一种用于氨-尿素生产的工艺，其中氨段产生的液氨在氨合成压下直接供给到尿素段，并且所述液氨在高压下被以下步骤进行净化：冷却所述液氨（20）得到冷却的液氨流（21）；从所述冷却的液氨中分离包括氢气和氮气的气体馏分（22），得到高压下的净化的液氨（23）；在分离所述气体馏分后，再加热所述净化的液氨（23），得到温度适于供给所述尿素合成工艺的再加热的净化的液氨（24）。本申请还处理包括氨冷却器、气液分离器以及氨再加热器的设备，还提供了一种改装现有氨-尿素设备的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于氨-尿素生产的工艺，其中氨段产生的液氨在氨合成压下直接供给到尿素段，并且所述液氨在高压下被以下步骤进行净化：冷却所述液氨（20）得到冷却的液氨流（21）；从所述冷却的液氨中分离包括氢气和氮气的气体馏分（22），得到高压下的净化的液氨（23）；在分离所述气体馏分后，再加热所述净化的液氨（23），得到温度适于供给所述尿素合成工艺的再加热的净化的液氨（24）。本申请还处理包括氨冷却器、气液分离器以及氨再加热器的设备，还提供了一种改装现有氨-尿素设备的方法。【专利说明】氨-尿素生产工艺及设备
本专利技术涉及氨-尿素的生产。氨-尿素的生产被认为是合适的烃源和合适的氮源反应合成的氨(NH3)、以及其后所述氨与二氧化碳(CO2)反应生成尿素的过程。
技术介绍
根据已知的技术，氨是在高压下由组成的合成气进行反应而合成。该组成气体通常是通过重整合适的烃源如天然气或合成气(SNG)与合适的氮源如空气或富集空气而产生。该重整过程可包括例如初级重整和二级重整。其后，由重整步骤所产生的粗合成气经过若干常规步骤处理，常规步骤包括如一氧化碳(CO)转移，氨合成前的甲烷化和CO2的去除。氨的实际合成是高压下运行一个所谓的氨合成回路，所述高压通常在80 - 200bar范围内，常见的是在150bar左右下进行。 由于氨是尿素合成的反应物之一，在氨合成段的下游设置尿素合成段是众所周知的。欧洲专利EP1041038中更详细地公开了同时生产氨和尿素的一个例子。传统的尿素合成段包括高压尿素合成回路和回收段。所述尿素合成回路通常包括反应空间、汽提段和冷凝段。更详细地，合成尿素的已知方法包括使用氨作为汽提剂的自汽提或最终热汽提方法，以及使用二氧化碳作为汽提剂的CO2的汽提方法。在英国专利1542371以及柯克-奥斯莫的《化工百科全书》第三版，第23 卷， 第 548-562 页(Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rdEd, Vol.23，p.548-562)中可以找到自汽提方法的公开信息。CO2汽提方法的特征在于，未转化的氨基甲酸盐在合成压下与新鲜二氧化碳逆流接触。在典型的CO2汽提方法中，高压下氨基甲酸盐的冷凝完全不受影响；残留的气体在反应器中浓缩并给反应器提供热量，即氨基甲酸盐脱水需要的热量以及将混合物加热到平衡温度(见乌尔曼工业化学百科全书，第五版，卷A27，第344-346页，即Ullmann’ sEncyclopedia of Industrial Chemistry, 5th ed, V.A27, p.344-346)需要的热量。然而，在CO2汽提设备的高压冷凝段进行全冷凝也是众所周知的。这意味着考虑了冷凝段的特殊条件(组成、温度、压力等)之后，供给所述冷凝段的气体混合物被冷凝到最大可能的程度，如上所述，与部分冷凝过程相反，部分冷凝过程中部分气体混合物刻意地没有被冷凝，以给反应器提供热量。传统的部分冷凝CO2汽提尿素方法作为一个例子在专利W000/00466中公开。全冷凝过程以及由部分冷凝设备转换成全冷凝设备的方法在专利W001/96287中被公开。如上所述，氨合成在相当大的压力下传送液氨流，通常在150bar左右并且温度接近0°C，例如-10至10°C (263K至283K)范围内。所述液氨流包含一些溶解气体，通常包括氢气、氮气、甲烷和氩气，这些气体对于尿素合成反应基本上是惰性的，并且被称为尿素惰性气体。尿素反应空间中的尿素惰性气体的积累是要避免的。由于它们降低了所用试剂的分压，并且减少了一些可用的反应空间，尿素惰性气体实际上会导致转化率变低。在尿素回路的洗涤器里的游离氢的积累也可能与氧形成爆炸性混合物，后者通常作为钝化剂引入尿素回路。为避免上述问题，现有技术中使膨胀至氨流为低压，以便在供给尿素段前去除尿素惰性气体。液氨首先膨胀到低压，通常小于lObar，尿素惰性气体的分离发生在低压分离器中。其后，如此获得的纯化后的液氨被加压回到供给尿素合成回路所需的压力。为了尽可能地减少到达尿素合成反应器的尿素惰性气体的量，这些膨胀以及随后加压的步骤在现有技术中被认为是必需的。但是，应该理解的是，氨合成回路的流出物的压力能有所损失。液氨的加压消耗功率并且需要大型和昂贵的泵，即相当大的资金成本。当氨-尿素设备被改善时，例如提高了氨段的生产率后，氨供料泵不能将提高后的氨段生产率传递给下游的尿素段，因此形成了设备的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于将氨流从氨段供给尿素段的更有效、更便宜的方法。此目的是根据独立权利要求1的工艺来达到的，在给定的氨合成压力下操作的氨合成工艺中，产生含有少量的氢气、氮气、甲烷和最终其他尿素惰性气体的液氨，并且至少部分所述液氨被用来提供尿素合成工艺的输入氨，所述氨-尿素生产工艺的特征在于，由所述氨合成工艺提供的液氨在所述氨合成压力下被直接经过适于去除尿素惰性气体的净化工艺步骤进行处理，从而为压力接近所述氨合成压力的所述尿素合成工艺提供输入氨，所述净化工艺步骤至少包括以下步骤:a)冷却液氨得到冷却的液氨流，b)从所述冷却的液氨中分离包含氢气和氮气的气体馏分，得到高压下净化的液氨，以及c)在分离所述气体馏分之后，再加热所述净化的液氨，得到温度适于供给尿素合成工艺的再加热后的净化的氨。上述冷却和再加热液氨的步骤基本上在同一氨合成工艺的输出压力下进行，不再有现有技术中的减压和再增压过程。可用于尿素段的液氨的压力接近氨合成的压力，即，相同的压力减去中间冷却、加热以及可能存在的其他净化工艺步骤导致下降的压力。由于在液氨中氢的溶解度取决于温度，并随温度降低而减小，氢气和/或甲烷通过冷却液氨到适当的温度而被基本去除。可以理解为，本专利技术提供了尿素惰性气体的溶解度由于温度起作用而降低，而不是压力起作用，尤其是氢气和甲烷。现有技术涉及到膨胀及其后氨的增压以及对相关泵的需求，与现有技术相比，以这种方式，能够以低得多的成本实现初步去除尿素惰性气体，特别是去除氢气。优选地，液氨冷却至_35°C至-15°C (约238K至258K)，以分离大量溶解的氢气和甲烷。更为优选地，冷却液氨的步骤在氨合成反应器流出物的液-气分离工艺后进行，为了节约能源并更好地分离氢气和甲烷，对进一步用在氨合成中的循环气进行分离。根据优选的实施方案，净化的氨的再加热温度在10至120°C取值范围内。在适当时，或当尿素合成工艺的压力高于氨合成工艺的压力时，净化和再加热氨的压力进一步升高，以补偿压力损失。但是，在任何情况下，液氨的压力能被保存。与液氨的压力能丢失、压力必须由昂贵的泵来恢复的现有技术相比，这是一个相当大的优势。例如， 申请人:已估计氨泵可吸收约6千瓦时(KW 4)/吨尿素，这意味着消耗25%至30%的电量。供应给所述尿素合成工艺的液氨可以是氨合成中的全部的输出氨，或只是其中一部分输出氨。在本专利技术的实施方案中，仅合成氨的一部分用于生产尿素，得到氨和尿素的混合输出物。再加热的液氨在进入尿素段之前可任选地经过脱氢工艺，以获得在尿素反应空间中更低的氢气比率。所述脱氢工艺可以加入合适的催化剂操作，如德含氧催化剂(De-Oxocatalysts)等已知的催化剂。为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔曼诺·菲利皮，马尔科·巴达诺，弗德里科·扎迪，安德里亚·斯考托，
申请(专利权)人：乌里阿·卡萨勒有限公司，
类型：
国别省市：
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