CN1329591A - 一种将蜜胺－废气输送到尿素生产装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一个尿素生产方法,按此法,从蜜胺合成装置排出的、基本由NH3和CO2组成的废气用喷射泵输送到尿素生产装置的高压区中。
Description
本发明涉及用喷射泵将蜜胺-废气输送到尿素生产装置的方法。
在蜜胺合成中的副产物，尤其是由NH3和CO2组成的废气，通常是用来生产尿素的。此法的优点是，从蜜胺合成装置排出的废气首先输送到尿素生产装置，在此废气比如说被吸收在氨基甲酸盐物流中，然后被继续输送到反应器中。在K Abe等人.-Kagaku Kogak 40，298-302(1976)中描述了一种较好的、合理的和经济的废气回收法，在此法中，必要时在尿素洗涤器中把剩余的蜜胺洗去后，废气直接地和没有变化地以干燥状态输送进尿素生产装置的高压区中。另一种较好的变通方法也已经在SU 899538或WO98/08808中描述了。根据WO98/32731，蜜胺废气首先在蜜胺反应器的压力下被凝聚，生成氨基甲酸铵，接着氨基甲酸铵被输送到尿素生产装置的高压区中。
上述已知方法的不足之处首先在于，由于采用了这些附加的方法步骤和设备单元，废气的凝聚或更确切地说废气的冷却损失了部分能量，或在废气直接输送到尿素生产装置的情况下，废气的压力、也即在蜜胺反应器中的压力必须大于尿素反应器中的压力。这就决定了二个反应器之间不够灵活的、僵化的废气输送方式，由此常常使得两个反应器不能在各自的反应过程中以最佳条件工作。
现在意外地发现，如果用喷射泵直接将蜜胺废气输送到尿素生产装置的高压区中，上述的不足之处就能克服。
本发明的目的是一种尿素生产方法，用此方法，从蜜胺合成装置产生的、尤其是含有NH3和CO2的气体(蜜胺废气)用一个或多个喷射泵直接输送到尿素生产装置的高压区中。所说尿素生产装置的高压区主要是指反应器、气提器，氨基甲酸盐冷凝器，以及在这些装置区域内存在的管道和仪表设备。
所提出的方法适用于任何一种蜜胺合成装置和尿素生产装置。这些装置可从“Ullmann工业化学百科全书，第五版，A16卷(1990)171-185页(蜜胺)或者A27卷(1996)333-365页(尿素)”以及从K.Abe等，Kagaku Kogaku 40(1976)298-302页，从EP-727，414A，WO 98/08808和WO 98/32731中查到。
在本发明方法中采用的蜜胺废气有利地来自蜜胺-高压装置，在大约300-500℃的温度和大约80-800巴的压力下，由尿素裂解出NH3和CO2而得到蜜胺。裂解出的主要含NH3和CO2的废气按照本发明直接导引到尿素生产装置，这些废气首先通过被熔化了的尿素(尿素洗涤器)，以去除掉剩余的蜜胺，就如Ullmann工业化学百科全书中所描述的。特别合适的尿素生产装置是那些基于“尿素-气提工艺”的装置，在这些装置里，在大约150至300℃、最好在大约170至200℃的温度，压力大约在125至350巴、最好大约在140至200巴下，废气转变成尿素。没有被转变成尿素的NH3和CO2被压入后接的气提装置，接着在冷凝器中被液化，在此生成含NH3和CO2的氨基甲酸铵，这样所生成的氨基甲酸铵又重新被输送回尿素反应器中。从气提器流出的尿素溶液后续在降低的压力、例如在中压分解器、接着在低压分解器如真空蒸发器中，通过使氨基甲酸盐和碳酸盐进一步分解并排出NH3和CO2，而使尿素溶液得到浓缩。在浓缩过程中所产生的气体被冷凝，接着被输送回尿素生产过程。
在按照所提出的发明的优选方法中，用下列物流作为驱动介质，喷射泵通过驱动介质将蜜胺-废气输送到尿素生产装置的高压区中
a)液态NH3，
b)气态NH3或CO2，
c)主要含NH3和CO2的水溶液。
主要含NH3和CO2的水溶液主要是在尿素生产装置中产生的，然而它们也可以在另外的产生NH3和CO2的过程中、例如从蜜胺合成装置中产生。在尿素生产中、尤其是从分离过程产生的基本上含NH3和CO2的水溶液，例如从氨基甲酸盐-冷凝器、或从尿素生产装置的低压区例如从中压吸收器产生的基本上含NH3和CO2的水溶液可以按照本发明被应用为喷射泵的驱动介质而把蜜胺-废气输送到尿素生产装置的高压区中。从中压吸收器底产生的、除了含NH3，CO2，H2O和氨基甲酸盐外还含有碳酸盐的溶液应用作为驱动介质的优点特别在于，该溶液中溶解的气体有一个低的蒸气压力。当驱动介质的蒸气压力、必要时还有其温度低于将要被输送的蜜胺-废气的压力和温度时，表明该方法是有效的。因为这样可以阻止溶解在溶液中的气体在喷射泵中脱气溢出。
取决于驱动介质的种类和数量，所应用的驱动介质的压力要使得到的废气总量尽可能地被输送，这也取决于所要输送的废气的抽吸条件和数量，还取决于尿素生产装置中的高压区的各相应配对压力。为了保证所要输送的废气以其各自的数量、在各自的压力下输送到尿素生产装置的高压区，驱动介质的压力和数量必须相应地高。在此驱动介质的压力高于尿素生产装置的高压区的压力，较优选的是高至1.1至3倍于、最好高至1.3至2.5倍于尿素生产装置中的高压区中的压力。驱动介质的温度首先跟各自进行的过程有关，较好的应在10℃至200℃的温度范围内。在应用NH3、例如合成的NH3于尿素合成生产中时，证明其合适的温度为10℃至80℃，特别合适的温度为20℃至65℃。而采用合成-CO2的情况下，较合适的温度要高一些，大约在115℃至140℃。含NH3和CO2的水溶液作为驱动剂，例如从尿素生产装置的氨基甲酸盐冷凝器中生成的含NH3和CO2的水溶液-它将同时产生例如3至4巴的蒸汽-具有的优选温度大约为150℃至160℃。往回输送的碳酸盐溶液、例如从尿素生产装置的中压吸收器中流出的碳酸盐溶液的温度可在大约65℃至100℃，最好为65℃至70℃。
在所要输送的从蜜胺合成装置生成的蜜胺废气中的NH3与CO2的摩尔比取决于所应用的蜜胺合成过程的种类，较合适的比例为2.5至5。从蜜胺合成装置生成的蜜胺-废气的压力基本上相当于蜜胺反应器中的压力，优选大约在50至250巴，最好在70至200巴。蜜胺-废气的温度大约为175℃至250℃，最好在180℃至210℃。
按照本发明方法的特殊优点在于，往回输送的产品流用作为喷射泵的驱动介质，以及作为原料采用的NH3和CO2用作为喷射泵的驱动介质。这样一方面得到了一种经济实惠的输送方式，另一方面使得尿素和蜜胺生产以灵活的和在各自最佳工作条件下进行成为可能，而且也使得使蜜胺反应器压力比尿素反应器压力低成为可能。
图1至图4示例描述了按照本发明的四种可能的变通方法，即用喷射泵把蜜胺废气输送入尿素反应器的实例。在图1至图4中，尿素生产设备和蜜胺生产设备的下列主要的设备部件表示
尿素生产装置：
R-1 尿素反应器
C 氨基甲酸盐-冷凝器
ST-1 尿素气提器
Z-1 分解器/分离器
K-1 冷凝器1
K-2 冷凝器2
KO-1 中压吸收器
E-1 喷射泵1
E-2 喷射泵2
E-3 喷射泵3
P-1 氨基甲酸盐-泵
P-2 碳酸盐-泵
P-3 NH3-泵
蜜胺合成装置
R-2 蜜胺反应器
ST-2 蜜胺气提器
W 尿素洗涤器
VZ 停留时间容器
PK 产品冷却器例1
图1图示了一个装置，在该装置中，从尿素反应器R-1的顶部将反应产物输送到蒸汽加热的降膜气提器ST-1中，在此将进入气提器内溶液中的CO2通过沸腾着的NH3而从溶液中气提出去。气提出来的气体连同从吸收塔KO-1(中压吸收器)输送回来的溶液一起被输送到氨基甲酸盐冷凝器C中，并在此冷凝。用泵P-1将冷凝物的压力提高，然后该冷凝物就用作为喷射泵E-1的驱动介质，以能够将从蜜胺合成装置产生的废气输送到尿素反应器R-1中。
一个含有较低CO2含量的溶液从气提器ST-1底部流出在此卸压进入分离器。在分离器即降膜分解器Z-1的、经蒸汽加热的下部，将大部分剩余的氨基甲酸盐分解，富含NH3和CO2的气体在中压冷凝器K-1中部分地被一个碳酸盐水溶液所吸收，该碳酸盐水溶液通过L-1从尿素生产装置的低压区引出。
从冷凝器K-1流出的气体/液体混合物被输送到中压吸收器KO-1，剩余的CO2和H2O用液态NH3洗去。从KO-1底部抽出一个溶液，且通过泵P-2输送回氨基甲酸盐冷凝器C。而KO-1的顶部产物，即纯NH3-气，在冷凝器K-2中被冷凝，并输送入NH3中间储罐中。例2
图2图示了一个装置，在该装置中，从尿素反应器R-1的顶部将反应产物输送到蒸汽加热的降膜气提器ST-1中，在此进入器内的溶液中的CO2含量通过沸腾着的NH3而从溶液中气提出去。气提出来的气体被输送到氨基甲酸盐冷凝器C中。用泵P-2将从吸收塔KO-1流回的溶液的压力提高，然后该溶液就用作为喷射泵E-2的驱动介质，以能够将从蜜胺合成装置产生的废气输送到氨基甲酸盐冷凝器C。在氨基甲酸盐冷凝器中，废气连同从气提器ST-1出来的气体全都被冷凝。
含有较低CO2含量的溶液从气提器ST-1底部流出，在此卸压进入分离器。在蒸汽加热的下部、即降膜分解器Z-1中，将大部分剩余的氨基甲酸盐分解。富含NH3和CO2的气体在中压冷凝器K-1中部分地被一个碳酸盐水溶液所吸收，该碳酸盐水溶液是通过L-1从尿素生产装置的低压区流入中压冷凝器中的。
从K-1流出的气体/液体混合物被输送到中压吸收器KO-1，剩余的CO2和H2O用液态NH3洗去。从KO-1底部抽出一个溶液并通过泵P-2和喷射泵E-2而输送回氨基甲酸盐冷凝器C中。而KO-1顶部产物、纯NH3-气在冷凝器K-2中被冷凝而输送入NH3中间储罐中。
从中间储罐中抽出的液态NH3，用泵P-3提高其压力，然后被用作为喷射泵E-1的驱动介质，以能够将从氨基甲酸盐冷凝器C中流出的冷凝物输送到尿素反应器中。例3
图3图示了一个装置，在该装置中，从尿素反应器R-1的顶部将反应产物输送到蒸汽加热的降膜气提器ST-1中，在此将进入的溶液中的CO2通过沸腾着的NH3而从溶液中气提出去。气提出来的气体连同从吸收柱KO-1中用P-2输送回来的溶液一起被输送到氨基甲酸盐冷凝器C中，并在此冷凝。冷凝物经过冷凝器后用泵P-1将其压力提高，然后输送到尿素反应器R-1中。
含有较低CO2含量的溶液从气提器ST-1底部流出，在此卸压进入分离器。在分离器即降膜分解器Z-1的、蒸汽加热的下部，将大部分剩余的氨基甲酸盐分解。富含NH3和CO2的气体在中压冷凝器K-1中部分地被一个碳酸盐水溶液所吸收，该碳酸盐水溶液是从尿素生产装置的低压区经过L-1而流入中压冷凝器中的。
从冷凝器K-1流出的气体/液体混合物被输送到中压吸收器KO-1，剩余的CO2和H2O用液态NH3洗去。从KO-1底部抽出一个溶液且通过泵P-2而输送回氨基甲酸盐冷凝器C中。而KO-1顶部产物、纯NH3气在冷凝器K-2中被冷凝且输入NH3中间储罐中。
从蜜胺装置中产生的废气通过喷射泵E-3而输送到尿素反应器中。用作为E-3的驱动介质是从NH3罐中流出的液NH3，该液NH3通过泵P-3而提高了压力。例4
图4图示了一个装置，在该装置中，废气以在例1和3中描述的过程通过二个喷射泵(E-1和E-3)输送到尿素反应器中。在此，用作为E-1的驱动介质类似于例1，即从氨基甲酸盐冷凝器中流出的冷凝物，而用作为E-2的驱动介质类似于例3，即从NH3罐中流出的液NH3。
Claims (9)
1.一种尿素生产的方法，其中，从蜜胺合成装置排出的、基本上由NH3和CO2组成的气体用一个或多个喷射泵直接输送到尿素生产装置的高压区中。
2.根据权利要求1的方法，其中，应用下述物流中的一种或多种作为喷射泵的驱动介质：
a)液体NH3，
b)气态NH3和CO2，
c)主要含有NH3和CO2的水溶液。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，来自蜜胺装置产生的气体压力基本上相应于蜜胺反应器的压力。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其中，来自蜜胺装置产生的气体的压力大约为50至250巴，温度大约为175至250℃。
5.根据权利要求4的方法，其中，来自蜜胺装置产生的气体压力大约为70至200巴，温度大约为180至210℃。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其中，驱动介质的压力高于尿素生产装置的高压区中的压力。
7.根据权利要求6的方法，其中，驱动介质的压力基本上是尿素生产装置的高压区压力的1.1至3倍，最好是1.3至2.5倍。
8.根据权利要求1至7之一的方法，其中，尿素生产装置的高压区中的压力基本上大约为125至350巴，温度大约为150℃至350℃。
9.根据权利要求8的方法，其中，尿素生产装置的高压区中的压力基本上大约为140至200巴，温度大约为150至210℃。
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