CN102046593B - 提高现有尿素工厂生产能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高现有尿素工厂生产能力的方法，所述现有尿素工厂包含高压尿素合成段和一个或多个回收段，其特征在于，在所述现有尿素工厂的基础上安装尿素生产单元，该尿素生产单元包含高压尿素合成段和中压回收段，其中，含有尿素的物流由氨和二氧化碳生产，并且将所述含有尿素的物流送至现有尿素工厂，在所述现有尿素工厂中，所述含有尿素的物流在低压回收段中进一步纯化。

Description

提高现有尿素工厂生产能力的方法
本发明涉及提供现有尿素工厂生产能力的方法，所述现有尿素工厂包含高压尿素合成段和一个或多个回收段。
具有高压尿素合成段和一个或多个回收段的尿素工厂是本领域已知的。
在Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry(Ullman工业化学百科全书)，1996，第A27卷，346-350页中描述了Snamprogetti工艺、ACES工艺和IDR工艺。这些尿素生产工艺包含中压回收段和低压回收段。
此外，描述了包含高压合成段和低压回收段的Stamicarbon CO2汽提工艺。而且，在WO 02/090323中描述了含有高压合成段以及中压和低压回收段的尿素生产工艺。根据该专利出版物，尿素合成溶液在高压下、尿素反应器中由氨和二氧化碳制备。将一部分这种尿素合成溶液由高压反应器转移到中压处理段。将另一部分尿素合成溶液在高压汽提器中进一步处理，然后将其送至低压回收段。这篇专利出版物中还描述了，可以额外安装中压处理区来提高现有尿素工厂的生产能力。仅仅在现有尿素工厂中安装中压处理区的缺点是：现有工厂未增加额外的反应器体积。因此，现有尿素工厂生产能力的增加有限。另一个缺点是：不得不改进现有的高压二氧化碳压缩机以实现工厂生产能力的显著提高，而且这种改进成本非常高。
本发明的目的在于克服这些缺点，并且提供一种以最高效且成本有效的方式提高现有尿素工厂生产能力的方法。
这个目的通过在现有尿素工厂的基础上安装尿素生产单元来实现，该尿素生产单元包含高压尿素生产段和中压回收段，在该尿素生产单元中，由氨和二氧化碳生产含有尿素的物流，并且所述含有尿素的物流被送至所述现有尿素工厂，在所述现有尿素工厂中，所述含有尿素的物流在低压回收段中进一步纯化。
这具有如下优点：可以使得现有工厂获得30-100％的生产能力提高。
尿素生产单元还可以包含低压回收段，于是，含有尿素的物流被从尿素生产单元的低压回收段输送至现有尿素工厂的精整段，并在所述精整段中进行处理，从而生产尿素颗粒。
当然，也可以除了已有的精整段之外还构建新的精整段。
将氨基甲酸盐物流从低压回收段输送至尿素生产单元的中压回收段。该低压回收段可以是现有工厂的低压回收段，以及尿素生产单元的低压回收段。
尿素生产单元包含高压合成段。该高压合成段可以包含尿素合成溶液在其中被制备的反应器、尿素合成溶液在其中被汽提的汽提器、汽提区中释放的气体在其中被冷凝的冷凝器以及氨和二氧化碳在其中被从合成气体中去除的洗涤器。
合成可以在单一反应器中或者在两个反应器中实施。当使用两个反应器时，第一反应器可以例如利用基本上新鲜的原料操作，而第二反应器全部或部分使用从例如尿素回收段循环来的原料。
将氨和二氧化碳直接或间接加料到反应器中。氨和二氧化碳可以在高压合成段中的多个不同位置被引入尿素生产单元或者被引入回收段。优选地，氨被直接加料到反应器中。这是为了将在氨与二氧化碳之间的放热反应期间形成的热量引入反应器。为了向反应器中引入更多的热量，可以对氨物流进行预加热。
在汽提器中，尿素合成溶液可以以逆流方式用供应热量的氨和/或二氧化碳汽提。还可以使用热汽提。热汽提意味着，只通过供应热量的方式使得尿素合成溶液中的氨基甲酸铵分解，并且从尿素溶液中去除存在的氨和二氧化碳。汽提也可以以两个或更多个步骤完成。从汽提器释放出的含有氨和二氧化碳的气体物流可以返回反应器，可选经由高压氨基甲酸盐冷凝器返回反应器。
在汽提器中得到的气体混合物可以在高压氨基甲酸盐冷凝器中冷凝并吸收，此后，可以将所得氨基甲酸铵输送到反应器中，用于形成尿素。高压冷凝器可以例如为降膜冷凝器或者为NL-A-8400839中所述的所谓潜管冷凝器。该潜管冷凝器可以布置成卧式的或立式的。
在反应器中未反应的合成气体可以从反应器中取出，或者可以送至高压洗涤器中。在高压洗涤器中，可冷凝组分(氨和二氧化碳)可从合成气体中被吸收到来自中压回收段的氨基甲酸盐物流或来自低压回收段的氨基甲酸盐物流中。可以通过使用从工艺中吸取热量的热交换器促进该高压洗涤器中的洗涤过程。来自高压洗涤器的氨基甲酸盐物流可以返回反应器，可选经由高压氨基甲酸盐冷凝器返回反应器。
在高压合成段中，压力基本上等于反应器中的尿素合成压力，即发生尿素形成的压力。尿素合成压力通常为介于11至40MPa、优选12.5至19MPa的压力。高压段其余部分中的压力基本上等于反应器中的压力。“基本上等于”指，高压段其余部分中的压力比反应器中的压力或高或低1.5MPa以下。
为了保护构成材料免受腐蚀，将氧化剂加入尿素生产单元中。氧化物表层形成在金属部件上，从而免受腐蚀。这个过程被称为钝化。例如US-A-2,727,069所述，钝化试剂可以是氧或者释放氧的化合物。氧可以以例如空气形式或过氧化物形式添加。
优选地，尿素生产单元的高压段仅包括反应器和汽提器。这为了限制该段中存在的昂贵高压设备的量。
更优选地，尿素生产单元的高压段中，汽提器是热汽提器，并且将钝化气体引入汽提器中。汽提器优选为热汽提器，这是因为优选在尿素生产单元中没有高压二氧化碳可利用。在尿素生产单元中，二氧化碳优选经由中压二氧化碳压缩机添加，稍后将进一步解释。
尿素生产单元中的反应器和汽提器可由奥氏体-铁素体双相钢制成，其中铬含量介于26和35wt％之间，镍含量介于3和10wt％之间。这种类型的不锈钢具有较低的腐蚀敏感性。当这种钢用于制造反应器和汽提器时，可以省略向尿素生产单元中引入钝化气体。
在回收段中，将未反应形成尿素的氨和二氧化碳从在高压合成段中生产的含有尿素的物流中回收，以将其循环到高压段中。在回收段中，压力比高压合成段要低。在根据本发明的尿素生产单元中，至少存在一个中压回收段。
当存在一个以上回收段时，回收段的至少之一在中压下操作，一个回收段在低压下操作。
中压是介于1.0和8.0MPa之间、优选介于1.2和3.0MPa之间的压力。
低压是介于0.2和0.8MPa之间、优选介于0.3和0.5MPa之间的压力。
尿素生产单元中的中压回收段可以包含中压二氧化碳压缩机、中压分解器、中压洗涤器和中压氨基甲酸盐冷凝器。优选地，中压回收段包含二氧化碳压缩机、分解器和氨基甲酸盐冷凝器。在氨基甲酸盐冷凝器中，可以使用释放的冷凝热浓缩含有尿素的物流，并且/或者可以在冷却水系统中释放热量。
当二氧化碳以中压被引入尿素生产单元时，可以使用中压二氧化碳压缩机替代高压二氧化碳压缩机。这大幅降低了构建尿素生产单元要进行的投资。优选地，将二氧化碳加料到中压氨基甲酸盐冷凝器中。
还向中压氨基甲酸盐冷凝器中添加低压氨基甲酸盐物流，该物流来自尿素生产单元中存在的低压回收段或者来自现有尿素工厂中存在的低压回收段。在中压氨基甲酸盐冷凝器中形成中压氨基甲酸盐物流。优选地，将此中压氨基甲酸盐物流直接进料到高压合成段中的反应器中和/或汽提器中。这是为了将二氧化碳直接引入反应器，并且促进反应器的加热。
在尿素生产单元或现有尿素工厂的低压回收段中，来自现有工厂的高压合成段和/或来自现有工厂和/或尿素生产单元的中压回收段的含有尿素的物流的几乎所有残余的未转化氨和二氧化碳被从尿素合成溶液中除去。当尿素生产单元还包含低压回收段时，含有尿素的物流被输送至现有尿素工厂的精整段。在精整段中，生产尿素颗粒。还可以通过例如造粒或粒化生产尿素颗粒。
本发明还涉及在现有尿素工厂基础上安装的由氨或二氧化碳生产尿素的尿素生产单元，该尿素生产单元包括高压尿素合成段和中压回收段，其中，所述尿素生产单元的所述中压回收段与所述现有尿素工厂的低压回收段连接。
尿素生产单元还可以包括低压回收段，并且在这样的尿素生产单元中，尿素生产单元的低压回收段与现有尿素工厂的精整段连接。
图1给出了现有尿素工厂和尿素生产单元之间的连接示意图。
实施例I
图2示意性地表示本发明的尿素生产单元。
将氨在加热器H中预加热，然后被加料到尿素生产单元的反应器R中。在尿素生产单元中，生产含有尿素的物流USS，其在热汽提器S中进行汽提。在汽提器中，引入少量钝化空气，然后将含有未反应的氨和二氧化碳的汽提气体SG返回到反应器。经汽提的含尿素物流SUSS被减压，然后被引入中压分解器MD。在中压分解器中，得到被进一步纯化的含尿素物流MU，其被送至现有尿素工厂的低压回收段LRE中，并从此处送至现有尿素工厂的精整段FE中，在该精整段中形成尿素颗粒。在现有尿素工厂的低压回收段中，生产低压氨基甲酸盐物流LPC，其被送至尿素生产单元的中压回收段中的中压氨基甲酸盐冷凝器MCC中。在MCC中，经由中压二氧化碳压缩机MC引入二氧化碳。在MCC中，还引入来自反应器RG和中压分解器DG的气体物流。在MCC中，形成中压氨基甲酸盐物流MPC，该物流通过泵返回反应器。

