CN1059714A

CN1059714A - 在真空分离器中避免夹带尿素和消除污染物的方法和设备

Info

Publication number: CN1059714A
Application number: CN 91105099
Authority: CN
Inventors: G·帕加尼
Original assignee: URECON ANSTALT
Current assignee: Casale SA
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1992-03-25
Anticipated expiration: 2006-06-25
Also published as: EP0463484B1; CN1048979C; EP0463484A1

Abstract

一种避免夹带尿素并消除在尿素溶液真空分离时形成的污染物及尿素制备过程中形成的水的方法，该方法包括：用两个步骤对最后的尿素蒸馏得到所含残留水可忽略不计的熔化尿素，对不同温度和压力的两个分离阶段对蒸馏蒸气进行真空分离，特征是至少在一个分离阶段对含有H₂O，NH₃、CO₂和夹带有尿素的蒸馏蒸气进行洗涤，同时在第二环状区域，富集尿素的溶液收集起来被排放出去。实施此方法的设备是分离器，尤其是旋风型、重力型以及类似的分离器。

Description

本发明涉及一种在尿素溶液真空分离时，避免夹带走尿素并消除污染物形成的方法和设备。在有不同的温度和压力的两个分离步骤中，通过两步蒸馏上述尿素溶液从而得到所含残留水可忽略不计的熔化尿素（fused urea）和使蒸馏蒸气得以真空分离，其中，熔化尿素溶液在较低的区域回收，而在所述分离器的上部区域收集蒸馏蒸气。

众所周知，在合成反应器中由氨基甲酸铵脱水而得到的尿素形成水是在真空蒸馏阶段被除去的，该过程通常按两个步骤蒸馏尿素溶液：第一步是在压力约为0.3÷0.4 bar a下进行，第二步的压力为0.05 bar a。按照这种方式获得的熔化尿素含尿素99.7%（重），含水0.3%（重）。

在两个真空分离步骤中，蒸馏蒸气通常依次与尿素溶液分离：第一分离步骤时尿素溶液含有95÷96%（重）的尿素，第二分离步骤时熔化尿素含有99.7%（重）的尿素，它们按照已知的技术被送去冷凝。

按照顺序从蒸馏阶段出来的熔化尿素被传送到结晶段（进行造粒）以便获得最终产品。

蒸馏蒸气基本上是由含NH₃和CO₂残留物的过热水蒸气组成。尿素溶液水蒸汽气压的降低导致生成的水蒸汽与尿素溶液成热平衡，但实际上，相应于该方法的过程它是过热的。

通常使用的和在现有技术中广泛描述过的两个真空分离器内部的操作条件如下：

第一分离器：压力：P＝0.3÷0.4 bar

温度：T＝130℃

饱和温度：T＝69÷75℃

第二分离器：压力：P＝0.05 bar

温度：T＝140℃

饱和温度：T＝32℃

在上述分离过程中通常使用的分离器为旋风型分离器，其缺点是不能使获得的液体和蒸气之间的分离达到最佳。由于蒸气仍然带有一些尿素微滴，这些尿素微滴又由蒸气带到冷凝段，从而使得最后的冷凝物排放入下水道时导致产品损失和污染问题。

因此，这些冷凝物（排放到水中的）必须在复杂而且成本昂贵的处理工厂进行处理。在该过程中，所含的尿素将被水解，而以这种方式形成的NH₃和CO₂通过使用与包含在冷凝物中别的同样的物质一起蒸馏而被分离出去。

另外，与蒸气较冷区域，如分离器的壁、输出管道进行接触而形成的微滴将会引起沉积、固体或产生污染。

特别是，由于尿素溶液在水中的含量很大，在蒸馏蒸气中夹带尿素的现象通常在第一分离器中特别显著，在第二真空分离步骤中，与第一步骤相比，那儿的温度比较高（高于尿素熔化的温度），在熔化尿素中其水含量实际上等于零。这说明，蒸气夹带尿素产生污染的主要问题是由于生成了不溶解在水中的冷凝产物，如尿素盐、氰酸盐和异氰酸盐。污染物随着时间而增加，引起阻塞，危及蒸气通过，由此造成必需的频繁且价昂的维护工作。

通常限制污染物的消极影响的措施之一是将蒸气和壁之间的温度差减至最小，使与蒸气相接触的所有的壁精确地保温。

尽管采取了这些手段可以使污染现象减缓，但它不能从根本上避免，仍然需要成本昂贵的维护工作。

因此，找到一种优良的方法以解决夹带尿素和有关污染的问题是非常重要的。

本发明的第一个目的就是提供一种能避免上述缺点并同时获得含最少量残留水的熔化尿素的方法。

按照本发明的方法，可以实现该目的及其它目的。本发明方法的特征在于至少在一个分离步骤中，在第一个环状区域内，洗涤含有H₂O、NH₃、CO₂并夹带尿素的蒸馏蒸气，在第二个环状区域内，富集有尿素的洗涤溶液被收集起来，并且被排放出去。

实施本发明的方法的设备的特征在于它包括：

a）位于真空分离器内部的第一环状部件，其下端焊接于壁上，从而形成具有开口袋式的第一个夹套，该夹套底部是封闭的;第一部件的上端是敞开的，上端的直径小于下端的直径。

b）呈园顶盖形的第二部件，它悬于第一部件之上，其一端面的高度低于第一部件的上端面，但它具有较大的直径，在第一部件和第二部件之间形成第二个洗涤夹套或环状空间。

c）位于第二个夹套内部用于分配洗涤液的第三部件。

d）用于把富集有尿素的洗涤液排放到分离器外面的管子，这些管子位于第一个夹套的周边上。

特别简单和便利的实施例是：所述的第一部件和第二部件是由一系列的相互焊接的壁构成，而所述的第三部件是喷射器或喷雾器。另外，在第二部件的里面配备有扩散器锥体，用于平缓而最佳地输送来自分离器环状空间的蒸馏蒸气。

所述的第一部件也包含用于使位于第一夹套内的较冷的液体与在分离器的里面通过的含有尿素的较热的蒸气之间热绝缘的热阻件，由此而避免蒸气变冷，进而避免了污染。也可以预见到：在所说的第一部件的避上可能形成的尿素污染物实际上将成为另一热绝缘材料。

按照上述方法工作，其优点是多方面的，其中特别强调如下几点：

-蒸气中携带的尿素接近于全部消除（99%）;

-降低了蒸气温度，从而抑制了仍然残留的尿素残留物的降解现象，如形成尿素盐;

-用水使洗涤区域出来的蒸气的富集;

-减少了涡流的形成，使得蒸气接触不到的“死角”区域中有降解危险的因态尿素易于沉积。

上述优点和其它的优点防止了冷凝物污染，同时避免了产品损失及在分离器壁上固态尿素的沉积，并允许进行进一步的常规类型（如层状型）除雾器中的蒸气/液体/固体的分离，而不引起阻塞问题。

最好让部分洗涤水（或者部分尿素水溶液）蒸发以消除蒸气的过热，在去除操作期间含有钝化尿素的剩余部分通过合适的管道而循环至其它工段。

由于去除夹带的尿素和消除污染而创造的最佳工作条件，避免了上面提到的缺点，避免了使用复杂而又昂贵的工厂来处理冷凝物，并保持熔化尿素溶液的温度和浓度在所希望的范围以内，而不引起产品数量和尿素生产过程使人不愉快的变化。

本发明的各种特征和优点将在下面用附图表示的实施例的详细说明中得以很好地体现，其中：

-图1显示的是属于真空分离阶段的分离器的部分轴向平面截面图，该种分离器广泛使用于现有的传统型的尿素工厂。

-图2是类似于图1的本发明新设备的旋风型实施方案的截面图，该装置适用于避免夹带尿素，避免同一分离器的壁可能发生的污染。

-图3是类似于图1的截面图，但它与通常的重力分离器有关系。

-图4是基于图3中所示类型的重力分离器本发明应用的实施方案的截面图。

图1具体显示了一种传统的旋风型分离器（Sc），它配备有用作蒸气（V）和熔化尿素溶液（U）的入口的环形套（AN1），蒸气和熔化尿素的熔液从蒸馏器的外部来到分离器，这里没有在图中表示出来。

通过入口（I）进入分离器（Sc）的蒸气（V），沿着通道1下降到达环状空间（AN1），然后，在带有熔化尿素的微滴的分离器的中央部分再次上升，以污染蒸气V′的形式通过开口（U₁）离开分离器（Sc）。

当熔化的尿素（U）沿通道1下降时，它通过开口（U₂）离开分离器（Sc）。

图2表示的是旋风型分离器（Sc），如同例1所示的那样。按照本发明，除了常规型的防雾器以外，该分离器还包括：第一部件（A）和第二部分（B），用于分配洗涤液（W）的喷射器（Si）以及用于排放富集了尿素的洗涤液（W′）的管子（Ti）。

部件（A）组成第一个开口的夹套（Z），其底部与形成环形空间的壁（Po）是封闭的，即在（P）处焊接好。部件（B）倒置在部件（A）上，从而在（B）的下端面（EIB）和（A）的上端面（ESA）之间，形成洗涤环状空间（AN₂）。

沿通道1穿过环形空间（AN₁）夹带尿素的蒸馏蒸气（V′）借助于壁（P₁）、（P₂）和（P₃），从中央部位向上引入分离器，并且向洗涤环状空间（AN₂）底部方向输送，在那儿，它们与为了除去尿素残留物的（W）相遇。

以上述方式洗涤的蒸气（V″）用水富集并部分地冷却，在不会导致污染的条件下，穿过开口（U₃）并沿着通道2上升，然后，在穿过除雾器（ME）以后，离开（Sc）。

富集有尿素的洗涤液（W′）在套（Z）中收集起来，并通过管道（Ti）离开分离器（Sc）。

图3显示了一种传统的旋风型分离器（Sc），正好相反，它包含有用于蒸气（V）逸出的部件（DEV）以及具有一系列管子（Ti）的真空蒸馏器的顶盖（TD）。

离开（TD）的蒸气被直接收集在分离器（Sc）中，穿过部件（DEV），并沿着通道1上升，夹带熔化尿素的微滴，以污染物蒸气V′的形式升向开口（U₁）。

来自蒸馏器（D）的熔化尿素（U）与（V）类似，在重力作用下，依次通过开口（U₂）离开分离器（Sc）。

图4显示一种重力型分离器（Sc），如在图3中所描述的，根据本发明，除了部件（DEV）以外，还包含有：一种常规类型的除雾器（ME），第一部件（A）和第二部件（B），用作分配洗涤液（W）的喷射器（Si），以及用以排放富集有尿素的洗涤液（W′）的管道（Ci）。

在这种情况下，部件（A）与真空分离器（Po）的内壁一起构成第一个开口袋式夹套（Z），该套的底是密封的，部件（A）与分离器在P处焊接。

部件（B）依次位于部件（A）的上面，在（B）的下端面（EIB）和（A）的上端面（ESA）之间，构成一个洗涤环状区域（AN，对应的是AN₂）。

夹带尿素的蒸馏蒸气（V′）在沿着通道1穿过部件（DEV）以后，由合适的壁（P₁）、（P₂）和（P₃）引导，从中央位置被带进分离器，并且朝着洗涤环状区域（AN）的底部传送，在那儿，它们与为了去除尿素残留物的洗涤液（W）相遇。以用水富集和部分地冷却这种方式洗涤的蒸气（V″），在不会导致污染的条件下，穿过开口（U₃）沿通道2上升，在穿过除雾器（ME）以后，从开口（U₁）离开（Sc）。

富集有尿素的洗涤液（W′）被收集在套（Z）中，并且通过管道（Ci）离开分离器（Sc）。

Claims

1、一种用于避免夹带尿素并消除在尿素形成水从同一尿素溶液中真空分离时形成污染物的方法，用两个步骤对这种最后的尿素蒸馏，得到所含残留水可以忽略不计的熔化尿素，对在不同温度和压力的两个分离阶段蒸馏蒸气的真空分离，其中在较低的区域回收熔化尿素的溶液，同时在所述的分离器的上部区域收集蒸馏蒸气，本方法的特征在于：至少在第一环状区域在分离步骤中对含有H₂O、NH₃、CO₂和夹带尿素的蒸馏蒸气进行洗涤，而在第二环状区域中，富集有尿素的洗涤溶液被收集起来，并且被排放出去。

2、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：含有H₂O、NH₃、CO₂和夹带尿素的蒸气在环状区域中，从熔化尿素溶液中分离出来，并且被吸收到分离器的中央，然后，它们朝着第一环状区域的底部方向输送，在那儿，它们与洗涤液相遇，在除去尿素以后上升到分离器的上面开口，在相反的方向上，富集有尿素的洗涤溶液被收集在下面的第二环状区域中，然后被排放掉，为避免涡流，蒸馏蒸气被平缓地输送。

3、在尿素溶液蒸馏时生成的蒸气的真空分离器中，用于避免夹带尿素和消除形成污染物的设备，该装备最好按多个步骤运行，尤其是应用前面权利要求所述的方法，其特征在于该设备包括：

a）位于真空分离器的内壁里面的第一环形部件，其下端焊在构成壁的圆环形套筒的内壁上，从而形成一个开口袋式的第一个夹套，其底部封闭，第一部件的上端面是敞开的，并且上端面的真径小于下端的直径;

b）第二部件，该部件为圆顶盖形，悬于第一部件之上，其端面的高度低于第一部件的上端面，并且具有较大的直径，在所述的第一部件和第二部件之间形成第二个洗涤用的夹套或环形空间;

c）用于分配洗涤液的位于第二个夹套里面的第三部件;

d）用于把富集有尿素的洗涤液排放到分离器外面的管子，这些管子设置在第一个夹套的周边上。

4、如权利要求3所述的设备，其中真空分离器是配备有环形空间的旋负分离器，或者是蒸气方向变化的重力分离器。

5、如权利要求3所述的设备，其特征在于第一部件和第二部件是由一系列互相焊接的壁组成的。

6、如权利要求3所述的设备，其特征在于所述的第三部件是喷射器或喷雾器。

7、如权利要求3所述的设备，其特征在于所述的第二部件的里面配备有扩散器锥形以平缓而最佳地输送蒸气并避免涡流。

8、如权利要求5所述的设备，其特征在于它们包括层状除雾器。

9、如权利要求5所述的设备，其特征在于第一部件配备有热阻。

10、如权利要求4所述的设备，其特征在于来自蒸馏器（蒸馏器有一个头部，包含在同一分离器中）的蒸气的方向发生变化的真空重力分离器配备有中央隔板，至少有一个园形喷射器设置在隔板的上面，在其外面的园周上包含有合适的管子，用来回收被除去的尿素。