尿素生产方法技术

一种从液氨和气体二氧化碳生产合成尿素的方法，该方法包括分别将分开的液氨和气体二氧化碳流体（６，８）连续地送入到基本上垂直的或水平的塔合成反应器（１）中，其特征在于：将液氨的进料分开送入到所述塔的至少两个相邻部分（Ｚ１－Ｚ７）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从连续加入到垂直的或水平的塔合成反应器中的液氨与气体二氧化碳连续生产合成尿素的方法。本专利技术还涉及一种实现前面所述方法的合成反应器。
技术介绍
如已知，从氨和二氧化碳合成尿素基本上通过两个反应产生生成氨基甲酸酯的第一反应和将刚刚生成的氨基甲酸酯分解为尿素和水的第二反应。第一反应非常快并且是强放热反应；第二反应即分解反应是吸热反应；相对于由氨基甲酸酯自身的生成反应所产生与提供的热量而言，完成氨基甲酸酯分解所需要的热量相当少。因此，尿素合成反应总体而言是相当大地放热的。此外，也是在相当短时间产生的大量的热量，将这样决定送入到研究中的尿素生产工艺类型的合成反应器的相应量液氨的迅速蒸发。在气相中，氨不与二氧化碳反应生成氨基甲酸酯并且将其作为未反应的组分从反应器中排放出来，在气流中还包括未反应的产品和该反应的可能的气体副产物。当在工业规模上实现前面所述的合成尿素生产时，即其必须要达到一个可接受的收率，一方面必须控制第一反应的放热程度，以便尽可能控制液氨的蒸发。另一方面，必须将几乎所有未反应的氨回收，使其再次回到液体状态并将其循环到反应器中。一般而言，通过下面的方法可以完成这两个任务将液氨转变为氨基甲酸酯(通过与二氧化碳反应)并将因此得到的氨基甲酸酯循环至合成反应器。为了达到从工业方面考虑的可接受的收率，必须在特定设备中提供合成反应器顺流条件下，连续地重复前面所述的操作。除了前面所述操作的技术/操作的复杂性外，下面两个方面所认可的负担相当明显地影响研究工艺中合成的尿素生产的费用实现它们所要求的设备费用和用于此设备的操作和维护费用。本专利技术根本的技术难题在于提供一种基于下列功能性特征的从液氨和气体二氧化碳合成尿素生产的方法，即相对于现有技术允许增加收率，以这样一种方式来基本上减少，如果不是完全取消的话，严重干涉合成反应器顺流的需要，以完成上面所提的未反应的氨的不经济的回收和循环。专利技术概述根据本专利技术，通过下面的方法可以解决此难题前面所述类型的合成尿素生产的方法，其包括分别将分开的液氨和气体二氧化碳流体连续地加入到基本上垂直的或水平的塔合成反应器的步骤，其特征在于将液氨的进料分开送入到所述塔的至少两个相邻的部分。优选将分开的液氨和气体二氧化碳流体同向送入到合成反应器中。根据本专利技术的方法，还考虑将气体二氧化碳的进料分开送入到合成塔的至少两个相邻部分的可能性。本专利技术基于下面惊人的发现，即如果与通过尿素生产的常规方法可以得到的反应器中的收率相比而言，所有的其它操作条件相同，通过将液氨的进料分开送入到塔合成反应器的至少两个相邻部分相当明显地提高了在反应器中二氧化碳和氨转化成为尿素的转化率。事实上，使用本专利技术的方法，所有其它的操作条件相同，在反应器中转化为尿素的转化率高于70％，而在传统的方法中此收率被限制在低于70％的数值上。在尿素转化收率被如上限制的常规方法中，其包括将液氨和气体二氧化碳作为原料加入到反应器中的常规方法，和将未反应的循环物料如气相中的氨和二氧化碳和氨基甲酸酯的水溶液也加入到反应器中的许多常规方法。具体而言，已发现将液氨的进料分开送入到合成反应塔的至少两个相邻部分有利地允许有效地控制尿素的第一合成反应的放热程度。接着在这样的第一反应期间产生的热沿着反应塔更均匀的分布。这样，相当明显地减少在合成反应器内的液氨的蒸发，得到更高的尿素转化效率的所有益处。事实上，减少在反应器中的气态氨含量。如已提到的，此气态氨不再能够与二氧化碳反应生成氨基甲酸酯。因此，由于使用本专利技术方法获得的尿素转化效率的增加意味着这类未反应的组分的量相当明显地减少，工厂的投资与维护费用以及实现未反应组分回收和循环至反应器的操作费用被相当明显地降低。