CN117460715A - 利用三重mp流的尿素生产 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种尿素生产设施和工艺，其使用高压CO2汽提塔、下游中压处理单元和从反应器接收尿素合成溶液的中压离解器，其中来自所述处理单元和离解器的气体在第一冷凝器中被冷凝，并且来自合成段的废气在第二冷凝器中被单独冷凝。还描述了一种改造方法。
Description
技术领域
本发明涉及由NH3和CO2生产尿素。
简介
尿素设施通常是具有使用至少部分CO2进料作为汽提气体(例如，斯塔密卡邦公司(Stamicarbon)的CO2汽提工艺)的高压(HP)汽提塔的类型。在《乌尔曼百科全书(Ullmann'sEncyclopedia)》尿素章节，2010年，图16中示出了CO2汽提型尿素工艺的示例工艺方案，该方案不限制本发明。在所说明的工艺中，反应器具有用于流体的出口和用于气体的出口，并且来自反应器的气体被供应至高压洗涤器。来自汽提塔的尿素溶液被供应至低压分解器，并且然后被供应至预蒸发器，该预蒸发器是使用冷却水的热交换器。来自反应器的气体被供应至高压洗涤器。来自低压分解器或离解器的气体在低压氨基甲酸酯冷凝器中被冷凝，并且所得含水氨基甲酸酯流被再循环到合成段。通常需要低水再循环，因为向反应区供应水对尿素产率有害。典型的CO2汽提型尿素工艺中的高压汽提塔通常以0.87的汽提效率α操作。
存在对具有与尿素产能相比相对小的HP汽提塔并且具有低能量消耗的尿素生产设施和工艺的需求。还存在改进现有尿素生产设施以增加其产能的需求。
发明内容
本发明在第一方面涉及一种尿素生产设施，其包括高压(HP)合成段，该HP合成段包括HP汽提塔、用于由NH3和CO2形成尿素的反应区以及冷凝区，其中HP汽提塔具有用于作为汽提气体的CO2进料的入口，该设施进一步包括中压(MP)处理单元、MP离解器、第一MP氨基甲酸酯冷凝段和第二MP氨基甲酸酯冷凝段、用于尿素溶液从所述反应区到所述HP汽提塔的第一流动管线和用于尿素溶液从所述反应区到所述MP离解器的第二流动管线，其中该设施包括用于经汽提的尿素溶液从所述HP汽提塔到所述MP处理单元的流体流动管线，其中MP处理单元具有用于第一MP气体流的气体出口，其中MP离解器具有用于第二MP气体流的气体出口，并且其中HP合成段具有用于第三MP气体流的气体出口和减压元件，并且其中选自由所述第一、第二和第三MP气体流组成的组的两种气体流在所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段中被组合并冷凝。
优选地，所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段被布置成接收来自所述MP处理单元的所述第一MP气体流和来自所述MP离解器的所述第二MP气体流，并且其中所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段接收所述第三MP气体流，优选地其中所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段包括冷凝器、洗涤器和/或吸收器。
本发明还涉及一种在具有此MP处理单元、MP离解器以及第一和第二MP氨基甲酸酯冷凝段的尿素生产设施中进行的尿素生产工艺。
本发明还涉及一种改进现有尿素生产设施的方法，该现有尿素生产设施包括：高压(HP)合成段，该HP合成段包括HP汽提塔、用于由NH3和CO2形成尿素的反应区以及冷凝区，其中HP汽提塔具有用于作为汽提气体的CO2进料的入口，并且HP合成段具有气体出口，该设施包括用于尿素溶液从所述反应区到所述HP汽提塔的第一流动管线，该方法包括如果还未存在于该设施中，则添加以下单元和连接：具有用于第一MP气体流的气体出口的中压(MP)处理单元、具有用于第二MP气体流的气体出口的MP离解器、第一MP氨基甲酸酯冷凝段和第二MP氨基甲酸酯冷凝段以及用于尿素溶液从所述反应区到所述MP离解器的第二流动管线、用于来自给出第三MP气体流的所述HP合成段的所述气体出口的气体的减压元件、用于经汽提的尿素溶液从所述HP汽提塔到所述MP处理单元的流体流动管线，该方法进一步包括配置该设施，使得选自由所述第一、第二和第三MP气体流组成的组的两种气体流在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中被组合并冷凝，并且选自所述组的一种气体流在第二MP氨基甲酸酯冷凝段中被单独冷凝，优选地通过布置第一MP氨基甲酸酯冷凝段以接收来自所述MP处理单元的所述第一MP气体流和来自所述MP离解器的所述第二MP气体流，并且布置第二MP氨基甲酸酯冷凝段以接收所述第三MP气体流。
附图说明
图1示意性地展示了根据本发明的示例尿素生产设施和工艺。
附图中展示的实施例仅是实例，并且不限制本发明。
具体实施方式
本发明在一方面基于以下明智见解：将来自MP处理单元中的HP汽提塔的经汽提的尿素溶液的MP处理(特别是绝热闪蒸)相组合以给出第一MP气体流，同时MP解离绕过MP离解器中的HP汽提塔的尿素合成溶液的一部分以给出第二气体流，以及将合成段废气的压力减小到MP以给出第三MP气体流。此外，该工艺涉及在中压下将这些MP气体流中的两种组合并冷凝以形成MP氨基甲酸酯溶液。再循环到HP合成段的MP氨基甲酸酯溶液有利地具有低水含量，从而提高反应区中的尿素收率，并且在组合式MP冷凝中释放的热可以有利地被用于热集成。
在实施例中，来自MP离解器的第二MP气体流和作为第三气体流的反应器废气在中压下经历组合式冷凝，同时单独冷凝来自MP处理单元(例如，闪蒸器)的第一气体流。
在实施例中，来自MP处理单元(例如，闪蒸器)的第一MP气体流和作为第三气体流的反应器废气在MP下经历组合式冷凝，同时单独冷凝来自MP离解器的第二MP气体流。
在优选实施例中，来自MP处理单元(例如，闪蒸器)的第一MP气体流和来自MP离解器的第二MP气体流在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中被组合并冷凝，从而给出N/C比的有利平衡，并且单独冷凝作为第三MP气体流的反应器废气。在该实施例中，通过将来自MP离解器的第二MP气体流组合并冷凝，使得能够有利地使用第一MP气体流的低N/C比和低惰性物含量用于所述气体流的冷凝。由此，在给定的MP冷凝压力下，实现了所形成的MP氨基甲酸酯溶液的相对高的温度(凭借相对低的惰性含量)和低水含量(凭借N/C比)。高温例如被用于通过热交换加热尿素生产溶液，以便有助于水从尿素溶液中蒸发。
MP处理单元优选地是闪蒸器，特别是绝热闪蒸器。绝热闪蒸提供了低NH3与CO2摩尔比(例如，N/C低于1.0)的闪蒸蒸气。来自HP CO2汽提塔的经汽提的尿素溶液的MP绝热闪蒸的蒸气包括例如约40mol％的NH3和约50mol％的CO2。在优选绝热闪蒸中，闪蒸器的出口处的尿素溶液具有比闪蒸器的入口处的尿素溶液更低的温度。
来自合成段的废气例如是从被包括在尿素生产设施中的HP尿素合成反应器释放的。例如，废气包含约65mol％的NH3和20mol％的CO2。
