EA040581B1 - METHOD AND PLANT FOR THE PRODUCTION OF UREA - Google Patents
METHOD AND PLANT FOR THE PRODUCTION OF UREA Download PDFInfo
- Publication number
- EA040581B1 EA040581B1 EA202091171 EA040581B1 EA 040581 B1 EA040581 B1 EA 040581B1 EA 202091171 EA202091171 EA 202091171 EA 040581 B1 EA040581 B1 EA 040581B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- urea
- section
- stream
- pressure
- carbamate
- Prior art date
Links
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к производству карбамида, в частности карбамидных растворов, и более конкретно к производству очищенных карбамидных растворов, которые пригодны к использованию в системах снижения выбросов NOx, необязательно после разбавления водой. Изобретение, в частности, относится к производству жидкостей (DEF) для очистки выхлопных газов дизельных двигателей, т.е. карбамидных растворов, которые могут быть разбавлены водой с получением DEF, и других карбамидных растворов высокой чистоты.The present invention relates to the production of urea, in particular urea solutions, and more particularly to the production of purified urea solutions which are suitable for use in NOx abatement systems, optionally after dilution with water. The invention relates in particular to the production of fluids (DEF) for cleaning exhaust gases from diesel engines, i.e. urea solutions, which can be diluted with water to give DEF, and other high purity urea solutions.
Уровень техникиState of the art
Настоящее изобретение относится к способу и установке для производства карбамидного раствора. Готовый раствор карбамида, необязательно после разбавления водой, предпочтительно пригоден для использования в каталитической системе снижения выбросов NOx и предпочтительно представляет собой раствор DEF. Соответственно, к нему предъявляется требование очень высокой чистоты продукта. Например, DEF используется в транспортных средствах с дизельными двигателями для снижения выбросов NOx. Состав DEF для транспортных средств определен в стандарте ISO 22241-1:2006. DEF для транспортных средств содержит приблизительно 32,5 мас.% карбамида (т.е. по существу является эвтектической композицией) и также содержит очень малое количество примесей. В некоторых вариантах осуществления готовый карбамидный раствор также может использоваться, например, для снижения выбросов NOx на промышленных установках, на судах и локомотивах. Для систем снижения выбросов NOx, применяемых на морском и железнодорожном транспорте, согласно стандарту ISO 186111-1:2014 используется приблизительно 40 мас.% карбамидный раствор. Для снижения выбросов NOx на (работающих на ископаемом топливе) энергетических установках обычно используется 50 мас.% карбамидный раствор. Используемый в настоящей заявке термин DEF включает в себя карбамидный раствор, который пригоден, приспособлен и/или предназначен для применения в системах снижения выбросов NOx, например согласно любой из указанных спецификаций.The present invention relates to a method and plant for the production of a carbamide solution. The finished urea solution, optionally after dilution with water, is preferably suitable for use in a NOx reduction catalytic system and is preferably a DEF solution. Accordingly, it is required to have a very high purity of the product. For example, DEF is used in diesel vehicles to reduce NOx emissions. The composition of DEF for vehicles is defined in ISO 22241-1:2006. DEF for vehicles contains approximately 32.5 wt.% urea (ie essentially a eutectic composition) and also contains a very small amount of impurities. In some embodiments, the prepared urea solution can also be used, for example, to reduce NOx emissions in industrial plants, ships and locomotives. For NOx reduction systems used in maritime and rail transport, according to ISO 186111-1:2014, approximately 40 wt.% urea solution is used. To reduce NOx emissions from (fossil fuel) power plants, a 50 wt% urea solution is commonly used. As used herein, the term DEF includes a urea solution that is suitable, adapted, and/or designed for use in NOx reduction systems, for example, according to any of the above specifications.
Для DEF концентрация карбамида имеет большое значение, поскольку обусловливает точное дозирование жидкости при подаче на катализатор. Низкая концентрация органических примесей важна для предотвращения засорения и закоксовывания катализатора. Очень низкая концентрация неорганических примесей, в особенности тяжелых металлов, важна, поскольку такие примеси приводят к отравлению катализатора SCR. Металлы будут накапливаться на катализаторе и тем самым сокращать срок его службы. В цитированных спецификациях на DEF максимально допустимые пределы для металлических примесей близки к типичным достижимым концентрациям в потоках карбамида, получаемых на типичной установке стриппинга карбамида. В частности, в условиях нарушения технологического режима или в условиях запуска количества металлов в карбамидном растворе на выходе с установки стриппинга карбамида превышают спецификации на DEF. В случае установки по производству карбамида, которая разработана только для получения DEF и не предусматривает производство твердого карбамида (например, установки без секции отверждения карбамида), это может привести к выходу значительных количеств материалов с характеристиками, не удовлетворяющими спецификациям на продукт, которые не могут перерабатываться на данной установке (например, в пределах границ установки). Стандарт ISO 222411:2006 определяет предел для щелочности в расчете на NH3 менее чем 0,2 мас.%; некоторые коммерчески доступные растворы DEF имеют щелочность в расчете на NH3 на уровне всего 200 частей на миллион (ч./млн) по массе. Низкая щелочность желательна для снижения риска коррозии оборудования, находящегося в контакте с раствором DEF.For DEF, the concentration of urea is of great importance, since it determines the exact dosing of liquid when applied to the catalyst. A low concentration of organic impurities is important to prevent fouling and coking of the catalyst. A very low concentration of inorganic impurities, especially heavy metals, is important because such impurities lead to poisoning of the SCR catalyst. Metals will accumulate on the catalyst and thus shorten its life. In the DEF specifications cited, the maximum allowable limits for metallic impurities are close to typical achievable concentrations in urea streams produced in a typical urea stripping plant. In particular, under process upset or start-up conditions, the amounts of metals in the urea solution at the outlet of the urea stripper exceed DEF specifications. In the case of a urea plant that is designed for DEF only and does not produce solid urea (for example, plants without a urea curing section), this can result in significant quantities of materials with characteristics that do not meet product specifications that cannot be processed. at a given facility (eg within the boundaries of the facility). ISO 222411:2006 defines a limit for alkalinity as NH3 of less than 0.2% by weight; some commercially available DEF solutions have alkalinities as NH 3 as low as 200 parts per million (ppm) by weight. Low alkalinity is desirable to reduce the risk of corrosion of equipment in contact with the DEF solution.
Известный способ получения DEF состоит в растворении коммерчески доступного твердого карбамида (например, используемого в качестве удобрений, в форме приллов и гранул) в чистой воде при нагревании. Однако недостатком такого способа является необходимость очистки от альдегидов, поскольку при доводке карбамида (например, гранулировании) в качестве облегчающего отверждение агента обычно используют альдегид.A known method for producing DEF is to dissolve commercially available solid urea (eg, used as fertilizer, in the form of prills and granules) in pure water with heating. However, the disadvantage of this method is the need for purification from aldehydes, since the refinement of urea (for example, granulation) usually uses aldehyde as an facilitating curing agent.
В патенте WO 2016/010432 описан способ получения карбамидного продукта, пригодного для разведения водой с образованием DEF. Способ включает кристаллизацию мгновенным испарением при давлении ниже атмосферного и упаковку кристаллизованного порошка карбамида.WO 2016/010432 describes a process for preparing a urea product suitable for dilution with water to form DEF. The method includes flash crystallization at subatmospheric pressure and packaging of the crystallized urea powder.
В патенте WO 2016/153354 описан способ интегрированного производства DEF и удобрения - карбамидо-аммиачной смеси (КАС).WO 2016/153354 describes a process for the integrated production of DEF and fertilizer - urea-ammonia mixture (UAN).
В патенте US 2008/0286188 описан способ получения содержащего карбамид водного потока, который пригоден для использования в устройстве для восстановления оксидов азота (NOx) в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания, причем содержащий карбамид водный поток отделяют непосредственно из или после секции регенерации в процессе производства карбамида и затем разбавляют водой до получения содержания карбамида в содержащем карбамид потоке 30-35 мас.%. В одном варианте осуществления содержащий карбамид поток отделяют после стадии разложения, которая предпочтительно включает стриппинг с использованием водяного пара. В патенте US 2008/0286188 не приводится никакой информации об обработке потока газов со стадии стриппинга с использованием водяного пара.US 2008/0286188 describes a process for producing a urea-containing aqueous stream that is suitable for use in a device for reducing oxides of nitrogen (NOx) in the exhaust gases of an internal combustion engine, wherein the urea-containing aqueous stream is separated directly from or after the regeneration section in the urea production process and then diluted with water to obtain a urea content in the urea-containing stream of 30-35 wt.%. In one embodiment, the urea-containing stream is separated after a decomposition step, which preferably includes stripping using steam. US 2008/0286188 does not provide any information on treating the gas stream from the stripping step using steam.
Установки для производства карбамида обычно включают секцию синтеза карбамида, работающую при высоком давлении, и секцию регенерации, работающую при среднем и/или низком давлении. ПриUrea plants typically include a high pressure urea synthesis section and a medium and/or low pressure regeneration section. At
- 1 040581 изготовлении твердого карбамидного продукта в состав установки ниже по ходу потока от секции регенерации также входит секция испарения. Секция испарения, например, включающая стадию вакуумного испарения для испарения воды, используется для получения плава карбамида с высоким содержанием карбамида. Плав карбамида отверждают в устройстве отверждения карбамида, таком как устройство гранулирования или башня приллирования.- 1 040581 in the manufacture of a solid urea product, the plant also includes an evaporation section downstream of the regeneration section. An evaporation section, for example, including a vacuum evaporation stage for evaporating water, is used to produce a carbamide smelt with a high urea content. The urea melt is cured in a urea curing device such as a pelletizing device or a prilling tower.
Пары воды из секции испарения конденсируют и полученный конденсат (который обычно содержит карбамид в качестве примеси) обрабатывают в секции обработки сточных вод, в состав которой входит в общем случае десорбер и обычно гидролизер. Обработанный конденсат можно использовать, например, в качестве подпиточной воды для котла (BFW) или очищающей жидкости скруббера, например для скрубберов, обеспеченных в секции регенерации.Water vapor from the evaporation section is condensed and the resulting condensate (which usually contains urea as an impurity) is treated in a wastewater treatment section, which generally includes a desorber and usually a hydrolyser. The treated condensate can be used, for example, as boiler make-up water (BFW) or scrubber cleaning fluid, for example for scrubbers provided in the recovery section.
Что касается секции синтеза высокого давления, обычно выделяют три поколения установок. Исходно карбамид получали из CO2 и NH3 в прямоточных реакторах без рециркуляции NH3 и CO2. Такие установки вскоре уступили место процессу полного рецикла с рециркуляцией карбамата, которые сегодня часто называют традиционными установками полного рецикла, чтобы отличать их от разработанных позже установок третьего поколения, у которых в секции синтеза применяется процесс стриппинга высокого давления. В процессах стриппинга высокого давления (HP) основная часть рецикловых неконвертированных NH3 и CO2 (включая карбамат аммония) в выходящем потоке реактора высокого давления протекает в газовой фазе с использованием стриппера высокого давления и конденсатора карбамата высокого давления.With regard to the high pressure synthesis section, three generations of plants are usually distinguished. Initially, urea was obtained from CO2 and NH3 in once-through reactors without recirculation of NH3 and CO2. These plants soon gave way to the carbamate recycle total recycling process, which today is often referred to as conventional total recycling plants to distinguish them from later third generation plants that use a high pressure stripping process in the synthesis section. In high pressure stripping (HP) processes, most of the recycled unconverted NH 3 and CO 2 (including ammonium carbamate) in the high pressure reactor effluent flows in the gas phase using a high pressure stripper and a high pressure carbamate condenser.
В стриппере высокого давления в качестве отдувочного газа используется, например, часть или весь сырьевой CO2 высокого давления с получением отогнанного при высоком давлении карбамидного раствора и потока газовой смеси, который конденсируется в конденсаторе высокого давления.The high pressure stripper uses, for example, some or all of the high pressure feedstock CO2 as stripping gas to produce a high pressure stripped carbamide solution and a gas mixture stream which is condensed in a high pressure condenser.
Значимость традиционных способов быстро сошла на нет с развитием способов, использующих в секции синтеза стрипперы высокого давления (Ullmann's Encyclopaedia, 2012, vol. 37, Urea, page 665).The importance of traditional methods quickly faded with the development of methods using high pressure strippers in the synthesis section (Ullmann's Encyclopaedia, 2012, vol. 37, Urea, page 665).
В настоящем изобретении предложены способ и установка для производства очищенных карбамидных растворов, в частности таких, как описанные выше, и в частности имеющих достаточную чистоту для применения в качестве DEF, предпочтительно с использованием относительно простого оборудования и при небольших капитальных затратах.The present invention provides a process and plant for the production of purified urea solutions, in particular as described above, and in particular having sufficient purity for use as DEF, preferably using relatively simple equipment and at low capital cost.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Настоящее изобретение относится к способу для производства очищенного карбамидного раствора, который предпочтительно пригоден для использования при снижении выбросов NOx, в частности для использования в качестве жидкости (DEF) для очистки выхлопных газов дизельных двигателей или для разбавления с получением DEF, при этом способ включает в себя стадии, на которых:The present invention relates to a process for producing a purified urea solution which is preferably suitable for use in NOx reduction, in particular for use as a diesel engine exhaust gas cleaning fluid (DEF) or for dilution to form DEF, the method comprising stages where:
A) осуществляют реакцию между CO2 и NH3 в условиях синтеза карбамида в реакторе синтеза карбамида, работающем при высоком давлении, с получением потока синтеза карбамида, содержащего карбамид, NH3, CO2 и некоторое количество карбамата,A) reacting between CO2 and NH 3 under urea synthesis conditions in a high pressure urea synthesis reactor to produce a urea synthesis stream containing urea, NH3, CO2 and some carbamate,
B) осуществляют расширение потока синтеза карбамида в секции регенерации со снижением его давления, причем расширенный поток синтеза карбамида содержит по меньшей мере 90 мас.% указанного количества карбамата, и нагрев по меньшей мере части расширенного потока синтеза карбамида в одном или более устройствах разложения при среднем и/или низком давлении с получением водного потока карбамида и пара секции регенерации, содержащего NH3 и CO2,B) expanding the urea synthesis stream in the regeneration section with decreasing its pressure, wherein the expanded urea synthesis stream contains at least 90 wt.% of the specified amount of carbamate, and heating at least a part of the expanded urea synthesis stream in one or more decomposition devices at an average and/or low pressure to produce an aqueous urea stream and a regeneration section steam containing NH 3 and CO 2 ,
