CN109070043A - 在控制缩二脲的情况下的尿素生产 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在尿素生产中控制缩二脲的形成的新型方法。这通过减少或防止在浓缩区段(特别是在一个或多个浓缩器或蒸发器中)中形成缩二脲来实现。方法包括以独立于所述流进入到所述浓缩区段的每个时间间隔的体积流量控制此类浓缩区段中处理的尿素水流的停留时间。停留时间可以例如通过提供具有可调整体积的浓度区段或通过添加气体至待处理的尿素流来进行控制。也可应用此类措施的组合。

Description

在控制缩二脲的情况下的尿素生产
技术领域
本发明属于尿素生产领域，并且涉及控制作为副产物产生的缩二脲的量。本发明特别涉及控制以降低的容量操作的尿素生产工厂中缩二脲的量。本发明涉及一种方法以及一种工厂，并且涉及现有工厂的现代化。
背景技术
尿素通常由氨和二氧化碳生产。可以通过在介于12MPa和40MPa之间的压力和介于150℃和250℃之间的温度下将过量氨与二氧化碳一起引入尿素合成区中来制备尿素。所得到的尿素形成可以两个连续反应步骤的形式最好地呈现，在第一步骤中根据以下放热反应形成氨基甲酸铵：
2NH3+CO2→H2N-CO-ONH4
之后所形成的氨基甲酸铵在第二步骤中根据以下吸热平衡反应脱水以生成尿素：
根据情况而定，这些反应的程度取决于温度和过量使用的氨。在尿素合成溶液中获得的反应产物基本上由尿素、水、未结合的氨和氨基甲酸铵组成。氨基甲酸铵和氨从溶液中移除，并且通常返回尿素合成区。
除了尿素合成区中的上述溶液之外，还形成了气体混合物，该气体混合物由未转化的氨和二氧化碳与惰性气体(所谓的反应器废气)一起组成。尿素合成区段可以包括用于形成氨基甲酸铵和尿素的独立区。这些区也可以组合在单个设备中。
存在不同的尿素生产方法。这些方法以及照此类推实施这些方法的工厂通常提供以下阶段：合成，回收未反应的起始材料、下游处理和精加工。由此应用相互连接的合成和回收区段以形成合成回路，由此回收起始材料(氨和二氧化碳，特别是氨基甲酸铵形式的)并再循环回合成阶段。合成回路的输出通常是纯化的水性尿素流，该纯化的水性尿素流具有50重量％或更高的浓度，在所述流进行(一个或多个)最终浓缩步骤之前浓度通常高达75至80重量％。
下游处理通常是指其中上述水性尿素流进一步浓缩的一个或多个区段、区或单元。此类另外的浓缩通常通过蒸发进行，并且浓缩区段通常被称为蒸发区段。
尿素生产中的挑战之一涉及控制作为副产物形成的缩二脲的量，缩二脲通常存在于尿素产品如小球或颗粒中。缩二脲为尿素二聚体，并且在释放氨的情况下形成。缩二脲的量是可以出售的尿素质量的指标。通常，尿素产品中缩二脲的全球标准规格低于1重量％。例如，对于肥料目的而言，缩二脲的量通常低于0.9重量％。对于其它应用，诸如在用于减少柴油废气中NOx的单元中使用尿素水溶液(特别是以交易的已知的柴油废气处理液)，缩二脲含量需要更低。
在基于旧的、单程技术操作的尿素工厂中，缩二脲的形成不是显著问题。然而，现代工厂诸如尿素汽提工厂但是倾向于导致形成更高量的缩二脲。仍期望更好地控制缩二脲产生。
另一个问题是，在生产尿素的工厂不是以完全容量操作的情况下，根据期望的缩二脲规格更加难以生产尿素。通常，对以全容量操作的工厂保证缩二脲水平。实际上，这意味着制造商以降低的容量操作它们的工厂，面临生产的产品不符合所有最终用途的规格的风险。将期望提供一种尿素制造方法，以及一种适用于此类方法的工厂，也在生产尿素的工厂以降低的容量操作的情况下允许控制缩二脲形成。
GB959.358公开了一种生产低缩二脲含量的尿素小球的方法，根据该方法，含尿素的脱气反应器流出物从初级纯化区进入第二纯化区，其中流出物在特定的温度和压力条件下被加热。从第二纯化区取出高度浓缩的含缩二脲的尿素熔体。据说从该第二纯化区取出的尿素的缩二脲浓度取决于所实现的尿素的浓度。通过使尿素熔体与含氨气体在高于纯尿素熔点的温度下接触足够的时间，以实现反应氨与缩二脲和尿素之间平衡，缩二脲浓度进一步降低。
US3.223.145公开了一种用于通过控制总的尿素加热时间和温度制备尿素小球的方法，该尿素小球同时机械坚固和致密，并且具有较低的吸水倾向。作为给料，使用具有低水含量和过量缩二脲含量的熔融尿素。通过尽可能快地、在尽可能低的温度下进行熔融尿素的脱水，或者换句话说，通过最小化加热脱水熔融尿素的时间和温度，除去熔融尿素中包含的缩二脲。
发明内容
为了更好地解决上述期望中的一个或多个，本发明在一个方面提供一种用于生产尿素的方法，该方法包括：
a.在尿素合成区段中使氨和二氧化碳经受尿素形成条件，从而产生尿素水流；
b.将尿素水流发送到回收区段；
c.在回收区段，使尿素水流从所述尿素水流中回收未反应的氨和二氧化碳，从而产生回收的氨和二氧化碳，以及纯化的尿素水流；
d.将所述回收的氨和二氧化碳循环到合成区段；
e.将纯化的尿素水流发送至浓缩区段；
f.在浓缩区段，使纯化的尿素水流除去水，从而产生浓缩的尿素流；
其中纯化的尿素水流在浓缩区段中的停留时间独立于进入浓缩区段的纯化的尿素水流的每个时间间隔的体积流量来控制。
在另一方面，本发明提供了一种用于生产尿素的工厂，所述工厂包括尿素合成区段，该尿素合成区段具有用于氨和二氧化碳的入口和用于尿素水溶液的出口，所述出口与回收区段流体连通，该回收区段具有用于尿素水溶液的入口、用于氨和二氧化碳再循环的出口以及用于纯化的尿素水流的出口，用于氨和二氧化碳再循环的所述出口与合成区段、回收区段的入口流体连通，用于纯化的尿素水流的所述出口与浓缩区段的入口流体连通；所述浓缩区段具有用于蒸汽或蒸汽冷凝物的出口以及用于浓缩的尿素流的出口，其中该工厂被配置为诸如允许独立于纯化的尿素水流进入到浓缩区段的每个时间间隔的体积流量控制浓缩区段中纯化的尿素水流的停留时间。
在另一个方面，本发明是一种将用于尿素生产的现有工厂现代化的方法，所述工厂包括尿素合成区段，该尿素合成区段具有用于氨和二氧化碳的入口以及用于尿素水溶液的出口，所述出口与回收区段流体连通，该回收区段具有用于尿素水溶液的入口、用于氨和二氧化碳再循环的出口以及用于纯化的尿素水流的出口，用于氨和二氧化碳再循环的所述出口与合成区段、回收区段的入口流体连通，用于纯化的尿素水流的所述出口与浓缩区段的入口流体连通；所述浓缩区段具有用于蒸汽或蒸汽冷凝物的出口以及用于浓缩的尿素流的出口，该现代化方法包括将工厂以此种方式进行配置，以允许独立于纯化的尿素水流进入到浓缩区段的每个时间间隔的体积流量控制浓缩区段中纯化的尿素水流的停留时间。
附图说明
图1是源自本发明人的图示，并且表示当以常规方式操作时在常规尿素汽提工厂的区段中形成缩二脲。区段在x轴上用上游左侧和下游右侧表示。区段“精馏”实际上是回收区段的一部分。区段“V2302”为尿素储罐。形成的缩二脲的累积百分比在X轴上表示为缩二脲占尿素和缩二脲总和的百分比。图示表明，除了常规地认为缩二脲主要形成于汽提塔中之外，大量缩二脲形成于蒸发(即，浓缩)区段。
具体实施方式
在一般意义上，本发明基于明智的见解，即通过将尿素流入浓缩区段的量与尿素在所述浓缩区段内的停留时间分开，可以避免大量缩二脲的形成。迄今为止，控制缩二脲的形成集中在尿素合成区段的事件上。这与一般认为在汽提塔中形成的大多数缩二脲是一致的。发明人现在相信，不希望受到理论束缚，缩二脲的大部分是由于尿素在浓缩区段中的停留时间不均匀分布而产生的，这导致了停留时间的对应变化。这种效应在不同的操作工厂容量的情况下尤其表现出来。
根据本发明，通过独立于进入浓缩区段的这种尿素的每个时间间隔的体积流量控制尿素在浓缩区段中的停留时间，可以使用上述见解。每个时间间隔的体积流量可以用例如m3/s或m3/h表示。