本专利技术还涉及一种从气体二氧化碳和液氨连续生产尿素的反应器，所述的反应器具有塔形，所述塔具有水平的或垂直的纵轴和预定交叉方向，其包括配有对向底板的外壳，含有气体二氧化碳流的进口，液氨流的进口，含有尿素的液体流的出口，其特征在于还包括将液氨的进料分开送入到塔的至少两个相邻部分的装置。优选分开液氨进料的装置包括至少一个内部的输送管，其从液氨流的进口伸出并且穿过塔的所述至少两个相邻部分，和在每个所述至少两个相邻部分中用于分配或注入液氨的装置，所述的装置安装在塔的所述至少一个输送管的预定位置。根据本专利技术一个优选的实施方案，连续生产尿素的方法包括如下步骤—提供一种具有塔形的反应器，所述塔具有水平的或垂直的纵轴和预定的交叉方向，其包括配有对向底板的外壳，含有气体二氧化碳的流体的进口，液氨流的进口，含有尿素的液体流的出口，至少一个内部的输送管，其从液氨流的进口伸出并且经过塔的所述至少两个相邻部分，和安装在塔的所述至少一个输送管的预定位置的装置，所述的装置在每个所述至少两个相邻部分中用于分配或注入液氨，—连续将所述的气体二氧化碳流和液氨流同向加入到反应器中，—使所述的气体二氧化碳流在所述的反应器中以穿过每一个所述的至少两个相邻部分的方式前进，—使所述的液氨流在所述的至少一个输送管中前进，并且在所述至少两个相邻部分中的每一部分分配和注入液氨，液氨因此与气体二氧化碳在所述至少两个相邻部分中的每一部分反应，和 —从反应器中连续排放所述的含有尿素的液体流。从本专利技术的一个优选实施方案指明和非限制的实施例并且结合附图所做的下述中，本专利技术的特征和益处将变得更加清楚。附图简述附图说明图1所示为实现本专利技术连续生产尿素方法所用的合成反应器的示意图。详细描述参考附图，数字1表示连续生产尿素的整个合成反应器。反应器1具有塔形，所述塔具有垂直的纵轴，并且该反应器包括在两个对向端提供一个下底板3和上底板4的外壳2。一般而言，反应器1在温度为220至340℃和压力为120-400巴下操作。反应器1还包括在下底板3上，含有气体二氧化碳流6的进口5，液氨流8的进口7，和由循环的氨基甲酸酯溶液形成的流12的进口1。将液流8、12和气流6、10同向加入并且向上穿过反应器1，即从下底板3到上底板4。在上底板4上，反应器1还包括含有与未反应物质在一起的尿素的含水溶液流14的进口13，具体而言，未反应物质指氨基甲酸酯和氨。反应器1还包括在不同高度水平安置的多块多孔塔盘15(在本例中为6块塔盘)，并且优选其互相的距离相等。具体而言，多孔塔盘15在反应器1中限定多个相邻反应部分(在本例中为7个相邻部分)，所述的每个部分通过多孔塔盘15或反应器1的下底板3确定在其下部的界线。多孔塔盘15本身是常规的并且有利地允许在反应器1中从下底板3到上底板4同向流动的液流和气流间的均匀混合。在本实施方案中，在反应器1中限定下端反应部分Z1，由下底板3确定其下部的界线和由塔盘15确定其上部的界线；5个中间反应部分Z2、Z3、Z4、Z5和Z6，分别通过一对相邻的塔盘确定其下部的和上部的界线；还有上端反应部分Z7，由塔盘15确定其下部的界线和上底板4确定其上部的界线。根据本专利技术，在图中所示的实例中，反应器1还包括基本上中心的内部输送管16，其从进口7垂直地伸出并且穿过下端反应部分Z1，中间反应部分Z2-Z6和部分上端反应部分Z7。液氨流8流经输送管16并且在其预定的位置配备有分布或注入的装置(例如喷嘴分布器)，以便将液氨分开送入相邻反应部分Z1-Z7的每一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
从液氨和气体二氧化碳生产合成尿素的方法，该方法包括分别将分开的液氨和气体二氧化碳流体（６，８）连续地加入到基本上垂直的或水平的塔合成反应器（１）的步骤，其特征在于：将液氨的进料分开送入到所述塔的至少两个相邻的部分（Ｚ１－Ｚ７）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔曼诺菲利皮，多梅尼科罗米蒂，
申请(专利权)人：乌里阿卡萨勒有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]