CN102256935B - 尿素合成工艺中的高压回路的改进 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于生产尿素的工艺及相关设备布局，其中高压回路(1)包括合成反应器(2)、热气提塔(3)、冷凝器(4)及置于所述热气提塔上游的绝热CO2气提塔(10)，绝热CO2气提塔用以将包含氨与二氧化碳的气相(13)从自该反应器排出的尿素溶液(9)中分离出。绝热气提塔(10)可以包括在反应器(200)中，所述反应器具有顶部反应区域和底部绝热气提区域。还公开了一种根据本发明的工艺对传统尿素生产设备进行的改进方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产尿素的新工艺。本发明提供了对传统工艺的高压合成回路的改进且适于新设备及适于改进现有的自气提尿素生产设备及二氧化碳气提尿素生产设备。
背景技术
自气提工艺或热气提工艺是用于合成尿素的熟知工艺。其通常称为斯纳姆(Snamprogetti)工艺，在六十年代末由斯纳姆研究而成。此工艺及相关设备的公开内容例如可以在GB 1542371中找到。在世界范围内，很多尿素生产设备利用此工艺。
基本上，自气提工艺提供了在约150巴-160巴的高压反应器中氨NH3与二氧化碳CO2之间的反应。该反应器中的氮碳摩尔比N/C通常约为3.2-3.4。
包含自由态的未反应氨与未转化氨基甲酸铵的尿素水溶液由反应器排出。此尿素溶液在高压气提塔中被加热以分解氨基甲酸铵且回收氨及CO2。包含气提塔中产生的氨及CO2的气相在高压冷凝器中冷凝且回收到所述反应器中。该反应器、气提塔及冷凝器形成所谓的高压部分或高压回路。
通常，所述设备还包括具有中压(MP)分解部分及低压(LP)分解部分的回收部分以进一步分解氨基甲酸铵且将氨及氨基甲酸盐回收到反应区域中。
气提塔通常为热交换器，在气提塔中，来自反应器的尿素溶液被送入蒸汽加热管束中，不需要另外使用气提气体。由蒸汽提供的热导致氨基甲酸盐部分分解为二氧化碳及氨，该二氧化碳及氨与部分游离氨在气提塔顶部回收。在一些情况下，氨用作气提剂。
该冷凝器通常是壳管式、水平釜单元，在该冷凝器中，在回收自MP部分及LP部分且用作冷凝液的回收氨基甲酸盐溶液存在的情况下，气相在管端冷凝。冷凝热用来产生蒸汽。
反应器中的转换率很低，通常约为60％。如果该反应器在氨较高程度地过量时操作，则转换率可以较高；然而，这会将过量氨排放到气提塔及下游的中压部分及低压部分中，由于过量氨必须在MP/LP部分中被分离且冷凝，增大了这些设备的负荷。出于这些原因，该反应器通常以小于3.2-3.4的NC比工作。
因此，需要改进转换率，而不具有增大MP部分及LP部分的负荷的缺点。人们感到需要新生产设备及需要改进以上述步骤操作的现有自气提尿素生产设备。在本说明书中，术语“改进”表示改进现有设备，以提高其性能且获得例如更大的生产能力和/或更好的转换率或者减少能量消耗，例如减少供给该气提塔的蒸汽。
另一熟知的工艺是CO2气提工艺，其中二氧化碳作为气提介质送入高压气提塔。CO2气提工艺具有一些优势特征，但在大型设备尤其是气提塔中受到限制。尤其是例如每天产生超过3500吨尿素的大型设备能感受到此限制。
发明内容
本发明的技术问题是克服合成尿素的现有工艺的上述缺点。
本发明公开了氨与二氧化碳在高压回路中反应的工艺，所述高压回路至少包括合成反应器、热气提部分与氨基甲酸盐冷凝部分，所述工艺的特征在于：
所述反应器中产生的尿素溶液在绝热气提部分中经历绝热气提处理，以二氧化碳作为气提介质，获得液态尿素溶液及包含氨与二氧化碳的气相；
在所述绝热气提工艺中获得的所述尿素溶液在所述热气提部分中进一步经历热气提；
所述气相回收到所述合成反应器中的反应区域中。
根据本发明的一个方面，所述绝热气提处理被控制，使得所述合成反应器中的N/C比大于所述热气提部分的入口处的尿素溶液的N/C比。优选地，所述合成反应器以在4与6之间、更优选地约为4.5的N/C比工作，而所述热气提部分的所述入口处的N/C比约保持在2至4，优选地为2.6。
