尿素生產法的製作方法
2023-10-11 08:38:24
專利名稱:尿素生產法的製作方法
本發明有關尿素生產作業中之汽提過程加熱方法的改進。更具體講本發明有關的尿素生產方法的改進，包括對接受汽提處理的尿素合成液加熱方法的改進，在這汽提過程中，根據未轉變的材料的分離程度，在溫度條件逐漸降低的分格加熱間中，順序從上向下進行，從而防止尿素的水解和質量的降低，並能節約蒸汽的消耗。
在已有技藝領域中，從尿素合成反應器中抽提的尿素合成液，一般用蒸汽在後繼的汽提對開分解工序中，把很大一部分未轉變的材料，諸如氨基甲酸銨，和裡面含有的過多的氨分解和分離。為了取得效率好的未反應物質的分離，汽提一分解過程一般在高溫中進行。
在傳統的尿素生產過程中，汽提一分解的加熱，一般採用20-25公斤/cm2g的中壓蒸汽進行。但是由於蒸汽的溫度相當高，生產出的尿素不斷水解，並且隨著未轉變的材料的分解和分離，使尿素質量下降的縮二脲不斷有相當大量伴隨形成。
在汽提過程中，尿素合成液膜的狀態，沿垂直加熱管的內表面向下流降，而二氧化碳或氨，則在加熱管內作為氣體向上升。
在汽提工序操作的向下流動尿素溶液中，有相當大量的未反應的氨基甲酸銨或過剩的氨，但是汽提塔上部中的向下流動的溶液中存在甚至當汽提塔內的溫度相當高時，尿素的水解和縮二脲的形成，只有相當小的量產生。但是當溶液繼續下流時，未反應的組成部分逐步增多，因而當汽提塔的下部溫度過高時，水解和縮二脲的形成有相當多的增高。
然而，假如把全部尿素溶液輸送進的汽提塔，其結構中只用一個壓力級的蒸汽加熱，那麼在汽提塔的下部，就有相當高的過度加熱，這樣就造成產量的相當嚴重的降低，尿素產品的質量下降。
本發明與此相反，有一個作汽提用的加熱器，在其殼側分為若干加熱隔室，向裡面送進不同壓力等級的蒸汽，保持每一個隔室有最適當的溫度。
作傳統汽提對開分解過程用的加熱器，一般使用一個殼管式換熱器。但是在本發明中，使用一種特殊的殼管式換熱器，其殼側分為若干隔室，每一個用不同壓力等級的蒸汽加熱。
在換熱器的上部裡，尿素溶液的溫度可以高到某種程度，但是當溶液向換熱器的下部流動時，溫度最好隨之降低。因此，最好把送進的蒸汽的壓力，在換熱器的最高部分調定為最高，在換熱器的下部降低，從而水解和縮二脲的形成量也變為極低。
關於分隔換熱器的方法，有一種使用多個殼管式換熱器的方法。但是最好用間隔板把換熱器的殼側分為若干隔室，為了這個緣故，使用了一束單件管，並把管子膨脹，保持管子和隔板之間的空間密封。
在採用本發明時，用兩到三個隔室最為有利。四個或四個以上的隔室當然也可以使用，但是和少量的改進的效果來比較，則代價是太大了。
本文中使用的壓力等級大約如下在使用兩個隔室，其汽提壓力在150-200公斤/cm2g的範圍內。
上隔室裡的蒸汽壓力為 15-25公斤/cm2g下隔室裡的蒸汽壓力為 8-25公斤/cm2g傳統一隔室中的蒸汽壓力為 15-25公斤/cm2g(作參考用)如用三個隔室時上隔室裡的蒸汽壓力為 15-25公斤/cm2g中隔室裡的蒸汽壓力為 11-15公斤/cm2g下隔室裡的蒸汽壓力為 8-11公斤/cm2g本發明的方法的主要目標，不僅是提高產量和提高質量，而且還產生了額外的節約蒸汽消耗的效果。因此，由於如以上所述，在需要的地方使用需要的壓力，便可以較合理地使用蒸汽。所以，假如能在適當的地方使用各種不同等級的壓力，那麼這就是最有利的了。
但是在現今的已有技藝領域中，還不存在這種理想狀態，從這個狀況出發，本發明人發現了在一個尿素製造設備通常可能遇到的情況中，一種合理使用蒸汽的方法。
在目前流行的汽提過程中，中壓蒸汽的消耗量相當大，而另一方面，有相當大量的低壓力蒸汽作為副產品產生。
(注)本文所用的「中壓蒸汽和低壓蒸汽」指的中壓約為10-30公斤/cm2g，而低壓蒸汽則約為1-10公斤/cm2g。
在汽提氣體的凝聚過程或相似過程中，在許多情況下取得的蒸汽壓力為3-6公斤/cm2g。這樣產生的蒸汽一部分用於尿素生產設備內，而其餘部分被排送到設備的外面。但是由於壓力低，這蒸汽沒有多大用途。而相反，從尿素生產設備外部供給的中壓蒸汽，卻要儘可能減少供給量才相宜。
在這情況下，如果有一種方法，可以儘可能最大量使用低壓蒸汽從而相應減少中壓蒸汽的使用，一定會極為受到歡迎。
