CN112839926A - 合成尿素的方法 - Google Patents

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Abstract

由CO2和NH3合成尿素的方法，其中，在将高压合成回路的冷凝器(3)中产生的蒸汽流(13)用作所述方法的下游步骤的热源之前，对所述蒸汽流(13)进行压缩以提高其压力和温度。

Description

合成尿素的方法
技术领域
本发明涉及尿素生产领域。本发明尤其涉及一种方法，以及一种在高压回路中包括反应器、汽提器和冷凝器的设备。
背景技术
尿素是由氨和二氧化碳反应合成的。可以在文献《乌尔曼工业化学百科全书》(Wiley-VCH Verlag)中找到关于尿素生产的各种方法和相关设备的讨论。
如今，大多数尿素设备都使用所谓的汽提工艺。在汽提工艺中，将来自反应器的含氨基甲酸酯水溶液的尿素流出物在一个或多个蒸汽加热的汽提器中进行处理，使氨基甲酸酯在汽提器中被分解为CO2和NH3。从汽提器中提取的纯尿素溶液进一步在一个或多个回收段中于中压和/或低压下进行处理；从汽提器出来的含有氨、二氧化碳和少量水的气相被送入冷凝器，如此得到的冷凝物被循环至反应器中。
可以向汽提器进料汽提介质以促进汽提过程。汽提介质通常是气态二氧化碳或气态氨。由斯塔米卡邦(Stamicarbon)公司引进的CO2汽提工艺使用进料至汽提器的气态二氧化碳作为汽提介质。斯塔米卡邦公司的氨汽提工艺和自汽提工艺使用气态氨作为汽提助剂(氨汽提)或仅通过加热(自汽提)实现汽提。
反应器、汽提器和冷凝器是所谓的高压(HP)回路的一部分，其中压力通常在100巴(bar)至250巴(bar)的范围内。
回收段基本上包括分解器、液/气分离器和冷凝器。在分解器中，加热尿素溶液以分解氨基甲酸铵，并蒸发氨和二氧化碳以及水。如此得到的纯化溶液可以被送至其他回收段(如果有的话)，或送至最终浓缩段。在冷凝器中形成的氨基甲酸酯溶液返回高压合成回路。中压(MP)回收段的操作压力通常为18-20巴(bar)；低压(LP)回收段的操作压力通常为2-6巴(bar)。
汽提工艺的优点是，提供给汽提器的大部分热量(用于分解氨基甲酸酯)可以在高压冷凝器中回收，从而产生蒸汽。例如，高压冷凝器可以是管壳式设备，其中冷却水在管中蒸发以产生蒸汽。在高压冷凝器中产生的蒸汽可以被有利地用作下游的一个或多个段(例如回收段和/或蒸发段)的加热介质。
在CO2汽提工艺中，所述高压回路的部件通常在基本相同的压力下操作(等压回路)。氨汽提工艺和自汽提工艺使用近等压回路，其中高压汽提器的操作压力低于反应压力，但是反应压力和汽提压力之间的压差相对较小，通常不大于20巴(bar)(即反应压力的约10％至15％)。
在上述情况下，反应器、汽提器和冷凝器的工作压力是折衷的结果。合成回路中的高温和高压促进反应器中氨基甲酸铵转化为尿素(吸热反应，受限于热力学平衡)。另一方面，低压(例如小于100巴)有助于汽提工艺，可以避免对中压回收段的需要。因此，期望有一个合成回路，使高压汽提器的反应器温度最大，压力最小。
等压或近等压回路无法达到此目标。大多数使用CO2汽提等压回路设备的另一个缺点是，这些部件必须安装在一定的最低高度上，以允许通过液相的重力进行循环。特别地，可能有必要将反应器置于汽提器上方以在高压合成回路内产生驱动力。
为了解决上述缺点，已经提出了一种具有非等压回路的CO2汽提设备，其中高压汽提器和高压冷凝器的运行压力明显低于合成反应器的压力，例如，反应器的运行压力高于150巴，汽提器和冷凝器的运行压力约为90巴。
该技术方案允许优化反应压力和汽提/冷凝压力，但是引入了另一个缺点，即降低了从冷凝器中回收的热量的值。更具体地，降低了可在冷凝器中产生的蒸汽的温度和压力。在大约90巴压力下的冷凝器中产生的蒸汽，可能不适合用于下游工艺步骤例如回收段中。因此，非等压回路的技术方案没有吸引力，因为它减少了可以在内部回收的热量，从而降低了能量效率。
同样令人感兴趣的领域是现有尿素设备的改造。通常对现有设备进行改造以提高容量(即，可以生产的尿素的量)和/或减少能量消耗。改造过程的主要成本来源包括改造高压设备和提供额外的换热表面。即使是相对较小的容量增加，也可能需要在高压冷凝器、中压或低压回收段或蒸发段中添加大量的热交换表面。这导致生产过程需要大量停机时间。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的上述缺点。特别地，本发明的目的是优化高压回路的操作，同时有效的回收热量以用于下游段。本发明的另一个目的是提供一种改造尿素设备的经济有效的方法，该方法适于增加尿素设备的容量，减少提供额外的热交换表面的成本。
通过在高压下由CO2和NH3合成尿素的方法实现了这一目的，该方法包括：
a)使CO2和NH3在反应压力下反应以形成尿素水溶液；
b)在汽提压力下汽提所述尿素水溶液，得到纯化溶液和含有氨和二氧化碳的气相；
c)在冷凝压力下，在至少一个冷凝器中冷凝所述气相以形成再循环溶液，所述再循环溶液被送回至所述反应步骤，从而形成合成回路；
d)利用所述冷凝步骤c)期间从所述气相中除去的热量，在第一回收压力和第一回收温度下产生至少第一蒸汽流；
e)在所述方法的至少一个下游步骤中，使用所述第一蒸汽流作为热源，
所述方法的特征在于：
f)在将所述第一蒸汽流用作所述至少一个下游步骤中的热源之前，压缩所述第一蒸汽流至压力大于所述回收压力且温度高于所述回收温度。
优选地，所述汽提步骤包括使所述水溶液以降膜方式通过外部加热管束。因此，汽提器可包括降膜垂直管束。例如，管束是蒸汽加热的。
在一些实施例中，步骤d)可以包括产生一个以上蒸汽流。任何额外的蒸汽流的压力和温度可以与第一蒸汽流相同或不同。根据不同实施例，步骤f)可以包括压缩一个或多个额外的蒸汽流。因此，受到压缩的蒸汽可以包括在冷凝步骤中产生的全部蒸汽或其一部分。例如，当产生多个蒸汽流时，经受压缩的蒸汽可以包括一个或多个所选择的蒸汽流，和/或一个蒸汽流的一部分。
在一些实施例中，步骤d)可以包括在单独的高压氨基甲酸酯冷凝器(HPCC)中产生不同的蒸汽流。例如，高压回路可以包括两个HPCC，在两个冷凝器中的一个中产生所述第一蒸汽流。在优选的实施例中，步骤d)包括分别在第一HPCC和第二HPCC中产生所述第一蒸汽流和一个第二蒸汽流，所述第一HPCC和第二HPCC串联连接。
在优选的应用中，所述汽提压力和所述冷凝压力低于所述反应压力，所述合成回路是非等压的。在特别优选的实施例中，汽提压力和冷凝压力比反应压力低至少50巴，更优选低至少100巴。
在非等压实施例中，可在明显低于反应压力的压力下从冷凝中得到再循环溶液，因此需要加压以再循环至反应环境。优选地，所述溶液通过离心泵被泵送至反应压力。
在一个优选的实施例中，所述第一回收压力为1.8巴表压(barg)至3.5巴表压(barg)，所述第一蒸汽流被压缩至3.0巴表压(barg)至6.0巴表压(barg)。
符号“barg”表示单位为巴的表压，即相对于大气压的压力。
蒸汽的压缩还使得蒸汽温度升高。通过压缩步骤使蒸汽温度优选升高10℃至30℃。所述第一回收温度优选不大于145℃，压缩后的蒸汽温度优选为至少150℃。
蒸汽的压缩优选是绝热的或基本绝热的。压缩可以是多级压缩。
在特别优选的实施例中，所述冷凝压力为70巴(bar)至90巴(bar)，优选80巴(bar)或约80巴(bar)。
在非等压回路中，汽提可以在与冷凝相同或不同的压力下进行。优选地，汽提压力与冷凝压力相同。
如前所述，通常优选高反应压力以提高转化率。在优选的实施例中，反应压力大于140巴(bar)，优选大于200巴(bar)。
将高压冷凝期间产生的蒸汽用作热源的至少一个下游工艺步骤中，可以包括回收未转化的氨基甲酸酯和/或浓缩以从尿素溶液中除去水。
例如，可在中压或低压下，在回收段中回收未转化的氨基甲酸酯，包括用高压冷凝器中产生的蒸汽进行加热的分解器。
例如，浓缩可以在一个或多个回收段下游的蒸发段中进行，其中将水除去以形成高浓度尿素熔体，适于精加工，例如制粒(prilling)或造粒(granulation)。
浓缩过程也可以在结晶段中进行。结晶工艺是已知的，涉及使尿素产物部分结晶，并且使结晶器中形成的蒸气冷凝，同时将包括从结晶器出来的所形成的尿素晶体的尿素溶液进料至液固分离器。从尿素晶体中分离出大部分溶液，然后将晶体进行离心分离，其中使用包含尿素水溶液的母液洗涤尿素晶体。
结晶段可以使用低级蒸汽运行。产生后未压缩的蒸汽可有利地用于加热结晶段。这意味着使用结晶工艺浓缩尿素段，具有减少需要被机械压缩的蒸汽量的优点。因此，在本发明的实施例中，步骤d)还包括产生至少第二蒸汽流，该第二蒸汽流在产生后未被压缩，用于向结晶段提供热量以浓缩尿素溶液。
溶液的汽提可借助气态汽提介质进行。例如，CO2或氨气可用作汽提介质。在CO2汽提工艺的一些实施例中，将新鲜的气态CO2一部分导向至汽提器，用作汽提助剂，一部分导向至反应器。
在优选的实施例中，新鲜CO2进料的任何部分都不直接送入冷凝器。相应地，新鲜的CO2可以被送至反应器，并且在CO2汽提工艺的情况下，可以部分地被送至汽提器。
高压回路可以包括一个以上冷凝步骤，例如两个串联的HPCC。在一个有趣的实施例中，将在第一冷凝步骤中产生的双相溶液进行至少一个第二冷凝步骤。在第二冷凝步骤中，可产生饱和蒸汽。有利地，所述饱和蒸汽可用于预热氨进料和/或离开回收段的尿素溶液的预浓缩步骤中。或者，也可用于在基于结晶技术浓缩段中去除水分。
在一些实施例中，在第一冷凝步骤中产生的两相溶液可以直接作为加热介质用于氨预热器和/或回收段和/或浓缩段的一些分解器中。
在一个优选实施例中，蒸汽的压缩是通过电动压缩机进行的，即使用由电动机驱动的压缩机，而不是由蒸汽轮机驱动的常规压缩机来进行的。特别是在改造的情况下，在经济上，安装电动压缩机比与蒸汽轮机相连的传统压缩机(涡轮压缩机)更具经济优势。申请人已经发现，令人惊讶的是，安装电动压缩机可以减少尿素设备的总消耗量，以生产的每公吨尿素的GCal计。
本发明的另一方面是根据权利要求所述的设备。
本发明的另一方面是改造尿素设备的方法，其中所述设备包括：
反应器，用于在反应压力下使CO2和NH3在其中反应以形成尿素水溶液。
汽提器，进料有所述尿素水溶液，其中，在汽提压力下对所述尿素水溶液进行处理，以得到纯化溶液和含有氨和二氧化碳的气相；
冷凝器，用于在冷凝压力下将来自所述汽提器的所述气相冷凝以形成再循环溶液，所述再循环溶液被送回至所述反应器，从而形成合成回路；
蒸汽系统，包括蒸汽管线，所述蒸汽管线被设置为利用从所述冷凝器中去除的热量来产生至少第一蒸汽流，其中，所述第一蒸汽流在所述设备的至少一个下游工段中用作热源；
所述方法包括：
在所述蒸汽系统中增加蒸汽压缩机，所述增加的压缩机被设置为升高所述第一蒸汽流的压力。
安装增加的蒸汽压缩机之后，压缩的蒸汽流被输送到至少一个下游工段。这可以使用新的蒸汽管线或现有的蒸汽管线来实现。
