CN1011139B - 在尿素生产中尿素合成液的汽提方法之改进 - Google Patents

Abstract

当把尿素合成液供入，使之从有壳管型换热器的直立式分离的上部向下流动，氨和二氧化碳通过上述换热器的管程，被引导从换热器的下部向上流动。用蒸汽对液流和汽流在换热器的壳程加热。未反应的氨基甲酸铵和过量的氨被从尿素合成液中分离，成为氨和二氧化碳的混合气体。上述换热器的壳程分隔成若干加热隔室，把中压蒸汽供入换热器的最高层的隔室，把压力低于紧接的上层隔室的蒸汽供入下面每一个隔室。

Description

本发明涉及尿素生产过程中的汽提段加热方法之改进。更具体讲本发明涉及尿素生产方法的改进，其包括对接受汽提处理的尿素合成液加热方法的改进，在这个汽提段中，根据未转变的物料的分离程度，在温度条件逐渐降低的分格加热隔间中，按顺序从上向下进行加热，从而防止尿素的水解和质量的降低，并能节约蒸汽的消耗。

在已有技术的领域中后继的汽提分解段中，一般用蒸汽加热，从尿素合成反应器中抽提尿素合成液，把很大一部分未转变的物料，诸如把氨基甲酸铵和里面含有过多的氨分解和分离。为了取得效率好的未反应物质的分离，汽提一分解过程一般在高温中进行。

在传统的尿素生产过程中，汽提一分解的加热，一般采用20-25公斤/厘米²（表压）的中压蒸汽进行。但是由于蒸汽的温度相当高，生产出的尿素不断水解，并且随着未转变的物料的分解和分离，使尿素质量下降的缩二脲也不断地有相当大量的伴随形成。

在汽提段中，尿素合成液以膜状态的形式，沿垂直加热管的内表面向下流，而二氧化碳或氨，则在加热管内作为汽提气体向上升。

在汽提段操作中向下流动的尿素溶液里，未反应的氨基甲酸铵或过剩的氨，大量存在于汽提塔上部中的向下流动的溶液中，即使当汽提塔内的温度相当高时，尿素的水解和缩二脲的形成，也只有相当少量产生。但是当溶液继续流下时，未反应的组分逐步减少，以致当汽提塔的下部温度过高时，水解和缩二脲的形成具有明显地增高。

然而，假如把全部尿素溶液输送进汽提塔具有的结构中，并且用一 个压力级的蒸汽加热，那么在汽提塔的下部，就有相当高的过度加热，这样就造成产量的明显下降及尿素产品质量的下降。

本发明与此相反，有一个作汽提用的加热器，在其壳程分为若干加热隔室，向里面送进不同压力等级的蒸汽，保持每一个隔室有最适当的温度。

作传统汽提一分解过程用的加热器，一般使用一个壳管式换热器。但是在本发明中，使用一种特殊的壳管式换热器，其壳程分为若干隔室，每一个用不同压力等级的蒸汽来加热。

在换热器的上部，尿素溶液的温度可以高到某种程度，但是当溶液向换热器的下部流动时，温度最好随之降低。因此，最好把送进蒸汽的压力，在换热器的最高部分调定最高，在换热器的下部降低，从而水解和缩二脲的形成量也就极少。

关于分隔换热器的方法，有一种使用多个壳管式换热器的方法。但是最好用隔板把换热器的壳程分为若干隔室，为了这个缘故，使用了一束单件管，并把管子膨胀，保持管子和隔板之间的空间密封。

在采用本发明时，用两到三个隔室最为有利。四个或四个以上的隔室当然也可以使用，但是和少量的改进的效果来比较，则造价太大了。

本文中使用的压力等级大致如下：

在使用两个隔室，其汽提压力在150-200公斤/厘米²（表压）的范围内。

上隔室里的蒸汽压力为 15-25公斤/厘米²（表压）

下隔室里的蒸汽压力为 8-25公斤/厘米²（表压）

传统的一个隔室中的蒸汽压力为 15-25公斤/厘米²（表压）

（作参考用）

如用三个隔室时

上隔室里的蒸汽压力为 15-25公斤/厘米²（表压）

中隔室里的蒸汽压力为 11-15公斤/厘米²（表压）

下隔室里的蒸汽压力为 8-11公斤/厘米²（表压）

本发明的方法的主要目标，不仅是提高尿素的产量和质量，而且还能产生额外的节约蒸汽消耗的效果。通常较高的蒸汽压力就有较高的蒸汽价值。因此，由于如以上所述，在需要的地方使用需要的压力，便可以较合理地使用蒸汽。所以，假如能在适当的地方使用各种不同等级的压力，那么这就是最有利的了。

但是在现今的已有技艺领域中，还不存在这种理想状态，从这个状况出发，本发明人发现了在一个尿素制造设备通常可能遇到的情况中，一种合理使用蒸汽的方法。

在目前流行的尿素汽提过程中，中压蒸汽的消耗量相当大，而另一方面，有相当大量的低压力蒸汽作为副产品产生。

（注）本文所用的“中压蒸汽和低压蒸汽”指的中压约为10-30公斤/厘米²（表压），而低压蒸汽则约为1-10公斤/厘米²（表压）。

在汽提气体的凝聚过程或相似过程中，在许多情况下取得的蒸汽压力为3-6公斤/厘米²（表压）。这样产生的蒸汽一部分用于尿素生产设备内，而其馀部分被排送到设备的外面。但是由于压力低，这蒸汽没有多大用途。而相反，从尿素生产设备外部供给的中压1蒸汽，却要尽可能减少供给量才相宜。

在这情况下，如果有一种方法，可以尽可能最大量地使用低压蒸汽，从而相应减少中压蒸汽的使用，一定会极为受到欢迎。

如以上所述的本发明的方法，加热隔室的位置越低，供入隔室的蒸汽的压力也越低。此外，在这种情况下按本技术的传统方法，是采用中压蒸汽，把它的压力降低到有利的水平来使用。但是本发明的方法与此相反，把中压蒸汽当作驱动流体，用一个喷嘴去压缩作为随动流体的低压蒸汽。其结果，在凝聚过程中产生的部份低压蒸汽，可以再行利用。 因为作为加热介质的蒸汽中的含热量，在某种程度的压力变化下基本上不会有变化，所以部份低压蒸汽可以被利用，则相应地减少了中压蒸汽的使用。

图1中表示的一种情况是把加热器的壳程分为两个隔室，并使用了一个喷嘴。

用一定的驱动汽体的量，通过喷嘴的压力来提高气体的量，一般随提高压力的压力比变化。具体地说，如果提高一级压力比，那么随动流体与驱动流体的比例则下降。假如有两级的话，那么和上面一种情况比较，相对于驱动流体则有较大量的随动流体被加压。

更具体地讲，从第一级的喷嘴处排出的一部份蒸汽，在后面的第二级中，作为喷嘴的随动流体被加压，然后被进给到相应的加压隔室中。按照这个方式，大量的低压蒸汽可以被利用。使用两个喷嘴的情况如图2所示。

当隔室的数目，蒸汽的压力等级和蒸汽的量按照生产尿素的要求确定后。使用喷嘴的蒸汽系统便建立起来了。

参照下面的实施例利用数字来描述本发明：

例：

在本例中，所用蒸汽的压力和用量，分别用公斤/厘米²（表压）和公斤/吨尿素来表示。中压蒸汽和低压蒸汽分别为25公斤/厘米²（表压）和5公斤/厘米²（表压）。

图1（2隔室）    图2（3隔室）

压力状况

上隔室    20    上隔室    20

下隔室    10    中隔室    12

下隔室    8

蒸汽量

上隔室    240    上隔室    120

下隔室    360    中隔室    180

下隔室    300

管路号    蒸汽量    管路号    蒸汽量

1    240    1    120

2-1    330    2-1    300

2-2    30    2-2    60

2-3    360    2-3    360

2-4    300

3-1    120

3-2    60

3-3    180

从上面可以看到，在图1的情况中，使用的5公斤/厘米²（表压）蒸汽为30公斤（占总蒸汽量的5%）。而在图2的情况中，使用5公斤/厘米²（表压）蒸汽60公斤（占总蒸汽量的10%）。具体讲，在图2所示的情况中，在整个生产尿素设备里，每吨尿素节约中压蒸汽60公斤，向设备外部输出的低压蒸汽相应减少。

采用上述措施的结果，缩二脲的形成和尿素的水解都减少，如下表所示：

图1    图2    传统方法

缩二脲增加    0.05%    0.1%    0.2%

水解率    1.5%    2.0%    3.5%

附图内容简介：

图1是说明按本发明提出的汽提一分解塔的示意图（两个加热隔室）。

图2是说明按本发明提出的汽提一分解塔的示意图（三个加热隔室）。

图中的标志号码表示以下的设备和物流：

101    汽提一分解塔

102，103    喷嘴

1    加热隔室中压蒸汽进汽口

2-1    喷嘴驱动蒸汽

2-2    随动蒸汽

2-3    喷嘴出口蒸汽

2-4    加热隔室进口蒸汽

3-1    驱动蒸汽

3-2    随动蒸汽

3-3    加热隔室进口蒸汽

Claims (2)

1、一种在尿素合成反应器中用反应氨和二氧化碳生产尿素的方法，通过一个壳管型加热器的管程让这样产生的尿素合成液物流，从有该壳管型加热器的立式分离塔的上部向下流动，氨和二氧化碳的物流，从加热器的下部，通过上述加热器的管程向上流动，用蒸汽在加热器的壳程，对两物流进行加热，从而把大量未反应的氨基甲酸铵和过量的氨气从尿素合成液中分离出来，成为氨和二氧化碳的混合气体，其特征是，把上述加热器的壳程分离成为若干加热隔室，并把中压蒸汽供入其最上面的隔室，而供入每一个在下面隔室里的蒸汽的压力，比紧接着供入它上面的隔室里的蒸汽低。

2、按权利要求1所述的方法，其特征是，把中压蒸汽直接供入最上层的隔室，把用中压蒸汽作为驱动流体和用低压蒸汽作为随动流体的第一喷嘴所喷出的蒸汽供入最下层的隔室，而把使用中压蒸汽作为驱动流体和用一部分从第一喷嘴处喷出的蒸汽作随动蒸汽的第二喷嘴处喷出的蒸汽，供入倒数第二层的隔室，依此类推，把从相应的隔室的每一喷嘴处喷出的蒸汽，除最高层的隔室外，供入相应的隔室。