在常规的尿素生产方法中，浓缩区段将仅接收尿素的流量，即前述纯化的尿素水流，其量由上游过程中的操作选择给定。尿素在浓缩区段中的停留时间将取决于每个时间间隔进入到所述浓缩区段中的尿素的体积流量。常规浓缩器不具有允许独立控制进入其的尿素流的停留时间的装置。简单地说，所述流量越高，在浓缩区段中的停留时间将会越短。
这可以特别参考浓缩器的习惯实施方案示出，该浓缩器包括一个或多个垂直管，其中水从该一个或多个垂直管蒸发。在此种系统中，液体将从底部进入蒸发器管，并且由于热输入(诸如通过蒸汽)，在某一点处，液体将开始蒸发，并形成蒸汽气泡。由于液体流入管中，液体的水平将随着蒸汽气泡的形成而升高。最终，由于蒸汽量的增加，蒸汽流将变得足够高，使得产生的蒸汽和液体流以通常较高的速度喷出管道。作为该过程的结果，较高的停留时间是在液体流进入之处，即，在管的底部。在减少的体积流量(可以是由于工厂负荷减少)时，停留时间将增加，因为液体需要花更多的时间来到达将与蒸汽被吹出管的状态，如上文所指出的。
本发明利用对尿素装置浓缩器中停留时间重要性的认识。在工厂为新型工厂(也被称为基层工厂)的实施方案中，这是通过将浓缩区段配置成允许液体(即纯化的尿素水流)的停留时间独立于所述液体进入浓缩区段的每个时间间隔的体积流量而被控制来实现的。在工厂为现有的尿素生产工厂的实施方案中，通过相应地调整浓缩区段(通常存在于尿素装置中)来使用本发明。
应当注意的是，尿素工厂中的浓缩区段可以包含多个浓缩器。因此，通常，在两个或更多个浓缩器的序列中，尿素水溶液达到更高的浓度，并因此达到更高的温度。浓缩器的所述序列在串联放置的情况下，将在上游侧具有第一浓缩器，并且在其下游具有第二浓缩器，并且任选地具有另外的浓缩器。在一个有趣的实施方案中，根据本发明的控制浓缩区段停留时间的步骤被应用到第二或更多个浓缩器中的一个或多个浓缩器。因此可以设想的是，所述步骤不应用到第一浓缩器，并且/或者在多于三个浓缩器的情况下不应用到第一、第二和另外的浓缩器中的一个或多个浓缩器。特别是，存在两个或多个后续浓缩器的有趣的实施方案将仅对尿素水流受到高于125℃(诸如高于130℃)的温度的那些浓缩器应用控制停留时间的步骤。
根据本发明，在所有实施方案中，所得工厂将具有允许浓缩区段中的停留时间独立于进入所述区段中的液体的流量进行控制的装置。在操作时，根据本发明的植物将以涉及对应于采用上述装置的步骤的方法生产尿素。
现在将参照尿素生产工厂的一般设置来进一步解释上述装置。此种工厂将至少包含以下区段：尿素合成区段、回收区段和浓缩区段。通常，尿素生产工厂还将包括浓缩区段下游的精加工区段，其中从浓缩区段获得的尿素熔体被转化成最终的固体产物，诸如小球或颗粒。前述区段处于本领域已知的流体连通，通常提供尿素合成回路，回收的氨和二氧化碳(包括氨基甲酸铵)再循环回该回路。
尿素合成区段包括用于反应物(即氨和二氧化碳)的进料的一个或多个入口。鉴于所需的尿素形成条件，合成区段通常将在高压(通常为12至40MPa)下操作，并且通常被称为HP(高压)区段。合成区段通常包括反应器，并且入口可以设置在反应器中。在许多尿素工厂中，合成区段还包括其他HP设备，诸如汽提塔和冷凝器。汽提塔可以为热汽提塔(其在仅热的基础上操作)，但是更常见地是在汽提气体(氨或更常见的二氧化碳)的基础上操作的汽提塔。用于将反应物进料到合成区段中的入口也可以包括在此类其他设备中。例如，经常使用的方法是二氧化碳汽提方法，其中通常将二氧化碳进料作为汽提气体施加，并且仅由到汽提塔的入口来进入合成区段。
合成区段具有用于尿素水溶液(即，通过使氨和二氧化碳受到尿素形成条件而产生的尿素合成溶液)的出口(即，液体出口)，该出口与至少一个回收区段(有时也被称为再循环区段)流体连通。这通常包括在低于7MPa的压力下操作的一个或多个区段。这可以是低压(LP)区段、中压(MP)或两者。LP通常为0.1到1MPa，MP通常为1至7MPa，更通常地为1至5MPa。
为了完整起见，提到合成区段还将包括例如在反应器处的用于未反应的氨和二氧化碳的气体出口，该未反应的氨和二氧化碳通常将再循环回到合成区段。并且，在如上所述的汽提过程的情况下，汽提塔将具有用于未反应气体氨和/或二氧化碳的气体出口，并且如果适用的话，也用于汽提气体)。
至少一个回收区段具有用于由合成得到的上述尿素水溶液的入口。在回收区段，未反应的氨和二氧化碳被回收，并且再循环回到合成区段。因此，回收区段包括用于氨和二氧化碳再循环的出口，该出口与合成区段的入口流体连通。再循环常常采用LP氨基甲酸铵流的形式，其在进入合成区段之前被升至合成压力。该回收区段包括用于尿素水溶液的出口，该尿素水溶液由于在回收区段进行氨基甲酸铵回收而得到纯化。所述出口与下游区段流体连通，从而(直接或间接)与浓缩区段的入口流体连通。浓缩区段用于通过去除水来增加尿素浓度。这通常通过蒸发来实现，并且浓缩区段具有用于水的出口，即通常为用于蒸汽的气体出口或用于蒸汽冷凝物的液体出口。浓度区段还包括用于浓缩的尿素流的出口，该浓缩的尿素流通过在浓缩区段去除水得到。浓缩的尿素流常被称为尿素熔体，其适于在尿素精加工区段转化为固体尿素产物。尿素熔体通常具有大于90重量％(优选地大于95重量％，诸如大于97重量％)的尿素浓度。
根据本发明，允许对浓缩区段中的含水尿素的停留时间进行独立控制的装置可以为附加单元。此类单元可以定位在浓缩区段的上游和回收区段的下游。在该实施方案中，此类单元用于在尿素进入浓缩区段之前收集预定量的尿素。结果，来自上游区段的流量或尿素的波动(例如，在工厂以降低的容量操作的情况下)可以被纠正。虽然这可以导致尿素分批流到浓缩区段中，但是后一区段的操作可以处于正常速度。
在优选的实施例中，通过允许气体与纯化的尿素水流一起进入浓缩区段，保持了尿素的连续流动。这导致气体被添加到所述流。对工厂所制的对应装置为到浓缩区段的气体入口，优选地位于用于纯化的尿素水溶液的到浓缩区段的液体入口的相同端或侧处。气体流可在浓缩区段更下游添加。特别是，在浓缩区段由多个浓缩器构成的情况下，气体入口可以位于浓缩器中的一个的上游，或者气体入口可以位于浓缩器中的一个上。在一个优选的实施方案中，将气体直接添加到上一个浓缩器上游或添加到上一个浓缩器中。替代地，气体入口位于浓缩区段上游，通过该气体入口进入任何单元或单元，在操作中，允许纯化的尿素流在回收区段和浓缩区段之间流动。
添加的气体可为任何类型的气体，例如惰性气体诸如空气或氮气。气体用于将浓缩区段的体积填充至期望的水平。气体占据浓缩器的体积的一部分，从而有效地减少纯化的尿素水流所占体积。这有用来减少尿素水流在浓缩区段中的停留时间。优选地，所述气体仅可部分地溶于尿素水流中。从而添加的气体总量大于可溶量。更优选地，气体基本上不溶于尿素水流。气体在尿素水流中的溶解度越低，它将对减少尿素水溶液在浓缩区段中的停留时间就越有效。
适当地，流入前述气体入口的气体的体积为可调节的。应当理解，这可以简单地通过气流连接到对应的气体源来提供，该气体源设置有体积控制器，诸如计量器。
上述气体流量可以例如被应用如下。通常，以全容量操作的尿素生产工厂(具有在该说明书中识别的区段)将将保证最终产物中的缩二脲达到一定的最大水平。在工厂以减小的容量操作的情况下，每个时间单元进入浓缩区段的纯化的尿素溶液的体积流量将减小。知道该工厂的尺寸和操作参数的技术人员将能够容易地确定待添加到纯化的尿素溶液中的气体的体积，以便补偿减少的体积流量。还可设想，无论工厂是否以降低的容量操作，都通过向所述溶液添加气体，仅仅减少纯化的尿素溶液在浓缩区段中的停留时间。
在本发明的特别优选的实施方案中，添加的气体不是惰性的，但是包含氨。这反映了非直观测量，因为尿素工厂通常被设计成从尿素产物回收氨，并且尤其避免氨通向空气。然而，有趣的是，现代尿素工厂将包括尿素精加工下游的一个或多个酸涤气器，该一个或多个酸涤气器用于在包含此类氨的气流通向空气之前中和氨。发明人已认识到，此类涤气器的存在，或者在尿素工厂中应用以减少氨排放的任何其他可用措施的存在，实际上使得甚至可以向工厂中产生的尿素流中添加氨。通过向浓缩区段添加氨，缩二脲的形成将会进一步减少。这是因为由尿素形成缩二脲(其中形成氨)处于化学平衡。通过添加氨，平衡将移向起始材料(即尿素)的一侧，并且因此较少的尿素转化为缩二脲。优选地，所述气体基本上由氨组成，并且更优选地，所述气体为氨。
本发明的另一个实施方案中，尿素在浓缩区段中的停留时间通过机械地改变浓缩区段的有效体积来控制。这可以例如通过提供允许根据移动方向扩大或减小体积的具有可移动底部、可移动壁或二者的蒸发区段来实现。例如，在垂直管蒸发器的情况下，可以提供底板，该底板可以例如通过延伸到设置在管壁中的对应的垂直轨中的突出部来向上或向下移动。替代地，浓缩区段在其内部体积中设置有可膨胀器件(诸如橡皮囊或波纹管)，该可膨胀器件可以展开以便有效地减小浓缩区段的剩余内部体积。
应当理解，前述实施方案中的任一个以及替代的实施例可以进行组合。在此类事件中，对工厂的允许独立地控制浓缩区段中的尿素纯化溶液的停留时间的装置包括技术措施的组合。
在所有实施方案中，本发明可在任何类型的尿素工厂中实现。此类工厂是本领域技术人员已知的。参见有关尿素的《Ullmann的工业化学百科全书(Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry)》2010版A27的333至350页。
优选地，本发明涉及一种用于根据如在尿素汽提工厂中进行的汽提方法制备尿素的方法。
在尿素汽提工厂中，分解尚未转化成尿素的氨基甲酸铵以及排放通常过量的氨气，这两个过程主要在基本上大致等于合成反应器内压力的压力下发生。这种分解和排放可以借助汽提气体(诸如例如二氧化碳和/或氨)和热量增加，在一个或多个安装于反应器下游的汽提塔内发生。它还可以应用热汽提。热汽提是指使用完全由热量供应来分解氨基甲酸铵并除去存在于尿素溶液中的氨和二氧化碳。离开汽提塔的气流含有氨和二氧化碳，这些气体在高压冷凝器内冷凝，并且然后返回尿素合成区。
在尿素汽提工厂中，合成区域在160至240℃的温度下操作，并且优选在170至220℃的温度下操作。合成反应器中的压力为12至21MPa，优选为12.5至20MPa，更优选为13至16MPa。在本领域中，通常认为这些范围代表“高压”(也与常规的“高压氨基甲酸酯冷凝器”连接使用)。在汽提工厂的尿素合成区内，总氨与二氧化碳的摩尔比(总N/C比)通常介于2.2至5之间，优选地介于2.5至4.5mol/mol之间。为了完整性起见，应当注意的是，合成区域将通常基于起始材料、氨和二氧化碳的外部进料以及回收的起始材料操作，该回收的起始材料通常包含游离形式以及氨基甲酸铵形式的回收氨和二氧化碳和/或缩二脲。在本领域中具有习惯含义的术语总N/C比是指将所有原料转化成游离氨和二氧化碳的假定混合物。
合成区可以包括单个反应器或并联或串联布置的多个反应器。除了一个或多个反应器之外，合成区段包括汽提塔、冷凝器和涤气器，所有在基本相同的压力下操作。合成区通常被称为高压(HP)区段。
在合成区段中，将离开尿素反应器的尿素溶液进料至汽提塔，其中大量的未转化的氨和二氧化碳与尿素水溶液分离。此类汽提塔可为管壳式热交换器，其中尿素溶液在管侧进料至顶部部分并且进料至合成的二氧化碳被添加至汽提塔的底部部分。在壳体侧，添加高压(HP)蒸汽以经由间接热交换加热溶液。尿素溶液在底部部分离开热交换器，而蒸气相在顶部部分离开汽提塔。离开所述汽提塔的蒸气含有氨、二氧化碳和少量的水。所述蒸气在降膜型热交换器或者可以为水平型或垂直型的浸没型冷凝器中冷凝。水平型浸没式热交换器在《乌尔曼工业化学百科全书(Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry)》1996版第A27卷第333-350页中有所描述。
