[发明专利]高转化率低能耗的制脲方法与装置

说明书

本发明总的方面涉及一种制脲方法。

具体而言本发明涉及一种包括以下步骤的制脲方法。

-在第一反应区使氨与二氧化碳反应制得包含脲，氨甲基酸盐和游离氨水溶液的反应混合物；

-将上述混合物送入脲回收工段；

-在上述回收工段中将上述氨基甲酸盐和游离氨水溶液与脲分离。

本发明还涉及一种实施上述方法的装置和一种将现有脲合成装置改造为本发明装置的方法。

众所周知，在制脲领域一方面对更大生产能力和操作弹性的装置的需求日益增多，另一方又要求不断减少投资额和运行费用，特别是能耗。

为此，在本领域已建议和采用了一系列制脲方法，这些方法基本上都是在反应区供入氨(NH₃)和二氧化碳(CO₂)进行转化反应，然后回收包含于离开反应区的脲溶液中的未反应物料，特别是氨、二氧化碳和稀的氨基甲酸盐水溶液到反应区中。

这种方法包括在反应区下游的从脲溶液中把要回收的未反应物料分离出来的脲回收工段。

已被采用的另一类制脲方法基本上都是在相互平行安装的两个反应区中在不同转化率下进行转化反应，如欧洲专利申请EP-A-0479103所述。

在此情形中，未反应物料全都循环到某一个反应区中。

如果一方面这种循环允许有价值的物料如氨和二氧化碳几乎完全回收利用，那么另一方面也就涉及向反应器中送入大量的水(H₂O)，而水对二氧化碳转化为脲的总产率是有害的，该产率一般只有55％到62％之间。

因此，本发明所面临的技术问题是提出一种可以达到高转化率而技术上又易于实现且能耗和运行费用又低的制脲方法并使之可行。

根据本发明，这一问题是通过前述类型的方法解决的，其特征在于包括以下附加步骤：

-将脲回收工段得到的所述氨基甲酸盐和游离氨水溶液的至少一部分进行氨基甲酸盐的部分分解和游离氨的部分分离处理以获得含氨和二氧化碳的气相物流和含有残余氨基甲酸盐的水溶液物流；

-将所述含氨和二氧化碳的气相物流进行至少部分冷凝以获得浓缩氨基甲酸盐水溶液物流；

-将至少部分所述浓缩氨基甲酸盐供入第二反应区；

-在所述第二反应区中进行氨和二氧化碳之间的反应以获得包含脲、氨基甲酸盐和游离氨水溶液的反应混合物。

在下文及随后的权利要求书中，“浓缩”氨基甲酸盐水溶液这一术语是指含水量很低(仅几个百分点)的氨基甲酸盐溶液。

根据本发明，至少一部分离开脲回收工段的氨基甲酸盐和游离氨水溶液有利地进行部分分解处理，从含残余氨基甲酸盐的富水溶液中分离出未反应的氨和二氧化碳。

这样，待循环的未反应物料含水量非常低，从而有可能显著地限制供入反应区的水，确保高转化率。

有利的是，这些未反应物料循环进入第二反应区，在其中进行氨与二氧化碳之间的反应。

由于存在进料为基本纯净的试剂的第一反应区和进料为含水量很低的氨基甲酸盐浓缩液的第二反应区，从而有可能获得更高的总转化率。

为了达到氨基甲酸盐的高度分解和水溶液中游离氨的高度分离，部分分解和分离处理最好在一定压力下进行，此压力基本上相当于第二反应区的压力。

为了改善和促进脲回收工段中未反应物料的冷凝和分离，来自氨基甲酸盐部分分解和游离氨部分分离处理的含残余氨基甲酸盐水溶液的物流有利地供入所述脲回收工段。

根据本发明的另一方面，上面所提出的技术问题通过一个专为实施上述制脲方法而设计的装置来解决，该装置包括：

-第一脲合成反应器；

-来自所述第一脲合成反应器的包含脲，氨基甲酸盐和游离氨水溶液的反应混合物的回收工段，该工段将脲从所述氨基甲酸盐和游离氨水溶液中分离出来；

该装置的特征在于还包括：

-第二脲合成反应器；

-对脲回收工段得到的至少一部分所述氨基甲酸盐和游离氨水溶液进行氨基甲酸盐的部分分解和游离氨的部分分离处理以获得含有氨和二氧化碳的气相物流和含有残余氨基甲酸盐的水溶液物流的汽提单元；

-将来自上述汽提单元的蒸汽至少部分冷凝以得到浓缩氨基甲酸盐水溶液物流的装置：

-将至少一部分上述浓缩氨基甲酸盐供入第二脲合成反应器的装置。

根据本发明，用来实施本发明制脲方法的装置可以是全新的，也可以是对现有生产装置进行改造以便提高其生产能力，同时在能耗方面得以改善的装置。

所以，本发明提供了一种改造包括以下部分的一类制脲装置的方法：

-第一脲合成反应器；