CN116726802A - 改造高压三聚氰胺设备的方法 - Google Patents
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Abstract
用于改造高压三聚氰胺合成设备的方法，其中，所述设备具有高压段，所述高压段大体上包括三聚氰胺反应器(1)，其以尿素熔体为进料，在所述反应器中生成的三聚氰胺粗品在淬火段进行处理，该淬火段在较低压力下操作，所述方法包括在高压段中安装至少一个第二汽提反应器(2)，和洗涤器(3)，其中，尿素熔体进料至所述洗涤器，随后进料至三聚氰胺反应器(1)，三聚氰胺粗品在所述第二汽提反应器(2)内处理，从所述两个反应器中产生的气体进料到洗涤器中进行洗涤并与再循环的尿素熔体进行热交换。
Description
本申请是申请号201680007861.X的中国发明专利申请的分案申请。该中国发明专利申请基于国际申请PCT/EP2016/051238，申请日为2016年1月21日，发明名称为“改造高压三聚氰胺设备的方法”。
技术领域
本发明涉及从尿素生产三聚氰胺的领域，具体来说涉及改造高压三聚氰胺设备的方法。
背景技术
由尿素合成三聚氰胺的方法包括低压催化法和高压非催化法，通常高于7MPa。这些方法是本领域熟知的。
使用高压非催化法合成三聚氰胺的常规型设备包括高压段，所述高压段基本上限于反应器，被称为三聚氰胺反应器。在所述三聚氰胺反应器中，通过加入热量，将尿素熔体进料转化为三聚氰胺粗品，添加的热量例如来自供应有熔融盐的加热体。
尿素转化成三聚氰胺的过程中还会产生主要由氨和二氧化碳组成的气体(所谓的“废气”)和多种副产物(主要是OAT和缩聚物)。反应产物(三聚氰胺和废气)、副产物和未反应的尿素进一步在淬火段中进一步加工，该淬火段在明显较低的压力和温度下操作。例如，三聚氰胺反应器在约8MPa和380℃下操作，而淬火段在2-3MPa和约160℃下操作。
在淬火段，三聚氰胺被溶解在氨水溶液中，然后输送到随后的纯化段；废气用水饱和并输送到冷凝段，然后再循环。
通常，三聚氰胺设备与尿素设备组合，尿素设备以NH3和CO2为原料生产尿素熔体进料。已知将三聚氰胺设备产生的废气再循环到尿素设备中；为此，通常，废气用尿素设备的回收段供应的氨基甲酸盐溶液冷凝，产生含有NH3和CO2的溶液，然后将该溶液输送回到尿素合成回路。
这种配置被广泛使用，但是存在很多缺陷。主要缺陷是废气在低压和低温下输出，并且由于淬火段的饱和而具有显著的含水量。这些条件对于再循环到尿素设备不是最佳的：低压不允许废气直接再循环至尿素合成段；此外，众所周知，不希望将水引入至尿素设备的合成回路。这种设备构造的另一个缺点是尿素转化成三聚氰胺的转化率低，造成尿素的更大消耗和下游段更大的能量消耗。
发明内容
本发明的目的是改进上述类型的高压三聚氰胺设备，以消除或减少上述缺陷。
所述目的通过根据所附权利要求的用于改造高压三聚氰胺设备的方法来实现。
本发明涉及改造设备，其中：高压段包括三聚氰胺反应器，其以尿素熔体为进料并产生三聚氰胺粗品；所述三聚氰胺粗品进行减压并在淬火段进行处理，该淬火段的操作压力比高压段的压力低很多。
根据本发明的方法设想在高压段中安装洗涤器和至少一个第二汽提反应器，还设想：
将至少部分尿素熔体进料引导至所述洗涤器，
将从三聚氰胺反应器流出的三聚氰胺粗品进料至所述第二汽提反应器，所述第二反应器还进料有气态氨作为汽提剂，
由所述三聚氰胺反应器和/或所述汽提反应器收集的废气的至少一部分进料至所述洗涤器，使所述废气在所述洗涤器中与所述尿素熔体进料接触。
术语“高压段”表示基本上在相同的标称压力(去除水头损失)下操作的一组装置。根据本发明的改造设备中，三聚氰胺反应器，附加的汽提反应器和洗涤器基本上在相同的标称操作压力下操作，所述压力大于7MPa，优选大于10MPa，例如为11MPa。
添加到高压段的洗涤器基本具有以下功能：利用由第一和/或第二反应器供应的废气的热量，来预热尿素熔体进料；同时冷却废气；在冷凝之前除去废气中所含的三聚氰胺(夹带或升华)。
第二反应器，被称为“汽提反应器”，具有以下功能：将由三聚氰胺反应器供应的三聚氰胺粗品进行汽提，以气态氨作为汽提剂，具体来说用于分离三聚氰胺粗品中所含的二氧化碳；将副产物(主要是缩聚物)转化为三聚氰胺。将在汽提反应器中获得的纯化的三聚氰胺(三聚氰胺熔体)输送到淬火段和净化段，其可以保持原始的构造，或者必要时进行改进。
优选地，根据本发明的方法还包括在所述高压段中安装蒸汽发生器，采用来自三聚氰胺反应器和/或第二汽提反应器的废气流作为热源。
增加到高压段的其他装置通常包括尿素循环泵和其他辅助装置，这些装置不再详细描述。
在本发明的一个实施例中，可以保留现有的三聚氰胺反应器。这种情况下，高压段中增加的新安装的装置有利地在与现有反应器相同的压力下操作。在另一个实施例中，三聚氰胺反应器也被改造或用新的反应器替换。改进或替换三聚氰胺反应器可以提高高压段的操作压力。
本发明的一个重要优点在于以下事实：废气基本上在与合成三聚氰胺相同的压力及高温下产生，具体来说以无水形式产生。这允许废气(冷凝之后)再循环至已经处于高压和高温下的氨基甲酸盐流的尿素设备，即不需要能量就能被压缩和/或再加热，并且是无水的，从而避免了将水引入尿素合成回路的缺点。其他优点如下：由于废气的热量，有可能在高压段中增加的蒸汽发生器内，在相当大的压力通常约为0.6Mpa下产生蒸汽；尿素转化成三聚氰胺的速度很快；由于第二反应器内的汽提作用，可以有效地去除溶解在生三聚氰胺粗品中的二氧化碳。
本发明的另一方面设想安装适于冷凝高压废气的废气冷凝段。
上述优点会产生如下结果：由于转化率提高，尿素具体消耗(用于所生成的三聚氰胺的尿素)降低；由于高压段蒸汽发生器和废气冷凝器内产生的蒸汽，蒸汽具体消耗量较低。
借助于下面多个优选实施例的详细描述，这些优点将更加清楚。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例改进的三聚氰胺设备的高压段的示意图。
图2是根据图1的设备的废气冷凝段的示意图。
具体实施方式
参见图1，三聚氰胺设备的高压段100最初大体上包括以尿素熔体为进料的三聚氰胺反应器1，所述反应器1中产生的三聚氰胺粗品进行减压，并输送到淬火段(未示出)。
改进高压段100：安装第二汽提反应器2和洗涤器3以及图中所示的连接管线。
特别地，高压段100改进之处在于安装了：用于将尿素熔体4进料至洗涤器3而不是直接进料至三聚氰胺反应器1的管线；用于将离开洗涤器3底部的尿素熔体5进料至三聚氰胺反应器1的管线；将从反应器1输出的三聚氰胺粗品8输送到新的汽提反应器2的管线。此外，还提供了用于收集来自反应器1和2的气体并将其输送到洗涤器3的管线，如下所述。
管线5包括尿素泵6，以及有利地还包括管线7，用于使洗涤器3内部的尿素熔体的一部分再循环。有利地，沿再循环管线7安装热交换器16以冷却尿素，例如产生蒸汽。
汽提反应器2还进料有气态氨9作为汽提剂。通过管线8进料的三聚氰胺粗品在反应器2内与气态氨9逆流接触。离开汽提反应器2的经纯化的三聚氰胺10进料至设备的淬火段，该淬火段通常在比高压段100更低的压力下操作。
将分别来自三聚氰胺反应器1和汽提反应器2的废气流11、12合并为流13并引入至洗涤器3。废气流12还含有作为汽提剂引入至反应器2中的气态氨9。在洗涤器3内部，气态流13用尿素熔体流4和7进行洗涤，尿素熔体流4和7分别为进料流和再循环流。主要由氨和二氧化碳组成的无水废气14的高压流从洗涤器3中引出，并被引导到冷凝段，例如以如图2所示的方式来实现。
管线15表示热载体流体，其向三聚氰胺反应器1提供热量以促进尿素转化为三聚氰胺的吸热反应。通常，所述热载体流体由熔盐组成，所述熔盐在反应器的适于加热的管内循环。
在一些实施例中，改进了三聚氰胺反应器1，优选地使其能够承受更高的压力。例如可以这样改进反应器1：维持内部件不变，将外壳替换为适于承受更高压力的新壳体。以这种方式，根据本发明的方法还可以包括使高压段100的操作压力的增加。例如，高压段原来在约7-8MPa下操作，可以改进为在约10-11MPa下操作。在其它实施例中，可以用新的反应器替换反应器1。
尿素熔体4例如在尿素设备中生产，所述尿素设备与包含高压段100的三聚氰胺设备连接。废气14，鉴于其含有NH3和CO2(其为获得尿素的试剂)，优选地被循环至尿素设备。
应当注意，废气流14大体上在高压段100的操作压力下产生。除了不存在水之外，这种其它压力与原始构造相比是重要的优点。有利地，废气流14总是在高压下冷凝，获得可以直接供给到合成回路以进行高压合成尿素的循环溶液。
图2示出了为此目的而设计的冷凝段200的优选实施例，即用于冷凝所述高压废气流14。
所述冷凝段200大体上包括串联操作的废气冷凝器20和氨基甲酸盐储存罐21(也称为氨基甲酸盐接收器)，还包括氨基甲酸盐泵送段22。
无水废气流14与由尿素设备供给的少量氨基甲酸盐溶液23混合，产生两相流24。
在冷凝器20的上游加入的所述氨基甲酸盐溶液23，具有促进蒸汽冷凝和降低氨基甲酸盐溶液的结晶温度的双重作用。
所述两相流24进入高压废气冷凝器20，在此发生废气的冷凝，产生冷凝的氨基甲酸盐溶液25。所述溶液25被输送到氨基甲酸盐储存罐21，由此获得的流27通过泵送段22直接注入尿素设备的合成段中。应该注意的是，流27在高压下产生，所述高压与高压段100的压力具有相同的数量级(去除水头损失)，因此本发明减少了泵送段22的成本和能量消耗。
利用冷凝器20的壳侧产生流26来吸收废气的冷凝热。该流26随后用于尿素或三聚氰胺设备，从而进一步节能。
Claims (9)
1.改造以尿素熔体为原料的高压三聚氰胺合成设备的方法，其中：
所述设备包括高压段，所述高压段包括以尿素熔体为进料的三聚氰胺反应器(1)，和在较低压力下操作的淬火段，其中，从所述反应器流出的三聚氰胺粗品在减压之后进入所述淬火段，
所述方法的特征在于以下操作：
在所述高压段中安装至少一个第二汽提反应器(2)，和洗涤器(3)，
安装用于将至少一部分尿素熔体进料(4)引入至所述洗涤器的管线，所述管线还用于将从所述洗涤器收集的尿素熔体引导至所述三聚氰胺反应器(1)中，
安装用于将从所述三聚氰胺反应器流出的三聚氰胺粗品(8)进料至所述第二汽提反应器(2)的管线，所述第二汽提反应器(2)还进料有气态氨(9)作为汽提剂，
安装用于将由所述三聚氰胺反应器和/或所述汽提反应器收集的废气的至少一部分进料至所述洗涤器的管线(13)，使所述废气在所述洗涤器中与所述尿素熔体进料接触，
包括安装用于将来自所述洗涤器的所述尿素熔体进料至所述三聚氰胺反应器的管线，以及安装用于将部分所述尿素熔体再循环至所述洗涤器的管线(7)，
还包括在所述高压段中沿所述管线(7)安装蒸汽发生器，采用由所述废气加热的尿素作为所述蒸汽发生器的热源。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括改进所述三聚氰胺反应器(1)。
3.根据权利要求1所述的方法，包括用新的三聚氰胺反应器替换现有的三聚氰胺反应器(1)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述新的三聚氰胺反应器在比现有反应器更高的压力下操作。
5.根据权利要求1所述的方法，包括安装用于从所述洗涤器(3)中提取无水废气的管线(14)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述三聚氰胺反应器(1)，所述汽提反应器(2)和所述洗涤器(3)在相同的标称操作压力下操作，所述压力大于7MPa。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述三聚氰胺反应器(1)，所述汽提反应器(2)和所述洗涤器(3)在相同的标称操作压力下操作，所述压力大于10MPa。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括安装废气冷凝段，适于冷凝从所述三聚氰胺设备的高压段提取的无水废气流，在与所述三聚氰胺设备的所述高压段的操作压力基本相同的压力下，产生回收溶液。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述冷凝段包括串联设置的废气冷凝器和氨基甲酸盐储存罐，其中所述废气流与氨基甲酸盐溶液混合，得到两相流并将其进料到所述冷凝器。
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