在本说明书中使用了与气提部分相关的术语“热气提部分”，在所述热气提部分中，所述气提处理包括例如通过蒸汽加热的热输入，因此所述热气提部分包括不添加任何气提介质的自气提单元或者包括还通过二氧化碳流促进尿素溶液分解的CO2气提单元。
因此，本发明的一方面提出了一些二氧化碳输送到所述热气提部分中以用作气提介质。在一优选实施方式中，供给的全部二氧化碳分成导引到所述绝热气提部分的第一部分、导引到所述反应器的第二部分及导引到所述热气提部分的第三部分。优选地，供给的全部二氧化碳的20％到60％输送到所述热气提部分，且剩余部分在所述反应器与所述气提部分之间分摊。所述剩余部分更优选地以大体相同的部分在所述反应器与所述气提部分之间分配。
所述绝热气提处理在与所述反应器的压力大致相同的压力下执行。根据不同实施方式，所述绝热气提部分可以通过以下实现：在所述反应器与现有气提部分之间的(多个)外部单元或者包括在所述反应器自身中的气提单元。在本说明书中，为了简洁，还提到热“气提塔”或绝热“气提塔”，指的是上述气提部分。
本发明的工艺是对生产尿素的已知技术，包括传统的自气提工艺和CO2气提工艺，的大幅改进。
本发明提供了包括反应器与绝热气提塔的用于氨再循环的第一回路以及包括绝热气提塔和热气提塔的第二回路。因此，反应器中的N/C比在一定限度内是独立于热气提塔和回收部分中N/C比的。此自由度可以用来在没有不期望的过量氨被排放到气提塔和MP/LP部分的情况下增大转换率。
由此，反应器可以在一定的过量氨下操作，而保持热气提塔中的N/C比和回收部分中的N/C比几乎不变。视环境而定，与传统的自气提设备的约为60％的转换率相比，本发明的转换率可以达到68％-75％。
另一优势在于，由于反应器中的N/C比，热气提塔耗费的蒸汽通常降低15％-30％。此降低的耗费本身就是优势，且为增强整个设备的性能留有空间。将一部分CO2输送到热气提塔中具有其它优势：在下游的MP部分中需要回收较少的氨。回收的NH3与氨基甲酸盐可以减少约30％。在新设备中，此意味着对于给定的尿素产能，该中压部分比现有技术中的中压部分简单、价廉；在改进的旧设备中，此意味着MP部分的某些设施可以停止操作，或者另一方面，现有的MP部分对增大产率留有大量余地。
优于传统的自气提工艺的另一优势在于，冷凝器中的N/C比可以降低，允许较高的冷凝温度。冷凝器的出口处的溶液的N/C比优选地为2到3.5，且更优选地为2.5，即远小于现有技术中所用的值3.5-4。此意味这冷凝器中的ΔT(温度差)较大且因此冷凝更有效。另一相关优势在于，由于温度较高，在冷凝器中形成更多的尿素。
由于水作为产物，还可以降低HC比(H2O与CO2之间的比率)，对反应平衡的右移有积极作用。例如，在自气提设备中，所述HC比从典型值0.9变化到较低值0.6-0.7。
一种适于根据上述工艺进行运行的用于生产尿素的设备包括高压回路，所述高压回路至少具有：合成反应器，其接收供给的氨及二氧化碳；热气提部分，其包括至少一个气提塔；及冷凝部分，其包括至少一个氨基甲酸盐冷凝器；且所述设备的特征在于：
至少另一气提部分，所述至少另一气提部分担当绝热二氧化碳气提部分且设置在所述反应器与所述热气提部分之间；
将所述反应器中产生的所述尿素溶液输送到所述绝热气提部分的装置，及将自所述绝热气提部分回收的尿素溶液输送到下游的热气提部分的装置；
用于将在所述绝热气提部分中回收且包含二氧化碳及氨的气相回收到所述合成反应器中的所述反应区域的装置。
如上文，提到的“热气提部分”指的是包括至少一个加热(例如，蒸汽加热)气提塔的气提部分，所述至少一个加热气提塔可以根据自气提工艺或CO2气提工艺运行。
在另一实施方式中，气提部分包括在反应器中，所述反应器包括上部反应区域与下部绝热气提区域。所述下部绝热气提区域接收来自所述上部反应区域的所述液态尿素溶液。所述反应器包括将二氧化碳流及氨与回收的氨基甲酸盐的流输送到所述上部反应区域的适当装置及将另一CO2流输送到所述绝热气提区域以用作气提介质的装置。