如以上所述的本發明的方法，加熱隔室的位置越低，供入隔室的蒸汽的壓力也越低。因此，在這種情況下，可以使用中壓蒸汽，按本技藝的傳統方法，把壓力降低到有利的水平。但是本發明的方法與此相反，把中壓蒸汽當作驅動流體，用一個噴嘴去壓縮隨動流體。其結果，在凝聚過程中產生的低壓蒸汽的一部份，可以再行利用。因為作為加熱介質的蒸汽裡的含熱量，在某種程度的壓力變化下基本沒有變化，所以部份低壓蒸汽可以被利用，相應減少中壓蒸汽的使用。
圖1中表示的一種情況是把加熱器的殼側分為兩個隔室，並使用了一個噴嘴。
用一定的驅動汽體的量，通過噴嘴提高氣體的壓力的氣體的量，一般隨提高壓力的壓力比變化具體講，假使提交一個階段裡壓力比，那麼隨動流體對驅動流體的比例則下降。假如有兩個階段的話，那麼和上面比較，相對於驅動流體則有較大量的隨動流體被加壓。
更具體地講，從第一階段的噴嘴處退回的一部份蒸汽，在後面的第二階段中，作為噴嘴處退回的一部份蒸汽，在後面的第二階段中，作為噴嘴的隨動流體被加壓，然後被進給到相應的加壓隔室中去。按照這個方式，大量的低壓蒸汽可以被利用。使用兩個噴嘴的情況如圖2所示。
當隔室的數目，蒸汽的等級和蒸汽的量按照尿素製造的要求確定合，使用噴嘴的蒸汽系統便建立起來了。
茲再對本發明參照下面的舉例利用數字來作說明
例在本例中，蒸汽的壓力和量，分別用公斤/cm2g和公斤/噸尿素表示。中壓蒸汽和低壓蒸汽分別為25公斤/cm2g和5公斤/cm2g。
從上面可以看到，在圖1的情況中，使用的5公斤/cm2g蒸汽為30公斤(佔總蒸汽量5%)，而在圖2的情況中，使用5公斤/cm2g蒸汽60公斤(佔總蒸汽量的10%)。具體講，在圖2所示的情況中，在整個尿素製造設備裡，每頓尿素節約中壓蒸汽60頓，向設備外部輸出的低壓蒸汽相應減少。
採用上述措施的結果，縮二脲的形成和尿素的水解都減少，如下表所示
附圖內容簡介圖1說明按本發明提出的汽提-分解塔(兩個加熱隔室)。
圖2說明按本發明提出的汽提-分解塔(三個加熱隔室)。
圖中的標誌號碼表示以下的器械和氣流101 汽提-分解塔102，103 噴嘴11 加熱隔室中壓蒸汽進汽口2-1 噴嘴驅動蒸汽2-2 隨動蒸汽2-3 噴嘴出口蒸汽2-4 加熱隔室進口蒸汽3-1 驅動蒸汽3-2 隨動蒸汽3-3 加熱隔室進口蒸汽勘誤表
權利要求
1.在一個有反應氨和二氧化碳的尿素合成反應器中生產器中生產尿素的方法，特徵為使這樣產生的尿素合成液液流，從有一個殼管型換熱器的立式分離塔的上部向下流動，氨和二氧化碳氣流，從換熱器的下部，通過上述換熱器的管側向上流動，用蒸汽在換熱器的殼側，對液流和氣流加熱，從而把未反應的從尿素合成液分解的大量氨基甲酸銨和過量的氨分離，成為氨和二氧化碳的混合氣體，這是一種改進的方法，把上述換熱器的殼側分隔成為若干加熱隔室，並把中壓蒸汽供入其最上面的隔室，而供入每一個在下面隔室裡的蒸汽的壓力，比供入它上面的隔室裡的蒸汽低。
2.如權利要求
第1項中之尿素生產法之改進，另一特徵為把中壓蒸汽直接供入最上層的隔室，把從使用中壓蒸汽的噴嘴處退回的蒸汽，作為驅動流體，而把低壓蒸汽作為隨動流體，供入最下層的隔室，而把從使用中壓蒸汽的第二噴嘴處退回的蒸汽作為驅動流體，把一部分從第一噴嘴處退回的蒸汽作隨動蒸汽，供倒數第二層的隔室，依此類推，把從相應的隔室的每一噴嘴處退回的蒸汽，除最高層的隔室外，供入相應的隔室。
專利摘要
當把尿素合成液供入，使之從有殼管型換熱器的直立式分離器的上部向下流動時，氨和二氧化碳被引導，通過上述換熱器的管側，從換熱器的下部向上流動。用蒸汽對液流和汽流在換熱器的殼側加熱。未反應的氨基甲酸銨和過量的氨被從尿素合成液中分離，成為氨和二氧化碳的混合氣體。上述的換熱器的殼側分隔成若干加熱隔室，把中壓蒸汽供入換熱器的最高層的隔室，把壓力低於緊接的上層隔室的蒸汽供入每一個下面的隔室。
文檔編號C05C9/00GK85105141SQ85105141
公開日1987年3月4日 申請日期1985年7月6日
發明者藤井英嗣 申請人:東洋工程株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan