩尔比：2.8；

——反应器中H₂O/CO₂之摩尔比：0.4；

——反应器收率：57％；

——反应器出口温度：183～185℃；

——反应器压力：141巴；

——20巴蒸汽耗量：1000公斤/吨；

——4.5巴输出回收蒸汽量：350公斤/吨。

关于传统方法的数据见表1。

传统方法的改进

业已发现，通过增设这样的中压(＝20巴)段可使过程能效得到初步改进，在该中压段中，蒸馏所需的热量由回收的热/蒸汽提供，而所得的蒸汽则在第一真空蒸馏塔中冷凝，因此可供给蒸馏所需的大部分热量。通过直接使甲氨酸酯冷凝，或用至少6巴的蒸汽，以取得蒸馏所需要的热量。