在优选实施方式中，所述反应器包括：在所述下部绝热气提区域中的多个气液接触装置；接收来自所述上部反应区域的尿素与氨基甲酸盐溶液并将所述溶液分布在所述气液接触装置上的液体分配器；将供给的所述CO2提供到所述绝热气提区域中的底部气体分配器；优选地利用升气管实现的、将所述上部反应区域与所述下部绝热气提区域隔开的液封。所述液封能够将在下部气提区域排出且包含氨与二氧化碳的气相回收到反应器的所述上部反应区域。
本发明的另一方面是一种改进现有尿素生产设备以执行上述工艺的方法。该方法适用于原来的自气提尿素生产设备或CO2气提尿素生产设备，所述自气提尿素生产设备或CO2气提尿素生产设备包括高压合成回路，所述高压合成回路至少具有：合成反应器，其接收供给的氨与二氧化碳；气提部分，其包括至少一个气提塔；及冷凝部分，其包括至少一个氨基甲酸盐冷凝器，所述方法的特征在于：
至少提供另一绝热二氧化碳气提部分；
提供适当的装置，用于将所述反应器中产生的所述尿素溶液输送到所述绝热气提部分且将自所述绝热气提部分回收的尿素溶液输送到所述下游的热气提部分；
提供另一装置，所述另一装置用于将在所述绝热气提部分中回收的包含二氧化碳与氨的气相回收到所述合成反应器中的所述反应区域。
另一绝热气提部分添加到所述反应器的下游及在该设备布局中现有气提部分的位置的上游。
在改进方法的第一实施方式中，另一绝热气提部分通过将至少一个气提单元添加到原有布局中实现。在该方法的第二实施方式中，该另一绝热气提部分通过改进现有反应器、或者利用新反应器替换现有的反应器以使得绝热气提部分整合到该合成反应器中来实现。
改进的反应器或新反应器包括上部反应区域及下部绝热气提区域，如上所述。提供具有如下作用的适当装置：将氨与回收的氨基甲酸盐的流及二氧化碳流输送到所述上部反应区域；及将另一CO2流输送到新添加的绝热气提区域。传统的反应器可以通过以下方式改进：添加具有液封的升气管，将上部反应区域与下部绝热气提区域隔开；在所述下部绝热气提区域中安装多个气体/液体接触装置；提供接收来自上部反应区域的尿素与氨基甲酸盐溶液且将所述溶液分配在所述气体/液体接触装置上的液体分配器；优选地在所述反应器底部安装气体分配器，将CO2进料提供到下部绝热气提区域中。
现有供给的二氧化碳优选地被调整，使得在操作中，全部可用CO2的第一部分导引到所述绝热气提部分；第二部分导引到反应器中且第三部分导引到热气提部分以用作气提剂。
有利地，改进的设备以在4到6之间且优选地约为4.5的反应器中的N/C比操作，即，相比于标准的自气提工艺，氨充分过量，从而实现更好地转换的优势。这可能是由于反应器与新的绝热气提塔之间的循环，将剩余氨回收到同一反应器中而不影响下游的设备及回收部分。
根据本发明改进的自气提设备的优势还如下。传统自气提设备的气提塔因管中有过量气体而受所谓的溢流影响。因此，没有或者极少CO2可以另外地输送到气提塔中作为气提介质。由于本发明实现的反应器中的更好的转换率，在气提塔中产生较少的气体，且现有的气提塔能容许更多额外的CO2作为气提介质，且进一步的结果为，较少的NH3释放到下游的回收部分，从而具有上文所述的较简单且较价廉的回收部分的优点。
本发明优于传统CO2气提工艺的优势在于，相对于所述生产量，设施的尺寸减小，且更容易地达到极大的尿素生产速率，例如4000吨/天到5000吨/天。
结合附图，根据下文的一些示例性实施方式的描述，本发明的其它特性及其它优势将更清楚。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方式的尿素生产设备的简化示意图。
图2是根据本发明的第二实施方式的尿素生产设备的简化示意图。
图3是图2的生产设备的尿素反应器的略图。
图4是根据本发明的又一实施方式的尿素生产设备的布局。
具体实施方式
参考图1，用于生产尿素的生产设备的高压合成回路1基本上包括含反应区域的反应器2、蒸汽加热的热气提塔3及冷凝器4。
二氧化碳通过管线5输送，且氨通过管线6输送并经过喷射器7。二氧化碳通过管线8进入反应器2并与氨进行反应，形成包含尿素、氨基甲酸铵及氨的尿素水溶液9。
所述溶液9送入绝热气提塔10，绝热气提塔10还接收二氧化碳进料11。绝热气提塔10位于反应器2与蒸汽加热气提塔3之间，即，在所述气提塔3的上游。
绝热气提塔10的输出是尿素溶液12及气相13，尿素溶液12包含尿素、氨基甲酸铵，氨含量低于输入溶液9，气相13包含氨及CO2。所述尿素溶液12送入下游的热气提塔3，而气相13回收到反应器2的反应区域中。
自气提塔3排出的经气提的尿素溶液14输送到未示出的中压回收部分及低压回收部分，而在同一气提塔3中获得的气相15在冷凝器4中冷凝并回收至反应器2。具体而言，冷凝器4接收气相15与从反应器2排出的不可凝气体30以及来自回收部分的回收的氨基甲酸盐的蒸汽20；冷凝液23输送到分离器21并接着通过管线22输送到喷射器7、与新氨进料6一起在管线6a中进入反应器2。不可凝气体在流线31处自分离器21排出。这些细节已在现有技术中得知，且因此对它们作更详细的描述。
尤其应当注意，绝热气提塔10提供一中间回路，所述中间回路能够使尿素溶液9中包含的氨再循环到反应器自身。因此，反应器2内的N/C比(NH3的摩尔数/CO2的摩尔数)可以大于下游的气提塔3内的N/C比。在本发明工艺的优选实施方式中，反应器2在约为4.5的N/C比下工作，而气提塔3中的N/C比约为2.6。
可用的CO2进料5的一部分16被导引到蒸汽加热的气提塔3，以进一步促进溶液12中包含的氨基甲酸盐的分解。优选地，约50％的供给的CO2分流到绝热气提塔10(管线11)、约30％的CO2进料分流到反应器2(管线8)及约20％的CO2进料分流到气提塔3(管线16)。
在本发明的变型中，CO2蒸汽16可以在气提塔3的顶部而不是如所示的底部输入。尤其当通过以相对小的气提塔3来改进现有生产设备而获得生产设备1且用较大的气提塔替换视为不方便时，将蒸汽16输送到气提塔3的顶部是适当的。
回路1的布局可以是新生产设备的一部分，或者可以因改进现有的尿素生产设备而产生。现在将更详细地描述根据本发明的自气提设备的改进。
例如，现有生产设备的高压回路包括反应器2、蒸汽加热的气提塔3和冷凝器4。尿素溶液9最初直接输送到气提塔3中，且CO2进料照例仅被导引到反应器中。气提塔3实质上是蒸汽加热的管束交换器；冷凝器4是水平壳管式釜单元，其中冷凝发生在管侧，且冷凝热用来产生蒸汽。
用于改进所述生产设备的干预至少包括提供新单元10和相关流线以及以便进行本发明工艺的辅助设备，诸如阀门、泵等。
再次参考图1的布局，该改进可以通过以下进行：在现有单元3的上游添加绝热气提塔10及相关的CO2进料11；提供将自反应器2排出的尿素溶液9输送到所述新气提塔10的流线；提供将尿素溶液12从新气提塔10输送到最初的热气提塔3的流线；提供将在新气提塔10的顶部回收的气相13输送到反应器2的流线。在本发明的等效实施方式中且根据具体需求，最初的气提塔3和/或最初的冷凝器4也可以改进或者更换。
优选地，改变CO2输送管线以便将CO2进料8、11及16分别提供给反应器2、绝热气提塔10及热气提塔3，因此将二氧化碳作为气提介质。
在操作中，新单元10允许在反应器2中保持过量氨，而不将剩余的氨排放到气提塔3中且不排放到导引到下游的回收部分的尿素流14中。实际上，剩余氨自流线9移动到单元10中，且通过气流13回收到同一反应器2中。此意味着，可以增大转换率而不影响回收部分的负荷。
图2指的是本发明的将绝热气提塔10整合到反应器的气提区域202中的一实施方式。反应器200基本上包括上部反应区域201及绝热气提区域202，在绝热气提区域202中，来自上部区域201的液态尿素溶液经过一系列板或衬垫，且在另一CO2进料11的辅助下发生绝热气提。由喷射器7传输的NH3与氨基甲酸盐的流6a和二氧化碳流8送到反应区域201。优选地，绝热气提区域202是反应器200的可用体积的10％到20％。
反应区域201与绝热气提区域202由液封隔开，该液封能够使气体从下部区域202穿到上部区域201。在下部的绝热气提区域202的底部获得尿素溶液且将该尿素溶液输送到热气提塔3。应当注意，图2中没有示出流线9及流线13，因为单元10实际上包括在反应器200中。诸如冷凝器4和分离器21的其它物件的布置等同于图1。