Claims (14)

1.一种提高现有尿素工厂生产能力的方法，所述现有尿素工厂包含高压尿素合成段和一个或多个回收段，其特征在于，在所述现有尿素工厂的基础上安装尿素生产单元，所述尿素生产单元包含在其中由氨和二氧化碳生产含有尿素的物流的高压尿素合成段和与所述高压尿素合成段连接的中压回收段，在所述中压回收段中，未反应形成尿素的氨和二氧化碳被从在所述高压合成段中生产的含有尿素的物流中回收，以循环到所述高压尿素合成段，并且其中，所述尿素生产单元的所述中压回收段与所述现有尿素工厂的低压回收段连接，所述含有尿素的物流被送至所述现有尿素工厂，在所述现有尿素工厂中，所述含有尿素的物流在所述低压回收段中被进一步纯化，
其中，所述高压是介于11MPa和40MPa之间的压力，所述中压是介于1.0MPa和8.0MPa之间的压力，所述低压是介于0.2MPa和0.8MPa之间的压力。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述尿素生产单元还包含低压回收段，其特征在于，含有尿素的物流被从所述尿素生产单元的所述低压回收段输送至所述现有尿素工厂的精整段，并在所述精整段中被处理，以生产尿素颗粒。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将氨基甲酸盐物流从所述现有尿素工厂的所述低压回收段输送至所述尿素生产单元的所述中压回收段。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将氨基甲酸盐物流从所述尿素生产单元的所述低压回收段输送至所述尿素生产单元的所述中压回收段。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压尿素合成段包含反应器和汽提器。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述汽提器是热汽提器，并且向所述汽提器引入钝化空气。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反应器和所述汽提器由奥氏体-铁素体双相钢制成，其铬含量介于26和35wt％之间，镍含量介于3和10wt％之间。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中压回收段包含二氧化碳压缩机和氨基甲酸盐冷凝器。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，二氧化碳被加料至所述中压二氧化碳压缩机，并从此处加料至中压氨基甲酸盐冷凝器，在所述中压氨基甲酸盐冷凝器中，所述二氧化碳被吸收到低压氨基甲酸盐物流中，形成中压氨基甲酸盐物流。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高压合成段包含反应器和汽提器，所述中压氨基甲酸盐物流被从所述中压氨基甲酸盐冷凝器输送至所述高压合成段中的所述反应器和/或所述汽提器。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，氨被加料到所述高压合成段中的所述反应器。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在被加料到所述高压合成段中的所述反应器之前，氨被加热。
13.在现有尿素工厂基础上安装的用于由氨和二氧化碳生产尿素的尿素生产单元，所述尿素生产单元包含在其中由氨和二氧化碳生产含有尿素的物流的高压尿素合成段和与所述高压尿素合成段连接的中压回收段，在所述中压回收段中，未反应形成尿素的氨和二氧化碳被从在所述高压合成段中生产的含有尿素的物流中回收，以循环到所述高压尿素合成段，其中，所述尿素生产单元的所述中压回收段与所述现有尿素工厂中的低压回收段连接，
其中，所述高压是介于11MPa和40MPa之间的压力，所述中压是介于1.0MPa和8.0MPa之间的压力，所述低压是介于0.2MPa和0.8MPa之间的压力。
14.如权利要求13所述的尿素生产单元，其中，所述尿素生产单元还包含低压回收段，并且其中，所述尿素生产单元的所述低压回收段与所述现有尿素工厂的精整段连接。
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