用于生产尿素硫酸铵的方法和反应器技术

本发明专利技术涉及一种用于在管式反应器中由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)组合物的方法，其中所述UAS组合物包含相对于UAS组合物的总重量计1重量％至40重量％的硫酸铵(AS)，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物，所述方法包括将选自由水溶性铝盐组成的组中的降粘剂包含在所述进料中的一种或多种中的步骤。优选地，所述降粘剂是硫酸铝(AluS)。本发明专利技术还涉及用于由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)组合物的管式反应器，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物，其中管式反应器还包括用于将降粘剂的水溶液供应到在所述管式反应区上游的尿素溶液中的装置，所述降粘剂降低所述UAS溶液或浆料的粘度。本发明专利技术还涉及硫酸铝作为降粘剂用于在管式反应器中由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)组合物的方法的用途，其中所述UAS组合物包含相对于UAS组合物的总重量计1重量％至40重量％的硫酸铵(AS)，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物。

Method and reactor for production of urea ammonium sulfate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产尿素硫酸铵的方法和反应器
本专利技术属于尿素硫酸铵领域，更特别地涉及用于生产尿素硫酸铵的方法和设备。
技术介绍
尿素硫酸铵(UAS)是一种常见的肥料。在造粒之前，使用罐式反应器或管式反应器在溶液中(高达约11重量％的硫酸铵(AS)可以溶解在尿素熔体中)或在浆料中(当尿素熔体包含多于约11重量％的AS时)合成UAS(参见例如EP1781569B1(雅苒国际集团(YaraInternationalASA)，2007)和EP1861335B1(雅苒国际集团，2007))。然而，包含尿素和硫酸铵的尿素/AS(UAS)浆料或浓缩液具有高粘度，因此使例如在UAS生产过程中泵送这些浆料或浓缩液具有挑战性。在生产过程中向UAS浆料或溶液流中添加大量的水以降低粘度被认为是额外成本，因为在生产过程中的某一时刻，需要将水从所述流中蒸发，优选地在造粒之前或在造粒期间，这需要能量和下游的较大装置(分离器、冷凝器、洗涤器等)。升高UAS浆料或溶液流的温度以降低粘度也不是优选的，因为这可能另外导致UAS分解或形成不希望的副产物(诸如缩二脲)。特别地，当使用管式反应器生产UAS时，所形成和/或生产的UAS浆料或溶液的粘度需要足够低，因为否则需要高压以迫使熔体或浓缩液通过反应器和下游装置(诸如蒸发器和造粒机)的反应器管道、孔口和喷雾器。此外，在反应器中出现大的压降，和/或发生反应器的高磨损，从而缩短了反应器的寿命。因此，需要促进UAS浆料或浓缩液的形成、加工和处理，尤其是促进在管式反应器中的UAS浆料或浓缩液的生产。需要延长反应器(特别是管式反应器)的寿命。需要降低UAS浆料或浓缩液的粘度，并且优选地在尿素、硫酸铵或UAS不分解和/或不添加大量水的情况下这样。最优选地，当在反应区中形成UAS浆料或浓缩液时，需要防止在管式反应器内形成高粘度UAS浆料或浓缩液，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物，由此形成UAS溶液或浆料。本专利技术的目的之一是克服或改善现有技术的上述缺点中的一个或多个，或解决本领域的需求之一。
技术实现思路
出人意料地，本专利技术人现已发现，通过以下方式可以实现这些目的中的至少一个或多个：在用于在管式反应器中由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)组合物的方法中，其中所述UAS组合物包含相对于UAS组合物的总重量计1重量％至40重量％的硫酸铵(AS)，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物，将选自由水溶性铝盐组成的组中的降粘剂包含在所述进料中的一种或多种中，使得与不添加这样的降粘剂的方法相比，所述尿素硫酸铵(UAS)的所述溶液或浆料的粘度降低。因此，本文提供了适合于在生产尿素硫酸铵(UAS)期间添加这样的降粘剂的方法和反应器。在现有技术中已知将铝盐添加到尿素-硫酸铵溶液或浆料中以降低粘度。DE10133935(SKWStickstoffwerkePiesteritzGmbH，2003)公开了在弱碱性UAS熔体悬浮液的生产后向其中添加降粘化合物(诸如硫酸铝)，优选地以相对于熔体悬浮液的重量计0.1重量％至0.5重量％的浓度，以降低在UAS熔体的其他加工步骤(诸如浓缩和/或造粒)期间的粘度。在本领域中已知，为了获得在硬度、尺寸、颗粒流动性和长期储存方面更好的颗粒，将铝盐添加到尿素-硫酸铵溶液或浆料中。US4,500,336(VanHijfte等人，1985)公开了一种硫酸铵在尿素水溶液中的20重量％悬浮液，向其中添加1重量％的硫酸铝(以无水盐计算)作为用于在尿素的流化床上喷洒的结晶阻滞剂。EP02232276(NSM，1987)公开了在流化床中造粒之前将硫酸铝作为尿素的结晶阻滞剂以0.1重量％至2重量％的量添加到尿素和硫酸铵的熔体中。WO89/04291(RetecLtd，1989)公开了一种用于生产硫酸铵颗粒的方法，所述方法包括将造粒助剂(诸如硫酸铝)添加到氨和硫酸的浆料中。WO95/21689(IncitecLtd，1995)公开了硫酸铝作为造粒助剂用于制备颗粒状尿素的方法的用途。现有技术文献均未公开铝盐作为降粘剂用于防止在用于在管式反应器中生产UAS组合物的方法中形成高粘度液体尿素/硫酸铵(UAS)组合物(特别是在相应的反应区中形成UAS期间)的用途，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素在所述反应区中合并并且反应。附图说明以下本专利技术具体实施方案的附图的描述仅通过示例的方式给出，并且打算限制本说明、其应用或用途。在附图中，相同的附图标记指代相同或相似的部分和特征。图1示出了如EP1861335B1和EP1781569B1(二者都通过引用结合于此)所公开的双环管式反应器的示意图，在用于生产固体UAS组合物的方法中，所述管式反应器可以与造粒机或任何其他合适的制粒技术组合使用，特别是如EP1781569B1所公开的。图2示出了尿素和硫酸铵的混合物的粘度图及向尿素溶液中添加越来越多量的硫酸铵对其的影响。图3示出了根据本专利技术生产的具有以不同rpm添加的不同量的硫酸铝的尿素硫酸铵(UAS)组合物的粘度。图4示出了使用根据图1的双环管式反应器生产包含23重量％的AS的UAS-组合物的质量平衡。这样的组合物由雅苒国际集团以YaraVeraTMAMIDASTM销售。专利技术描述如本文中下面使用的，除非上下文另有明确指明，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”、“所述(the)”包括单数和复数指代二者。如下使用的术语“包含(“comprise/comprises)”与“包括(including/include)”或“含有(contain/contains)”同义，并且是包含性的或开放式的，并且不排除另外的未提及的部分、要素或方法步骤。在该描述是指“包含”特定特征、部分或步骤的产品或方法时，其是指还可以存在其他特征、部分或步骤的可能性，但是也可以是指仅含有所列特征、部分或步骤的实施方案。借助数字范围的数值枚举包括在这些范围内的所有值和分数以及所引用的端点。在提及诸如参数、数量、时间段等的可测量值时使用的术语“大约”旨在包括与指定值相差指定值的+/-10％以下、优选+/-5％以下、更优选+/-1％以下并且还更优选+/-0.1％以下的变化，只要该变化适合于本文中公开的专利技术。应当理解，术语“大约”所指的值本身也已经被公开。如本文所使用的，术语“上游”和“下游”相对于通过管式反应器的过程流。本说明书中引用的所有参考文献均视为通过引用整体结合于此。除非另有定义，否则本专利技术中公开的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常赋予它们的含义。为了进行进一步指导，包括定义以进一步解释在本专利技术的描述中使用的术语。用于生产UAS组合物的方法从其最广泛的意义上讲，本公开涉及一种用于在管式反应器中由硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在管式反应器中由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)组合物的方法，其中所述UAS组合物包含相对于UAS组合物的总重量计1重量％至40重量％的硫酸铵(AS)，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物，所述方法包括将选自由水溶性铝盐组成的组中的降粘剂包含在所述进料中的一种或多种中的步骤。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180320 EP 18162813.21.一种用于在管式反应器中由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)组合物的方法，其中所述UAS组合物包含相对于UAS组合物的总重量计1重量％至40重量％的硫酸铵(AS)，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)组合物，所述方法包括将选自由水溶性铝盐组成的组中的降粘剂包含在所述进料中的一种或多种中的步骤。