图3中示出了反应器200的优选实施方式的细节。上部反应区域201包括一系列板203且通过具有液封的升气管204与下部区域202隔开。尿素溶液产生在接收NH3/氨基甲酸盐进料6a与CO2进料8的区域201中且通过管道205传输到液体分配器206中，且接着穿过一系列气体/液体接触装置，在此示例中，气体/液体接触装置由形成下部区域202中的绝热气提塔10的板207表示。另外的二氧化碳由安装在反应器底部且连接到CO2输入11的气体分配器208提供。
在操作中，通过上部区域201中的反应产生的液体溶液通过管道205和分配器206经过板207向下流动，在板207处，该液体溶液由供应的CO2 11气提。所述管道205及分配器206具有图1中的流线9的功能，而升气管204与图1中的管线13的功能大体相同，升气管204将绝热气提区域202中产生的蒸气回收到反应区域201中。该液体在配备有液量控制的管线12处获得，且输送到热气提塔。不可凝气体在管线30处排出。
通过移去一些现有的板203以便在反应器底部为新气提区域的板207提供足够的空间及提供气体分配器208、液体分配器206及用于液封的升气管204，传统的反应器可以改进为图3的配置。板203及板207可以通过反应器的检修孔移除或引入，因此不需要对外壳进行实质性干预。有利地限制了焊接和反应器的外壳的输入/输出的改变。
图4示出了另一布局，其中与图1中的物件等效的物件用相同标记表示。在此示例中，冷凝器4是竖直管壳单元，且物件21是洗涤器。
NH3进料6分成导引到喷射器7的第一部分6b及导引到第二喷射器40的第二部分6c。第一喷射器7接收在冷凝器4中冷凝的液体流42，而第二喷射器40接收来自洗涤器21的液体流22。所述喷射器40的输出流41与来自气提塔3的气相15一起输送到冷凝器4。在冷凝器4的出口处的剩余气相23与来自反应器2的气相30混合，并输送到洗涤器21。
还是在此布局中，CO2进料5优选地分为用于反应器、绝热气提塔10及气提塔3的部分8、11及16。
图4的布局优选地用来改进传统的CO2气提设备。例如，具有包括反应器2、气提塔3、冷凝器4和洗涤器21的主要物件的高压回路的CO2气提设备可以通过添加绝热气提塔10和相关流线9、11、12及13改进。可替代地，该设备可以通过提供整合有绝热气提部分202的变型反应器来改进，如图3中所示。
Claims (9)
1.一种用于生产尿素的工艺，在所述工艺中，氨与二氧化碳在高压回路(1)中反应，所述高压回路(1)至少包括合成反应器(2，200)、热气提部分(3)及氨基甲酸盐冷凝部分(4)，所述工艺的特征在于：
在绝热气提部分(10)中用二氧化碳进料(11)作为气提介质，对通过使所述氨与二氧化碳反应而产生的尿素溶液(9)进行绝热气提处理，获得液态尿素溶液(12)和包含氨与二氧化碳的气相(13)；
在所述热气提部分(3)中对在所述绝热气提处理中获得的尿素溶液(12)进一步进行热气提；及
所述气相(13)被回收到所述合成反应器的反应区域中，
所述热气提部分包括不添加任何气提介质的自气提单元或者包括CO2气提单元，在该CO2气提单元中供给二氧化碳以用作气提介质，并且二氧化碳进料(5)分成输送到所述绝热气提部分(10)的第一部分(11)、输送到所述反应器(2)的第二部分(8)和输送到所述热气提部分(3)的第三部分(16)，所述二氧化碳进料(5)的所述第一部分(11)为全部二氧化碳进料的20％到60％，
其中所述绝热气提处理被控制，使得所述合成反应器中的N/C比大于所述热气提部分的入口处的N/C比。
2.如权利要求1所述的工艺，其中所述合成反应器在N/C比为4与6之间的条件下运行，而所述热气提部分的所述入口处的所述尿素溶液的所述N/C比在2与4之间。
3.如权利要求2所述的工艺，其中所述合成反应器在N/C比为4.5的条件下运行，而所述热气提部分的所述入口处的所述尿素溶液的所述N/C比为2.6。
4.如权利要求1到3中任一项所述的工艺，其中所述冷凝部分的出口处的所述尿素溶液的所述N/C比在2到3.5的范围中。
5.如权利要求1所述的工艺，其中所述绝热气提处理是在与所述高压回路的反应器的压力大致相同的压力下执行。
