尿素制备方法及相关设备技术

一种由氨气和二氧化碳制备尿素的方法，其中在尿素合成区得到的含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的部分水溶液在预设中压下运行的处理区经过离解，回收其中的氨基甲酸铵和氨气，包括步骤：将上述离解步骤得到的尿素水溶液在低压尿素回收区分解；采用至少一部分冷凝蒸汽，其通过在高压汽提单元中与所述含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的第二部分水溶液间接热交换得到，作为在中压处理区离解第一部分水溶液的加热流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总体来说，本专利技术涉及在适合的合成区中，在预先设好的高压下 利用氨气和二氧化碳反应生产尿素的方法。尤其是，本专利技术涉及的上述类型的方法，主要包含由含尿素、氨 基甲酸铵和氨气的水溶液组成的氨气和二氧化碳的反应产物，在高压 下进行氨基甲酸铵和氨气的回收步骤，回收物被再次循环至合成区 中，以及在一个尿素回收区中尿素水溶液在预先设好的低压下进行尿 素回收以使可能有的少量剩余的氨气和二氧化碳反应获得的尿素。更具体地说，本专利技术涉及上述提及的方法，其中上述氨基甲酸盐 和氨气的回收包括氨基甲酸盐的离解和优选在有气体反应剂(最好是co2)的条件下在其各自的汽提区中汽提生产所需的氨气和二氧化碳的步骤，随后在各自的凝聚区再冷凝，使所述的氨气和二氧化碳再循 环到合成区转化成氨基甲酸盐，所述的步骤和尿素合成反应，都是在相同的高压条件(如135-175巴)下，在称之为"循环"的一组设备 中进行的，在
中，将之称为"高压循环"或"高压合成循环" (H.P.Loop )。本专利技术还涉及一种可实施上述方法的设备。
技术介绍
利用可实施上述类型的方法的工业设备来生产尿素是已知的技术。众所周知，为满足日益扩大的尿素合成需求，有必要提高这些原 设计设备的设计能力。为达到这样一个目的，为了回收来自于合成区的含尿素的水溶液 的一部分中的氨基甲酸盐和氨气，在技术上可预见釆用在中压(10-40巴)下处理的步骤。特别是，此中压处理区包含一分解步骤，其后是向含有尿素、氨 基甲酸盐和氨气的水溶液中注入C02的汽提步骤，以及后续的气体 (氨气、C02和水)冷凝步骤，该气体是向来自于低压尿素回收区的 氨基甲酸盐水溶液(碳酸盐)中添加氨气得到的。来自于中压冷凝区的氨基甲酸盐水溶液再循环到高压合成循环中(H.P.loop )。这种类型的方法在WO-A-02 909 323或NL-A-8 900 152中有举例描述。当时他们至少部分满足了上述方法的必要条件，上述类型的尿素 生产方法具有一些缺陷，它需要额外添加大量的冷凝水，以在中压汽提步骤中冷凝注入的作为汽提剂的C02和在中压冷凝步骤中冷凝注入的氨气。额外使用的冷凝水将不利于尿素合成区的转化率，因而不利于合 成区的效率和能耗以及低压尿素回收区的效率和能耗。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是专利技术并提供一种上述提及类型的尿素 生产方法，其中的高生产力的设备实施后可保证在有效的手段下的二 氧化碳转化成尿素的高转化率和低能耗，克服了
技术介绍
中的上述缺 陷。本专利技术解决问题的技术方案为釆用一种利用氨气和二氧化碳生 产尿素的方法，其包括以下步骤-在预先设好的高压下向尿素合成区中注入氨气和二氧化碳；-在所述合成区中反应所述氨气和所述二氧化碳，获得含有尿素、 氨基甲酸盐和氨气的水溶液；-在预先设好的中压下将部分所述的含有尿素、氨基甲酸盐和氨 气的水溶液注入一个处理区，以回收其中的氨基甲酸盐和氨气；-将所述部分的含有尿素、氨基甲酸盐和氨气的水溶液在所述处理区中的离解单元离解，获得尿素水溶液和含有氨气、二氧化碳和水 的蒸汽相；-将所述含有氨气、二氧化碳和水的蒸汽相在所述处理区冷凝， 获得氨基甲酸铵水溶液；-将所述氨基甲酸铵水溶液再循环至所述尿素合成区；更具代表性的，还可以进一步包括以下步骤-将所述处理区离解得到的尿素水溶液注入在预先设好的低压下工作的尿素回收区的分解器中；-将所述尿素水溶液在所述尿素回收区的分解器中分解，获得一 浓缩的尿素溶液和一含有氨气、二氧化碳和水的第二蒸汽相；-将所述第二蒸汽相在所述尿素回收区的与所述分解器流体连通 的冷凝器中冷凝，获得再循环的氨基甲酸铵水溶液；-将所述的含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的水溶液的第二部分在 一个汽提单位中汽提和加热，此操作基本上也是在所述的预先设好的 高压下进行的，获得第二尿素水溶液和含有氨气、二氧化碳和水的第 三蒸汽相，所述加热所需的热能通过将蒸汽冷凝成冷凝蒸汽的间接的 热交换来提供；-利用至少一部分的冷凝蒸汽作为加热流体来将含有尿素、氨基 甲酸铵和氨气的第一部分水溶液在中压处理区的离解单位中离解；优选地，用来加热(热注入)的蒸汽和冷凝蒸汽的温度在20(TC和235 。C之间，压力在15巴和20巴之间。优先地，用于在中压下离解作用的冷凝蒸汽的部分占在高压汽提 单位中通过间接热交换得到的冷凝蒸汽的总量的80 %到100 % 。优选地，含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的水溶液在所述的高压汽 提单位中进行加热汽提时，二氧化碳被注入作为汽提剂。更为优选地，本专利技术的方法还包括以下步骤 -将在所述汽提单位获得的含有氨气、二氧化碳和水的第三蒸汽9相在冷凝单位中冷凝，此操作也是在预先设好的高压下进行的，获得 再循环的氨基甲酸铵的第二水溶液；-将在所述汽提单位得到的第二尿素水溶液在低压下注入尿素回 收区的分解器中。根据本专利技术的一个具体实施方式的方法，高压冷凝单位包含一个 浸没式的冷凝器，冷凝在冷凝器中进行，将所述第三蒸汽相和再循环 的氨基甲酸铵水溶液以及任意的液氨接触，通过与形成的蒸汽之间的 间接的热交换来取得冷凝热。术语"浸没式冷凝器"指的是一种包括有一个管東交换器的冷凝 器，是常规设备，其中蒸汽相被冷凝，而氨基甲酸铵溶液流入管程一 方用于间接热交换，而水，在壳程一边流动。在壳程一边，由于热交 换，溶液中的热能释放出来，使其冷凝，而另一边摆脱了流动的方式 形成了蒸汽。按照本专利技术的 一个方面，在所述的高压冷凝单位的冷凝器中形成的蒸汽和所述冷凝蒸汽的一部分相似，用于作为在所述中压处理区的 离解单位中使含尿素、氨基甲酸铵和氨气的第一部分水溶液离解的加热流体。优选地，所述在高压冷凝单位的冷凝器中形成的蒸汽的温度从135。C至Ul65。C，压力从3巴到7巴。优选地，本专利技术的方法还包括以下步骤-向所述尿素回收区的冷凝器中注入二氧化碳；-在所述尿素回收区的冷凝器中将二氧化碳和第二蒸汽相冷凝， 获得再循环的氨基甲酸铵水溶液。在此处，向所述尿素回收区的冷凝器中注入占二氧化碳总量的 1 ~ 10%重量比的二氧化碳可以获得更好的结果。优选地，所述含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的第一水溶液在中压 下提供给所述处理区，其占所述在合成区获得的含有的尿素、氨基甲10酸铵和氨气的重量比的10~50%。再优选地，所述处理区的中压为10到70巴之间。按照本专利技术的 一个最优方案，所述在低压尿素回收区的冷凝器中 获得的再循环的氨基甲酸铵水溶液被输送到含有氨气、二氧化碳和水 的蒸汽相在中压处理区的冷凝步骤中。优选地，所述在中压处理区的含氨气、二氧化碳和水的蒸汽相的 冷凝步骤为双效的(double-effect type )。按照本专利技术的方法，可以获得高生产量以及高产品合格率，同时, 能耗显著减少。关于能耗，通过利用在高压汽提单位的间接热交换获得的至少一 部分的冷凝蒸汽，作为输送给中压处理区的离解单位的含尿素、氨基 甲酸铵和氨气的水溶液部分的离解，可以产生明显的效益。在这方面，我们注意到，在高压汽提单位中形成的冷凝蒸汽有比 较高的温度和压力(高热量水平)，可以将其有效地用在中压区中， 为将含尿素、氨基甲酸盐和氨气的水溶液离解的加热流体。这样，冷凝蒸汽的大部分热量可以回收，使尿素合成所需的能耗 明显减少。此外，按照本专利技术的另一个具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
由氨气和二氧化碳制备尿素的方法，包括以下步骤：　－将氨气和二氧化碳加入在预设高压运行的尿素合成区；　－所述氨气和所述二氧化碳在所述合成区反应，得到含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的水溶液；　－将含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的所述水 溶液的第一部分加入在预设中压运行的处理区，以回收其中的氨基甲酸盐和氨气；　－使所述含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的第一部分水溶液在所述处理区经过离解，得到尿素水溶液和含有氨气、二氧化碳和水的蒸汽相；　－使所述含有氨气、二氧化碳和水的 蒸汽相在所述处理区经过冷凝，得到氨基甲酸铵水溶液；　－将所述氨基甲酸铵水溶液在尿素合成区循环利用；　其特征在于还包括步骤：　－将在所述处理区离解得到的所述尿素水溶液加入尿素回收区的分解器，该尿素回收区在预设低压运行；　 　－使所述尿素水溶液在所述尿素回收区的所述分解器经过分解，得到冷凝尿素溶液和含有氨气、二氧化碳和水的第二蒸汽相；　－使所述第二蒸汽相在所述尿素回收区的与所述分解器流体连通的冷凝器经过冷凝，得到第一回收氨基甲酸铵水溶液；　－使所述 的含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的水溶液的第二部分汽提，包括在以所述实质上以预设高压运行的汽提单元内加热，得到第二尿素水溶液和含有氨气、二氧化碳和水的第三蒸汽相，所述加热是通过与需要冷凝为冷凝蒸汽的蒸汽流间接的热交换获得；　－采用至少一部 分所述冷凝蒸汽作为加热流体，在所述中压处理区的所述离解单元离解所述含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的第一部分水溶液。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：费德里柯扎尔迪，保罗布鲁尼哥，保罗斯蒂奇，
申请(专利权)人：卡萨尔尿素公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]