2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述降粘剂包含在液体尿素进料中。


3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述降粘剂包含在氨和/或氨基甲酸铵进料中。


4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述降粘剂包含在液体硫酸和/或硫酸氢铵进料中。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述降粘剂将尿素硫酸铵(UAS)溶液或浆料的粘度降低到约10分之一至250分之一。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中尿素硫酸铵(UAS)溶液或浆料的粘度降低到100cp，优选50cp，最优选20cp。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述降粘剂是硫酸铝(AluS)，特别地选自由无水硫酸铝、十六水合硫酸铝、十七水合硫酸铝和十八水合硫酸铝组成的组，以及具有通式XAl(SO4)2·12H2O的硫酸复盐，其中X是一价阳离子，以及它们的混合物。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中将所述铝盐以水溶液的形式添加到进料中。


9.根据权利要求8所述的方法，其中相对于所述水溶液的总重量，所述水溶液中的所述铝盐的浓度为5重量％至70重量％。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中相对于所述UAS组合物的总重量，0.1重量％至1重量％的所述铝盐存在于所述UAS组合物中。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述UAS组合物包含相对于所述UAS组合物的总重量计约32重量％的AS或约32重量％的AS。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述UAS组合物包含至少0.1重量％到至多1重量％的硫酸铝、至少1重量％到至多35重量％的AS和至少64重量％到至多98.9重量％的尿素，其中所有重量％都基于所述UAS组合物的总重量。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述反应器是双环管式反应器。


14.一种用于在管式反应器中由硫酸、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素生产尿素硫酸铵(UAS)的方法，其中所述UAS包含相对于UAS组合物的总重量计1重量％至40重量％的硫酸铵(AS)，所述管式反应器至少包括反应区，硫酸和/或硫酸氢铵、氨和/或氨基甲酸铵、以及尿素的连续进料在所述反应区中合并以获得所述尿素硫酸铵(UAS)，所述方法包括以下步骤：
a)向第一反应区提供硫酸和/或硫酸氢铵以及氨和/或氨基甲酸铵；
b)在所述第一反应区中，使所述硫酸和/或硫酸氢铵中的至少一部分与所述氨和/或氨基甲酸铵中的至少一部分反应成硫酸铵(AS)；
c)向第二反应区提供尿素溶液；和
d)在氨和/或氨基甲酸铵的存在下在第三反应区中将来自步骤b)的所述进料与步骤c)中提供的所述尿素溶液混合，由此形成UAS溶液或浆料；
其特征在于，在步骤c)之前将选自由水溶性铝盐组成的组中的降粘剂包含在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕德·范贝尔岑，霍华德·福尔克，埃丽卡·温内，
申请(专利权)人：雅苒国际集团，
类型：发明
国别省市：挪威;NO