尿素制造方法以及尿素制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够提高尿素转化率并且减少水蒸汽消耗量的尿素的制造方法以及制造装置。在本发明专利技术中，将全部量的原料氨导入反应器，并且将从汽提塔得到的分解气体的一部分导入反应器，由此来提高反应器的温度。原料氨优选使用在精炼工序中产生的蒸汽冷凝水和/或因在冷凝工序中的冷凝热产生的水蒸汽来加热，其温度优选70～140℃。

Urea manufacturing method and urea plant

The invention provides a manufacturing method and a manufacturing device for urea which can increase urea conversion rate and reduce steam consumption. In the present invention, the total amount of raw material ammonia is introduced into the reactor and a part of the decomposed gas obtained from the stripper is introduced into the reactor to increase the temperature of the reactor. The raw material ammonia is preferably used to heat the steam condensate produced in the refining process and / or to be heated by the steam generated by condensation heat during the condensation process. The temperature is optimized at 70~140 degrees C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】尿素制造方法以及尿素制造装置
本专利技术涉及尿素的制造方法以及制造装置。更详细地，本专利技术是能够提高尿素转化率、降低水蒸汽消耗量的尿素的制造方法以及制造装置。
技术介绍
关于尿素的制造，采用如下方法:首先，如下述式(1)所示，使氨(NH3)和二氧化碳(CO2)发生反应来产生氨基甲酸铵(NH2COONH4)，并且如下述式(2)所示，通过氨基甲酸铵的脱水反应来产生尿素(NH2CONH2)和水(H2O)。2NH3+CO2→NH2COONH4(1)NH2COONH4→NH2CONH2+H2O(2)尽管上述反应均为平衡反应，但是式(1)的反应是放热反应，而式(2)的反应是吸热反应，因此人们讨论了各种提高从作为原料的氨和二氧化碳向尿素转化的转化率的方法。专利文献1中公开了一种尿素合成方法，在尿素合成域中使氨和二氧化碳在尿素合成温度以及压力下发生反应，将由此得到的尿素、未反应氨、未反应二氧化碳以及水所构成的尿素合成液在汽提域中与原料二氧化碳的至少一部分在大致与该尿素合成压力相等的压力加热下接触，将该未反应氨以及该未反应二氧化碳作为氨、二氧化碳以及水的混合气体分离，进一步地对含有未分离的未反应氨以及未反应二氧化碳的尿素合成液进行处理得到尿素，另一方面，将在该汽提域中分离的混合气体导入竖直式的冷凝域(冷凝器)的底部并与吸收介质在冷却下接触，由此使该混合气体冷凝，将得到的冷凝液导入尿素合成域(反应器)。在专利文献1的实施例3中，原料的氨在热交换器中被加热到175℃后导入排出器。排出器具有对来自冷凝器的冷凝液进行升压并送给反应器的作用。二氧化碳(CO2)被导入反应器和汽提塔。冷凝器的液体被调整到185℃，该液体通过排出器被导入反应器。在反应器中通过氨基甲酸铵的脱水反应来合成尿素，但是该反应是吸热反应，因此将原料氨的温度提升到175℃，将反应器的温度维持到185℃。另一方面，专利文献2中记载了，通过将从汽提域排出的气体混合物的至少一部分导入反应域并冷凝，来提升进行尿素合成的反应域的温度。【专利文献1】日本特开平10-182587号公报【专利文献2】欧州专利申请公开第0329215号说明书【专利文献3】日本特开昭61-109760号公报在此，反应器的温度越高，氨基甲酸铵向尿素转化的转化率越高，未反应物越减少。氨基甲酸铵通过水蒸汽加热而分解，因此氨基甲酸铵越少未反应物的分离所需要的水蒸汽量越少。另外，反应器的温度越高对汽提塔的进热就越大，因此对减小汽提塔中消耗的水蒸汽是有效的。在专利文献1的实施例3中，为了进一步提升反应器的温度，考虑过提升原料氨的温度的方法。但是，原料氨的温度已经高达175℃，为了进一步提升温度，考虑过采用基于高压水蒸汽的加热，但是水蒸汽消耗量增加了。也考虑过将二氧化碳的一部分导入反应器来提升反应器的温度的方法。但是，进入该分汽提塔的二氧化碳量也相应地减少。如果二氧化碳的量减少则汽提塔中的氨基甲酸铵的分解和未反应物的分离性能就会降低，从汽提塔底部产出的尿素合成液中会残留大量的未反应物。从汽提塔底部产出的尿素合成液在下游的精炼工序中分解，分解得到的未反应物被水吸收而成为回收液。如果从汽提塔底部产出的尿素合成液中含有大量的未反应物，则为了吸收未反应物需要大量作为吸收溶剂的水。其结果，回收液会增加，作为回收液回到反应器的水也增加了。水的存在在合成平衡方面会降低向尿素的转化率，因此优选回到反应器的水进一步地变少。其含义是，优选来自汽提塔底部的尿素合成液所含的氨基甲酸铵尽可能地少，优选导入汽提塔的二氧化碳量大。减少进入汽提塔的二氧化碳，这会伴随着尿素转化率的降低所导致的未反应物的增加，而使得尿素制造中水蒸汽消耗量的增加。另外，汽提塔中的氨基甲酸铵的分解和分离所产生的气体变少，冷凝器中的冷凝热减少，因此冷凝热导致水蒸汽产生的量也减少。即，并不存在不将氨的温度加热到高温度、或者不尽可能地减少导入汽提塔的二氧化碳，就能提高反应器温度的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提高尿素转化率并且减少水蒸汽消耗量的尿素的制造方法以及制造装置。即，本专利技术所涉及的尿素制造方法具有：将全部量的原料氨导入反应器的氨导入工序；在所述反应器中使二氧化碳和氨在氨过剩条件下发生反应，得到包括尿素、氨基甲酸铵、水、未反应氨以及未反应二氧化碳的合成混合物的合成工序；通过对所述合成混合物进行加热来分解所述氨基甲酸铵，通过将至少一部分的原料二氧化碳作为助剂来进行汽提，来得到包括氨以及二氧化碳的分解气体和包括氨、二氧化碳、水以及尿素的尿素合成液的分解工序；从所述尿素合成液分离包括氨、二氧化碳以及水的未反应物来得到尿素水溶液，并且对分离出的未反应物进行回收的精炼工序；将所述分解气体的一部分导入所述反应器的分解气体导入工序；将剩余的所述分解气体与在所述精炼工序中回收的未反应物的至少一部分一起在冷凝器中冷凝，得到冷凝液的冷凝工序；以及将所述冷凝液，通过将所述原料氨的至少一部分作为驱动流体的排出器导入所述反应器的冷凝液导入工序。另外，本专利技术所涉及的尿素制造装置具有：使二氧化碳和氨在氨过剩条件下中发生反应，得到包括尿素、氨基甲酸铵、水、未反应氨以及未反应二氧化碳的合成混合物的反应器；将全部量的原料氨导入反应器的氨导入生产线；对所述合成混合物进行加热来分解所述氨基甲酸铵，通过将至少一部分的原料二氧化碳作为助剂来进行汽提，得到包括氨以及二氧化碳的分解气体和包括氨、二氧化碳、水以及尿素的尿素合成液的汽提塔；从所述尿素合成液分离包括氨、二氧化碳以及水的未反应物来得到尿素水溶液，并且对分离出的未反应物进行回收的精炼系统；将所述分解气体的一部分导入所述反应器的分解气体导入生产线；将剩余的所述分解气体与在所述精炼系统中回收的未反应物的至少一部分一起冷凝，来得到冷凝液的冷凝器；以及将所述冷凝液通过将所述原料氨的至少一部分作为驱动流体的排出器导入所述反应器的冷凝液导入生产线。根据本专利技术，能够提供一种能够提高尿素转化率并且降低水蒸汽消耗量的尿素的制造方法以及制造装置。附图说明图1是表示本专利技术所涉及的尿素制造装置的结构例的图。图2是表示本专利技术所涉及的尿素制造装置的另一个结构例的图。具体实施方式图1表示本专利技术所涉及的尿素制造装置的结构例。图1示装置具有反应器A、汽提塔B、精炼系统C以及冷凝器D。在反应器A中，使氨(NH3)和二氧化碳(CO2)发生反应来生成氨基甲酸铵，并且通过氨基甲酸铵的脱水反应来生成尿素和水(尿素合成工序)。尿素合成工序根据得到的合成混合物的平衡压力的关系在氨过剩下进行。尿素合成工序中NH3成分和CO2成分的摩尔比(N/C)，优选3.0～4.0，更优选3.5～4.0(例如3.7)。此外，NH3成分除了实际存在的氨之外，还包括转化到氨基甲酸铵的氨以及转化到尿素的氨。因此，NH3成分的摩尔量是尿素摩尔量的2倍、氨基甲酸铵摩尔量的2倍以及氨摩尔量的合计值。另外，CO2成分除了实际存在的二氧化碳之外，还包括转化到氨基甲酸铵的二氧化碳以及转化到尿素的二氧化碳。因此，CO2成分的摩尔量是尿素摩尔量、氨基甲酸铵摩尔量以及二氧化碳摩尔量的合计。在尿素合成工序中进行的2个阶段的反应均是平衡反应，在该尿素合成工序中，能够得到包括尿素(包含微量的双缩脲)、氨基甲酸铵、水以及未反应氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尿素制造方法，其中，包括：将全部量的原料氨导入反应器的氨导入工序；在所述反应器中使二氧化碳和氨在氨过剩条件下发生反应，得到包括尿素、氨基甲酸铵、水、未反应氨以及未反应二氧化碳的合成混合物的合成工序；通过对所述合成混合物进行加热来分解所述氨基甲酸铵，通过将至少一部分的原料二氧化碳作为助剂进行汽提，来得到包含氨以及二氧化碳的分解气体和包含氨、二氧化碳、水以及尿素的尿素合成液的分解工序；从所述尿素合成液分离包含氨、二氧化碳以及水的未反应物来得到尿素水溶液，并且回收分离后的未反应物的精炼工序；将所述分解气体的一部分导入所述反应器的分解气体导入工序；将剩余的所述分解气体，与在所述精炼工序中回收的未反应物的至少一部分一起在冷凝器中冷凝，得到冷凝液的冷凝工序；以及将所述冷凝液，利用将所述原料氨的至少一部分作为驱动流体的排出器导入所述反应器的冷凝液导入工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 JP 2015-1764331.一种尿素制造方法，其中，包括：将全部量的原料氨导入反应器的氨导入工序；在所述反应器中使二氧化碳和氨在氨过剩条件下发生反应，得到包括尿素、氨基甲酸铵、水、未反应氨以及未反应二氧化碳的合成混合物的合成工序；通过对所述合成混合物进行加热来分解所述氨基甲酸铵，通过将至少一部分的原料二氧化碳作为助剂进行汽提，来得到包含氨以及二氧化碳的分解气体和包含氨、二氧化碳、水以及尿素的尿素合成液的分解工序；从所述尿素合成液分离包含氨、二氧化碳以及水的未反应物来得到尿素水溶液，并且回收分离后的未反应物的精炼工序；将所述分解气体的一部分导入所述反应器的分解气体导入工序；将剩余的所述分解气体，与在所述精炼工序中回收的未反应物的至少一部分一起在冷凝器中冷凝，得到冷凝液的冷凝工序；以及将所述冷凝液，利用将所述原料氨的至少一部分作为驱动流体的排出器导入所述反应器的冷凝液导入工序。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述分解气体导入工序中，利用将所述原料氨的至少一部分作为驱动流体的排出器。3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，在所述氨导入工序中，利用使在所述精炼工序中产生的蒸汽冷凝水和/或因在所述冷凝工序中的冷凝热而产生的水蒸汽来对所述原料氨进行加热。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤启史，吉本宪司，森川晴行，
申请(专利权)人：东洋工程株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP