[发明专利]提高现有尿素生产方法的生产能力的方法

说明书

本发明是关于提高现有尿素生产方法的生产能力的方法。一种现有尿素生产方法包括在高压(P)下将氨和二氧化碳加入反应器(R)中，生成含有氨基甲酸铵、氨、水和尿素的反应混合物(M₁)。然后从反应器中排除反应混合物并加入到减压部分(SC)，在此处经单级或多级降低压力，供给热以便从反应混合物中分离气体氨和氨基甲酸铵，得到液体混合物(M₂)。气体氨和氨基甲酸铵一经分离就冷凝和分离得到氨(M3’)和氨基甲酸铵的氨水溶液(M3)，再利用生成尿素混合物(M₂)，在尿素回收部分(U)中从尿素混合物中回收尿素。

在Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Engineering，thirdedition，Volume23，pages553-556中描述了上述现有尿素生产方法。在该文献中所述方法称为“溶液循环法”。根据该文献所述方法的例子是通常所说的Mitsui-Toatsu全循环C-改进法，Montedison尿素法和UTI热循环法。上述尿素制备方法的特征是将氨和二氧化碳直接加入反应器中。该方法另外的特征是通过减压和同时加热将过量氨和氨基甲酸铵与尿素分离。与通常所说的高压气体—汽提法，例如Stamicarbon CO₂汽提法和Snamprogretti NH₃汽提法相反，其中通过用氨、二氧化碳或不同气体(在几乎与尿素反应器压力相同的压力下)汽提，从反应混合物中回收氨基甲酸铵，然后气体混合物经冷凝并返回反应区。

本技术领域技术熟练的人员已知的实际上提高上述“溶液循环法”生产能力的方法是用更大的设备代替该方法中构成阻碍生产流程的瓶颈的设备。被代替的设备例子是尿素反应器(R)和减压部分(SC)的中压步骤(第一步骤)的设备。当这些设备用更大设备代替时，昂贵的用于氨和氨基甲酸铵高压泵也通常必须代替或增加。

上述方法的缺点是费用很大。这部分地由高的基建投资费用引起的，包括替换尿素反应器，中压步骤的设备和有关的高压泵的费用。

本发明的目的是通过消除或减少替代昂贵设备的需要，提供能实际上提高现有的“溶液循环法”类尿素生产方法的生产能力的方法。

本发明将参考下述附图1、2、3a和3b来描述。

图1示出了按照现有技术的尿素生产工艺。

图2示出了按照本发明的尿素生产工艺。

图3a和3b示出了冷凝器的优选实施方案。

本发明目的通过下面改进达到：

(i)增加一个汽提塔(S)，在实际上不降低压力至反应器(R)的压力(P)以下的情况下，用二氧化碳或热从反应混合物(M1)中汽提氨基甲酸铵，得到气体混合物(G1)和液体混合物(M4)，然后将液体混合物(M4)加入减压部分(SC)中；

(ii)增加一个冷凝器(C)，向其中加入气体混合物(G1)、氨，和任选的二氧化碳，其中在实际上不降低压力至反应器(R)的压力(P)以下的情况下，气体混合物(G1)被冷凝，形成含有尿素、水和氨基甲酸铵的液体混合物(M5)，其中尿素含量至少是在冷凝条件下可得到的尿素平衡量的30％，和气体混合物(G2)，同时液体混合物(M5)返回反应器(R)的底部；和

(iii)增加一个洗涤器(SCR)，其中气体混合物(G2)与氨基甲酸铵的氨水溶液(M3)接触，形成液体混合物(M6)和洗涤过的气体混合物(G3)，然后将液体混合物(M6)加入冷凝器(C)中。

已经发现在使用本发明的方法时，使用相同的尿素反应器(R)可以得到较大的尿素生产能力。其他优点是在某些条件下不需要替换现有装置的中压步骤的设备。同样，在本发明的优选实施方案中，现有的高压氨泵和高压氨基甲酸铵泵不需要替换。已经发现使用本发明可使尿素生产能力提高至现有尿素生产方法的三倍。

一个另外的重要优点是生产每吨尿素的蒸汽量低于现有方法的蒸汽量。已经发现能量负荷减少每吨尿素至少500kg高压蒸汽。

可以用本发明有利地提高尿素生产能力的尿素生产方法是，例如，上述的Mitsui-Toatsu全循环C-改进法、Montedison尿素法、UTI热-循环法、通用的Stamicarbon法，和Chemico法。这些方法的特征是(用图1示意地表示，其中使用下列符号)：

(a)反应区，其中在压力18-30MPa和温度180-220℃下将氨和二氧化碳加入反应器(R)中；