合成段包括HP CO2汽提塔，其具有连接到MP处理单元的入口的用于经汽提的尿素溶液的出口。在示例实施例中，HP反应区以至少2.7(例如，约3)的N/C比和例如至少120巴(例如，约140巴)的压力操作。与HP CO2汽提塔的出口处的尿素溶液相比，部分地由MP离解器接收的未经历HP CO2汽提的尿素合成溶液具有相对高的N/C比。尿素合成溶液包括尿素、水、氨基甲酸铵和氨。来自MP离解器的第二气体流也具有相对高的N/C比。第二气体流包含例如65mol％的NH2和25mol％的CO2。
本发明的尿素生产设施和工艺是CO2汽提型的。该设施包括高压(HP)合成段，该HP合成段包括HP汽提塔、用于由NH3和CO2形成尿素的反应区以及冷凝区。反应区包括一个或多个反应器。多个反应器可以串联或并联布置。该设施包括例如立式尿素反应器。反应区和冷凝区也可以被组合在单个容器中，例如，在卧式容器中，诸如在池式反应器中。反应区典型地具有用于尿素合成溶液的出口和用于废气的单独出口。合成段具有用于废气的出口、用于经汽提的尿素溶液的出口和用于未经汽提的尿素合成溶液的出口。
冷凝区例如是由高压氨基甲酸酯冷凝器、优选地是具有管束和壳侧空间的壳管式热交换器提供的。例如，使用直管束或U形管束。待冷凝的气体优选地被供应至壳侧空间，并且冷却流体被供应至管。替代地，待冷凝的气体被供应至管，并且冷却流体被供应至壳侧空间。
冷凝器可以是卧式或立式冷凝器。冷凝器例如是具有冷却流体侧和冷凝侧的热交换器，其被配置用于在冷凝侧以流体作为连续相操作，而待冷凝的气体作为气泡存在，通过液相上升。这有利地提供了在冷凝器中(基本上)完全的冷凝。
冷凝器例如是其中冷却流体在例如U形管束的管中的卧式沉浸式冷凝器，并且例如是池式冷凝器或池式反应器，或者例如是其中冷却流体在管中的立式冷凝器，或者例如是其中待冷凝的气体在管中作为气泡以液相上升的立式冷凝器。在其他实施例中，冷凝器例如是立式降膜冷凝器。
汽提塔是具有用于作为汽提气体的CO2进料的入口的热交换器，并且被配置用于来自反应区的尿素合成溶液的一部分与汽提气体之间的逆流接触并且用于加热尿素溶液。CO2汽提塔例如是立式壳管式热交换器，其被配置用于与待在管中汽提的尿素溶液的降膜一起的操作，并且包括位于顶部的尿素溶液入口、位于底部的用于经汽提的尿素溶液的出口、位于底部的用于汽提气体的入口以及位于顶部的与HP冷凝段连接的用于气体的出口，所有所述入口和所述出口均进出管。汽提塔例如还包括用于加热诸如例如蒸汽的流体的壳。在其中使用单独的HP冷凝器和反应器的实施例中，该设施包括用于冷凝物从冷凝器到反应器的流动管线。HP氨基甲酸酯冷凝器典型地还接收NH3进料。
该设施包括中压(MP)处理单元，优选地是闪蒸器，以及用于经汽提的尿素溶液从HP汽提塔到该MP处理单元的流体流动管线。MP处理单元具有用于第一MP气体流的气体出口和用于经处理的尿素溶液的流体出口。该设施进一步包括MP离解器、用于尿素溶液从所述反应区到所述HP汽提塔的第一流动管线和用于尿素溶液从所述反应区到所述MP离解器的第二流动管线。因此，来自反应区、特别是来自反应器的尿素合成溶液的一部分被供应至HP汽提塔，并且另一部分被供应至MP离解器。在优选实施例中，连接单个反应器，以向HP汽提塔和MP离解器两者供应尿素溶液。
优选MP闪蒸器通常在10巴至70巴、优选地10巴至35巴、例如18巴至25巴的压力下操作。优选MP闪蒸器优选地在与MP离解器相同或更高的压力下操作，例如，在比MP离解器的压力高0巴至10巴的压力下，例如，在高1巴至10巴，或更优选地高2巴至7巴。MP离解器具有用于第二MP气体流的气体出口。HP合成段具有用于废气的气体出口和用于该废气的减压元件，从而给出第三MP气体流。减压元件例如是阀，例如，控制阀。在该工艺和设施中，选自由所述第一、第二和第三MP气体流组成的组的两种气体流在所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段中被组合并冷凝。选自所述组的一种气体流在第二MP氨基甲酸酯冷凝段中被单独冷凝。
该设施优选地包括用于向第一MP氨基甲酸酯冷凝段传输选自由所述第一、第二和第三MP气体流组成的组的两种气体流的气体流动管线。优选地，该设施包括用于向第一MP氨基甲酸酯冷凝段传输第一和第二MP气体流的气体流动管线和用于向第二MP氨基甲酸酯冷凝段供应第三MP气体流的气体流动管线。
优选地，第一MP氨基甲酸酯冷凝段被布置成接收来自MP处理单元的第一MP气体流和来自MP离解器的第二MP气体流。优选地，该设施包括从MP处理单元到第一MP氨基甲酸酯冷凝段的气体流动管线和从MP离解器到第一MP氨基甲酸酯冷凝段的气体流动管线。优选地，该设施包括从所述减压元件(或单元)到第二MP氨基甲酸酯冷凝段的用于供应第三MP气体流的气体流动管线。在令人感兴趣的实施例中，来自HP合成段的第三MP气体流在第二MP氨基甲酸酯冷凝段的入口处具有的NH3是在HP合成段的(一个或多个)气体出口处的气体流的NH3含量(例如，在质量的基础上)的至少90％。例如，用于第三气体流从HP合成段到第二MP氨基甲酸酯冷凝段的气体流动管线不包括在HP下操作的洗涤器或冷凝器。
优选地，第二MP氨基甲酸酯冷凝段包括冷凝器、洗涤器和/或吸收器。优选地，第二MP冷凝段包括壳管式热交换器(冷凝器)，其中冷却流体(例如，冷却水)在管中，并且待冷凝的气体被供应至壳侧空间。优选地，热交换器还在壳侧空间中接收包含氨基甲酸酯的流体，例如，该流体处于与待冷凝的气体的并流接触。含氨基甲酸酯的流体例如是从低压(LP)回收段供应的。例如，气体和流体两者被供应至壳侧空间的底部部分，并且热交换器具有位于顶部的出口。热交换器包括例如U形立式管束。冷凝段优选地进一步包括接收来自热交换器的工艺流体的气体/流体分离器。
优选地，第二MP冷凝段包括壳管式热交换器和下游气体/流体分离器以及任选地接收来自所述分离器的气体的吸收器。
优选地，来自吸收器的流体被供应至所述热交换器，并且LP氨基甲酸酯溶液被供应至吸收器作为吸收流体。
此外，在其中第二MP冷凝段由热交换器(作为冷凝器)和气体/流体分离器组成(即，没有吸收器)的实施例中，该段可以被称为洗涤器，类似于HP洗涤器，其频繁地被用于清洁来自CO2汽提型尿素设施中的HP合成段的废气。
在根据本发明的设施和工艺的实施例中，优选地是绝热闪蒸器的MP处理单元使得相对富含CO2的MP气体流(NH3与CO2的摩尔比例如小于1.0，例如，在0.80至0.90的范围内)可用，并且有利地有助于降低HP汽提塔的能量(蒸汽)消耗。绕过HP汽提塔接收尿素合成溶液的MP离解器有利地允许利用相对小的HP汽提塔实现相对大的尿素生产能力。来自MP离解器的气体流相对富含NH3(NH3与CO2的摩尔比例如至少为2.3，例如，在2.50至3.0的范围内，例如，约2.60)。该气体蒸汽优选地与来自MP处理单元(优选地是绝热闪蒸器)的气体流组合，并且在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中在中压(例如，20巴至30巴，诸如22巴至30巴)下被冷凝。具有少量惰性物的此压力有利地得到超过120℃的相对高的温度。优选地，在与待加热的尿素溶液的热交换接触中进行冷凝以用于水蒸发。第一MP氨基甲酸酯冷凝段中的氨基甲酸酯溶液的N/C比可以通过在MP下将CO2进料的一部分添加到所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段来校正(降低)。
CO2进料典型地包含一些惰性物，并且可能包括添加的氧气，例如，以用于在氢转化器中使用。被供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝段的CO2进料可以是例如从HP CO2压缩机的级间点提供的，或者是从专用MP CO2压缩机提供的。例如，用于CO2到第一MP氨基甲酸酯冷凝段的供应管线包括氢转化器，典型地是催化转化器，其中作为CO2进料中的污染物存在的H2被去除。氢转化器的出口处的CO2进料包含例如0.05vol.％至0.20vol.％的O2，优选地约0.10vol.％的O2。有利地，由MP汽提塔接收的CO2进料流优选地具有比由HP汽提塔接收的CO2进料更低的O2含量，因为对于在中压下操作的单元不需要或需要更少的钝化空气。
CO2进料例如可以源自上游氨设施的合成气体生产段。
CO2进料例如通过MP汽提塔被供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝段，该MP汽提塔优选地是绝热汽提塔。MP汽提塔例如被配置用于尿素溶液和CO2进料的逆流接触，并且具有气体入口、气体出口、流体入口和流体出口。MP汽提塔包括例如用于确保气体/流体接触的填充床。来自MP汽提塔的气体出口的气体被供应至第一MP冷凝段。接触引起尿素溶液中的氨(游离的和/或作为氨基甲酸酯)的量的降低，从而提供汽提。尿素溶液可以吸纳一些CO2。被供应至任选的MP汽提塔的CO2进料流包括例如至少95vol.％的CO2和小于0.10vol.％的NH3，优选地不包括NH3。例如，如果来自MP离解器的尿素溶液被供应至包括LP离解器和LP氨基甲酸酯冷凝器的LP回收段以用于实现良好的氨基甲酸酯冷凝，则通过MP汽提塔提供CO2进料是有利的。
来自MP处理单元的尿素溶液和来自MP离解器的尿素溶液直接或间接被供应至LP回收段，该LP回收段包括接收尿素溶液的LP离解器和接收来自LP离解器的气体的LP氨基甲酸酯冷凝器。可以在共同的LP回收段或在单独的LP回收段中加工来自MP处理单元的尿素溶液和来自MP离解器的尿素溶液。(一个或多个)LP氨基甲酸酯冷凝器还接收水以防止氨基甲酸酯的结晶。水例如是作为清洁工艺冷凝物提供的，例如，来自污水处理段。CO2进料的一部分任选地被供应至LP氨基甲酸酯冷凝器，任选地通过常压闪蒸罐冷凝器，以降低LP氨基甲酸酯冷凝器中的氨基甲酸酯溶液的N/C比，从而确保良好的冷凝并且避免向(常压)吸收器供应高NH3。来自LP冷凝段的氨基甲酸酯溶液被压缩并且被再循环到例如第二MP氨基甲酸酯冷凝器，并且包括例如25wt.％至50wt.％的H2O，例如，约30wt.％的H2O。
优选地，该设施包括LP离解器和用于尿素溶液从MP处理单元到LP离解器的流体流动管线。优选地，该设施包括LP氨基甲酸酯冷凝器和从LP离解器到LP氨基甲酸酯冷凝器的气体流动管线。优选地，该设施包括用于氨基甲酸酯溶液从LP氨基甲酸酯冷凝器到第二MP氨基甲酸酯冷凝段(例如，MP洗涤器)的流体流动管线。优选地，该设施包括用于氨基甲酸酯溶液从第二MP氨基甲酸酯冷凝段到第一MP氨基甲酸酯冷凝段的流体流动管线。优选地，该设施包括用于氨基甲酸酯溶液从所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段到所述高压(HP)合成段的流体流动管线，特别地，以任选地通过HP冷凝区向反应区供应氨基甲酸酯溶液。
尿素设施和工艺的高压合成段包括使用CO2进料的至少一部分作为汽提气体的HP汽提塔。
CO2进料包括惰性组分，例如，来自产出CO2进料的上游合成气体设施。典型地，进入HP合成段的CO2进料包括氧气，例如，被添加用于防止尿素合成段中的腐蚀的氧气。氧气还可以被添加用于合成段的上游的CO2进料中的H2去除。HP合成段包括用于废气的一个或多个出口。废气包括惰性组分以及未经冷凝的NH3和CO2。来自合成段的废气相对富含NH3(例如，N/C比至少为2.2或在2.3至3.0的范围内)，并且膨胀到在MP范围内的压力并在第二MP氨基甲酸酯冷凝段经历冷凝。例如在存在包括来自被包括在第二MP氨基甲酸酯冷凝段中的热交换器中的(一个或多个)LP回收段的水的氨基甲酸酯再循环流的情况下进行冷凝。优选地，该设施、特别是HP合成段不包括HP洗涤器。优选地，该工艺不涉及使合成段废气与含水流体流在高压下接触。
与使用HP洗涤器相比，来自HP合成段的废气在中压下的冷凝提供了提高的安全性和降低的设备成本的优点。
第二MP氨基甲酸酯冷凝段(例如，MP洗涤器)例如利用冷却水操作，并且氨基甲酸酯出口处的温度例如在80℃至100℃的范围内。第二MP氨基甲酸酯冷凝段例如在15巴至25巴、优选地在20巴至25巴的压力下操作。使来自第二MP氨基甲酸酯冷凝段的具有例如25wt.％至30wt.％的水含量的氨基甲酸酯溶液在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中富含氨基甲酸酯。第一MP氨基甲酸酯冷凝段例如给出具有比来自第二MP氨基甲酸酯冷凝段的氨基甲酸酯溶液低至少5wt.％(百分点)的水含量的氨基甲酸酯溶液。来自第一MP氨基甲酸酯冷凝段的氨基甲酸酯溶液例如具有在15wt.％至20wt.％的范围内的水含量。第一MP氨基甲酸酯冷凝段例如在比第二MP氨基甲酸酯冷凝段高至少10℃的温度下操作，例如，在110℃至120℃。以这种方式，第二MP氨基甲酸酯冷凝段中的氨基甲酸酯溶液可以具有相对高的水含量，从而允许较低的冷凝温度，而没有氨基甲酸酯结晶的风险。较低的温度有助于减少向下游(LP)吸收器排放未经冷凝的NH3。这可以有助于降低污水处理(WWT)段中的能量消耗并且有利地减少来自WWT的再循环。第一MP氨基甲酸酯冷凝段例如以20巴至30巴、优选地以22巴至27巴的压力操作，并且优选地以比第二MP氨基甲酸酯冷凝段更高的压力操作。来自LP吸收器的含水流体可以被供应至WWT。
有利地，来自HP合成段的惰性物不进入第一MP氨基甲酸酯冷凝段，从而为热交换提供更高的冷凝温度，该热交换可以例如被用于加热尿素溶液以用于水蒸发。
来自第二MP氨基甲酸酯冷凝段的氨基甲酸酯溶液被供应至在较高温度下操作的第一MP氨基甲酸酯冷凝段。由此，被包括在来自LP回收段的氨基甲酸酯溶液中的水有利地被用于防止氨基甲酸酯在串联的三个冷凝器中结晶。例如，在根据本发明的工艺的示例性实施例中，氨基甲酸酯溶液是从LP氨基甲酸酯冷凝器获得的，具有30wt.％的H2O，并且被供应至第二MP氨基甲酸酯冷凝器(例如，洗涤器)，从而给出具有26wt.％的H2O的氨基甲酸酯溶液，继而被供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝器，从而给出有利地具有20wt.％的H2O的较低水含量的氨基甲酸酯溶液，该溶液再循环到HP合成。