6.一种适于根据如权利要求1到5中任一项所述的工艺进行运行来生产尿素的设备，所述设备包括高压回路(1)，所述高压回路(1)至少具有：合成反应器(2，200)，所述合成反应器接收氨进料及二氧化碳进料；热气提部分，所述热气提部分包括至少一个气提塔(3)；及冷凝部分，所述冷凝部分包括至少一个氨基甲酸盐冷凝器(4)，所述设备的特征在于所述设备包括：
至少另一气提部分(10)，所述至少另一气提部分担当绝热二氧化碳气提部分且设置在所述反应器(2)与所述热气提部分之间；
将所述反应器(2)中产生的尿素溶液(9)输送到所述绝热气提部分(10)的装置，及将自所述绝热气提部分(10)回收的尿素溶液(12)输送到下游的所述热气提部分的装置；
将在所述绝热气提部分中回收且包含二氧化碳及氨的气相(13)回收到所述合成反应器中的所述反应区域的装置；
其特征还在于，所述另一气提部分包括在所述反应器(200)中，所述反应器包括上部反应区域(201)与接收来自所述上部反应区域的液态尿素溶液的下部绝热气提区域(202)，且所述反应器还包括具有以下作用的适当装置：将二氧化碳流(8)及氨与回收的氨基甲酸盐的流(6a)输送到所述上部反应区域(201)；将另一CO2流(11)输送到所述绝热气提区域以用作气提介质。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述反应器包括：在所述下部绝热气提区域(202)中的多个气液接触装置(207)；接收来自所述上部反应区域的尿素与氨基甲酸盐溶液并将所述溶液分布在所述气液接触装置(207)上的液体分配器(206)；将所述CO2进料提供到所述绝热气提区域(202)中的底部气体分配器(208)；具有液封、将所述上部反应区域(201)与所述下部绝热气提区域(202)隔开的升气管(204)，所述液封允许包含二氧化碳及氨的气相从所述下部绝热气提区域(202)回收到所述反应器的所述上部反应区域(201)。
8.一种用于改进尿素生产设备的方法，所述尿素生产设备包括高压合成回路(1)，所述高压合成回路(1)至少具有：合成反应器(2)，所述合成反应器接收氨进料(6)与二氧化碳进料(5)；气提部分，所述气提部分包括至少一个气提塔(3)；及冷凝部分，所述冷凝部分包括至少一个氨基甲酸盐冷凝器(4)，所述方法的特征在于：
在所述合成回路(1)中提供至少另一绝热二氧化碳气提部分(10)；
提供适当的装置，用于将所述反应器(2)中产生的尿素溶液(9)输送到所述绝热气提部分(10)且将自所述绝热气提部分(10)回收的尿素溶液(12)输送到下游的所述热气提部分(3)；
提供另一装置(13)，所述另一装置(13)将在所述绝热气提部分(10)中回收的包含二氧化碳与氨的气相回收到所述合成反应器(2)中的反应区域；
其中所述绝热气提部分通过改变所述合成反应器(2)实现，在所述反应器中提供上部反应区域(201)与下部绝热气提区域(202)，所述绝热气提区域接收来自所述上部反应区域的液态尿素溶液，所述方法还包括提供用于将氨及回收的氨基甲酸盐的流(6a)及二氧化碳流(8)输送到所述上部反应区域的装置，和提供用于将另外的CO2输送到所述绝热气提区域的装置，
其中所述绝热气提部分中的绝热气提处理被控制，使得所述合成反应器中的N/C比大于所述热气提塔的入口处的N/C比。
9.如权利要求8所述的方法，其中改进的所述设备在下列条件下运行：所述合成反应器中的N/C比在4与6之间，而在所述热气提塔的入口处的所述尿素溶液的N/C比在2与4之间。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 低能耗等压双汽提尿素工艺;钟美芸;《中氮肥》;19900302(第1期);第2页第2节 * |
| 卡萨利双汽提法尿素生产技术;晋良雨;《中氮肥》;19931231(第2期);第71页第1段、图1，第2节双汽提工艺说明、第72页图2、图3 * |
| 高氨碳比下地汽提过程分析及处理;茅启昌;《大氮肥》;19941231(第3期);第224页第1栏最后1段 * |
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