CN1091125A - 一种改进含氨气汽提单元的现存尿素生产设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种改进包括有与氨气汽提单元(SS)相流通的 第一尿素合成反应器(R)的现存尿素生产设备的方 法，通过提供以下步骤实现了大量节约能量和提高产 量的目的：将“单程”型的第二尿素合成反应器(ROT) 联接到氨气汽提单元(SS)的上游端，和将该设备的总 的生产能力按比例分配，其中50-95％分配到第一 反应器(R)和5-50％分配到第二(ROT)尿素合成反 应器。

Description

本发明涉及一种改进现存尿素生产设备的方法，所改造的设备含有一个与氨气汽提单元相流通的第一尿素合成反应器，其中的氨气汽提单元用来从离开反应器的尿素水溶液中分离出游离氨和氨基甲酸酯。该方法包括提供一种比第一尿素合成反应器具有更高有效收率的、“单程”的第二尿素合成反应器的步骤。
本发明还涉及一种可通过上述方法获得的改进了的尿素生产设备。
众所周知，这是提高现存设备的收率和尿素生产能力的需要。
迄今为止，已经提出了各种通过改进现存设备来增强生产能力的方法，比如在EP-A-0479103中由同一申请人所描述的那种方法。
EP-A-0479103公开了一种尿素生产方法，其中高纯氨和二氧化碳在第一反应区进行反应，因此而获得的反应混和物被加入到回收单元，然后低纯度的试剂（大多是由回收单元回收的回收混合物）之间的合成反应在第二反应区中进行。
根据上述欧洲专利申请，通过与现存设备平行附加安装一“单程”高收率反应器（即加入纯试剂而没有循环水）而使现存设备的生产能力提高，而现存设备却是按照总体循环工艺方式（即不仅加入纯试剂，也使用了氨基甲酸酯循环水溶液）进行操作的。
即使以这种方式可实现尿素生产能力的提高，仍有许多缺陷阻碍有效地改进包括有氨气汽提单元的尿素生产设备。
根据EP-A-0479103，实际上，离开该附加反应器的反应混合物不能在氨气汽提单元中进行处理，但必须绕过它，相应地也需要提高在两平行合成反应器下游的回收装置的容量，并且大大增加了该尿素合成方法的总的能量消耗。
因而摆在本发明面前的问题是提供一种改进尿素生产设备的方法，它使生产能力大幅度提高，同时，经过改进的设备所需要的总的能量消耗降低了。
根据本发明，由以上所指明的改进方法解决了这一问题，该方法的特征在于它包括以下步骤：
a）将该第二反应器联接在该氨气汽提单元的上游端，并且采用高纯氨气和二氧化碳的进料装置;
b）将总的生产能力按比例分配，使生产能力的50-90%分配到该第一尿素合成反应器和5-50%分配到该第二尿素合成反应器。
按照本发明的第一个优点，通过减少现存反应器的负荷和通过添加该附加反应器，可同时实现所要求的提高生产能力和降低能量消耗的目标，从而达到了取得新的、高的、有价值的生产能力。
该附加反应器最好是能够部分除去反应热（非绝热的）的“单程”型反应器：以这种方式还可同时提高该改进设备的总的收率。
根据本发明方法的其它优点从其非限制性优选实施方案的以下叙述来看将是比较明显的，该叙述是参照附图说明作出的，其中：
图1是是现有技术中一种包括有氨气汽提单元的尿素生产设备的普通示意图;
图2是图1中所示设备根据本发明改进后所得到的设备的示意图;和
图3是带有非绝热“单程”反应器的图2所示设备的示意图。
图1显示了现有技术的设备，其中R表示尿素合成反应器，分别通过普通装置2、3加入纯二氧化碳和氨气，该反应器与氨气汽提单元SS（安装有汽提塔S）相流通。
在汽提塔S中，离开反应器R的尿素溶液中大部分氨基甲酸酯和部分游离氨被汽提并循环到该反应器中，而所得到的尿素溶液SU具有相对较低的残余二氧化碳含量（5÷7%，按重量）和相对较高的氨含量（22÷25%，按重量）。