优选地，来自第一MP氨基甲酸酯冷凝段的未经冷凝的气体被供应至第二MP氨基甲酸酯冷凝段。在优选实施例中，未经冷凝的气体与来自反应器的废气组合并在第二MP氨基甲酸酯冷凝段中被冷凝。优选地，第二MP氨基甲酸酯冷凝段在比第一MP氨基甲酸酯冷凝段更低的压力下操作，例如，至少低1.0巴的压力，例如，低1.0巴至5巴。
来自第二MP氨基甲酸酯冷凝段的未经冷凝的气体例如被供应至例如在LP下操作的吸收器。非常有利地，在优选实施例中，来自HP合成的惰性气体不被供应至第二MP氨基甲酸酯冷凝器，从而减少供应至吸收器的可冷凝气体，并且增加加热区中的温度以实现第二MP氨基甲酸酯冷凝器中的固定总气体压力。
优选地，来自第一MP氨基甲酸酯冷凝段的未经冷凝的气体具有低H2含量，以便避免爆炸性混合物，尤其是在第二MP氨基甲酸酯冷凝段中。低H2含量是通过被供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝段的MP CO2进料的上游H2去除来实现的。有利地，在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中的部分冷凝有助于实现简单的设备，例如，在所述段中仅有单个冷凝器，并且将热传输到尿素溶液，该尿素溶液在与所述冷凝器的热交换接触中在加热区中被加热，诸如通过所述冷凝器的下游端处的湍流。例如，冷凝器是作为壳管式热交换器提供的，其中待加热的尿素溶液在管中，并且待冷凝的气体在壳侧空间中。
有利地，该设施优选地不包括氨冷凝器并且优选地不包括用于氨流体的再循环流动管线。
优选地，该设施进一步包括用于加热尿素溶液以进行水和氨去除的加热区。优选地，该设施包括用于尿素溶液从LP离解器任选地通过常压闪蒸罐到所述加热区的流体流动管线。优选地，加热区处于与所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段的至少一部分的热交换接触；LP离解器典型地是LP回收区的LP离解器。优选地，加热区被用于加热来自LP回收段、特别是来自被包括在所述LP回收段中的LP离解器的尿素溶液，以有助于水从尿素溶液蒸发，特别是用于制备尿素熔体。优选地，第一MP氨基甲酸酯冷凝段至少部分地在壳管式热交换器中提供，例如，如上所述的，其中待冷凝的气体在壳(壳侧空间)中，并且待加热的尿素溶液在管中。
来自加热区(例如，预蒸发器)的经加热的尿素溶液优选地经历气体/流体分离以获得还包含NH3的水蒸气和经浓缩的尿素溶液。经浓缩的尿素溶液可以具有例如75wt.％至85wt.％的尿素含量。在加热区的入口处接收的尿素溶液具有例如60wt.％至75wt.％的尿素含量并且包括例如约0.7wt.％的NH3。优选地，加热区中的尿素浓度增加了5wt.％至10wt.％(百分点)。在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中，可以凭借相对高的温度(诸如110℃)实现相对高的尿素浓度。
经浓缩的尿素溶液任选地通过储存罐被供应至例如真空蒸发段以给出尿素熔体。在精加工段(诸如制粒机或造粒塔)中例如固化尿素熔体。尿素熔体还可以被供应至例如三聚氰胺设施。其他用途也是可能的。
加热区(预蒸发器)例如在小于1.0巴绝对压力下操作，例如，0.3巴至0.8巴绝对压力，诸如0.4巴至0.6巴绝对压力。
经加热的尿素溶液有利地具有低NH3含量，例如，小于0.10wt.％的，诸如约0.05wt.％的。低NH3含量对于将溶液储存在尿素储存罐中是合乎期望的。
经加热的尿素溶液相应地可以被用于例如凭借低NH3含量生产柴油排放流体(DEF)，例如，通过添加水以获得例如32.5wt.％的期望的尿素浓度。可以添加用于DEF生产的具有足够高纯度的水，例如，作为来自WWT段的清洁工艺冷凝物、作为蒸汽冷凝物或作为除盐水。DEF典型地是32.5wt.％的尿素和67.5wt.％的水的含水尿素溶液，并且优选地，当在32.5wt.％的尿素的基础上，NH3小于0.2wt.％时具有碱度，即当在按需添加或去除的水的基础上转换碱度时，具有32.5wt.％的尿素。有利地，在本发明工艺中不需要蒸汽汽提来实现低NH3含量。
如本文所用的术语“预蒸发器”并不意味着蒸发段必须存在于该设施中。在一些实施例中，该设施包括预蒸发器但不包括用于生产尿素熔体的蒸发段。
本发明还涉及一种在CO2汽提型尿素设施中进行的、优选地在本发明的尿素生产设施中进行的尿素生产工艺。尿素生产工艺包括例如将来自反应区的尿素合成溶液的第一部分供应至HP汽提塔，并且使用CO2作为汽提气体在HP汽提塔中汽提尿素溶液以给出经汽提的尿素溶液，并且将经汽提的尿素溶液供应至MP处理单元以给出第一MP气体流和经处理的尿素溶液，并且通过在MP离解器中加热使来自反应区的尿素合成溶液的第二部分经历氨基甲酸酯分解以给出第二MP气体流和MP尿素溶液，以及通过减压提供来自HP合成段的第三MP气体流。该工艺涉及在第一MP氨基甲酸酯冷凝段中将选自由所述第一、第二和第三MP气体流组成的组的两种气体流组合并冷凝。优选地，该工艺涉及在所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段中将第一和第二气体流组合并冷凝，并且使第三气体流在第二MP氨基甲酸酯冷凝段中经历冷凝。
优选地，第一MP氨基甲酸酯冷凝段在较高的压力下操作，例如，比第二MP氨基甲酸酯冷凝段的操作压力高1巴至10巴，更优选地高1巴至5巴，甚至更优选地高1巴至3巴。
优选地，第一MP氨基甲酸酯冷凝段在15巴至35巴的压力下操作。优选地，MP处理单元、优选地是绝热闪蒸器在15巴至35巴的压力下操作。优选地，绝热闪蒸器在与第一MP氨基甲酸酯冷凝段相同的压力下操作。优选地，第二MP氨基甲酸酯冷凝段在15巴至35巴的压力下操作。
优选地，HP汽提塔以在0.65至0.80(例如，0.70至0.75)的范围内的汽提效率α操作。相对低的汽提效率有利地提供了由HP汽提塔的较低的能量消耗，例如，降低的蒸汽消耗。附加地，HP汽提塔和HP氨基甲酸酯冷凝器可以相对较小，这可以有利于改造现有尿素设施以利用对HP合成段的期望的有限改进来增加产能。MP处理单元、特别是优选的绝热闪蒸器，即使具有相对低的汽提效率，也可以有助于具有氨基甲酸酯再循环的低水再循环。
优选地，30vol.％至70vol.％的尿素合成溶液从反应区被供应至MP离解器，即，绕过HP汽提塔。由此，MP离解器可以明显卸载HP汽提塔。
还提供了改进如上所述的现有尿素生产设施的方法。
优选地，该方法涉及布置第一MP氨基甲酸酯冷凝段以接收来自MP处理单元的第一MP气体流和来自MP离解器的第二MP气体流。优选地，该方法涉及提供从MP处理单元到第一MP氨基甲酸酯冷凝段的气体流动管线和从MP离解器到第一MP氨基甲酸酯冷凝段的气体流动管线。优选地，该方法涉及提供从减压元件到第二MP氨基甲酸酯冷凝段的用于供应第三MP气体流的气体流动管线。该方法通常以有利的方式提供尿素设施的产能的增加，而无需或很少改变HP合成段。
在令人感兴趣的实施例中，现有设施包括MP处理单元、特别是接收经汽提的尿素溶液的MP绝热闪蒸器以及第一MP氨基甲酸酯冷凝器。第一MP氨基甲酸酯冷凝器接收来自反应器和/或HP氨基甲酸酯冷凝器的合成段废气以及来自现有设施中的MP处理单元的气体。例如，第一MP氨基甲酸酯冷凝器处于与现有设施中的用于尿素溶液的加热区、特别是与预蒸发器的热交换接触。改进此现有设施的优选发明方法涉及添加MP离解器，该MP离解器接收从反应器到该设施的尿素合成溶液的一部分，并且添加第二MP氨基甲酸酯冷凝器以及用于向第二MP氨基甲酸酯冷凝器供应第三MP气体(例如，反应器废气)的气体流动管线流和用于向第一MP氨基甲酸酯冷凝器供应来自MP离解器的气体流的气体流动管线。以这种方式，有利地，反应器废气中的惰性气体不再负面地影响(降低)预蒸发器中的温度。此外，在经改进的设施中获得了如结合本发明设施和工艺所讨论的各种优点。非常有利地，可以通过MP离解器获得尿素设施的产能增加，而无需添加或改进HP设备。上文针对尿素生产设施描述的优选方案也适用于经改进的尿素设施，例如用于氨基甲酸酯溶液从添加的第二MP氨基甲酸酯冷凝器到第一MP氨基甲酸酯冷凝器的流体流动管线。优选地，现有设施不包括HP洗涤器，并且优选地，在现有设施中，合成段废气通过减压元件(诸如例如，阀(例如，控制阀))直接从反应器和/或HP氨基甲酸酯冷凝器供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝器。
图1示出了根据本发明的实施例的示例尿素生产工艺和设施。该设施包括高压(HP)合成段(HPSS)，该HPSS包括HP汽提塔(HPS)、用于由NH3和CO2形成尿素的反应区(HPR)以及冷凝区(HPCC)。反应区(HPR)包括反应器，例如，立式尿素反应器，其具有用于尿素合成溶液(1)的流体出口和用于惰性物(14)的单独气体出口。尿素合成溶液的第一部分(1a)被供应至使用CO2作为汽提气体的HP汽提塔(HPS)。来自HP汽提塔(HPS)的经汽提的尿素溶液(2)被供应至MP处理单元(MPTU)。尿素合成溶液的第二部分(1b)被供应至MP离解器(MPD)，该MP离解器是用于加热尿素溶液的热交换器。由此，连接单个反应器，以将尿素合成溶液供应至HP汽提塔和MP离解器两者。包括NH3和CO2的来自MP处理单元(MPTU)的气体(4)和来自MP离解器(MPD)的气体(5)两者在第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)中被冷凝，该第一MP氨基甲酸酯冷凝段处于与用于加热尿素溶液(11a)以给出经加热的尿素溶液(11b)的预蒸发单元(PEV)的热交换接触。来自HP汽提塔(HPS)的气体(3)在冷凝区(HPCC)中的HP氨基甲酸酯冷凝器中被冷凝，该冷凝区还接收NH3进料以给出冷凝物(6)，该冷凝物被供应至反应区(HPR)中的反应器。来自MP处理单元(MPTU)的尿素溶液(7)被供应至LP离解器(LPD)，该LP离解器优选地是用于加热尿素溶液(7)的壳管式热交换器，以便将氨基甲酸铵分解为NH3和CO2。来自MP离解器(MPD)的尿素溶液(8)还被供应至MP汽提塔(MPS)，在该处，尿素溶液与MP CO2进料接触。来自MP汽提塔的尿素溶液(16)例如被供应至LP回收段，例如，至LP离解器(LPD)(未示出)。来自HP合成段(HPSS)的气体(14)，例如，来自反应区(HPR)中的反应器的气体(14)和/或来自HP氨基甲酸酯冷凝器的气体(14a)在减压元件(诸如例如，一个或多个阀门(V1))中膨胀到MP，并且被供应至第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)，该第二MP氨基甲酸酯冷凝段还接收来自第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)的非冷凝气体(10)。来自第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)的非冷凝气体(18)例如被供应至在LP下操作的吸收器。从LP离解器(LPD)获得的气体(12)被供应至LP氨基甲酸酯冷凝器(LPCC)，该LP氨基甲酸酯冷凝器还直接或间接接收CO2进料的一部分。来自LP氨基甲酸酯冷凝器(LPCC)的具有相对高的水含量的LP氨基甲酸酯溶液(13)被供应至第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)，在该处，有助于避免氨基甲酸酯结晶。来自第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)的MP氨基甲酸酯溶液(15)被供应至在较高温度下操作的第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)，在该处，使溶液有利地富含氨基甲酸酯。所得氨基甲酸酯溶液(9)再循环到HP合成段(HPSS)，例如，到HP冷凝区(HPCC)。从LP离解器(LPD)获得的尿素溶液(11)任选地在进一步膨胀步骤之后仍然包含水并且例如在预蒸发器(PEV)中使用在第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)中释放的热在有利的高温度下作为尿素溶液(11a)被加热，并且经历气体/流体分离以给出水蒸气和经浓缩的尿素溶液。来自MP CO2汽提塔(MPS)的气体(17)(包括MP CO2进料的一部分)被供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)，以有助于所述冷凝段中的适当N/C比。
对该设施的偏好也适用于该工艺和该改造方法(改进现有设施的方法)。优选地在所描述的设施中进行该工艺。改造方法优选地给出所描述的设施。
在本申请中，对于工艺流(即，不用于蒸汽管线)，高压(HP)高于100巴，例如120巴至300巴，通常为150巴至200巴。中压(MP)例如为10巴至70巴(包括30巴至70巴的中间压力)，特别地为10巴至40巴，并且低压(LP)例如为1.0巴至10巴，特别地为1.0巴至8巴，例如，1.5巴至5巴。所有压力都以绝对巴给出。
如本文针对尿素溶液和氨基甲酸酯流所使用的N/C比反映了尿素生产之前的所谓初始混合物的组成，如尿素设施领域所使用的，仅由NH3、CO2和H2O组成，并且是摩尔比。气体流的N/C比指示NH3与CO2的摩尔比。
如本文所用的术语‘氨基甲酸酯’是指氨基甲酸铵，如尿素设施领域中使用的术语。
术语‘典型的(typical)’和‘具体地(in particular)’用于指示可以在一些实施例中使用但不是强制性的特征。优选的特征也不是强制性的。
术语‘流体流动管线’和‘流体连通’是指允许流体在两个单元之间通过的流动管线(例如，管道或导管)，任选地通过多个中间单元。流体连通不涉及气相传输，并且因此由蒸发器、用于蒸气的流动管线和冷凝器连接的两个单元不处于流体连通，尽管它们处于流体连通(涵盖气相传输和流体传输两者)。例如，如果第一单元的用于流体的出口与冷凝器的入口连接，并且冷凝器的用于流体的出口与第二单元的入口连接，则第一单元与第二单元流体连通。例如，泵可以存在于流体流动管线中。‘气体流动管线’是用于气体在两个单元之间的气相传输的流动管线。气相传输不涉及作为流体的材料的传输。
汽提塔效率(α)被定义为转化为尿素(和缩二脲)的氨的量除以氨的总量，典型地是在汽提塔(HP汽提塔)的流体出口处测量的。这个定义相当于基于汽提塔的出口的NH3转化率的定义。因此，α＝(2*wt.％尿素/60)/[(2*wt.％尿素/60)+(wt.％NH3/17)]，在汽提塔的流体出口处测量，其中wt.％NH3包括所有氨物种，包括氨基甲酸铵。技术人员应理解‘汽提效率’是指汽提塔流体出口处的尿素纯度，而不是汽提塔的能量效率。
氨基甲酸酯冷凝器中的冷凝是指所谓的氨基甲酸酯冷凝，其涉及NH3和CO2反应成液态的氨基甲酸铵，使得实际上气态的NH3和CO2变成液相的氨基甲酸酯。氨基甲酸酯分解是指氨基甲酸酯分解成NH3和CO2的解离反应。
如上文讨论的，本发明涉及尿素生产设施和工艺，其使用高压CO2汽提塔、下游中压处理单元和接收来自反应器的尿素合成溶液的中压离解器，其中来自处理单元的气体和解离剂在第一冷凝器中被冷凝，并且来自合成段的废气在第二冷凝器中被单独冷凝。还描述了一种改造方法。
实例
现在将通过以下非限制性实例进一步展示本发明。该实例不限制本发明并且不限制权利要求。
实例1
在根据图1的工艺中，第二MP氨基甲酸酯冷凝器在93℃和21巴下操作并且给出具有36wt.％的NH3、37wt.％的CO2的氨基甲酸酯溶液(两者都是游离的并且作为用于NH3和CO2的氨基甲酸酯)和26wt.％的H2O，它们被供应至第一MP氨基甲酸酯冷凝器。第一MP氨基甲酸酯冷凝器在114℃和24巴下操作，并且产出包含38wt.％的NH3、42wt.％的CO2和19wt.％的H2O的氨基甲酸酯溶液(各含量都是游离的并且作为用于NH3和CO2的氨基甲酸酯)，它们可以被供应至具有有利的低含水量的HP合成。
Claims (16)
1.一种尿素生产设施，其包括高压(HP)合成段(HPSS)，所述HPSS包括HP汽提塔(HPS)、用于由NH3和CO2形成尿素的反应区(HPR)以及冷凝区(HPCC)，其中所述HP汽提塔(HPS)具有用于作为汽提气体的CO2进料的入口，所述设施进一步包括中压(MP)处理单元(MPTU)、MP离解器(MPD)、第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)和第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)、用于尿素溶液从所述反应区(HPR)到所述HP汽提塔(HPS)的第一流动管线(1a)和用于尿素溶液从所述反应区(HPR)到所述MP离解器(MPD)的第二流动管线(1b)，其中所述设施包括用于经汽提的尿素溶液(2)从所述HP汽提塔(HPS)到所述MP处理单元(MPTU)的流体流动管线，
其中所述MP处理单元(MPTU)具有用于第一MP气体流(4)的气体出口，其中所述MP离解器(MPD)具有用于第二MP气体流(5)的气体出口，并且其中所述HP合成段(HPSS)具有用于第三MP气体流(14，14a)的气体出口和减压元件(V1)，
并且其中选自由所述第一、第二和第三MP气体流组成的组的两种气体流在所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)中被组合并冷凝。
2.根据权利要求1所述的尿素生产设施，其中所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)被布置成接收来自所述MP处理单元(MPTU)的所述第一MP气体流(4)和来自所述MP离解器(MPD)的所述第二MP气体流(5)，并且其中所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)接收所述第三MP气体流(14)，优选地其中所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)包括冷凝器、洗涤器和/或吸收器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施，其中所述MP处理单元(MPTU)是闪蒸器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施，其进一步包括：
-用于尿素溶液从所述MP处理单元(MPTU)到低压离解器(LPD)的流体流动管线(7)；
-从所述低压离解器(LPD)到低压氨基甲酸酯冷凝器(LPCC)的气体流动管线(12)；
-用于氨基甲酸酯溶液从所述低压氨基甲酸酯冷凝器(LPCC)到所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)的流体流动管线(13)；
-用于氨基甲酸酯溶液从所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)到所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)的流体流动管线(15)；
-用于氨基甲酸酯溶液从所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)到所述高压(HP)合成段(HPSS)的流体流动管线(9)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施，其进一步包括：用于加热尿素溶液以进行水去除的加热区(PEV)，以及优选地用于尿素溶液从所述低压离解器(LPD)到所述加热区(PEV)的流体流动管线(11a)，其中所述加热区(PEV)处于与所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)的至少一部分的热交换接触；优选地其中所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)至少部分地在壳管式热交换器中提供，其中待冷凝的气体在壳中并且待加热的尿素溶液(11a)在管中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施，其进一步包括：MP CO2汽提塔(MPS)和用于尿素溶液从所述MP离解器(MPD)到所述MP CO2汽提塔(MPS)的流体流动管线(8)。
7.根据权利要求6所述的尿素生产设施，其进一步包括：从所述MP CO2汽提塔(MPS)到所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)的气体流动管线(17)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施，其中所述第二MP冷凝段(MPCC-2)包括壳管式热交换器和下游气体/流体分离器以及任选地接收来自所述分离器的气体的吸收器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施，其中来自所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)的气体(10)也被供应至所述第二MP冷凝段(MPCC-2)；
并且其中来自所述第二MP冷凝段(MPCC-2)的气体(18)被供应至吸收器，优选地是低压吸收器。
10.一种在根据前述权利要求中任一项所述的尿素生产设施中进行的尿素生产工艺，其中所述工艺包括：将尿素合成溶液的第一部分(1a)从所述反应区(HPR)供应至所述HP汽提塔(HPS)，并且使用CO2作为汽提气体在所述汽提塔(HPS)中汽提所述尿素溶液以给出经汽提的尿素溶液(2)，并且将经汽提的尿素溶液(2)供应至所述MP处理单元(MPTU)以给出第一MP气体流(4)和经处理的尿素溶液(7)，并且通过在所述MP离解器(MPD)中加热使来自所述反应区(HPR)的所述尿素合成溶液的第二部分(1b)经历氨基甲酸酯分解以给出第二MP气体流(5)和MP尿素溶液(8)，并且通过减压提供来自所述HP合成段(HPR)的第三MP气体流(14)，其中所述工艺涉及在所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)中将选自由所述第一、第二和第三MP气体流(4，5，14)组成的组的两种气体流组合并冷凝，
其中所述工艺优选地涉及在所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)中将所述第一和第二气体流(4，5)组合并冷凝，并且使所述第三气体流在第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)中经历冷凝。
11.根据权利要求10所述的尿素生产工艺，其中所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)在比所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)更高的压力下操作。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的尿素生产工艺，其中所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)在比所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)的操作压力高1至10巴的压力下操作。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的尿素生产工艺，
-其中所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)在15至35巴的压力下操作；
-其中所述MP处理单元(MPTU)在15至35巴的压力下操作并且优选地是在与所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)相同的压力或更高的压力下操作的绝热闪蒸器；
-并且其中所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)在15至35巴的压力下操作。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的尿素生产工艺，其中所述HP汽提塔(HPS)以在0.65至0.80的范围内的汽提效率操作。
15.一种改进现有尿素生产设施的方法，所述现有尿素生产设施包括高压(HP)合成段(HPSS)，所述HPSS包括：HP汽提塔(HPS)、用于由NH3和CO2形成尿素的反应区(HPR)以及冷凝区(HPCC)，其中所述HP汽提塔(HPS)具有用于作为汽提气体的CO2进料的入口，并且所述HP合成段(HPSS)具有气体出口，所述设施包括用于尿素溶液从所述反应区(HPR)到所述HP汽提塔(HPS)的第一流动管线(1a)，
所述方法包括如果还未存在于所述设施中，则添加以下单元和连接：
-具有用于第一MP气体流(4)的气体出口的中压(MP)处理单元(MPTU)，
-具有用于第二MP气体流(5)的气体出口的MP离解器(MPD)，
-第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)和第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)，
-以及用于尿素溶液从所述反应区(HPR)到所述MP离解器(MPD)的第二流动管线(1b)，
-用于来自给出第三MP气体流(14)的所述HP合成段(HPSS)的所述气体出口的气体的减压元件(V1)，
-用于经汽提的尿素溶液(2)从所述HP汽提塔(HPS)到所述MP处理单元(MPTU)的流体流动管线，
所述方法进一步包括配置所述设施，使得选自由所述第一、第二和第三MP气体流(4，5，15)组成的组的两种气体流在第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)中被组合并冷凝，并且选自所述组(4，5，15)的一种气体流在第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)中被单独冷凝，
优选地通过布置所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)以接收来自所述MP处理单元(MPTU)的所述第一MP气体流(4)和来自所述MP离解器(MPD)的所述第二MP气体流(5)，并且布置所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)以接收所述第三MP气体流(14)。
16.根据权利要求15所述的改进现有尿素生产设施的方法，其中所述现有设施包括具有用于第一MP气体流(4)的气体出口的所述中压(MP)处理单元(MPTU)、所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)以及用于经汽提的尿素溶液(2)从所述HP汽提塔(HPS)到所述MP处理单元(MPTU)的所述流体流动管线、用于来自给出第三MP气体流(14)的所述HP合成段(HPSS)的所述气体出口的气体的所述减压元件(V1)，所述方法包括提供
-具有用于第二MP气体流(5)的气体出口的所述MP离解器(MPD)，
-所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)，以及
-用于尿素溶液从所述反应区(HPR)到所述MP离解器(MPD)的所述第二流动管线(1b)，
以及布置所述第一MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-1)以接收来自所述MP处理单元(MPTU)的所述第一MP气体流(4)和来自所述MP离解器(MPD)的所述第二MP气体流(5)，并且布置所述第二MP氨基甲酸酯冷凝段(MPCC-2)以接收来自所述HP合成段(HPSS)的所述第三MP气体流(14)。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN191952B (zh) * | 1995-08-01 | 2004-01-24 | Urea Casale Sa | |
| CN101219971A (zh) * | 2006-11-20 | 2008-07-16 | 乌里阿·卡萨勒有限公司 | 用于改装尿素生产设备的方法 |
| CN102046593A (zh) * | 2008-04-02 | 2011-05-04 | 斯塔米卡邦有限公司 | 提高现有尿素工厂生产能力的方法 |
| CN105102423A (zh) * | 2013-03-27 | 2015-11-25 | 卡萨尔公司 | 用于改造自汽提尿素设备的方法 |
| US20190185422A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-06-20 | Stamicarbon B.V. | Urea production process and plant |
| US20200385339A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-12-10 | Stamicarbon B.V. | Urea production process and plant with heat integration in low pressure recovery section |
| WO2021261999A1 (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | Stamicarbon B.V. | Thermal stripping urea plant and process |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8201652A (nl) * | 1982-04-21 | 1983-11-16 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
| NL1007713C2 (nl) | 1997-12-05 | 1999-06-08 | Dsm Nv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
| NL1026607C2 (nl) | 2004-07-07 | 2006-01-10 | Dsm Ip Assets Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
| EP1918273A1 (en) * | 2006-11-04 | 2008-05-07 | Urea Casale S.A. | Process for urea production and related plant |
| EP2123634A1 (en) | 2008-05-19 | 2009-11-25 | DSM IP Assets B.V. | Process for the production of urea from ammonia and carbon dioxide |
| BR112014026866B1 (pt) | 2012-05-03 | 2020-09-24 | Stamicarbon B.V. | Processo e aparelho para a produção de ureia a partir de amônia e dióxido de carbono |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN191952B (zh) * | 1995-08-01 | 2004-01-24 | Urea Casale Sa | |
| CN101219971A (zh) * | 2006-11-20 | 2008-07-16 | 乌里阿·卡萨勒有限公司 | 用于改装尿素生产设备的方法 |
| CN102046593A (zh) * | 2008-04-02 | 2011-05-04 | 斯塔米卡邦有限公司 | 提高现有尿素工厂生产能力的方法 |
| CN105102423A (zh) * | 2013-03-27 | 2015-11-25 | 卡萨尔公司 | 用于改造自汽提尿素设备的方法 |
| US20190185422A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-06-20 | Stamicarbon B.V. | Urea production process and plant |
| US20200385339A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-12-10 | Stamicarbon B.V. | Urea production process and plant with heat integration in low pressure recovery section |
| WO2021261999A1 (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | Stamicarbon B.V. | Thermal stripping urea plant and process |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 史建公等: "二氧化碳为原料制备尿素技术进展", 《中外能源》, vol. 24, no. 1, 31 January 2019 (2019-01-31), pages 68 - 79 * |
| 廖容波等: "CO2汽提法尿素装置高负荷运行中的问题与解决方案", 《中氮肥》, no. 6, 30 November 2015 (2015-11-30), pages 44 - 46 * |
| 杨艳: "尿素装置增产改造总结", 《化肥工业》, vol. 45, no. 2, 31 October 2015 (2015-10-31), pages 36 - 39 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| CA3222982A1 (en) | 2022-12-15 |
| WO2022260524A1 (en) | 2022-12-15 |
| EP4352041A1 (en) | 2024-04-17 |
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