高压氨基甲酸盐冷凝器制造技术

本发明专利技术描述了高压氨基甲酸盐冷凝器、尿素装置和尿素生产方法。如所述的高压氨基甲酸盐冷凝器为具有管束的管壳式换热器类型，并且具有连接到所述管束的管和管道的再分配室。管道在所述再分配室和所述壳体之间延伸。在所述再分配室和所述壳体之间延伸。

【技术实现步骤摘要】
高压氨基甲酸盐冷凝器
[0001]本申请是2020年4月26日提交到中华人民共和国国家知识产权局的专利技术名称为“高压氨基甲酸盐冷凝器”、申请号为“201880069799.6”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]本专利技术涉及高压氨基甲酸盐冷凝器。所述冷凝器包括管壳式换热器，所述管壳式换热器包括安装在壳体内的管束。高压氨基甲酸盐冷凝器能够具体地用于冷凝汽提型的尿素生产装置中的氨基甲酸盐。在一些实施方案中，包含氨基甲酸盐的腐蚀性溶液在操作时存在于壳体侧和管侧两者处，具体地讲存在于管束中的至少一些管的内部以及管之间的空间两者中。

技术介绍

[0003]常用类型的氨基甲酸盐冷凝器是描述于“A lower cost design for urea”，Nitrogen，第222期，1996年7月
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31页中的池式冷凝器。此类池式冷凝器包括管板。管板更一般地为管壳式换热器型的高压氨基甲酸盐冷凝器的典型部件。管板通常为平面金属板，其从集管界定冷凝器中的壳体空间。此外，管板密封典型圆柱形壳体的一端。管板设置有多个镗孔。将管穿过镗孔插入或接合到与孔对齐的管板，使得流体能够在集管和管之间流动。管束通常具有大量管，例如多于100个管或甚至超过1000个管。集管用于将流体从入口分配到多个管，或用于将来自多个管的流体收集到出口。
[0004]在已知的氨基甲酸盐冷凝器中，管板一般需要能够承受高压。此外，防止腐蚀是一个挑战，因为氨基甲酸盐是高度腐蚀性的，尤其是在高压氨基甲酸盐缩合的高温下。为了实现高机械强度和高耐腐蚀性，已知的管板通常由碳钢制成，所述碳钢在暴露于腐蚀性介质的一侧(或多侧)上衬有一层高度耐腐蚀性钢，诸如双相不锈钢合金。这增加构造成本，例如由于难以将管焊接到管板。
[0005]用于尿素装置中的釜型氨基甲酸盐冷凝器的已知管板示于EP 0464307和US 4082797中。
[0006]管板的构造一般具有挑战性并且是昂贵的。本专利技术总体上解决了具有管板的已知高压氨基甲酸盐冷凝器的缺点，诸如与管板相关联的高构造成本。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术在第一方面涉及包括管壳式换热器的高压氨基甲酸盐冷凝器，所述管壳式换热器包括容器，所述容器包括壳体和至少一个管束，其中所述壳体包封容器空间，其中所述管束包括具有端部的管，并且其中壳体空间设置在所述管和所述壳体之间，其中所述换热器还包括位于所述容器空间中的再分配室，其中所述再分配室包括壁，所述壁用于将所述壳体空间中的第一流体与所述再分配室内部的第二流体分隔开，其中多个所述管连接到单个再分配室，使得所述第二流体能够在所述管和所述再分配室之间流动，其中所述冷凝器还包括管道，所述管道从所述壳体中的第二流体的开口通过所述容器空间延伸至所述再分配室，使得所述第二流体能够通过所述再分配室和所述管道在管端和所述壳体中的第二流体的所述开口之间流动。
[0008]本专利技术还涉及一种尿素生产装置，其包括高压尿素合成区段，所述高压尿素合成区段包括反应器、汽提器和高压氨基甲酸盐冷凝器，其中所述高压氨基甲酸盐冷凝器如所述，并且其中任选地，所述反应器和所述高压氨基甲酸盐冷凝器组合在单个容器中，其中容器具有连接到所述汽提器的液体出口。
[0009]本专利技术还涉及一种尿素生产方法，其中尿素在反应器中形成以产生尿素合成溶液，所述尿素合成溶液中的至少一部分在汽提器中汽提以产生汽提的尿素溶液，并且其中来自所述汽提器的气体在高压氨基甲酸盐冷凝器中冷凝，其中所述方法在所述的装置中进行，和/或其中所述高压氨基甲酸盐冷凝器如所述。
[0010]更一般地，本专利技术还涉及一种管壳式换热器，其包括此类容器并且包括此类壳体、管束、再分配室和管道。管壳式换热器例如被构造用于除氨基甲酸盐之外的化合物的冷凝，和/或用于在低于100巴的压力下操作，和/或用于除冷凝之外的热交换过程。换热器能够用于尿素生产以及其他装置和工艺。
附图说明
[0011]图1示出了不是根据本专利技术的具有管板的参考氨基甲酸盐冷凝器。
[0012]图2示出了根据本专利技术的高压氨基甲酸盐冷凝器的示例。
[0013]图3示意性地示出了根据本专利技术的尿素装置的示例。
具体实施方式
[0014]在本申请中，对于工艺物流(即，不用于蒸汽管线)而言，高压(HP)高于100巴，例如120巴至300巴，通常为150巴至200巴。中压(MP)为例如10巴至70巴(包括30巴至70巴的中压)，具体地讲15巴至25巴，并且低压(LP)为例如0巴至10巴，具体地讲1巴至8巴或2巴至5巴。如本文所用，“氨基甲酸盐”是指氨基甲酸铵。
[0015]与降膜冷凝器相反，高压氨基甲酸盐冷凝器优选地为浸没式冷凝器。在浸没式冷凝器的操作中，冷凝在液体作为连续相并且待冷凝的气体分散在液体中的空间中进行。因此液位存在于冷凝空间中。例如，管在操作时被冷凝液体覆盖(在管的内部或外部上)，并且优选地将管浸没在冷凝液体中。包括管壳式换热器的浸没式冷凝器被构造用于在管的内部或壳体空间中冷凝。适当地，冷凝在壳体空间中进行。壳体空间是管的外表面对其暴露的空的空间。壳体空间由壳体限定。壳体空间中的冷凝是用于提供相对简单的构造的一种选择，其中冷凝物在冷凝器中具有足够的停留时间。这有利地允许尿素的一部分已经在冷凝器中形成。在管中冷凝的情况下，还能够通过使用更多的管和/或具有更大直径的管来提供更长的停留时间。
[0016]冷凝器例如为高压氨基甲酸盐冷凝器，其被构造为浸没式冷凝器，其中冷凝在壳体空间中进行，例如基于池式冷凝器设计，但被改进成具有一个或多个此类所述再分配室和管道。示例性池式冷凝器设计示于Nitrogen，第222期，1996年7月
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31页中。优选地，在管中提供冷却流体。在本专利技术中，冷却流体为例如工艺物流，诸如包含尿素和氨基甲酸盐的溶液，所述溶液在通过管时被加热，此外，任选地还将水(工艺冷凝物)用作冷却流体。
[0017]高压氨基甲酸盐冷凝器具有例如竖式构造，其中当安装在尿素装置中时，管(的直
部)相对于重力呈竖式布置。一般来讲，竖式氨基甲酸盐冷凝器被构造用于在壳体空间或管中、优选地在壳体空间中冷凝。冷凝器具有例如U形或直的管束，优选地U形管束。例如，具有US 6518457中描述的类型和/或具有在底部处具有管端的管束的竖式氨基甲酸盐冷凝器能够利用根据本专利技术的再分配室和管道进行改进。此外，具有在顶部处具有管端的管束的竖式冷凝器能够设置有根据本专利技术的再分配室和管道，这些再分配室和管道例如放置在冷凝器的顶部处。
[0018]高压氨基甲酸盐冷凝器优选地具有水平构造，其中当安装在尿素装置中时，管(的直部)相对于重力呈水平布置。例如，具有水平取向的高压氨基甲酸盐冷凝器能够被构造用于在管中冷凝和用于在壳体空间中接收冷却流体。例如，釜型氨基甲酸盐冷凝器(例如，如EP 0464307或US4899813中所述)，能够利用如本文所述的再分配室和管道来改进。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压氨基甲酸盐冷凝器(100)，其包括管壳式换热器(101)，所述管壳式换热器包括容器(102)，所述容器包括壳体(1)和至少一个管束(103)，其中所述壳体(1)包封容器空间(104)，其中所述管束(103)包括具有端部(3)的管(2)，并且其中壳体空间(105)设置在所述管(2)和所述壳体(1)之间，其中所述换热器还包括位于所述容器空间(104)中的再分配室(7)，其中所述再分配室包括壁(8)，所述壁用于将所述壳体空间(105)中的第一流体与所述再分配室(7)内部的第二流体分隔开，其中多个所述管(2a,2b)连接到单个再分配室(7)，使得所述第二流体能够在所述管(2a,2b)和所述再分配室(7)之间流动，其中所述冷凝器(100)还包括管道(9)，所述管道从所述壳体(1)中的所述第二流体的开口(10)通过所述容器空间(104)延伸至所述再分配室(7)，使得所述第二流体能够通过所述再分配室(7)和所述管道(9)在管端(3)和所述壳体中的所述第二流体的所述开口(10)之间流动。2.根据权利要求1所述的高压氨基甲酸盐冷凝器，其被构造用于在所述壳体空间(105)中冷凝氨基甲酸盐，其中所述容器包括通向所述壳体空间(105)的气体入口(4)和来自所述壳体空间(105)的液体的出口(5)，其中所述容器还包括连接到所述气体入口(5)的气体分配器(6)，以用于将待冷凝的气体分配在所述壳体空间中。3.根据权利要求2所述的高压氨基甲酸盐冷凝器，其中所述冷凝器包括至少两个所述管道，其包括入口管道和出口管道，并且包括至少两个所述再分配室，其包括用于将来自所述入口管道的冷却流体进料分配至多个管的入口再分配室以及用于将来自多个管的加热的冷却流体合并到所述出口管道的出口再分配室。4.根据权利要求3所述的高压氨基甲酸盐冷凝器，其中所述冷凝器被构造用于在操作时水平定位，其中所述管包括直管部分或由直管部分组成，并且其中所述气体分配器和所述直管部分平行布置，并且其中优选地所述管束包含U形管，其中每个管具有弯曲部和两个腿部。5.根据权利要求2
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4中任一项所述的高压氨基甲酸盐冷凝器，其中所述壳体包括基本上圆柱形的中间部分和在相对端部处封闭所述中间部分的两个顶盖部分，并且其中所述壳体空间是由所述中间部分和顶盖部分限定的单个壳体空间，使得流体能够从所述气体分配器流动到两个所述顶盖部分。6.根据前述权利要求中任一项所述的高压氨基甲酸盐冷凝器，其中所述再分配室包括提供所述再分配室的壁的多个元件，并且其中所述元件中的至少一个是可打开和可闭合的，以用于提供通向所述再分配室的内部的通路。7.根据前述权利要求中任一项所述的高压氨基甲酸盐冷凝器，
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其中多个再分配室彼此堆叠，
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并且其中具有镗孔的板元件是所述多个再分配室共用的。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：斯塔米卡邦有限公司，
类型：发明
国别省市：