在汽提处理后，在尿素回收区段中将汽提的尿素溶液的压力降低。在回收区段中，将尿素溶液中未转化的氨和二氧化碳从尿素和水溶液分离。回收区段通常包括加热器、液体/气体分离区段和冷凝器。加热进入回收区段的尿素溶液，以从该溶液蒸发出挥发性的组分氨和二氧化碳。加热器内所使用的加热剂通常为蒸汽。在以比合成区段中的压力低的压力操作的回收区段中的低压氨基甲酸铵冷凝器中形成的氨基甲酸铵水溶液，优选地返回以合成压力操作的尿素合成区段。回收区段通常为单个区段，或者为并联或串联布置的多个回收区段。回收区段包括加热器、液体/气体分离器和冷凝器。该回收区段中的压力通常介于200kPa至600kPa之间。该区段通常被称为低压(LP)回收区段(或再循环区段，术语“回收区段”和“再循环区段”在本说明书中可互换地使用)。在回收区段的加热器中，通过对尿素溶液进行加热来使大部分氨和二氧化碳与尿素和水相分离。通常使用低压(LP)蒸汽作为加热剂。尿素和水相含有少量溶解的氨和二氧化碳，其离开回收区段并被送至下游尿素处理区段，在该尿素处理区段中通过从所述溶液中蒸发水来浓缩尿素溶液。该区段即浓缩区段常常被称为蒸发区段，并且其通常由一个或两个蒸发器构成，其蒸气在下游冷凝并再循环回到该过程。
在一些实施方案中，除了HP合成区段和LP回收区段之外，存在中压(MP)处理区段。例如，WO 02/090323公开了一种尿素工艺及二氧化碳汽提型工厂，其中MP处理区段与HP汽提区段平行存在。在EP 2 086 928中发现了类似的公开内容。
还存在MP处理区段在尿素合成区段下游串联存在的方法。在这方面可以参考例如GB 1 542 371和Snamprogetti氨和自汽提方法的其他公开内容。
综上所述，本发明提供了一种在尿素生产中控制缩二脲的形成的新型方法。这通过减少或防止浓缩区段中(尤其是在一个或多个浓缩器或蒸发器中)的缩二脲的形成来实现。该方法包括以独立于进入所述浓缩区段的所述流的每个时间间隔的体积流量控制此类浓缩区段中处理的尿素水流的停留时间。停留时间可以例如通过提供具有可调整体积的浓度区段或通过添加气体至待处理的尿素流来进行控制。也可以应用此类措施的组合。
在本说明书中，讨论了尿素工厂的组成部分，包括此类工厂的单元、区和区段，技术人员将理解如何用其进行尿素生产过程。亦即，如果未明确说明，技术人员将理解此类部件的相互布置。例如，技术人员将理解以下内容：尿素生产工厂通常包括用于生产液流(尿素生产流)的流体连接件和管线，该流体连接件和管线通常包括再循环线路。这用于合成和获得尿素，并且用于通过再循环未反应的氨和二氧化碳来充分利用反应物。尿素工厂通常还包括公用连接件和管线，该公用连接件和管线通常包括蒸汽回路。这用于在工厂中需要的情况下提供热量，并且用于通过向可以从来自此类蒸汽的热交换获益的另一部分循环在工厂的一部分中获得的蒸汽来充分利用可用能量。因此，如果未明确指出，尿素生产中的技术人员通常将能够辨别哪个是液体流和哪个是气体流，以及在工厂中这些是通过哪个输送管、导管或流送管进行输送和/或再循环的。
在本说明书中，在提到“流体连通”的情况下，这是指在工厂的第一部分或区段与工厂的第二部分或区段之间的任何连接，经由该连接，流体(气体、液体或超临界流体，或更具体地液体)可从以工厂的第一部分流到工厂的第二部分。此类流体连通通常由管道系统、软管或本领域技术人员熟知的用于输送流体的其它器件提供。
在本说明书中，在提到“流体连通”的情况下，这是指在工厂的第一部分或区段与工厂的第二部分或区段之间的任何连接，经由该连接，气体或蒸汽(特别是水蒸气)可以从工厂的第一部分流到工厂的第二部分。此类气体流动管线通常包括管道系统，或技术人员熟知的用于在需要在高于或低于(真空)大气压下输送气体的其他器件。

Claims (13)

1.一种用于生产尿素的方法，所述方法包括
a.使氨和二氧化碳在尿素合成区段中受到尿素形成条件，从而产生尿素水流；
b.将所述尿素水流发送到回收区段；
c.在回收区段，使所述尿素水流从所述尿素水流中回收未反应的氨和二氧化碳，从而产生回收的氨和二氧化碳，以及纯化的尿素水流；
d.将所述回收氨和二氧化碳再循环到所述合成区段；
e.将所述纯化的尿素水流发送至浓缩区段；
f.在所述浓缩区段，使所述纯化的尿素水流除去水，从而产生浓缩的尿素流；
其中所述纯化的尿素水流在所述浓缩区段中的所述停留时间独立于所述纯化的尿素水流进入到所述浓缩区段的每个时间间隔的所述体积流量来控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纯化的尿素水流在进入所述浓缩区段之时或之前与气体组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中添加的所述气体的量大于所述尿素水流中可溶的所述气体的任何量，所述气体优选地基本上不溶于所述尿素水流。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述气体选自空气、氮气以及它们的混合物。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述气体包含氨。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述气体基本上由氨组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述浓缩的尿素水流具有大于90重量％，优选地大于95重量％的浓度。
8.一种用于生产尿素的工厂，所述工厂包括尿素合成区段，所述尿素合成区段具有用于氨和二氧化碳的入口和用于尿素水溶液的出口，所述出口与回收区段流体连通，所述回收区段具有用于尿素水溶液的入口、用于氨和二氧化碳再循环的出口和用于纯化的尿素水流的出口，用于氨和二氧化碳再循环的所述出口与所述合成区段、所述回收区段的入口流体连通，用于纯化的尿素水流的所述出口与浓缩区段的入口流体连通；所述浓缩区段具有用于蒸汽或蒸汽冷凝物的出口以及用于浓缩的尿素流的出口，其中所述工厂被配置为以便允许独立于所述纯化的尿素水流进入到所述浓缩区段的每个时间间隔的所述体积流量控制所述浓缩区段中的所述纯化的尿素水流的所述停留时间。
9.根据权利要求8所述的工厂，其中所述浓缩区段被配置为机械地改变所述浓缩区段的有效体积，以允许通过机械地改变所述浓缩区段的所述有效体积来控制尿素在所述浓缩区段中的所述停留时间。
10.根据权利要求9所述的工厂，其中所述浓缩区段在其内部体积中包括可膨胀器件，具体地为囊。
11.一种将用于所述尿素生产的现有工厂现代化的方法，所述工厂包括尿素合成区段，所述尿素合成区段具有用于氨和二氧化碳的入口以及用于尿素水溶液的出口，所述出口与回收区段流体连通，所述回收区段具有用于尿素水溶液的入口、用于氨和二氧化碳再循环的出口以及用于纯化的尿素水流的出口，用于氨和二氧化碳再循环的所述出口与所述合成区段、所述回收区段的入口流体连通，用于纯化的尿素水流的所述出口与浓缩区段的入口流体连通；所述浓缩区段具有用于蒸汽或蒸汽冷凝物的出口以及用于浓缩的尿素流的出口，所述现代化方法包括将所述工厂以此种方式进行配置，以便允许独立于所述纯化的尿素水流进入到所述浓缩区段的每个时间间隔的所述体积流量控制浓缩区段中的所述纯化的尿素水流的所述停留时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述植物适合使得所述浓缩区段被配置为机械地改变所述浓缩区段的所述有效体积，目的在于控制尿素在所述浓缩区段中的所述停留时间。
13.根据权利要求12所述的工厂，其中所述浓缩区段在其内部体积中包括可膨胀器件，具体地为囊。
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