本发明的改造方法适用于具有等压或非等压合成回路的尿素设备。该方法还适于CO2汽提、自汽提和氨汽提设备。
本发明的主要优点在于，高压冷凝器提供的用于下游设备的蒸汽的压力和温度不再由冷凝压力和相关的蒸汽回收压力所决定。根据本发明，冷凝产生的一个或多个蒸汽流被压缩并以高于冷凝器出口的压力和温度送至热用户。从高压冷凝向中压或低压阶段内部循环的热量的温度不受限于高压氨基甲酸酯冷凝器中所选的冷凝压力。
可以说，本发明在高压回路和下游的中压或低压段之间安装了热泵，其中蒸汽被用作一个或多个热用户的热源。该热泵吸收第一温度下的冷凝器释放的热能(例如，在135℃时产生的蒸汽)，并将这些能量传递到更高温度下的目标工段(例如，在150℃冷凝蒸汽)。
因此，可以选择冷凝压力以优化冷凝工艺和汽提工艺，汽提工艺优选在相同压力下进行。另一方面，由于HPCC中产生的蒸汽的压缩，选择较低的冷凝压力(例如80巴)不会影响内部向下游段的热回收。
可以注意到，压缩需要输入能量。然而，在实际情况中，压缩比很小(通常小于2)，这意味着所述热泵的性能系数(COP)相当高，例如为10或更大。在一些实施例中，所述热泵的COP约为20。
上述COP表示释放的热量与用于压缩的功率之比。
本发明的另一个优点是减少了对部件的维护需求。在70巴(bar)至90巴(bar)的压力下和之后较低的温度下运行汽提和冷凝步骤，意味着降低了氨基甲酸铵对设备的腐蚀作用。此外，减少了HP分解步骤中副产物如缩二脲的形成，从而导致最终产品尿素的质量提高。另一个优点是由于HP分解器中较低的温度，减少了尿素的水解。
本发明的又一优点是，对于工艺侧的给定冷凝温度，可以降低所产生的蒸汽的回收压力，从而对于给定热交换表面的冷凝器，可以提高冷凝器热交换性能。由于蒸汽的中间压缩和加热，所得到的蒸汽的较低温度不会影响后续的回收。
本发明对于尿素设备的改造也是有意义的。本发明可以应用于改造具有等压或非等压高压回路的尿素设备。本发明的改造的优点包括：在不改造现有的HPCC和现有的MP或LP分解器和/或蒸发器的情况下，实现改动小但明显增加容量的可能性。设备停机时间短；投资成本有限。容量的增加是通过向HPCC和中压段或低压段的分解器提供额外的温差(ΔT)来获得的，从而增加可以传递的热量而保持热交换面积不变。
本发明适用于不同尿素工艺，特别是适用于已知的CO2汽提工艺和自汽提工艺。与原始技术相比，本发明在这两种情况下都减少了蒸汽消耗。
本发明的优点之一是减少了能量消耗。例如，申请人已经发现，本发明在自汽提工艺中消耗减少了0.1Gcal/MT(每公吨尿素的Gcal)，在自汽提工艺中消耗减少了0.12Gcal/MT。
附图说明
图1是根据本发明的第一种实施方式改造的CO2汽提尿素设备的示意图。
图2是根据本发明的第二种实施方式的CO2汽提尿素设备的示意图。
图3是根据本发明的第三种实施方式的自汽提尿素设备的示意图。
具体实施方式
图1以简化方式示出了常规CO2汽提尿素合成回路，包括反应器1、汽提器2和冷凝器3，它们基本上在相同的压力下操作，例如120巴(bar)至210巴(bar)。因此，所述反应器1、汽提器2和冷凝器3形成等压高压回路。该回路可以包括未示出的其他部件(例如洗涤器)。
例如利用喷射器(未示出)，将新鲜的CO2流7进料至汽提器2，将NH3的原料8进料至冷凝器3。在本发明的另一个实施例中，新鲜的CO2的进料可以分成两个进料流，分别进料至反应器1和汽提器2(未示出)。
CO2流7在汽提器2中用作汽提介质。
将反应器1中形成的包含尿素和氨基甲酸酯的水溶液4送入汽提器2，在汽提器2中得到纯化的尿素溶液9和气相5。
通过膨胀阀11将纯化的尿素溶液9送入一个或多个回收段，例如低压下(例如2-6巴)的回收段10中。
在回收段10中，对减压后的尿素溶液9进行进一步处理，包括分解氨基甲酸酯以及冷凝氨和二氧化碳的蒸汽。将如此得到的氨基甲酸酯溶液16泵送回高压冷凝器3。将纯化的尿素溶液19送至下游的精制段。
来自汽提器2的气相5在冷凝器3中至少部分冷凝，并经由管线6再循环至反应器1。
如图1所示，在冷凝器3中，气相5的冷凝的热量被传递至水12，并用于产生蒸汽13，该蒸汽13用于设备的下游段，例如回收段10，或回收段10之后的精制段。
特别地，冷凝器3中产生的蒸汽13在蒸汽压缩机14中被压缩以提高其压力和温度。可以将由所述压缩机14输送的如此得到的压缩/加热后的蒸汽15导向至回收段10，在此将热量提供给一个或多个相关设备，例如，提供给中压和/或低压下运行的一个或多个分解器。
蒸汽压缩机14可以是多级压缩机。在一些实施例中，蒸汽压缩机14是电动压缩机。
在另一个实施例中，蒸汽15的至少一部分可以在回收段10之后的后精制段中使用。所述精制段可以包括蒸发段或结晶段，以从溶液19中去除水。例如，热蒸汽15可以用于向蒸发段或结晶段提供热量。
图2示出了根据第二种实施方式的CO2汽提设备，其中与图1相对应的部件由相同的附图标记表示。
在图2中，由反应器1、汽提器2和冷凝器3形成的高压回路是非等压的。特别地，汽提器2和冷凝器3的操作压力低于反应器1的压力。例如，反应器1在210巴(bar)下操作，而汽提器2和冷凝器3在约80巴(bar)下操作。
通过阀17将反应流出物4减压至汽提压力，从冷凝器3中取出的再循环溶液通过泵18达到反应压力。
图2的实施例的优点在于，与反应压力相比，汽提器和冷凝器可以在相对较低的压力下操作。然而，由于通过压缩机14的中间压缩，从冷凝器3到回收段10的热量回收不会受到相对较低的冷凝压力的不利影响。这种压缩提高了蒸汽的温度，从而使蒸汽15可用于加热回收段10，例如回收段10的分解器。
同样，如图2所示的实施方式中，新鲜的CO2进料7可以分成两股料流7a和7b，分别被导向至反应器1和汽提器2。
新鲜氨8被分成导向至反应器1的料流8a和导向至冷凝器3的料流8b。
压缩机14安装了热泵，该热泵将热量从冷凝器3传递至回收段10，同时提高了所述热量的温度。
在优选的实施方式中，由冷凝器3产生的蒸汽13的温度约为135℃，压力约为2.1巴表压(barg)。由压缩机14输送的蒸汽15的温度至少为150℃，压力高于3.5巴表压(barg)。
在本发明的另一些有利的实施方式中，高压回路可以包括一个以上冷凝器。例如，在包括非等压高压回路的尿素合成工艺中，冷凝器3中产生的双相溶液进行第二冷凝步骤，在该步骤中产生饱和水蒸汽。在将溶液19进料至蒸发段以除去水并产生尿素熔体之前，所述饱和蒸汽可用于预热氨和/或用于溶液19的预浓缩步骤。可选地，也可以用于在基于结晶技术的浓缩段中去除水。
例如，所述预浓缩步骤可以在管壳式预浓缩器中通过将两相溶液送至壳侧来进行。
图3是包括反应器1、汽提器2和冷凝器3的自汽提尿素设备的示意图。
将新鲜的CO2料流7和NH3进料送入反应器1。将反应器流出物4通过阀17减压并送至汽提器2。汽提过程之后，通过膨胀阀11将纯化的尿素流出物9送到下游的一个或多个回收段10。通常，这些回收段包括中压回收段和低压回收段。在回收段中处理后，将纯化的溶液19送到精加工段。
在自汽提步骤中形成的气相5与来自回收段的氨基甲酸酯再循环溶液16合并。如此得到的料流26在冷凝器3中至少部分地冷凝，并且将冷凝的氨基甲酸酯溶液20送入氨基甲酸酯分离器21，在此产生液体溶液23和气相22。
借助于泵24将液体溶液23再循环至反应器1中，该泵24使溶液23回到反应压力。在到达反应器1之前，将由泵24输送的液体溶液25与来自外部的氨新鲜进料8混合形成流26。然后将流26送至反应器1。
在氨基甲酸酯分离器21中产生的气相22被送至回收段，例如被送至中压分解器。
在图3的变型中，汽提器2和冷凝器3可以在仅稍微小于反应压力的压力下操作。在这种情况下，溶液23可以通过喷射器(而不是泵24)进料到反应器1中，其中喷射器的动力流是氨进料8。
在图3的变型中，汽提器2和冷凝器3可以在仅稍微小于反应压力的压力下操作。在这种情况下，溶液23可以通过喷射器(而不是泵24)进料至反应器1中，其中喷射器的动力流是氨进料8。
图1至图3的方案可以源于现有设备的改造，其中改造包括增加压缩机14，如果需要的话，提供相关的蒸汽管线。

Claims (22)

1.一种由CO2和NH3合成尿素的方法，包括：
a)使CO2和NH3在反应压力下反应以形成尿素水溶液(4)；
b)在汽提压力下汽提所述尿素水溶液，得到纯化溶液(9)和含有氨和二氧化碳的气相(5)，其中，所述汽提步骤包括使所述水溶液以降膜方式通过外部加热管束；
c)在冷凝压力下，在至少一个冷凝器中冷凝所述气相以形成再循环溶液(6)，所述再循环溶液(6)被送回至所述反应步骤，从而形成合成回路；
d)利用所述冷凝步骤c)期间从所述气相(5)中除去的热量，在第一回收压力和第一回收温度下产生至少第一蒸汽流(13)；
e)在所述方法的至少一个下游步骤(10)中，使用所述第一蒸汽流作为热源，
所述方法的特征在于：
f)在将所述第一蒸汽流(13)用作所述至少一个下游步骤中的热源之前，压缩所述第一蒸汽流(13)至压力大于所述回收压力且温度高于所述回收温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述汽提压力和所述冷凝压力低于所述反应压力，所述合成回路是非等压的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述汽提压力和所述冷凝压力比所述反应压力低至少20巴。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述冷凝压力为70巴至90巴，优选80巴或约80巴。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述汽提压力与所述冷凝压力相同。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以不大于2的压缩比进行所述步骤f)的压缩。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一回收压力为1.8巴表压至4.0巴表压，步骤f)的压缩使压力升至3巴表压至6巴表压。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一回收温度不高于145℃，步骤f)的压缩之后的所述蒸汽的温度为至少150℃。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)包括以不同的压力产生至少两个蒸汽流，至少一个所述蒸汽流根据步骤f)被压缩。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应压力大于140巴，优选大于200巴。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在以下任一步骤中使用所述压缩蒸汽作为热源：回收未转化的氨基甲酸酯的步骤(10)；蒸发步骤，以从尿素溶液中除去水；结晶步骤，以从尿素溶液中除去水。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述溶液的汽提是借助气态汽提介质进行的，所述汽提介质是CO2或氨。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述冷凝步骤中不添加新鲜的CO2。
14.前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)还包括产生至少第二蒸汽流，所述第二蒸汽流在产生之后不被压缩，而是用于向结晶工段提供热量以浓缩尿素水溶液。
15.根据权利要求2-14中任一项所述的方法，其中，由冷凝得到的所述再循环溶液经由离心泵(18)被泵送到所述反应压力。
16.前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一蒸汽流(13)的所述压缩步骤是利用由电动机驱动的压缩机来进行的。
17.一种由CO2和NH3合成尿素的设备，所述设备至少包括：
反应器(1)，用于在反应压力下使CO2和NH3在其中反应以形成尿素水溶液；
汽提器(2)，进料有所述尿素水溶液，其中，在汽提压力下对所述尿素水溶液进行处理，以得到纯化溶液(9)和含有氨和二氧化碳的气相(5)，其中，所述汽提器包括降膜垂直管束；
冷凝器(3)，用于在冷凝压力下将来自所述汽提器的所述气相冷凝以形成再循环溶液，所述再循环溶液(6)被送回至所述反应器，从而形成合成回路；
蒸汽系统，包括至少第一蒸汽管线，所述第一蒸汽管线被设置为利用从所述冷凝器中去除的热量来产生第一蒸汽流，其中，所述第一蒸汽流在所述设备(10)的至少一个下游工段中用作热源；
所述设备的特征在于：
所述蒸汽系统包括蒸汽压缩机(14)，所述蒸汽压缩机(14)被设置为升高所述第一蒸汽流的压力，并将所得到的压缩蒸汽流输送到所述至少一个下游工段。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述合成回路是非等压的，所述汽提器和冷凝器的运行压力低于所述反应器的压力，优选低至少20巴。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述合成回路包括离心泵(18)，所述离心泵(18)被设置成将来自所述冷凝器的所述再循环溶液(6)进料至所述反应器，从而将所述溶液的压力升高至所述反应压力。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的设备，其中，所述蒸汽压缩机由电动机驱动。
21.一种改造尿素设备的方法，其中：
所述设备包括：
反应器，用于在反应压力下使CO2和NH3在其中反应以形成尿素水溶液；
汽提器，进料有所述尿素水溶液，其中，在汽提压力下对所述溶液进行处理，以得到纯化溶液和含有氨和二氧化碳的气相，其中，所述汽提器包括降膜垂直管束；
冷凝器，用于在冷凝压力下将来自所述汽提器的所述气相冷凝以形成再循环溶液，所述再循环溶液被送回至反应器中，从而形成合成回路；
蒸汽系统，包括至少第一蒸汽管线，所述第一蒸汽管线被设置为利用从所述冷凝器中去除的热量来产生第一蒸汽流，其中，所述第一蒸汽流在所述设备的至少一个下游工段中用作热源；
所述方法包括：
在所述蒸汽系统中增加蒸汽压缩机(14)，所述增加的压缩机被设置成提高所述第一蒸汽流的压力。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述增加的压缩机由电动机驱动。
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