一種改進含氨氣汽提單元的現存尿素生產設備的方法

2023-05-19 04:08:31 1

專利名稱：一種改進含氨氣汽提單元的現存尿素生產設備的方法
技術領域：
本發明涉及一種改進現存尿素生產設備的方法，所改造的設備含有一個與氨氣汽提單元相流通的第一尿素合成反應器，其中的氨氣汽提單元用來從離開反應器的尿素水溶液中分離出遊離氨和氨基甲酸酯。該方法包括提供一種比第一尿素合成反應器具有更高有效收率的、「單程」的第二尿素合成反應器的步驟。
本發明還涉及一種可通過上述方法獲得的改進了的尿素生產設備。
眾所周知，這是提高現存設備的收率和尿素生產能力的需要。
迄今為止，已經提出了各種通過改進現存設備來增強生產能力的方法，比如在EP-A-0479103中由同一申請人所描述的那種方法。
EP-A-0479103公開了一種尿素生產方法，其中高純氨和二氧化碳在第一反應區進行反應，因此而獲得的反應混和物被加入到回收單元，然後低純度的試劑(大多是由回收單元回收的回收混合物)之間的合成反應在第二反應區中進行。
根據上述歐洲專利申請，通過與現存設備平行附加安裝一「單程」高收率反應器(即加入純試劑而沒有循環水)而使現存設備的生產能力提高，而現存設備卻是按照總體循環工藝方式(即不僅加入純試劑，也使用了氨基甲酸酯循環水溶液)進行操作的。
即使以這種方式可實現尿素生產能力的提高，仍有許多缺陷阻礙有效地改進包括有氨氣汽提單元的尿素生產設備。
根據EP-A-0479103，實際上，離開該附加反應器的反應混合物不能在氨氣汽提單元中進行處理，但必須繞過它，相應地也需要提高在兩平行合成反應器下遊的回收裝置的容量，並且大大增加了該尿素合成方法的總的能量消耗。
因而擺在本發明面前的問題是提供一種改進尿素生產設備的方法，它使生產能力大幅度提高，同時，經過改進的設備所需要的總的能量消耗降低了。
根據本發明，由以上所指明的改進方法解決了這一問題，該方法的特徵在於它包括以下步驟a)將該第二反應器聯接在該氨氣汽提單元的上遊端，並且採用高純氨氣和二氧化碳的進料裝置;
b)將總的生產能力按比例分配，使生產能力的50-90%分配到該第一尿素合成反應器和5-50%分配到該第二尿素合成反應器。
按照本發明的第一個優點，通過減少現存反應器的負荷和通過添加該附加反應器，可同時實現所要求的提高生產能力和降低能量消耗的目標，從而達到了取得新的、高的、有價值的生產能力。
該附加反應器最好是能夠部分除去反應熱(非絕熱的)的「單程」型反應器以這種方式還可同時提高該改進設備的總的收率。
根據本發明方法的其它優點從其非限制性優選實施方案的以下敘述來看將是比較明顯的，該敘述是參照


作出的，其中圖1是是現有技術中一種包括有氨氣汽提單元的尿素生產設備的普通示意圖;
圖2是圖1中所示設備根據本發明改進後所得到的設備的示意圖;和圖3是帶有非絕熱「單程」反應器的圖2所示設備的示意圖。
圖1顯示了現有技術的設備，其中R表示尿素合成反應器，分別通過普通裝置2、3加入純二氧化碳和氨氣，該反應器與氨氣汽提單元SS(安裝有汽提塔S)相流通。
在汽提塔S中，離開反應器R的尿素溶液中大部分氨基甲酸酯和部分游離氨被汽提並循環到該反應器中，而所得到的尿素溶液SU具有相對較低的殘餘二氧化碳含量(5÷7%，按重量)和相對較高的氨含量(22÷25%，按重量)。
該汽提單元SS是依次與尿素回收單元RE相流通的，RE包括中壓蒸餾段SMP(在18÷20巴下進行操作)、精餾塔CR和低壓蒸餾器LP(在約4巴上進行操作)。
在精餾塔CR中，從氨基甲酸酯溶液SC中分離出高純氨氣流NEP。
泵裝置P、P′的提供分別是為了進純氨氣(通過將氨氣流NEP與新鮮氣流NA混合所得到的)和將氨基甲酸酯溶液SC循環到氨基甲酸酯冷凝器CC和合成反應器R中。
通過上述設備實現的恆壓氨氣汽提方法的主要技術特徵總結如下合成壓力 140-150巴反應器中NH3/CO2(摩爾) 3.2÷3.4反應器中H2O/CO2(摩爾) 0.6÷0.8反應器溫度 180-190℃收率 62÷63%蒸汽消耗 約900kg/公噸尿素上述數值是十分穩靠的，對該方法作大的改進似乎不太可能。
根據本發明，圖1所示的設備按以下方法進行改進a)在氨氣汽提單元SS的上遊端，安裝一個比該第一尿素合成反應器R具有更高有效收率的、「單程」型的第二尿素合成反應器ROT;
b)通過管道裝置C將反應器ROT與氨氣汽提單元SS聯接在一起，並使用裝置4、5來分別加入高純氨氣和二氧化碳;
c)將總的生產能力按比較分配，其中50-95%被分配到該第一尿素合成反應器R和5-50%被分配到該第二尿素合成反應器ROT。
這樣得到的尿素合成設備被顯示在圖2中。
根據本發明，「單程」型的平行反應器ROT(被聯接在汽提塔S的上遊端)可以是絕熱型的或能夠部分除去反應熱的反應器。
為了實現本發明的目的，該「單程」反應器ROT的操作壓力和溫度分別在230-270巴的和190-205℃的範圍內。
在任何情況下，在本發明的優選實施方案中，使用除去部分反應熱的「單程」反應器ROT特別適合於改進氨氣汽提設備。
在圖3顯示了改進後的尿素生產設備，其中該平行反應器ROT包括兩部分。
-「第一級(primary)」部分ROT.AC，能夠除去反應熱;
-「第二級(Secondary)」部分ROT.CC，屬普通類型。
該ROT.AC部分優選包括所謂「壺」型的反應器。
在這方面，應該注意到在本發明中「壺」型尿素合成反應的使用具有減少投資的額外好處，因為這種反應器可通過現存氨氣泵進料，該泵具有比反應器的操作壓力高的輸送壓力(260巴比240巴)。
根據本發明的另一方面，通過在現存反應器R和附加「單程」反應器ROT之間分配負荷(生產能力)，獲得比原設備顯著高的平均轉化率是可能的。
最理想地，它確保基本生產設備(比如汽提塔S、氨基甲酸酯冷凝器CC、中壓蒸餾階段SMP)有較大的超負荷限度以及設備本身有顯著的「去瓶頸」(即無需改進關鍵設備)的能力。
按照本發明，分配現存設備的總生產能力，以便將其中的50-95%分配到現存尿素合成反應器R和5-50%分配到附加的尿素合成反應器ROT。
最優選地，分配到反應器R的生產能力是在55-65%的範圍，而該「單程」反應器ROT被分配相應的生產能力為45-35%。
為了更好地說明本發明，下文給出了改進帶有氨氣汽提單元的生產能力為1500MTD(噸天)的現存尿素生產設備的一個非限制性實施例。
實施例一套具有1500MTD(噸天)的生產能力，包括有合成反應器R(在145巴下操作)、汽提裝置SS和回收裝置RE(包括中壓(SMP)和低壓(LP)蒸餾器，分別在18和4巴下操作)的、帶有氨氣汽提裝置的尿素生產設備已被改進，使其生產能力達到1500×1.5＝2250MTD尿素。
為了降低現存汽提裝置SS和回收裝置RE(但排除真空裝置部分)的熱負荷，兩反應器R、ROT之間的生產負荷分配如下現存反應器(R) 1350MTD尿素附加反應器(ROT) 900MTD尿素( )/
總共 2250MTD尿素兩反應器的操作條件是a)改進前現存反應器R生產能力 1500MTDNH3/CO2(摩爾) 3.6H2O/CO2(摩爾) 0.68收率 62%P 145巴T 190℃b)改進後b.1現存反應器R生產能力 1350MTDNH3/CO2(摩爾) 3.6H2O/CO2(摩爾) 0.75收率 61%P 145巴T 190℃b.2.「單程」反應器ROT生產能力 900MTDNH3/CO2(摩爾) 3.6
H2O/CO2(摩爾) 0收率 75%P 242巴T 193℃平行操作的兩反應器的加權平均收率(weighed yield)是 (1350×+900×75)/2250 ＝66.6%即比改進前的設備的收率高4.6%。
這其中包括蒸汽消耗減少了約100÷130kg/公噸(尿素)，儘管該設備的生產能力提高了。
經過改進，現存汽提塔、回收裝置(包括中壓階段SMP和低壓蒸餾器LP)和氨基甲酸酯冷凝器CC不需作任何改動，就能充分提高生產能力。
權利要求
1.一種改進現存尿素生產設備的方法，該設備包括一種與氨氣汽提單元相流通的第一尿素合成反應器(R)，其中的氨氣汽提單元用來從離開反應器的尿素水溶液(SU)中分離游離氨和氨基甲酸酯，該方法包括提供了一種比該第一尿素合成反應器(R)具有更高的有效收率的、單程型的第二尿素合成反應器(ROT)的步驟，其特徵在於該方法進一步包括以下步驟a)將該第二反應器(ROT)聯接到該氨氣汽提單元(SS)的上遊端並採用裝置(4，5)來進入高純氨和二氧化碳；b)將總的生產能力按比例分配，其中50-95%分配到該第一尿素合成反應器(R)和5-50%分配到該第二尿素合成反應器(ROT)。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於在第一尿素合成反應器(R)中的尿素合成是在約150巴的壓力和約190℃的溫度下進行的。
3.根據權利要求1的方法，其特徵在於在第二尿素合成反應器(ROT)中的尿素合成是在部分除去反應熱的情況下進行的。
4.根據權利要求3的方法，其特徵在於第二尿素合反應器(ROT)包括一個第一級部分(ROT.AC)，其反應熱被部分除去。
5.根據權利要求4的方法，其特徵在於該第一級部分(ROT、AC)包括一壺型反應器。
6.根據權利要求1的方法，其特徵在於在第二尿素合成反應器(ROT)中的尿素合成是在約240巴的壓力和190-195℃的溫度下進行的。
7.一種尿素生產設備，包括-一個第一尿素合成反應器(R);-用來將氨基甲酸酯溶液循環到該第一反應器(R)中的裝置;-一個比該第一尿素合成反應器(R)具有更高有效收率的、單程型的第二尿素合成反應器(ROT)，並且與該第一反應器(R)並聯;-一個用來從離開第一(R)和第二(ROT)尿素合成反應器的尿素水溶液(SU)中分離氨和氨基甲酸酯的氨氣汽提單元(SS);-用來將該第二尿素合成反應器(ROT)聯接到該氨氣汽提單元(SS)的上遊端的管道裝置(C)。
8.根據權利要求7的設備，其特徵在於該第二尿素合成反應器(ROT)允許部分除掉反應熱。
9.根據權利要求8的設備，其特徵在於該第二尿素合成反應器(ROT)包括第一級部分(ROT.AC)和第二級部分(ROT.CC)，該第一級部分(ROT.AC)允許部分除去反應熱。
10.根據權利要求9的設備，其特徵在於該第一級部分(ROT.AC)包括一個壺型反應器。
全文摘要
一種改進包括有與氨氣汽提單元(SS)相流通的第一尿素合成反應器(R)的現存尿素生產設備的方法，通過提供以下步驟實現了大量節約能量和提高產量的目的將「單程」型的第二尿素合成反應器(ROT)聯接到氨氣汽提單元(SS)的上遊端，和將該設備的總的生產能力按比例分配，其中50-95％分配到第一反應器(R)和5-50％分配到第二(ROT)尿素合成反應器。
文檔編號C07C273/04GK1091125SQ9311478
公開日1994年8月24日 申請日期1993年11月18日 優先權日1992年11月19日
發明者G·帕加尼, U·扎迪 申請人:烏裡阿·卡薩勒有限公司