CN116459534A - 具有汽提器的尿素设备和汽提方法 - Google Patents

具有汽提器的尿素设备和汽提方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116459534A
CN116459534A CN202310487682.2A CN202310487682A CN116459534A CN 116459534 A CN116459534 A CN 116459534A CN 202310487682 A CN202310487682 A CN 202310487682A CN 116459534 A CN116459534 A CN 116459534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tube
stripper
shell
tubes
urea
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310487682.2A
Other languages
English (en)
Inventor
L·W·葛维斯
J·科洛马冈萨雷斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stamicarbon BV
Original Assignee
Stamicarbon BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stamicarbon BV filed Critical Stamicarbon BV
Publication of CN116459534A publication Critical patent/CN116459534A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/06—Evaporators with vertical tubes
    • B01D1/065—Evaporators with vertical tubes by film evaporating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B01D1/2887—The compressor is integrated in the evaporation apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
    • B01D19/001—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid
    • B01D19/0015—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid in contact columns containing plates, grids or other filling elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/14—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C273/16—Separation; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/18—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas
    • C07C273/189—Purification, separation, stabilisation, use of additives

Abstract

本发明公开了一种用于在汽提器中汽提从尿素形成过程接收的尿素合成溶液的方法，其中使氨和CO2在尿素形成条件下反应。该汽提器的壳体空间包括连续竖直区域。

Description

具有汽提器的尿素设备和汽提方法
本申请是2020年6月5日提交的发明名称为“具有汽提器的尿素设备和汽提方法”、申请号为“202080042129.2”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于汽提尿素合成溶液的方法和尿素设备。本发明还涉及壳管式热交换器、用于尿素设备的汽提器、尿素生产方法和改进尿素设备的方法。本发明进一步涉及改进尿素设备的方法。
介绍
根据汽提工艺设计的尿素设备包括高压(HP)汽提器，该高压汽提器是包括竖直管束、壳体以及壳体与管之间的壳体空间的壳管式热交换器。汽提器被配置为降膜热交换器，用于接收在管中待汽提的尿素合成溶液，并且用于接收壳体空间中的可冷凝加热流体。壳体包括用于可冷凝气态加热流体(诸如蒸汽)的入口，以及用于冷凝物的出口。大部分蒸汽在壳体空间中冷凝。例如，在操作中，每个管从汽提器中取出至少15kg/hr或例如20kg/hr-40kg/hr蒸汽冷凝物。
除尿素之外，尿素合成溶液还包含氨基甲酸铵和水，并且通常还包含游离氨和CO2。氨基甲酸铵在汽提器中的常规温度(例如高于150℃，例如在180℃-220℃的范围内)处具有极强的腐蚀性。因此，汽提器管通常由特殊钢种(诸如双相奥氏体-铁素体不锈钢)制成。示例性钢种在WO 95/00674、WO 2017/013180和WO 2017/014632中有所描述。
尽管用这些类型的钢通常实现了良好的耐腐蚀性和汽提器管的长使用寿命，但仍可能发生某些腐蚀。特别是对于具有例如至少2700MTPD(公吨/天)尿素的设计容量的示例性单列尿素设备，汽提器可以包括例如具有3500至6000根管的管束，管束直径为约3.0m至3.5m。具有甚至更多管的管束也是可能的。发现对于非常大的管束，存在一定的腐蚀风险。
汽提器管的腐蚀取决于管中的温度。已经观察到腐蚀主要发生在管的某些竖直部分，这是由于管从底部到顶部的温度分布。例如，在从有效管长度的顶部开始的有效管长度的70％-90％处的竖直区域中观察到管的最大腐蚀。在管的较高部分，尿素溶液的温度仍然相对较低，并且从顶部到底部逐渐升高。在有效管长度的最低部分，氨基甲酸铵的浓度较低。
通常，对于壳管式热交换器，通常将导流板安装在壳程上，以由于湍流增加而提供更高的传热速率，并支撑管，从而降低由于振动而造成损坏的可能性。同样在尿素设备的汽提器中，通常将导流板放置在壳体空间中，以通过确保壳体空间中蒸汽的期望流动模式来改善蒸汽与管之间的热交换。例如World Fertilizer Magazine 2019年2月第8页示意性地示出了具有盘环式导流板的尿素设备的HP汽提器的设计。
导流板布置的示例性类型包括单段式、双段式和盘环式。这些类型的导流板是具有用于管的孔的导流板片。导流板片在导流板高度处的水平横截面的壳体空间中留出一些开放空间，以允许加热流体沿导流板流动。导流板之间的中心到中心距离称为导流板间距，并且这可以调整以改变横向流动速度。实际上，导流板间距通常小于某个最大导流板间距，该最大导流板间距通常远小于壳体的内径。在适当的导流板间距的情况下，分段式导流板不仅用于引导壳体空间中的流动，而且还保护管免受振动损坏并防止管弯曲。
分段式导流板、盘式导流板和环式导流板以及其他类型的导流板通常是包括用于管的孔的金属板。管通常装配在孔中而没有显著间隙，例如不超过2.0mm，通常不超过0.5mm，例如0.2mm。因此，导流板片中的管孔通常不允许大量冷凝物排放。
本发明的目的是提供一种用于尿素设备的高压汽提器，其至少部分地解决了汽提器管的管腐蚀的上述问题；以及包括这种汽提器的尿素设备和使用这种汽提器汽提尿素溶液的方法。以下描述中讨论了另外的目的。
发明内容
本发明在第一方面涉及一种用于汽提从尿素形成过程接收的尿素合成溶液的方法，其中使氨和CO2在尿素形成条件下反应，其中所述尿素合成溶液包含尿素、水和氨基甲酸铵，所述方法包括：
-使所述尿素合成溶液在汽提器中经受汽提并与气态加热流体进行间接热交换，其中所述汽提器是包括管束、壳体和壳体空间的竖直壳管式热交换器，所述管束包括管，其中所述尿素合成溶液在所述管中作为降膜提供，并且其中所述加热流体被供应到所述壳体空间中并且至少部分地在所述壳体空间中冷凝，
-其中所述管束优选地具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述管束具有外管界限并且所述有效管长度与外管界限直径的比率优选地为2.5或更小，其中所述外管界限是通过环绕所述管束中的最外管而形成的圆的直径，
-其中所述壳体空间优选地在每个竖直高度处具有用于加热流体冷凝物的排放区域，
-其中所述壳体空间优选地包括至少1.6m竖直长度的连续竖直区域，其中所述连续竖直区域不包括导流板(并且优选地不包括分段式导流板、盘式导流板或环式导流板)，和/或其中在所述连续竖直区域中，对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面，具有相同尺寸并且位于所述水平横截面中的区域中并且位于所述外管界限内的至少0.25m2的任何两个圆形区域之间的用于加热流体冷凝物的排放区域相对于所述两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％；和/或其中所述连续竖直区域不包括导流板。
本发明在另一方面涉及一种用于汽提从尿素形成过程接收的尿素合成溶液的方法，其中使氨和CO2在尿素形成条件下反应，其中所述尿素合成溶液包含尿素、水和氨基甲酸铵，所述方法包括：
-使所述尿素合成溶液在汽提器中经受汽提并与气态加热流体进行间接热交换，其中所述汽提器是包括管束、壳体和壳体空间的竖直壳管式热交换器，所述管束包括管，其中所述尿素合成溶液在所述管中作为降膜提供，并且其中所述加热流体被供应到所述壳体空间中并且至少部分地在所述壳体空间中冷凝，
-其中所述管束优选地具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述壳体空间优选地在所述管与加热流体接触的每个竖直高度处具有用于加热流体冷凝物的排放区域，并且其中管由条支撑，其中所述条优选地具有小于10mm的宽度。
本发明还涉及如所使用的或如所述方法中所定义的此类汽提器。
本发明还涉及一种尿素设备，所述尿素设备包括高压合成区段，所述高压合成区段包括尿素反应区段、高压氨基甲酸酯冷凝器和汽提器，其中所述汽提器被配置为竖直降膜壳管式热交换器并且包括管束、壳体以及上管板和下管板，以及壳体空间，所述管束包括管，所述壳体空间设置在所述上管板与所述下管板之间的所述壳体中，其中所述汽提器适于维持所述管中待汽提的尿素合成溶液的降膜并且包括用于供应到所述壳体空间的气态加热流体的入口和用于来自所述壳体空间的气态加热流体和加热流体冷凝物的出口，
-其中所述管束优选地具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是在操作中与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述管束具有外管界限并且所述有效管长度与外管界限直径的比率优选地为2.5或更小，其中所述外管界限是通过环绕所述管束中的最外管而形成的圆的直径，
-其中所述壳体空间优选地在所述管与加热流体接触的每个竖直高度处具有用于加热流体冷凝物的排放区域，
-其中所述壳体空间优选地(1)包括至少1.6m竖直长度的连续竖直区域，其中对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面，具有相同尺寸并且位于所述外管界限内的所述水平横截面中的至少0.25m2的任何两个圆形区域，之间的排放区域相对于所述两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％，和/或(2)其中所述连续竖直区域不包括导流板，
其中所述管(3)优选地由条支撑，其中所述条优选地具有小于10mm的宽度。本发明还涉及此类汽提器。汽提器例如具有所述特征(1)或所述特征(2)或特征(3)，诸如特征(1)和(2)组合，或特征(2)和(3)组合，或特征(1)、(2)和(3)组合。这同样适用于该方法中使用的汽提器。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的汽提器。
图2示意性地示出了根据本发明的汽提器。
图3示意性地示出了根据本发明的汽提器的支撑结构。
图4示意性地示出了根据本发明的尿素设备。
具体实施方式
本发明基于这样的明智见解，即尿素设备的高压汽提器中的汽提器管的腐蚀可以通过避免加热流体冷凝物(例如蒸汽冷凝物)在管的竖直区域处(此处管处于腐蚀的风险中)的管附近的汽提器壳体空间中的积聚而减少。当管束直径较大并且因此常规使用的导流板(例如，分段式导流板或盘式导流板和环式导流板)也较大时，壳体空间中冷凝物的这种积聚尤其可能发生，使得冷凝物通过排放不能除去或不能充分除去。本发明人惊奇地发现，通过防止冷凝物的这种积聚，提高了有冷凝物积聚风险的汽提器区域中的局部热交换效率。这种更好的局部热交换效率提高了汽提器的整体热交换效率，从而导致更高的汽提效率(alfa)。因此，为了实现给定的固定汽提效率(alfa)，汽提器的壳侧中的蒸汽的温度和由此产生的压力可以低于冷凝物积聚的情况。较高的壳程蒸汽温度和由此产生的压力(以补偿冷凝物积聚时降低的局部热交换效率)导致至少其他管(壳程上没有积聚冷凝物的管)中的区域温度过高，即引起汽提器中的热点。这导致管(内壁)被接收在所述管中的尿素合成溶液中含有的氨基甲酸铵腐蚀。腐蚀可能发生在所述热点中。因此，在本发明中，降低了汽提器管中腐蚀的风险。
通常，单个汽提器管的使用寿命由最小壁厚度决定，以避免管破裂和针孔的风险，以及腐蚀性介质泄漏或少量泄漏到壳体空间中的风险。壁厚低于安全最小值的管通常需要在设备关闭期间堵塞以进行维护。管堵塞常常带来显著的故障风险点(具体地讲，塞焊会带来泄漏风险)。此外，汽提器的维护频率由管束中腐蚀率最高的管决定。
在优选的实施方案中，在本发明中(基本上)省略了分段式导流板和盘环式导流板。令人惊讶地发现，通过建模研究，热交换以这种方式改进。这甚至更令人惊讶，因为这种导流板通常用于通过提供加热流体的横向流动来改善壳管式热交换器中的热传递。通过在壳体空间中省略包括导流板片的导流板，避免了在管具有更大腐蚀风险的竖直区域中的壳体空间中的冷凝物积聚。这种腐蚀风险区域是例如高于底部管板上表面上方的有效管长度的10％的水平以上的区域。在本发明中，在底部管板上的壳体空间中仍可能出现一些冷凝水积聚；这不影响腐蚀风险。
在本发明中，优选地，用于管(诸如网格结构)的支撑结构布置在壳体空间中以防止管弯曲和/或防止管振动。
如本文所用，对于工艺流(特别是尿素溶液)，高压(HP)为至少100bara，例如110bara-160bara，中压(MP)为20bara-60bara，低压(LP)为4bara-10bara。这些压力范围用于工艺溶液，而对于加热流体诸如蒸汽不必相同。缩写“bara”是指巴绝对压力。
本发明在第一方面涉及一种用于汽提尿素合成溶液的方法。尿素合成溶液来自尿素形成过程，其中使氨和CO2在尿素形成条件下反应。尿素合成溶液例如从包含在尿素设备的高压区段中的尿素反应区段接收，该高压区段还包括高压氨基甲酸酯冷凝器。
在一个方面，本发明还涉及一种尿素生产方法，包括：使NH3和CO2在尿素设备的高压区段的反应区中在尿素形成条件下反应得到尿素合成溶液，在根据本发明的汽提器中在高压下汽提尿素合成溶液，得到汽提的尿素溶液和混合气体，以及在高压冷凝器中将混合气体冷凝形成氨基甲酸铵溶液，以及将氨基甲酸铵溶液从高压冷凝器供给到反应区。尿素生产过程在包括所讨论的本发明汽提器的本发明尿素生产设备中进行。
尿素合成溶液包含尿素、水和氨基甲酸铵、游离氨和一些游离CO2。尿素合成溶液在汽提器管中处于高压，例如高于100巴或高于140巴。汽提器入口处的尿素溶液为例如至少180℃。
该方法包括使汽提器管中的尿素合成溶液经受汽提并通过管壁与汽提器壳体空间中提供的热交换流体进行间接热交换，由此热交换流体至少部分地(例如至少80重量％或至少90重量％)冷凝并将热量传递到管内部的尿素合成溶液。冷凝发生在管外表面上的大部分。
有效管长度的最高部分处(刚好在上管板下方)的管壁温度为例如至少175℃，优选在175℃-185℃的范围内。最高管壁温度例如在从有效管长度的顶部(即从上管板底部)的有效管长度的70％-90％的竖直区域中达到，并且是例如至少180℃，例如190℃-225℃。
热交换流体优选为蒸汽。蒸汽压力为例如15巴-30巴，并且例如使用饱和蒸汽或温度比饱和蒸汽温度高10℃的蒸汽。壳体出口处的蒸汽质量分数为例如0％-20％(相对于总出口蒸汽，即包含冷凝物)，优选地0.0％-5％，这表明冷凝充分以确保良好的热传递。
汽提器是包括管束、壳体和壳体空间的竖直壳管式热交换器。壳体例如由圆柱形容器提供。汽提器还包括上管板和下管板。管束包括管，优选直管。在该方法中，尿素合成溶液在管中作为降膜提供，并且加热流体被供应到壳体空间中。壳体空间是管板之间的壳体内未被管占据的空间。因此，壳体空间不包括管壁的体积和管的内部区域。在使用分段式导流板或盘环式导流板的情况下，导流板片布置在壳体空间中。汽提器被配置为降膜式热交换器，使得管束竖直布置。管限定汽提器的竖直轴线。
该方法涉及使尿素合成溶液经受汽提。汽提通常涉及使汽提器管中的尿素合成溶液与逆流汽提气流接触。汽提气流具有比尿素合成溶液更低的NH3和/或CO2的分蒸气压。汽提是例如CO2汽提、氨汽提或自汽提。这些类型的汽提是尿素设备领域中已知的。
因此，汽提涉及例如使用至少部分进料CO2作为供应到底部管中的汽提气的CO2汽提(其中CO2进料例如包含一定量的添加钝化空气，例如相对于CO2进料的0.01体积％-0.6体积％O2的量)，或例如使用进料NH3作为供应到底部管中的汽提气的氨汽提。
汽提还可以涉及例如自汽提，其中汽提气通过加热汽提器管中的尿素合成溶液而有效地提供，其中尿素合成溶液含有过量的氨(例如N/C比大于3)，使得在汽提器管的底部部件中加热产生相对富含氨的气体。该气体向上通过汽提器管，并且用作管上部的尿素合成溶液的降膜的汽提气。
在加热和汽提气的作用下，尿素合成溶液中的氨基甲酸铵在汽提器管中分解为CO2和NH3，CO2和NH3以气体形式从液体中除去，并以混合气流形式在顶部离开汽提器，该混合气流至少部分地供应到高压氨基甲酸酯冷凝器。氨基甲酸铵分解是吸热的。
通常但非排他地，管束具有4米至9米例如6m-7m的有效管长度，其中有效管长度是与蒸汽接触的管部件的长度。因此，有效管长度与设置在管板之间的壳体空间的竖直长度相同。
管束具有如本领域常见的外管界限(OTL)。外管界限是通过环绕管束中的最外管而产生的圆。该圆的直径是OTL直径。
通常但非排他地，管束的有效管长度与管束的外管界限直径之比为2.5或更小，例如2.0或更小。
管束包括例如至少1000个管、至少2000个管、至少3000个管或至少4000个管或至少5000个管、或甚至至少8000个管、或甚至更多管。例如，可以在具有约3500MTPD尿素的设计容量的尿素设备中使用超过4000个管。尿素设备的经济规模导致尿素设备规模越来越大，其中界限主要通过设备诸如汽提器的建造和运输来决定。因此，本发明还可以有用地与具有非常多管例如8000至10.000个管或甚至10.000至20.000个管的汽提器一起应用。管束的OTL可以例如为至少2m、至少2.5m、至少3.0m或甚至至少4.0m。管间距、管壁厚度和管内径通常与汽提器容量无关，使得具有更多管的汽提器通常具有更大的OTL直径并且可以具有相同的有效管长度。
壳体空间优选地具有在壳体空间的每个竖直高度处用于蒸汽冷凝物的排放区域。在一些实施方案中，壳体空间在管与蒸汽接触的每个竖直高度处具有用于蒸汽冷凝物的排放区域。优选地，管与蒸汽的这种接触在壳体空间的每个竖直高度处对至少一些管(但不一定所有管)进行，壳体空间终止于管板。如本文所用，排放区域是适于排放管的壳程上存在的冷凝物的壳体空间的空区域。因此，排放区域不包括任何占用的部件(诸如通过导流板)，并且还不包括管(内部空间和管壁)占用的表面积，因为管不是壳体空间的一部分。因此，排放区域也是蒸汽的流动区域。因此，壳体空间优选地在竖直方向上未划分以用于蒸汽和/或冷凝物的流动。
汽提塔包括布置在壳体空间下部的用于冷凝物的出口，例如直接设置在底部管板上方的壳中。
壳体空间优选地包括至少1.6m竖直长度的竖直区域，该竖直区域不包括导流板(具体地不包括分段式导流板、盘式导流板或环式导流板)或基本上不包括导流板。优选地，壳体空间根本不包括分段式导流板或盘式导流板和环式导流板。在此类导流板(分段式导流板或盘式和环式导流板)设置在壳体空间中的其他实施方案中，则每个导流板优选地与其他导流板和管板竖直间隔超过1.6m，更优选地超过3m。这尤其适用于表面积(不包括管的孔)超过壳体空间的水平表面积的20％或超过50％的导流板，这对于分段式导流板、环式导流板和盘式导流板是典型的。在本文中，“水平”是指垂直于管的平面。
通常但非排他地，壳体空间包括至少1.6m竖直长度的连续竖直区域，其中对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面，具有相同尺寸(具有相同直径的圆)并且位于所述外管界限内的至少0.25m2、优选0.25m2至0.50m2的任何两个圆形区域之间的排放区域相对于两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％。在本文中，“水平”是指垂直于管的平面。如本文所用，排放区域是适于排放管的壳程上存在的冷凝物的壳体空间的空区域。例如，两个圆形区域的直径均为0.60m。在一个实施方案中，连续竖直区域的竖直长度为1.6m至3.0m。在一个优选的实施方案中，连续竖直区域的竖直长度为至少3.0m。在一个优选的实施方案中，连续竖直区域的竖直长度为有效管长度的至少60％、至少70％、至少80％或甚至且最优选地至少90％。较长或相对较长的连续竖直区域有利地在汽提器中提供良好的热传递。
如图1示意性所示，汽提器(1)(是示例性壳管式热交换器)包括壳体(2)和管束(3)，该管束包括管(4)(仅示出了四个管，实际上通常提供了超过3000个管)。汽提器还包括上管板(6)和底部管板(7)。管板之间的壳中未被管(既未被管壁也未被管内部空间)占据的空间提供壳体空间(5)。管束具有外管界限(OTL)(12)，它是环绕外管的圆。壳体(2)包括位于顶部的用于进入壳体空间(5)的气态加热流体(例如蒸汽)的入口(16)和位于底部的用于来自壳体空间的冷凝物(和可能的一些剩余蒸汽)的出口(17)。
出于说明的目的，汽提器包括分段式导流板片(8)；分段式导流板片的使用不是优选的。分段式导流板(8)具有截断口(9)，该截断口在导流板(8)的高度处提供用于蒸汽的流动和壳体空间中冷凝物排放的开放空间(19)。
壳体空间(5)还包括连续竖直区域(10)，该连续竖直区域不含分段式导流板和盘式导流板和环式导流板，或其他占据较大水平区域的结构。对于所述连续竖直区域(10)的每个水平横截面(11)，外管界限(12)限定横截面(11)的位于所述外管界限(12)内的区域(13)。在该区域(13)中，两个圆形区域(14A,14B)可以限定为至少0.25m2并且具有相同的直径，并且因此两者均位于水平横截面和OTL内。优选地，两个圆形区域为0.25m2-0.50m2。优选地，两个圆形区域均具有0.60m的直径。
应注意，在图1的简化图中，圆形区域(14,15)的直径为OTL直径的约20％，例如0.60m直径的圆形区域和3.0m的OTL直径。然而，管(4)的直径被放大。实际上，OTL中至少0.25m2的任何圆形区域将通常包括至少20个管。例如，在具有以六边形图案布置的管和例如约40mm的中心到中心管距离的示例性实施方案中，至少0.25m2的任何圆形区域通常包括至少100个管。
考虑到横截面(11)不是板，并且壳体空间在所述横截面处是空的，两个圆形区域的排放区域相同。因此，两个圆形区域之间的排放区域的差异为0％。整个区域(13)是空的空间，允许排放冷凝物，从而提供横截面(11)的排放区域(19A)。
相比之下，对于分段式导流板(8)的高度处的横截面，在OTL边界内将存在(至少0.25m2的)至少两个圆形区域，其表面积相对于两个圆形区域的平均排放区域的差异超过5％。例如，0.25m2的圆形区域(15A)位于导流板8处并且具有0m2排放区域，而也为0.25m2的第二圆形区域(15B)部分位于导流板的截断口中并且因此具有例如0.125m2的排放区域，从而产生0.125m2的表面排放区域的差异，该差异为(0.0625m2的)平均表面排放区域的200％，因此超过5％。因此，包括所示的分段式导流板(8)的壳体空间的任何竖直区域都不是连续竖直区域，其中对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面，位于所述外管界限内的至少0.25m2的任何两个圆形区域之间的排放区域相对于两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％。如图所示，对于导流板片(8)，存在圆形区域，其主要部分位于截断口开放空间(19)，并且圆形区域完全在导流板片上，特别是如果OTL直径大于2m，圆形区域为至少0.25m。例如，如果截断口宽度为60cm，OTL为2m或更大，则至少一个圆形区域完全在截断口开放空间内。
此外，需要将适当尺寸的所有圆形区域与OTL边界进行比较。连续竖直区域(10)仅是两个高度界限的选择，而不是水平平面的界限。
此外，在操作中，蒸汽冷凝(通常在排出热量的管上)并且冷凝物(18)积聚在导流板片(8)上，特别是在远离截断口(9)的水平区域(例如超过20cm)中。如上所述，导流板片(8)不是优选的并且优选地被完全省略。
如果在图1中导流板片(8)与上管板(6)之间的竖直距离超过1.6m，则汽提器(1)包括如上定义的竖直区域。
在优选的实施方案中，汽提器包括一个或多个用于支撑管束的管的支撑结构，该支撑结构布置在壳体空间中。支撑结构有助于避免振动，尤其是在启动和关闭期间。支撑结构还有助于通过减小管的无支撑长度来避免弯曲。支撑结构优选地包括布置在管之间的水平平面中的条。条具有例如小于10mm、例如小于6mm的宽度(水平平面中的最小尺寸)。因此避免了条上的蒸汽冷凝物积聚。条的长度(在水平面中)例如超过1.0m。条高度(竖直)为例如至少5mm，或至少10mm，例如在5mm-40mm的范围内，例如10mm-30mm。条例如布置在网格中。优选地，支撑结构包括安装环；安装环优选地是圆形的。在一些实施方案中，安装环设置有一个竖直条层。在其他实施方案中，安装环设置有例如至少2个条层，其中每层中的条(基本上)彼此平行(例如，175°-180°角)，并且其中条在相邻层中具有不同方向并且具有交叉点。优选地，相邻层的条至少在交叉点处彼此上方。优选地，一层中的条彼此不交叉。相邻层中的条之间的角度通常与管束中的管间距(例如三角形间距)匹配，以将管保持在适当位置。安装环的相邻层中的条优选地在一些但通常不是所有交叉点处彼此接合。条也可以是互锁的。连接到同一安装环上的不同条层的连接或互锁提供了坚固的网格，这降低了管发生任何振动的风险。支撑结构在竖直方向上位于上管板与下管板之间。支撑结构水平布置。
条不需要是直的(在水平面中)；例如，它们也可以弯曲以围绕管弯曲。同一层中的条通过汽提器管在水平方向上彼此间隔开，并且因此通过(围绕)管外径。汽提器可包括竖直间隔开的多个支撑结构。
优选地，支撑结构具有在水平横截面中的OTL中的壳体空间表面区域的小于70％、或小于50％、或小于30％的占用表面积(其中壳体空间表面区域不包括由管占据的表面积)。
图2示意性地示出了具有这种网格的示例的示例性本发明汽提器。汽提器(1)总体如图1所示，只是省略了分段式导流板片(8)。在壳体空间(5)中，提供了支撑结构(24)，其包括在第一层中的多个平行条(20A,20B)和在第二层中的多个平行条(21A,21B)，第二条层在第一条层的竖直下方。第一层的条(20A,20B)和第二层的条(21A,21B)是在管之间延伸的两个竖直条；管通常在管束中以行布置。第一层和第二层的条彼此成一定角度并且具有交叉点。条(21A和20B)的交叉点(22)示出为具有圆形；条例如在该交叉点处接合或连接。汽提器还包括部分示出的圆形安装环(23)，第二层的条(21A,21B)安装例如接合到该圆形安装环。支撑结构(24)足够开放，以不中断连续的竖直区域(10)(虚线)。本示例中的连续竖直区域(10)在整个有效管长度上延伸，即从上管板(6)的底部到底部管板(7)的顶部。在操作中，一些冷凝物可能积聚在底部管板(7)上的壳体空间(5)中。这不会影响加热流体的热传递或管中的腐蚀。
图3示意性地示出了管束的区段的竖直方向上的视图。管束包括具有三角形间距，即60°间距的汽提器管(31)。两个条(32,32)布置在管之间作为示例性支撑结构。两个条彼此成一定角度并且在竖直方向上处于不同的层。每个示出的条表示在水平平面中平行的许多条。
本发明还涉及所述的条，并且涉及包括此类汽提器的尿素设备。
图4示意性地示出了根据本发明的示例性尿素设备。本发明的尿素设备(40)包括高压(HP)区段，该高压区段包括具有管和壳体空间的根据本发明的汽提器(41)、高压氨基甲酸酯冷凝器(42)、反应区段(43)，优选竖直尿素反应器、用于CO2进料的入口和用于NH3进料的入口。反应区段、汽提器和高压氨基甲酸酯冷凝器连接以形成基本上等压的环。反应区段(43)具有用于与汽提器(41)的入口连接的还包含氨基甲酸酯的尿素合成溶液(U1)的出口，该汽提器例如为CO2汽提器，其具有用于用作汽提气体的CO2进料的至少一部分的入口，其中CO2汽提气体入口与高压CO2压缩机连接，并与管的底部开口连接。汽提器具有用于混合气体(SG)的出口和用于汽提尿素溶液(U2)的出口。气体(SG)被供应到高压氨基甲酸酯冷凝器(42)，其是壳管式热交换器，其中气体被冷凝(在壳体空间或管中)成氨基甲酸酯溶液(C1)，其被供应到反应器(43)。氨基甲酸酯冷凝器(42)例如可以具有用于NH3进料的入口。在一些实施方案中，反应器和高压氨基甲酸酯冷凝器在包括反应区段和冷凝区段的单个容器中组合，例如在池反应器的情况下。
汽提器如所讨论的，并且在壳体空间中使用可冷凝加热流体(S1)(例如，蒸汽)。加热流体(S1)在顶部供应并在壳体空间中冷凝以在底部得到冷凝物(SC1)。在高压氨基甲酸酯冷凝器中，例如蒸汽(S2)上升；例如在管中。尿素设备任选地包括中压回收区段(44)，汽提的尿素溶液(U2)被供应到该中压回收区段，并且该中压回收区段包括例如分解器或闪蒸器以得到尿素溶液(U3)和气体，以及用于所述气体的冷凝器以得到氨基甲酸酯溶液(C2)，其直接或间接地再循环到HP区段。该设备还经常包括低压回收区段(45)，其具有用于汽提的尿素溶液(U2)的入口，任选地来自所述中压加工，并且包括分解器，其使用加热(例如用蒸汽(S3))以得到纯化的尿素溶液(U4)和气体，以及用于所述气体的冷凝器，以得到氨基甲酸酯溶液(C3)，其直接或间接再循环到HP区段。该设备任选地还包括蒸发区段(46)，其包括例如真空蒸发器，其被配置为接收纯化的尿素溶液(U4)和水蒸发以得到尿素熔体(UM)和蒸气(V1)。该设备任选地包括用于将尿素熔体固化成固体尿素产物的尿素精加工区段(例如制粒机或造粒塔)。
本发明还涉及一种壳管式热交换器，优选竖直壳管式热交换器，包括管束、上管板和下管板以及壳体，以及壳体空间，该管束包括管，该壳体空间设置在上管板与下管板之间的壳体中，其中该热交换器被配置用于在管中具有液体的降膜的操作，并且其中管例如由尿素级耐腐蚀性材料制成，例如包含双相不锈钢，或例如双金属管，并且其中管板例如包含碳钢板，所述碳钢板优选地具有优选地在操作中在暴露于管中接收的液体的一侧上的双相不锈钢的衬里和/或堆焊，并且其中该热交换器包括用于到壳体空间的加热流体的入口和用于来自壳体空间的加热流体的出口，其中用于加热流体的入口被布置为高于用于来自壳体空间的冷凝物的出口，其中优选地液体分隔件安装在管的上端上，其中该液体分隔件是套筒或套圈，其具有例如用于使液体进入管中的径向或切向孔；此外优选地具有与如所讨论的汽提器相同的优选和典型特征。优选地，管束的管由宽度小于10mm的条支撑。热交换器优选地为根据本发明的汽提器，或在根据本发明的汽提方法中使用的汽提器。
本发明还涉及一种用于尿素设备的汽提器，其优选地具有与所述壳管式热交换器相同的特征，并且优选地具有与根据本发明的汽提方法中使用的汽提器相同的优选特征。
壳管式热交换器和汽提器还可以具有如下所述的优选特征。
竖直壳管式热交换器(优选地汽提器)被配置用于在管中具有液体的降膜的操作，诸如在管中待汽提的尿素合成溶液，以及在壳体空间中的加热流体，诸如蒸汽。热交换器(优选地汽提器)包括管束、上管板和下管板以及壳体，以及壳体空间，该管束包括管，其中该壳体空间优选地如上文所讨论的。管包括例如铁素体-奥氏体双相不锈钢，例如，如WO95/00674、WO 2017/013180和WO 2017/014632中所讨论的钢合金。其他种类的尿素级钢也是可能的。管例如也可以包含Ti或Zr。管例如具有例如Zr内层的双金属管，例如在热交换器是自汽提类型的汽提器的情况下。管壁厚度为例如1.0mm至5mm，优选地1.8mm至3.0mm(设计厚度)。管具有凹形内壁表面。优选地，管的完全凹入的内壁表面由双相不锈钢或Zr制成。管优选地是汽提器管。管板通常包含碳钢板，优选地在管板的在操作中暴露于管中接收的液体的一侧(例如暴露于尿素溶液的一侧)上具有尿素级钢诸如双相不锈钢的衬里和/或堆焊。
热交换器包括入口和出口，用于到壳体空间和来自壳体空间的加热流体(诸如蒸汽)，其中入口通常被布置成高于用于来自壳体空间的冷凝物的出口。用于尿素设备的热交换器(优选地汽提器)例如被配置用于管中的液体和壳体空间中的加热流体的共流向下流动。热交换器(优选地汽提器)具有在顶部的用于液体(诸如尿素合成溶液或氨基甲酸铵溶液)的入口、在底部的用于加热液体(诸如汽提的尿素溶液)的出口和在顶部的用于混合气体的出口。任选地，热交换器(优选地汽提器)包括在底部连接的用于汽提气体(诸如CO2)的入口，优选地用于将CO2进料的至少一部分作为汽提气体引入管中。管例如通过上管板延伸，并且例如焊接到上管板的上侧。
通常但非排他地，液体分隔件安装在管的上端上。液体分隔件是例如具有孔的套筒或套圈，用于使液体进入管中。这些孔是例如液体分隔件的壁中的切向或径向孔，例如在套筒或套筒中。液体分隔件被配置为在操作中在管的内壁上提供液体(优选待汽提的尿素合成溶液)的降膜。
一个液体分隔件在上端处安装在一个管上或管中。当管通常突出穿过上管板时，上管端布置在上管板的上表面上方。液体分隔件位于管的突出管端上，并且通常在顶部设置有气体管。关于液体分隔件的背景参考和包括此类液体分隔件的尿素设备的汽提器是例如US 2012/0282149和US 2012/0097378，特别是图2。气体管例如与液体分隔件一体。
例如，每个液体分隔件具有3-5个孔，诸如在管壁中直径为mm2-5mm的径向或切向孔，优选地径向孔。孔的精确直径对于确保管中的良好液体膜形成很重要。出于维护和检查的目的，包括用于管堵塞，期望可以移除液体分隔件。因此，管到管板接口不会穿过液体分隔件或套筒。液体分隔件和气体管保持在适当位置，例如通过布置在气体管顶部的锁定板或网格。气体管和液体分隔件通常不焊接到上管板。液体分隔件通常不焊接到管。
热交换器(优选地汽提器)优选地包括上腔室。上腔室具有作为底部的上管板的上侧、由热交换器的容器提供的侧壁、用于液体(尿素合成溶液)的入口和用于气体的出口。优选地，上腔室还包括进料管。
热交换器(优选地汽提器)通常但不排他地在壳体空间中包含至少1.6m或至少3.0m竖直长度的连续竖直区域，该区域优选地不包含导流板和/或优选地其中对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面，位于所述外管界限内的所述水平横截面中的至少0.25m2的任何两个圆形区域之间的排放区域相对于两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％；如结合该方法所讨论的，进一步优选连续竖直区域。
热交换器(优选地汽提器)优选地包括如上文所论述的支撑结构。应注意，现有技术中使用的分段式导流板原则上具有许多孔，但这些孔几乎完全被管占据，使得分段式导流板片在壳体空间中提供了相当大的水平板，冷凝物可在该水平板上积聚。例如，对于具有1.5m OTL直径的管束中心的管，到截断口的距离可以大于0.30m，这将是在管束中心到排放点形成的冷凝物的最小水平距离。通过代替使用例如5mm宽度的优选条，水平排放距离显著降低。
因此，优选地，壳体空间包括、更优选地仅包括，对于在水平方向上从管束的汽提器管的外表面移除小于5cm的水平表面上的任何点具有小于10mm或小于5mm的最大水平排放距离的结构，其中水平排放距离是在水平表面上在该点与允许冷凝物排出的排放点之间的距离。排水点例如是结构中的未被管占据的开口或结构与壳体之间的间隙。
本发明还涉及一种改造现有尿素设备的方法(所谓的改造方法)。现有的尿素设备是包括现有高压汽提器的尿素设备。现有汽提器被配置为竖直降膜壳管式热交换器，并且包括管束、壳体以及上管板和下管板，以及壳体空间，该管束包括管，该壳体空间设置在上管板与下管板之间的壳体中。现有汽提器适于维持管中待汽提的尿素合成溶液的降膜并且包括用于供应到壳体空间的蒸汽的入口和用于来自壳体空间的蒸汽和冷凝物的出口。现有汽提器包括壳体空间导流板，诸如分段式导流板或盘式导流板和环式导流板。改造设备的方法包括除去汽提器的壳体空间中的至少一些、优选所有导流板的步骤，特别是除去现有汽提器中提供的一些、优选所有分段式导流板和/或盘式导流板和环式导流板的步骤，以及优选地在汽提器壳体空间中安装一个或多个如上所述的支撑结构的步骤，其中支撑结构优选地包括如上所述的条和/或网格结构。优选地，安装2至6个所述类型的支撑结构。优选地，通过改造方法，如所描述的，在汽提器中形成连续竖直区域，例如至少1.6m或至少1.9m或至少3.0m竖直长度的连续竖直区域，其中对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面，具有相同尺寸并且位于所述外管界限内的所述水平横截面中的至少0.25m2的任何两个圆形区域之间的排放面积相对于两个圆形区域的平均排放面积的差异小于5％。
如所讨论的，在本发明的汽提器中进行汽提方法，并且优选地在尿素设备中进行汽提方法。尿素生产过程包括本发明汽提器中的汽提方法的步骤。尿素生产过程优选地在根据本发明的尿素设备中进行。与汽提方法结合讨论的汽提器设计的优选要求同样适用于本发明汽提器和本发明尿素设备的汽提器，反之亦然。本发明改造方法优选地给出根据本发明的尿素设备和/或包括根据本发明的汽提器的尿素设备。结合汽提方法讨论的汽提器设计的优选要求，本发明汽提器和本发明尿素设备的汽提器，同样适用于改造方法的改造尿素设备。与汽提方法或本发明汽提器结合描述的汽提器设计的优选要求同样适用于壳管式热交换器。针对壳管式提及的优选要求同样适用于本发明汽提方法和本发明汽提器中使用的汽提器。
如本文所用，术语“通常”指示特征，其对于所描述的本发明是有利的但不是强制性的。
本申请还涉及一种用于尿素设备的高压汽提器，该高压汽提器被配置为竖直降膜壳管式热交换器，并且包括管束，该管束包括管、壳体和上管板和下管板，以及壳体空间，该壳体空间设置在上管板与下管板之间的壳体中，其中该汽提器适于维持管中待汽提的尿素合成溶液的降膜，并且包括用于供应到壳体空间的蒸汽的入口和用于来自壳体空间的蒸汽和冷凝物的出口，包括导流板，诸如分段式导流板、盘式导流板或环式导流板，其中所述导流板竖直倾斜以便具有较高点和较低点，该较低点允许排放冷凝物。
倾斜有助于防止冷凝物积聚，从而减少汽提器管的腐蚀。倾斜角例如与水平成5°至45°。与上文所论述的汽提器相比，倾斜导流板的缺点是难以通过倾斜导流板安装管束。在导流板中提供孔眼对于倾斜导流板也是复杂的。本申请还涉及一种尿素设备，该尿素设备包括具有倾斜导流板片的此类汽提器、在这种尿素设备中执行的尿素生产过程以及在此类汽提器中进行的汽提方法，其中优选特征如上文所述，除了连续竖直区域之外。
本申请还涉及一种用于尿素设备的高压汽提器，该高压汽提器被配置为竖直降膜壳管式热交换器，并且包括管束，该管束包括管、壳体和上管板和下管板，以及壳体空间，该壳体空间设置在上管板与下管板之间的壳体中，其中该汽提器适于维持管中待汽提的尿素合成溶液的降膜，并且包括用于供应到壳体空间的蒸汽的入口和用于来自壳体空间的蒸汽和冷凝物的出口，其中该汽提器包括导流板，该导流板包括导流板片，诸如分段式导流板、盘式导流板或环式导流板。所述导流板中的至少一个包括具有至少2个、优选至少10个孔的导流板片，汽提器管不延伸穿过这些孔。
以此方式，导流板片中的开口为壳体空间中的冷凝物提供排放开口。在汽提器中竖直间隔开的导流板在水平横截面中的对应位置处具有此类排放开口。管板在这些水平位置处闭合(即没有孔)，并且在暴露于尿素溶液的一侧处具有在这些位置处的衬里或堆焊。以此方式，管板中的碳钢不会暴露于腐蚀性介质。冷凝物排放开口提供避免壳体空间中的冷凝物积聚并且减少腐蚀的优点。与具有连续竖直区域的汽提器相比，具有带孔的导流板的汽提器具有对于给定数量的管的缺点，汽提器的尺寸增加，因为OTL内的体积的一部分用于这些排放开口。导流板片中的排放开口优选地在水平方向上间隔开，例如在两个排放开口之间具有至少5或至少10个管，所述两个排放开口布置在管间距的同一线中。
本申请还涉及一种尿素设备，该尿素设备包括具有导流板片(包括用于排放冷凝物的孔)的此类汽提器、在这种尿素设备中执行的尿素生产过程以及在此类汽提器中进行的汽提方法，其中优选特征如上文所述，除了连续竖直区域之外。
本文所用的汽提器效率(Alfa)被计算为转化为尿素(和缩二脲)的氨的量除以氨的总量(通常在汽提器的液体出口处测量)。因此，在汽提器的液体出口处测量的alfa＝(2*重量％尿素/60)/((2*重量％尿素/60)/(重量％NH3/17))，其中重量％NH3包括所有氨物质，包括氨基甲酸铵。
实施例1
现在将通过以下实施例进一步说明本发明的示例性实施例，其不限制本发明并且不限制权利要求。
通过移除所有环式导流板和所有盘式导流板，并代替地安装许多支撑结构(例如，4至6个支撑结构)来改造现有尿素设备，该现有尿素设备具有高压CO2汽提器，该高压CO2汽提器在壳体空间中具有3000至5000个汽提器管和5个环式导流板和4个盘式导流板(以交替图案)，并且包括有效管长度为6.0m并且OTL直径为2.5m–3.0m的管束。支撑结构充分打开以不中断如上所定义的连续竖直区域。特别地，支撑结构各自包括安装环和条。条具有例如3mm宽度和20mm高度。通过改造，汽提器包含如所讨论的连续竖直区域，并且改善了汽提器中的热传递，并且避免了管的冷点。在固定汽提效率(alfa)的情况下，通过改造降低蒸汽温度和压力，并且因此存在较少的过高腐蚀率的管。通过改造改，可减少或甚至完全避免可能优先发生在一些管中的任何腐蚀，例如布置在管束外环中的管中而较少发生在管束中心的管中的任何腐蚀。

Claims (18)

1.一种用于汽提从尿素形成过程接收的尿素合成溶液的方法，其中使氨和CO2在尿素形成条件下反应，其中所述尿素合成溶液包含尿素、水和氨基甲酸铵，所述方法包括：
-使所述尿素合成溶液在汽提器(1)中经受汽提并与气态加热流体进行间接热交换，其中所述汽提器是包括管束(3)、壳体(2)和壳体空间(5)的竖直壳管式热交换器，所述管束包括管(4)，其中所述尿素合成溶液在所述管(4)中作为降膜提供，并且其中所述加热流体被供应到所述壳体空间中并且至少部分地在所述壳体空间中冷凝，
-其中所述管束具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述管束具有外管界限(12)并且所述有效管长度与外管界限直径的比率为2.5或更小，其中所述外管界限是通过环绕所述管束(3)中的最外管(4)而形成的圆的直径，
-其中所述壳体空间(5)在所述管与加热流体接触的每个竖直高度处具有用于加热流体冷凝物的排放区域(19A)，
-其中所述壳体空间包括至少1.6m竖直长度的连续竖直区域(10)，其中：
(i)在所述连续竖直区域中，对于所述壳体空间的每个水平横截面(11)，具有相同尺寸并且位于所述水平横截面中的区域(13)中并且位于所述外管界限内的至少0.25m2的任何两个圆形区域(14A,14B)之间的排放区域(19A)相对于所述两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％，和/或
(ii)其中所述连续竖直区域不包括导流板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述连续竖直区域不包括导流板。
3.根据权利要求1所述的方法，其中管由宽度小于10mm的条支撑。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述连续竖直区域的竖直长度为所述有效管长度的至少90％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述汽提是CO2汽提、氨汽提或自汽提。
6.根据权利要求1和3-5中任一项所述的方法，其中所述两个圆形区域均具有0.60m的直径。
7.一种尿素设备(40)，所述尿素设备包括高压合成区段，所述高压合成区段包括尿素反应区段(43)、高压氨基甲酸酯冷凝器(42)和汽提器(41)，其中所述汽提器被配置为竖直降膜壳管式热交换器并且包括管束(3)、壳体(2)以及上管板(6)和下管板(7)，以及壳体空间(5)，所述管束包括管(4)，所述壳体空间设置在所述上管板与所述下管板之间的所述壳体中，其中所述汽提器适于维持所述管中待汽提的尿素合成溶液的降膜并且包括用于供应到所述壳体空间(5)的气态加热流体的入口(16)和用于来自所述壳体空间的气态加热流体和加热流体冷凝物的出口(17)，
-其中所述管束(3)具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是在操作中与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述管束具有外管界限(12)并且所述有效管长度与外管界限直径的比率为2.5或更小，其中所述外管界限是通过环绕所述管束中的最外管而形成的圆的直径，
-其中所述壳体空间在所述管与所述加热流体接触的每个竖直高度处具有用于加热流体冷凝物的排放区域(19A)，
-其中所述壳体空间包括至少1.6m竖直长度的连续竖直区域(10)，其中(i)在所述连续竖直区域(10)中，对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面(11)，具有相同尺寸并且位于所述外管界限内的所述水平横截面中的至少0.25m2的任何两个圆形区域(14A,B)之间的排放区域(19A)相对于所述两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％，和/或(ii)其中所述连续竖直区域不包括导流板。
8.根据权利要求7所述的尿素设备，其中所述尿素设备还包括CO2压缩机，并且其中所述汽提器还包括用于从所述CO2压缩机到所述汽提器的所述管的底端的CO2进料的入口。
9.根据权利要求7或8所述的尿素设备，其中液体分隔件安装在所述管的上端上，所述上端延伸穿过所述上管板，并且其中所述液体分隔件是套筒或套圈，具有用于液体进入的孔，所述孔被构造成在操作中在管内壁上提供尿素合成溶液的降膜。
10.根据权利要求7-9所述的尿素设备，其中所述管由宽度小于10mm的条(20)支撑。
11.根据权利要求7-10所述的尿素设备，其中所述汽提器包括布置在用于支撑所述管的所述壳体空间中的支撑结构(24)，其中所述支撑结构包括具有至少一个条(20)层的圆形安装环(23)，其中所述条连接到所述安装环。
12.根据权利要求11所述的尿素设备，其中所述安装环包括至少两个布置在彼此顶部的条层(20,21)，每个层中的所述条彼此平行布置，并且其中相邻层中的所述条彼此交叉以具有交叉点(22)。
13.一种用于汽提从尿素形成过程接收的尿素合成溶液的方法，其中使氨和CO2在尿素形成条件下反应，其中所述尿素合成溶液包含尿素、水和氨基甲酸铵，所述方法包括：
-使所述尿素合成溶液在汽提器(1)中经受汽提并与气态加热流体进行间接热交换，其中所述汽提器是包括管束(3)、壳体(2)和壳体空间(5)的竖直壳管式热交换器，所述管束包括管(4)，其中所述尿素合成溶液在所述管(4)中作为降膜提供，并且其中所述加热流体被供应到所述壳体空间中并且至少部分地在所述壳体空间中冷凝，
-其中所述管束具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是与所述加热流体接触的管部件的长度，其中管由宽度小于10mm的条支撑。
14.一种用于尿素设备的高压汽提器，所述高压汽提器包括竖直壳管式热交换器，所述竖直壳管式热交换器包括管束(3)、壳体(2)以及上管板(6)和下管板(7)，以及壳体空间(5)，所述管束包括管(4)，所述壳体空间设置在所述上管板与所述下管板之间的所述壳体中，其中所述汽提器适于维持所述管中待汽提的尿素合成溶液的降膜并且包括用于供应到所述壳体空间(5)的气态加热流体的入口(16)和用于来自所述壳体空间的气态加热流体和加热流体冷凝物的出口(17)，其中用于加热流体的所述入口被布置为高于用于来自所述壳体空间的冷凝物的所述出口，其中所述管束的所述管由宽度小于10mm的条(20)支撑。
15.一种用于尿素设备的高压汽提器(41)，所述高压汽提器包括竖直降膜壳管式热交换器，所述竖直降膜壳管式热交换器包括管束(3)、壳体(2)以及上管板(6)和下管板(7)，以及壳体空间(5)，所述管束包括管(4)，所述壳体空间设置在所述上管板与所述下管板之间的所述壳体中，其中所述汽提器适于维持所述管中待汽提的尿素合成溶液的降膜并且包括用于供应到所述壳体空间(5)的气态加热流体的入口(16)和用于来自所述壳体空间的气态加热流体和加热流体冷凝物的出口(17)，
-其中所述管束(3)具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是在操作中与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述管束具有外管界限(12)并且所述有效管长度与外管界限直径的比率为2.5或更小，其中所述外管界限是通过环绕所述管束中的最外管而形成的圆的直径，
-其中所述壳体空间在所述管与所述加热流体接触的每个竖直高度处具有用于加热流体冷凝物的排放区域(19A)，
其中所述壳体空间包括至少1.6m竖直长度的连续竖直区域(10)，其中(i)在所述连续竖直区域(10)中，对于所述竖直区域中的所述壳体空间的每个水平横截面(11)，具有相同尺寸并且位于所述外管界限内的所述水平横截面中的至少0.25m2的任何两个圆形区域(14A,B)之间的排放区域(19A)相对于所述两个圆形区域的平均排放区域的差异小于5％，和/或(ii)其中所述连续竖直区域不包括导流板。
16.根据权利要求14或15所述的汽提器，其中所述汽提器包括安装在所述管的所述上端上的液体分隔件，其中所述液体分隔件是套筒或套圈，其包括用于使所述液体进入所述管中的径向或切向孔。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的汽提器，其中所述管板在所述管板的在操作中暴露于所述管中接收的所述液体的一侧上包含双相不锈钢的衬里或堆焊。
18.一种尿素设备(40)，所述尿素设备包括高压合成区段，所述高压合成区段包括尿素反应区段(43)、高压氨基甲酸酯冷凝器(42)和汽提器(41)，其中所述汽提器被配置为竖直降膜壳管式热交换器并且包括管束(3)、壳体(2)以及上管板(6)和下管板(7)，以及壳体空间(5)，所述管束包括管(4)，所述壳体空间设置在所述上管板与所述下管板之间的所述壳体中，其中所述汽提器适于维持所述管中待汽提的尿素合成溶液的降膜并且包括用于供应到所述壳体空间(5)的气态加热流体的入口(16)和用于来自所述壳体空间的气态加热流体和加热流体冷凝物的出口(17)，
-其中所述管束(3)具有4m至9m的有效管长度，其中所述有效管长度是在操作中与所述加热流体接触的管部件的长度，
-其中所述管束具有外管界限(12)并且所述有效管长度与外管界限直径的比率为2.5或更小，其中所述外管界限是通过环绕所述管束中的最外管而形成的圆的直径，
-其中所述管由宽度小于10mm的条(20)支撑。
CN202310487682.2A 2019-06-07 2020-06-05 具有汽提器的尿素设备和汽提方法 Pending CN116459534A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19179019.5 2019-06-07
EP19179019 2019-06-07
PCT/NL2020/050364 WO2020246886A1 (en) 2019-06-07 2020-06-05 Urea plant with stripper and stripping method
CN202080042129.2A CN113993603B (zh) 2019-06-07 2020-06-05 具有汽提器的尿素设备和汽提方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080042129.2A Division CN113993603B (zh) 2019-06-07 2020-06-05 具有汽提器的尿素设备和汽提方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116459534A true CN116459534A (zh) 2023-07-21

Family

ID=66793842

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080042129.2A Active CN113993603B (zh) 2019-06-07 2020-06-05 具有汽提器的尿素设备和汽提方法
CN202310487682.2A Pending CN116459534A (zh) 2019-06-07 2020-06-05 具有汽提器的尿素设备和汽提方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080042129.2A Active CN113993603B (zh) 2019-06-07 2020-06-05 具有汽提器的尿素设备和汽提方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11331593B2 (zh)
EP (1) EP3980150A1 (zh)
JP (1) JP7209874B2 (zh)
CN (2) CN113993603B (zh)
AU (2) AU2020288071B2 (zh)
CA (2) CA3193087A1 (zh)
EA (1) EA202193312A1 (zh)
PE (1) PE20220305A1 (zh)
WO (1) WO2020246886A1 (zh)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7307036A (zh) * 1973-05-21 1974-11-25
NL7713190A (nl) * 1977-11-30 1979-06-01 Unie Van Kunstmestfab Bv Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van ammoniumcarbamaat uit een ureumsynthese- oplossing.
IT1148829B (it) * 1980-05-16 1986-12-03 Snam Progetti Dispositivo per la distribuzione di liquido sotto forma di film in apparecchiature verticali di scambio termico
US4579304A (en) * 1983-06-01 1986-04-01 Williams George J Tube bundle support
SE501321C2 (sv) 1993-06-21 1995-01-16 Sandvik Ab Ferrit-austenitiskt rostfritt stål samt användning av stålet
US5388638A (en) * 1993-12-28 1995-02-14 Phillips Petroleum Company Rod baffle heat exchanger
US5642778A (en) * 1996-04-09 1997-07-01 Phillips Petroleum Company Rod baffle heat exchangers
DE60025780T2 (de) 2000-10-09 2006-11-09 Urea Casale S.A. Vorrichtung zur Zersetzung von Karbamat und zum Strippen von Ammoniak sowie Kohlendioxid aus Harnstofflösungen
EP1375475A1 (en) 2002-06-28 2004-01-02 Urea Casale S.A. Plant for urea production
CN2570725Y (zh) * 2002-09-30 2003-09-03 湖南化工医药设计院 尿素生产中回收热能的列管式换热器
EP1577631A1 (en) 2004-03-18 2005-09-21 Urea Casale S.A. Method for the manufacture of apparatus for the treatment of highly corrosive agents
JP4994226B2 (ja) * 2005-04-27 2012-08-08 東洋エンジニアリング株式会社 尿素合成装置
US20090242181A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Exxonmobil Research And Engineering Company Law Department Reduced vibration tube bundle support device
IT1394209B1 (it) * 2009-05-06 2012-06-01 Saipem Spa Apparecchiatura a fascio tubiero con elementi regolatori del flusso liquido
EP2286909A1 (en) 2009-08-17 2011-02-23 Stamicarbon B.V. An apparatus for the decomposition of non-converted ammonium carbamate in urea solutions in a urea synthesis process
EP2469215B1 (en) * 2010-12-21 2015-05-06 Rinheat OY Tube heat exchanger
EP3325675A1 (en) 2015-07-20 2018-05-30 Sandvik Intellectual Property AB Duplex stainless steel and formed object thereof
CN116083817A (zh) 2015-07-20 2023-05-09 斯塔米卡邦有限公司 双相不锈钢及其用途
US10604477B2 (en) * 2015-09-08 2020-03-31 Toyo Engineering Corporation Urea manufacturing method and urea manufacturing apparatus
GB2557080B (en) * 2015-09-08 2020-04-29 Toyo Engineering Corp Urea manufacturing method and urea manufacturing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CA3142698A1 (en) 2020-12-10
CA3142698C (en) 2023-05-02
JP7209874B2 (ja) 2023-01-20
US11331593B2 (en) 2022-05-17
AU2021245139B2 (en) 2023-03-23
AU2020288071A1 (en) 2021-01-14
CN113993603B (zh) 2023-05-23
EA202193312A1 (ru) 2022-03-17
WO2020246886A1 (en) 2020-12-10
JP2022528293A (ja) 2022-06-09
US20220040591A1 (en) 2022-02-10
AU2021245139A1 (en) 2021-11-04
CA3193087A1 (en) 2020-12-10
EP3980150A1 (en) 2022-04-13
CN113993603A (zh) 2022-01-28
AU2020288071B2 (en) 2021-11-11
PE20220305A1 (es) 2022-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8910702B2 (en) Re-direction of vapor flow across tubular condensers
KR102564759B1 (ko) 고압 카바메이트 응축기
US20090220396A1 (en) Plant for Urea Production
US6702992B2 (en) Method for modernizing a urea production plant
CA2785775C (en) Falling-film stripper for carbamate decomposition
JP6258313B2 (ja) ホスゲンを製造する装置および方法
CN113993603B (zh) 具有汽提器的尿素设备和汽提方法
EA042032B1 (ru) Установка по производству карбамида со стриппером и способ стриппинга
RU2815492C2 (ru) Отпарные колонны высокого давления для применения в установках для производства карбамида
US20240092730A1 (en) Thermal stripping urea production
US20230314095A1 (en) Baffles for heat exchangers
WO2023219506A1 (en) High pressure carbamate condensation apparatus
AU2011214538B2 (en) Falling-film stripper for carbamate decomposition
US20220395798A1 (en) A reactor for the synthesis of urea

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination