将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流转化成尿素的方法技术

描述了一种用于将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流转化成尿素的方法以及将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流直接转化成尿素的相关设备。的相关设备。的相关设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流转化成尿素的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于将无水废气转化成尿素的方法，所述废气来自三聚氰胺合成设备。
[0002]本专利技术因此还涉及一种由来自三聚氰胺合成设备的无水废气开始直接生产尿素的方法，和将所述尿素再循环到所述三聚氰胺设备，以及相关设备。
[0003]作为已知的，三聚氰胺通过催化剂存在下的尿素的低压(小于10巴)和高温(350
‑
450℃)三聚或是通过催化剂不存在下的尿素的高压(50
‑
120个大气压)和高温(350
‑
450℃)三聚来生产：
[0004]6CO(NH2)2→
C3H6N6+3CO2+6NH3[0005]该反应是以过量的氨进行。
[0006]由摩尔比大于2的氨和二氧化碳的无水气态流(废气)组成的该反应的副产物通常再循环到尿素设备，该尿素设备将所述副产物转化回尿素。
[0007]这种高压和高温气态废气流还包含小百分比的呈气相的三聚氰胺，其倾向于在低于354℃的温度下凝华。
[0008]在根据现有技术的方法中，根据所考虑的具体方法的规定，通过注入水、尿素或氨来冷却所述气态废气流和净化掉所携带的三聚氰胺。该冷却和清洁的废气然后再循环到尿素设备。
[0009]将这些废气转移到与三聚氰胺设备分开的尿素设备在所述两种设备的运行工况之间产生了相当大的约束和耦合问题，尤其是在以减少的工况运行的启动、停止阶段或在异常情况中。如果所述三聚氰胺设备运行的同时所述尿素设备是静止的，则往往必需例如提供储存体积或废气处置方法。
[0010]此外，如果废气洗涤是用水进行的，则废气变成用水蒸气饱和的，这明显降低了反应物向尿素的转化率，因为这是尿素形成的反应产物：
[0011]2NH3+CO2→
CO(NH2)2+H2O
[0012]当三聚氰胺设备的废气处于比尿素合成反应器中存在的压力更低的压力下(如在几乎所有现有方法中发生的那样)，该问题是甚至更相关的。
[0013]这个问题完全类似于在将从尿素设备的中压(20巴)和低压(1
‑
5巴)区段分离的未反应的氨和CO2再循环到尿素设备中的高压(150
‑
210巴)合成反应器时所出现的问题，如文献中广泛讨论的并且如尿素设备的设计和运行所证明的。在再循环未反应的氨和CO2方面的很大困难基本上与形成固体氨基甲酸铵的可能性相关，形成固体氨基甲酸铵在低于无水氨基甲酸铵的结晶温度的温度下发生，即在低于152℃的温度下发生。
[0014]这个问题在系统中存在“冷点”时是特别严重的。这些“冷点”总是可以存在于装置和运输管线中，即使进行恰当的隔绝和加热。
[0015]鉴于在再循环未反应的氨和CO2中所存在的上述技术困难，现有技术中已经提出了各种可替代的解决方案，以在中压和低压下再循环未反应的氨和CO2。特别地：
[0016]a.无再循环的“一次通过”方法：不将通过CO2和氨结晶所形成的氨基甲酸盐再循环以合成尿素，而是用于生产其他肥料(例如硝酸铵)。
[0017]这是一种不利的方法，因为大部分反应物被作为副产物排掉，以用于生产低附加值的肥料。
[0018]b.利用辅助流体再循环：在冷凝并且借助于辅助流体(例如矿物油)来泵送后，氨基甲酸盐再循环以液相进行，这允许对所述流和再循环泵进行内部温度控制，防止冷点形成和因此的固体氨基甲酸盐沉积物的形成。这种解决方案具有与使用和管理辅助流体相关的明显缺点，并且可能污染最终的产物。
[0019]c.“热气再循环”：以气相来高温再循环。将未反应的氨和CO2再循环到反应器，通过由适合于高温和腐蚀性环境的材料制成的压缩机将它们在高温(远高于152℃)下保持在气相。
[0020]该方法包括在用于添加昂贵的涡轮增压机的安装成本方面以及还在由于需要压缩气体来代替泵送液体而导致的能量成本方面二者的严重负担。
[0021]d.在氨/CO2分离后再循环：在分离了氨和CO2以及可能还分离了水之后，将氨和CO2在合成压力下再循环，以避免与混合物的压缩相关的技术问题，如已经指出的，混合物的压缩可以产生固体盐沉积。在这种情况中，使用实际的分离系统，往往提出使用辅助物质(有机胺)，这涉及由于所进料的铵盐分解而导致的相当大的能量成本(约500kcal/kg)。
[0022]e.以水溶液再循环：将未反应的氨和CO2以氨基甲酸铵和碳酸盐形式的水溶液泵送到高压反应器。
[0023]该解决方案涉及由于水(反应产物)导致的尿素反应器转化率的相当大的减少，这严重阻碍了所述反应(在无水条件下可能的85％转化率变成63