该汽提单元SS是依次与尿素回收单元RE相流通的，RE包括中压蒸馏段SMP（在18÷20巴下进行操作）、精馏塔CR和低压蒸馏器LP（在约4巴上进行操作）。
在精馏塔CR中，从氨基甲酸酯溶液SC中分离出高纯氨气流NEP。
泵装置P、P′的提供分别是为了进纯氨气（通过将氨气流NEP与新鲜气流NA混合所得到的）和将氨基甲酸酯溶液SC循环到氨基甲酸酯冷凝器CC和合成反应器R中。
通过上述设备实现的恒压氨气汽提方法的主要技术特征总结如下：
合成压力  140-150巴
反应器中NH3/CO2（摩尔） 3.2÷3.4
反应器中H2O/CO2（摩尔） 0.6÷0.8
反应器温度  180-190℃
收率  62÷63%
蒸汽消耗  约900kg/公吨尿素
上述数值是十分稳靠的，对该方法作大的改进似乎不太可能。
根据本发明，图1所示的设备按以下方法进行改进：
a）在氨气汽提单元SS的上游端，安装一个比该第一尿素合成反应器R具有更高有效收率的、“单程”型的第二尿素合成反应器ROT;
b）通过管道装置C将反应器ROT与氨气汽提单元SS联接在一起，并使用装置4、5来分别加入高纯氨气和二氧化碳;
c）将总的生产能力按比较分配，其中50-95%被分配到该第一尿素合成反应器R和5-50%被分配到该第二尿素合成反应器ROT。
这样得到的尿素合成设备被显示在图2中。
根据本发明，“单程”型的平行反应器ROT（被联接在汽提塔S的上游端）可以是绝热型的或能够部分除去反应热的反应器。
为了实现本发明的目的，该“单程”反应器ROT的操作压力和温度分别在230-270巴的和190-205℃的范围内。
在任何情况下，在本发明的优选实施方案中，使用除去部分反应热的“单程”反应器ROT特别适合于改进氨气汽提设备。
在图3显示了改进后的尿素生产设备，其中该平行反应器ROT包括两部分。
-“第一级（primary）”部分ROT.AC，能够除去反应热;
-“第二级（Secondary）”部分ROT.CC，属普通类型。
该ROT.AC部分优选包括所谓“壶”型的反应器。
在这方面，应该注意到在本发明中“壶”型尿素合成反应的使用具有减少投资的额外好处，因为这种反应器可通过现存氨气泵进料，该泵具有比反应器的操作压力高的输送压力（260巴比240巴）。
根据本发明的另一方面，通过在现存反应器R和附加“单程”反应器ROT之间分配负荷（生产能力），获得比原设备显著高的平均转化率是可能的。
最理想地，它确保基本生产设备（比如汽提塔S、氨基甲酸酯冷凝器CC、中压蒸馏阶段SMP）有较大的超负荷限度以及设备本身有显著的“去瓶颈”（即无需改进关键设备）的能力。
按照本发明，分配现存设备的总生产能力，以便将其中的50-95%分配到现存尿素合成反应器R和5-50%分配到附加的尿素合成反应器ROT。
最优选地，分配到反应器R的生产能力是在55-65%的范围，而该“单程”反应器ROT被分配相应的生产能力为45-35%。
为了更好地说明本发明，下文给出了改进带有氨气汽提单元的生产能力为1500MTD（吨天）的现存尿素生产设备的一个非限制性实施例。
实施例
一套具有1500MTD（吨天）的生产能力，包括有合成反应器R（在145巴下操作）、汽提装置SS和回收装置RE（包括中压（SMP）和低压（LP）蒸馏器，分别在18和4巴下操作）的、带有氨气汽提装置的尿素生产设备已被改进，使其生产能力达到1500×1.5＝2250MTD尿素。
为了降低现存汽提装置SS和回收装置RE（但排除真空装置部分）的热负荷，两反应器R、ROT之间的生产负荷分配如下：
现存反应器（R）  1350MTD尿素
附加反应器（ROT）  900MTD尿素
( )/()
总共  2250MTD尿素
两反应器的操作条件是：
a）改进前
现存反应器R：
生产能力  1500MTD
NH3/CO2（摩尔） 3.6
H2O/CO2（摩尔） 0.68
收率  62%
P  145巴
T  190℃
b）改进后
b.1现存反应器R：
生产能力  1350MTD
NH3/CO2（摩尔） 3.6
H2O/CO2（摩尔） 0.75
收率  61%
P  145巴
T  190℃
b.2.“单程”反应器ROT
生产能力  900MTD
NH3/CO2（摩尔） 3.6
H2O/CO2（摩尔） 0
收率  75%
P  242巴
T  193℃
平行操作的两反应器的加权平均收率（weighed yield）是 (1350×+900×75)/2250 ＝66.6%
即比改进前的设备的收率高4.6%。
这其中包括蒸汽消耗减少了约100÷130kg/公吨（尿素），尽管该设备的生产能力提高了。
经过改进，现存汽提塔、回收装置（包括中压阶段SMP和低压蒸馏器LP）和氨基甲酸酯冷凝器CC不需作任何改动，就能充分提高生产能力。

Claims (10)

1、一种改进现存尿素生产设备的方法，该设备包括一种与氨气汽提单元相流通的第一尿素合成反应器(R)，其中的氨气汽提单元用来从离开反应器的尿素水溶液(SU)中分离游离氨和氨基甲酸酯，该方法包括提供了一种比该第一尿素合成反应器(R)具有更高的有效收率的、单程型的第二尿素合成反应器(ROT)的步骤，
其特征在于该方法进一步包括以下步骤：
a)将该第二反应器(ROT)联接到该氨气汽提单元(SS)的上游端并采用装置(4，5)来进入高纯氨和二氧化碳；
b)将总的生产能力按比例分配，其中50-95%分配到该第一尿素合成反应器(R)和5-50%分配到该第二尿素合成反应器(ROT)。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于在第一尿素合成反应器（R）中的尿素合成是在约150巴的压力和约190℃的温度下进行的。
3、根据权利要求1的方法，其特征在于在第二尿素合成反应器（ROT）中的尿素合成是在部分除去反应热的情况下进行的。
4、根据权利要求3的方法，其特征在于第二尿素合反应器（ROT）包括一个第一级部分（ROT.AC），其反应热被部分除去。
5、根据权利要求4的方法，其特征在于该第一级部分（ROT、AC）包括一壶型反应器。
6、根据权利要求1的方法，其特征在于在第二尿素合成反应器（ROT）中的尿素合成是在约240巴的压力和190-195℃的温度下进行的。
7、一种尿素生产设备，包括：
-一个第一尿素合成反应器（R）;
-用来将氨基甲酸酯溶液循环到该第一反应器（R）中的装置;
-一个比该第一尿素合成反应器（R）具有更高有效收率的、单程型的第二尿素合成反应器（ROT），并且与该第一反应器（R）并联;
-一个用来从离开第一（R）和第二（ROT）尿素合成反应器的尿素水溶液（SU）中分离氨和氨基甲酸酯的氨气汽提单元（SS）;
-用来将该第二尿素合成反应器（ROT）联接到该氨气汽提单元（SS）的上游端的管道装置（C）。
8、根据权利要求7的设备，其特征在于该第二尿素合成反应器（ROT）允许部分除掉反应热。
9、根据权利要求8的设备，其特征在于该第二尿素合成反应器（ROT）包括第一级部分（ROT.AC）和第二级部分（ROT.CC），该第一级部分（ROT.AC）允许部分除去反应热。
10、根据权利要求9的设备，其特征在于该第一级部分（ROT.AC）包括一个壶型反应器。
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