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65％的转化率值)，但是获得了明显降低的再循环流的蒸气压力和结晶温度。这是几乎所有现有尿素设备中当前采用的方法。
[0024]本专利技术因此在上述两个分开的设备(三聚氰胺和尿素)的运行环境中是特别有利的，并且尤其应用于其中三聚氰胺设备的废气处于比尿素合成反应器中存在的压力更低的压力下的环境。
[0025]现在对于大多数现代的三聚氰胺合成方法而言，真实的是倾向于越来越低压方法，这是出于降低设备和运行成本的显而易见的原因。
[0026]由三聚氰胺合成所形成的废气是以从大气压到120巴、优选低于100巴和甚至更优选在70
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90巴范围内变化的压力范围内可得的，所以远低于尿素反应器的合成压力(150
‑
210巴)。
[0027]从能耗观点以及由于所要求的发动机流体的高流量而导致的系统的整体质量平衡的不平衡来说，在讨论中的压力(70
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90巴到150
‑
210巴)之中的其他气体压缩系统例如使用喷射器是不切实际的(例如US6586629中的那样)。
[0028]本专利技术的目标因此是克服表征现有技术的上述缺点。
[0029]已经实际上令人惊讶地发现了一种方法，其用于将压力低于120巴的无水废气从三聚氰胺设备直接转化到尿素设备，这是特别有效的，并且其优选在三聚氰胺设备中进行，这使得因此产生的尿素再循环到所述三聚氰胺合成反应器。
[0030]本专利技术的目标因此涉及一种在低于120巴的压力下将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流直接转化成尿素的方法，其包括以下的步骤：
[0031]a)所述废气流的第一等压冷却步骤；
[0032]b)将来自步骤a)的冷却的废气流转化成氨基甲酸铵和NH3的步骤；
[0033]c)前述步骤中获得的氨基甲酸铵的等温加压步骤；
[0034]d)来自步骤c)的产物的等压加热步骤；
[0035]e)将来自步骤d)的氨基甲酸铵转化成尿素的步骤。
[0036]根据本专利技术的将来自三聚氰胺设备的无水废气直接转化成尿素的方法是特别有利的，这体现在该方法允许以极高转化率来高效再循环尿素形式的三聚氰胺合成副产物(废气)，并且它允许将三聚氰胺设备和尿素设备基本上去耦合。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在低于120巴的压力下将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流转化成尿素的方法，包括以下的步骤：a)所述废气流的第一等压冷却步骤；b)将来自步骤a)的冷却的废气流转变成氨基甲酸铵和NH3的步骤；c)在先步骤中获得的氨基甲酸铵的等温加压步骤；d)来自步骤c)的产物的等压加热步骤；e)将来自步骤d)的氨基甲酸铵转化成尿素的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)在来自三聚氰胺合成反应器或来自所述三聚氰胺设备中可能存在的后反应器或来自这二者的无水废气流上进行。3.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中步骤a)还包括使所述冷却的废气流与其中所含的三聚氰胺残留物进行随后净化步骤。4.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中步骤b)由冷凝或凝华来自步骤a)的所述废气流构成。5.根据权利要求4所述的方法，其中步骤b)是冷凝所述废气流以产生液体溶液形式的氨基甲酸铵和NH3。6.根据权利要求4所述的方法，其中步骤b)是凝华所述废气流以产生氨基甲酸铵和NH3。7.根据权利要求4或5之一所述的方法，其中将步骤b)中产生的过量的氨再循环到所述三聚氰胺合成设备或到尿素合成设备。8.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中步骤c)由等温加压步骤构成，其中将在先步骤b)中获得的无水液体或固体氨基甲酸铵在145
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220巴的压力下以连续或分批地进行加压。9.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中步骤d)由等压加热步骤构成，其中将来自步骤c)的无水氨基甲酸铵加...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：欧洲技术三聚氰氨股份公司，
类型：发明
国别省市：