C) осуществляют очистку по меньшей мере части водного потока карбамида в секции очистки, при этом очистку предпочтительно проводят путем стриппинга, более предпочтительно путем стриппинга при низком давлении (LP), и/или при этом после очистки предпочтительно получают карбамидный раствор с щелочностью в расчете на NH3 менее чем 0,2 мас.% при содержании карбамида 32,5 мас.%, для удаления (избытка) аммиака с получением очищенного карбамидного раствора и отходящего газа секции очистки, содержащего воду и аммиак,C) at least a portion of the aqueous urea stream is purified in the purification section, wherein the purification is preferably carried out by stripping, more preferably by low pressure (LP) stripping, and/or wherein after purification, preferably a urea solution with an alkalinity based on NH 3 less than 0.2 wt.% with a urea content of 32.5 wt.%, to remove (excess) ammonia to obtain a purified urea solution and an off gas of the purification section containing water and ammonia,
D) необязательно осуществляют разбавление по меньшей мере части очищенного карбамидного раствора и/или подлежащего очистке водного потока карбамида водой с получением целевой концентрации карбамида,D) optionally diluting at least a portion of the purified urea solution and/or the aqueous urea stream to be purified with water to obtain a target concentration of urea,
E) причем отходящий газ секции очистки конденсируют с получением конденсата секции очистки и указанный конденсат секции очистки рециркулируют в указанный реактор синтеза карбамида.E) wherein the purification section off-gas is condensed to form a purification section condensate, and said purification section condensate is recycled to said urea synthesis reactor.
Способ обычно не включает стриппинг при высоком давлении неконвертированных NH3 и CO2, что приводит к признаку В, в соответствии с которым расширенный поток синтеза карбамида содержит по меньшей мере 90 мас.% от исходного количества карбамата в потоке синтеза карбамида. В установках по производству карбамида со стрипперами высокого давления значительная часть карбамата извлекается и отправляется в конденсатор карбамата до расширения содержащего карбамид потока при пониженном давлении.The process typically does not include high pressure stripping of unconverted NH 3 and CO 2 , resulting in feature B whereby the expanded urea synthesis stream contains at least 90 wt% of the original carbamate in the urea synthesis stream. In urea plants with high pressure strippers, a significant portion of the carbamate is recovered and sent to the carbamate condenser before expansion of the urea-containing stream under reduced pressure.
Настоящее изобретение также относится к установке для производства очищенного карбамидного раствора, при этом очищенный карбамидный раствор предпочтительно пригоден для использования в системах снижения выбросов NOx, в частности для использования в качестве жидкости (DEF) для очистки выхлопных газов дизельных двигателей или для разбавления с получением DEF, содержащей:The present invention also relates to a plant for the production of a purified urea solution, wherein the purified urea solution is preferably suitable for use in NOx reduction systems, in particular for use as a diesel engine exhaust aftertreatment fluid (DEF) or for dilution to form DEF, containing:
- 2 040581- 2 040581
A) секцию синтеза карбамида, содержащую реактор синтеза карбамида высокого давления, имеющий впуск для CO2 и впуск для NH3, в котором проводится реакция между СО2 и NH3 в условиях синтеза карбамида с получением потока синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду и карбамат аммония,A) a urea synthesis section containing a high pressure urea synthesis reactor having a CO2 inlet and an NH 3 inlet, in which the reaction between CO2 and NH 3 is carried out under urea synthesis conditions to obtain a urea synthesis stream containing urea, water and ammonium carbamate,
B) секцию регенерации, в которой поток синтеза карбамида нагревается при пониженном давлении с получением водного потока карбамида и пара секции регенерации, содержащего CO2 и NH3, и при этом предпочтительно указанный пар секции регенерации конденсируется в указанной секции регенерации с получением карбамата и аммиака, предпочтительно с отдельными конденсаторами для аммиака и для карбамата,B) a regeneration section in which the urea synthesis stream is heated under reduced pressure to produce an aqueous urea stream and a regeneration section steam containing CO2 and NH 3 , wherein said regeneration section vapor is preferably condensed in said regeneration section to produce carbamate and ammonia, preferably with separate condensers for ammonia and carbamate,
C) секцию очистки, в которой водный поток карбамида обрабатывается, предпочтительно очищается, более предпочтительно отгоняется, в устройстве обработки секции очистки для удаления (избытка) аммиака с получением потока очищенного карбамида и отходящего газа секции очистки,C) a purification section in which the aqueous urea stream is treated, preferably purified, more preferably stripped, in a purification section treatment device to remove (excess) ammonia to obtain a purified urea stream and an off gas of the purification section,
D) необязательно секцию разбавления карбамида, в которой поток очищенного карбамида и/или водный поток карбамида разбавляется водой, причем установка содержит рециркуляционный трубопровод для подачи карбамата из секции регенерации в секцию синтеза карбамида и предпочтительно отдельный второй рециркуляционный трубопровод для подачи аммиака из секции регенерации в секцию синтеза карбамида, при этом секция очистки дополнительно содержит конденсатор секции очистки для конденсации отходящего газа секции очистки в конденсат секции очистки и установка содержит соединение по потоку жидкости для подачи конденсата секции очистки из указанного конденсатора секции очистки в указанный реактор синтеза карбамида.D) optionally a urea dilution section in which a purified urea stream and/or an aqueous urea stream is diluted with water, the plant comprising a recirculation line for supplying carbamate from the regeneration section to the urea synthesis section and preferably a separate second recirculation line for supplying ammonia from the regeneration section to the section synthesis of carbamide, wherein the purification section further comprises a condenser of the purification section for condensing the exhaust gas of the purification section into the condensate of the purification section, and the installation contains a liquid flow connection for supplying the condensate of the purification section from the specified condenser of the purification section to the specified urea synthesis reactor.
В некоторых вариантах осуществления установка не содержит стриппер высокого давления в секции синтеза для извлечения непрореагировавших NH3 и CO2.In some embodiments, the plant does not include a high pressure stripper in the synthesis section to remove unreacted NH 3 and CO 2 .
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлен пример схемы способа в соответствии с настоящим изобретением, а на фиг. 1a-1d показаны ее увеличенные части.In FIG. 1 shows an exemplary flow chart of the method according to the present invention, and FIG. 1a-1d show its enlarged parts.
На фиг. 2 представлена блок-схема примера способа в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 2 is a block diagram of an example of a method in accordance with the present invention.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Настоящее изобретение частично основано на неожиданно обнаруженном эффекте, заключающемся в том, что расширение потока синтеза карбамида до пониженного давления без его стриппинга при высоком давлении приводит к повышению чистоты получаемого в конечном итоге карбамидного раствора. Изобретение также частично основано на рациональном заключении, что низкого содержания NH3 в очищенном карбамидном растворе можно достичь посредством использования стадии очистки, на которой помимо очищенного карбамидного раствора также образуется отходящий газ, содержащий воду и аммиак, и при этом отходящий газ конденсируют и полученный конденсат рециркулируют в зону синтеза карбамида. В частности, конденсат рециркулируют посредством потока жидкости, так что жидкая водная фракция конденсата подается в зону синтеза карбамида и в конечном итоге оказывается в готовом карбамидном растворе. Тем самым отпадает необходимость в переработке конденсата в секции обработки сточных вод. В то же время содержащийся в конденсате аммиак вступает в реакцию в реакторе синтеза карбамида. Кроме того, неожиданно было обнаружено, что возможно достичь относительно высокой степени конверсии в карбамид в реакторе синтеза карбамида, несмотря на рециркуляцию воды из секции очистки, за счет использования секции синтеза, предпочтительно не содержащей стриппер высокого давления. В предпочтительном варианте осуществления пассивирующий воздух не используется, что приводит к уменьшению рециркуляционного водного потока из скрубберов для инертных газов в установке по производству карбамида.The present invention is based in part on the unexpected effect that expansion of the urea synthesis stream to reduced pressure without stripping it at high pressure leads to an increase in the purity of the resulting urea solution. The invention is also partly based on the rationale that a low NH 3 content in the purified urea solution can be achieved by using a purification step in which, in addition to the purified urea solution, an off-gas containing water and ammonia is also formed, in which the off-gas is condensed and the resulting condensate is recycled. to the urea synthesis zone. In particular, the condensate is recycled through the liquid stream, so that the liquid aqueous fraction of the condensate is fed into the urea synthesis zone and ultimately ends up in the finished urea solution. This eliminates the need for condensate treatment in the wastewater treatment section. At the same time, the ammonia contained in the condensate reacts in the urea synthesis reactor. In addition, it has surprisingly been found that it is possible to achieve a relatively high conversion to urea in the urea synthesis reactor despite water recirculation from the purification section by using a synthesis section preferably without a high pressure stripper. In the preferred embodiment, no passivating air is used, resulting in a reduction in recirculated water flow from the inert gas scrubbers in the urea plant.
При использовании в настоящем документе в контексте карбамидных растворов и потоков технологической среды высокое давление (HP) составляет, например, от 120 до 300 бар; среднее давление (МР) составляет, например, от 10 до 70 бар (включая промежуточное давление от 30 до 70 бар), в частности от 15 до 25 бар; а низкое давление (LP) составляет, например, от 0 до 10 бар, в частности от 1 до 8 бар, или от 2 до 5 бар, или от 3 до 10 бар, или от 3 до 5 бар.As used herein in the context of urea solutions and process fluid streams, high pressure (HP) is, for example, 120 to 300 bar; the mean pressure (MP) is, for example, 10 to 70 bar (including an intermediate pressure of 30 to 70 bar), in particular 15 to 25 bar; and the low pressure (LP) is, for example, 0 to 10 bar, in particular 1 to 8 bar, or 2 to 5 bar, or 3 to 10 bar, or 3 to 5 bar.
Стадия А включает синтез карбамида в реакторе синтеза карбамида посредством реакции между CO2 и NH3 с образованием карбамата аммония, который дегидратируется с получением карбамида и воды. Реактор работает при давлении предпочтительно от 150 до 250 бар, например от 180 до 250 бар, и/или, например, при температуре выше 190°С. Указанные значения давления и температуры выше, чем обычно используются в установках по производству карбамида со стрипперами высокого давления. В реактор, как правило, поступает сырьевой NH3 и сырьевой CO2, оба под высоким давлением и обычно через отдельные впуски. Сырьевой CO2 необязательно содержит пассивирующий воздух для защиты реактора от коррозии; однако в предпочтительных вариантах осуществления используются очень малые количества (например, менее чем 0,2 об.%, предпочтительно менее чем 0,1 об.% (например, менее чем 0,10 об.%), например, менее чем 0,050 об.%) пассивирующего воздуха или этот пассивирующий воздух не используется совсем. Для реактора молярное отношение NH3 : CO2 (отношение N/C) обычно составляет 2,0-6,0, предпочтительно составляет 2,7-5,0 и, например, составляет от 3,3 до 5,0, от 3,5 до 5,0 или от 4,0 до 5,0, причем приведенное отношение отражает композицию так называемой исходной смеси передStep A involves the synthesis of urea in a urea synthesis reactor by reaction between CO 2 and NH 3 to form ammonium carbamate, which is dehydrated to give urea and water. The reactor is operated at a pressure preferably from 150 to 250 bar, for example from 180 to 250 bar, and/or, for example, at a temperature above 190°C. The indicated pressures and temperatures are higher than those normally used in urea plants with high pressure strippers. The reactor typically receives feed NH3 and feed CO2, both at high pressure and usually through separate inlets. The feed CO2 optionally contains passivating air to protect the reactor from corrosion; however, in preferred embodiments, very small amounts are used (e.g. less than 0.2 vol.%, preferably less than 0.1 vol.% (e.g., less than 0.10 vol.%), e.g., less than 0.050 vol. %) of passivating air or this passivating air is not used at all. For the reactor, the NH 3 : CO 2 molar ratio (N/C ratio) is usually 2.0-6.0, preferably 2.7-5.0 and, for example, 3.3 to 5.0, from 3, 5 to 5.0 or 4.0 to 5.0, the ratio given reflecting the composition of the so-called initial mixture before
- 3 040581 производством карбамида, состоящей только из NH3, CO2 и H2O. Молярное отношение H2O : CO2 составляет, например, 0,10-2,0, например 0,50-1,0, также для исходной смеси перед производством карбамида. Например, рециркуляция воды из секции очистки приводит к относительно более высокому молярному отношению H2O : СО2. Отношение N/C 3,5-5,0 выше, чем отношение N/C 3:1, обычно используемое для секции синтеза согласно способу стриппинга СО2 по технологии Stamicarbon. Более высокое отношение N/C, чем 3:1, может быть выгодным образом использовано вследствие смещения минимума давления (или максимума температуры) в сторону более высоких отношений NH3 : СО2 при увеличении количества растворителя (воды и карбамида) в реакторе.- 3 040581 urea production, consisting only of NH 3 , CO2 and H2O. The molar ratio H2O : CO2 is eg 0.10-2.0, eg 0.50-1.0, also for the feed mixture before the production of urea. For example, recycling water from a treatment section results in a relatively higher H2O: CO2 molar ratio. The 3.5-5.0 N/C ratio is higher than the 3:1 N/C ratio commonly used for the synthesis section of the Stamicarbon CO 2 stripping process. A higher N/C ratio than 3:1 can be advantageously exploited by shifting the pressure minimum (or temperature maximum) towards higher NH 3 : CO 2 ratios as the amount of solvent (water and urea) in the reactor increases.
Сырьевой СО2 обычно также содержит инертные газы (т.е. газы, не вступающие в реакцию в реакторе синтеза карбамида), такие как, например, H2 из процесса производства СО2 или N2 из пассивирующего воздуха. В реактор также поступает рециркуляционный поток карбамата из секции регенерации в виде раствора карбамата, который также содержит воду. В реакторе имеется выпуск для потока синтеза карбамида, например, в верхней части реактора и, например, являющийся единственным выпуском из реактора. Поток синтеза карбамида на выпуске из реактора синтеза карбамида содержит карбамид, воду, а также непрореагировавшие NH3 и СО2, карбамат, а также обычно некоторое количество инертного газа. Поток синтеза карбамида обычно содержит жидкость и пар.The CO 2 feed usually also contains inert gases (ie gases that do not react in the urea synthesis reactor), such as, for example, H 2 from the CO 2 production process or N 2 from passivating air. The reactor also receives the carbamate recycle stream from the regeneration section in the form of a carbamate solution, which also contains water. The reactor has an outlet for the urea synthesis stream, for example at the top of the reactor and for example being the only outlet from the reactor. The urea synthesis stream at the outlet of the urea synthesis reactor contains urea, water, as well as unreacted NH 3 and CO 2 , carbamate, and usually also some inert gas. The urea synthesis stream typically contains liquid and vapor.
Способ настоящего изобретения обычно не включает стриппинг потока синтеза карбамида при высоком давлении. Таким образом, секция синтеза обычно выполнена по типу так называемой традиционной секции синтеза для установок по производству карбамида с полным рециклом. В настоящем документе термин традиционный означает, что стриппер высокого давления не используется. При использовании в настоящем документе термин традиционный не указывает на то, что любой один или более признаков настоящего изобретения являются известными или очевидными, по отдельности или в комбинации.The process of the present invention generally does not involve high pressure stripping of the urea synthesis stream. Thus, the synthesis section is usually of the type of the so-called conventional synthesis section for urea production plants with full recycle. In this document, the term traditional means that the high pressure stripper is not used. As used herein, the term traditional does not indicate that any one or more features of the present invention are known or apparent, either alone or in combination.
Способ настоящего изобретения обычно не включает нагрев и/или разделение на газ/жидкость при высоком давлении всего потока синтеза карбамида или всей его жидкой части, например, при рабочем давлении реактора или выше 120 бар, и не включает стриппинг при высоком давлении, такой как стриппинг аммиаком, тепловой стриппинг (самостриппинг) и стриппинг CO2. Эти три типа стриппинга при высоком давлении хорошо известны специалистам в данной области и обсуждаются, например, в Энциклопедия промышленной химии Ульмана (Ullmann's Encyclopaedia), глава Карбамид. В секции синтеза с тепловым стриппингом обычно используется реактор синтеза карбамида с впуском для смеси карбамата и NH3, соединенным с активируемым сырьевым NH3 эжектором, для подачи рециклового карбамата в реактор. В некоторых вариантах осуществления способ не включает подачу CO2 в поток синтеза карбамида высокого давления в месте, которое находится одновременно ниже по ходу потока от выпуска реактора и снаружи реактора (в настоящем изобретении сырьевой CO2 обычно подается в реактор). Однако в некоторых альтернативных вариантах осуществления часть потока синтеза карбамида отгоняется при высоком давлении, а часть не отгоняется. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть потока синтеза карбамида не подвергается стриппингу при высоком давлении. В некоторых других вариантах осуществления, в которые включены некоторые отдельные признаки, таких как варианты, включающие в себя циклонный сепаратор, весь поток синтеза карбамида проходит стриппинг при высоком давлении, однако, например, при очень малом количестве отдувочного газа.The process of the present invention generally does not involve heating and/or high pressure gas/liquid separation of the entire urea synthesis stream or all of its liquid portion, for example at reactor operating pressures of or greater than 120 bar, and does not involve high pressure stripping such as stripping ammonia, thermal stripping (self-stripping) and CO2 stripping. These three types of high pressure stripping are well known to those skilled in the art and are discussed, for example, in Ullmann's Encyclopaedia, chapter Urea. The thermal stripping synthesis section typically uses a urea synthesis reactor with a carbamate/NH 3 mixture inlet connected to an actuated NH 3 feed ejector to feed recycle carbamate to the reactor. In some embodiments, the process does not include feeding CO2 into the high pressure urea synthesis stream at a location that is both downstream of the reactor outlet and outside the reactor (in the present invention, feedstock CO2 is typically fed into the reactor). However, in some alternative embodiments, a portion of the urea synthesis stream is distilled at high pressure and a portion is not. In some embodiments, at least a portion of the urea synthesis stream is not subjected to high pressure stripping. In some other embodiments in which some particular features are included, such as those incorporating a cyclone separator, the entire urea synthesis stream is stripped at high pressure, however, for example, with very little stripping gas.
Предпочтительно по меньшей мере 85%, предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95% свежего CO2 поступает непосредственно в реактор, т.е. вводится в реактор в виде газообразного потока. Оставшаяся часть свежего СО2, при ее наличии, например, вводится ниже по ходу потока от секции синтеза, например, для корректировки отношения N/C для оптимальной конденсации аммиака в виде карбамата. В настоящем документе свежий относится к потоку, поступающему от границ установки.Preferably at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% of the fresh CO2 is fed directly into the reactor, i. is introduced into the reactor in the form of a gaseous stream. The remainder of the fresh CO2, if present, is eg introduced downstream of the synthesis section, eg to adjust the N/C ratio for optimal condensation of the ammonia as carbamate. In this document, fresh refers to the flow coming from the boundaries of the installation.
Кроме того, в особенности для установки настоящего изобретения секция синтеза карбамида обычно не содержит стриппер высокого давления, более конкретно не содержит стриппер СО2 высокого давления. Стрипперы высокого давления (обычно не используемые в настоящей установке), например, представляют собой кожухотрубные теплообменники, выполненные с возможностью пропускания потока синтеза карбамида по трубам, а водяного пара - по межтрубному пространству.In addition, especially for the installation of the present invention, the urea synthesis section usually does not contain a high pressure stripper, more specifically does not contain a high pressure CO2 stripper. High pressure strippers (not commonly used in the present plant), for example, are shell and tube heat exchangers configured to pass the urea synthesis stream through the tubes and the steam through the annulus.
Более того, секция синтеза карбамида обычно не содержит устройство конденсации карбамата высокого давления, такое как устройство с U-образным трубным пучком, где конденсатор высокого давления имеет выпуск для жидкости, соединенный трубопроводом со впуском реактора синтеза карбамида.Moreover, the urea synthesis section typically does not include a high pressure carbamate condenser, such as a U-bundle device, where the high pressure condenser has a liquid outlet connected by piping to the inlet of the urea synthesis reactor.
Стадия В включает снижение давления, обычно с использованием расширительного клапана, тем самым обеспечивая расширение потока синтеза карбамида или по меньшей мере части указанного потока, которая не подвергнута стриппингу при высоком давлении. Обычно давление понижают по меньшей мере на 10 бар или по меньшей мере на 20 бар и обычно понижают до среднего давления. Расширенный поток синтеза карбамида обычно содержит по меньшей мере 90 мас.% от количества карбамата, имевшегося на выпуске из реактора синтеза карбамида, и обычно содержит весь непрореагировавший карбамат, поскольку способ предпочтительно не включает отделение карбамата от потока синтеза карбамида между указанным выпуском из реактора и указанной стадией расширения.Step B involves reducing the pressure, typically using an expansion valve, thereby expanding the urea synthesis stream, or at least the portion of said stream that is not subjected to high pressure stripping. Usually the pressure is reduced by at least 10 bar or at least 20 bar and is usually reduced to medium pressure. The expanded urea synthesis stream typically contains at least 90% by weight of the carbamate present at the urea synthesis reactor outlet and typically contains all of the unreacted carbamate since the process preferably does not include separating the carbamate from the urea synthesis stream between said reactor outlet and said expansion stage.
- 4 040581- 4 040581
Стадия В дополнительно включает нагрев по меньшей мере части расширенного потока синтеза карбамида, обычно после разделения на газ/жидкость, для разложения непрореагировавшего карбамата, в одном или более устройствах разложения. В общем случае нагрев на стадии В осуществляется путем непрямого теплообмена.Step B further includes heating at least a portion of the expanded urea synthesis stream, typically after gas/liquid separation, to decompose the unreacted carbamate, in one or more decomposers. In general, heating in stage B is carried out by indirect heat exchange.
Например, устройство разложения содержит ректификационную колонну и узел разложения, где узел разложения содержит теплообменник для непрямого теплообмена с водяным паром. Ректификационная колонна обеспечивает противоточный контакт пара из узла разложения и более холодного карбамидного раствора (с более ранней стадии способа), что обеспечивает конденсацию паров воды из пара. Узел разложения размещен, например, под ректификационной колонной.For example, the decomposition device includes a distillation column and a decomposition unit, where the decomposition unit contains a heat exchanger for indirect heat exchange with water vapor. The distillation column provides countercurrent contact between the steam from the decomposition unit and the colder urea solution (from an earlier stage of the process), which allows the water vapor to condense from the steam. The decomposition unit is located, for example, under the distillation column.
Устройства разложения работают при среднем давлении (МР) и/или при низком давлении (LP). Предпочтительно используются расположенные последовательно устройство разложения среднего давления и расположенное ниже по потоку устройство разложения низкого давления. Устройство разложения низкого давления предпочтительно работает при давлении от 3 до 7 бар. Нагретый поток синтеза карбамида подвергается разделению на газ/жидкость. В результате образуются водный поток карбамида и пар секции регенерации, содержащий NH3 и CO2. В одном варианте осуществления возможно использование тепла пара из секции регенерации (содержащего газообразные CO2, NH3 и водяной пар) из устройства разложения среднего давления для обеспечения по меньшей мере части или всего тепла в узел разложения устройства разложения низкого давления, например, путем непрямого теплообмена между паром из данной секции регенерации среднего давления и карбамидным раствором, подаваемым в узел разложения устройства разложения низкого давления. В частности, конденсатор для пара секции регенерации среднего давления можно объединить с таким узлом разложения, так что конденсация пара секции регенерации среднего давления будет осуществляться в процессе непрямого теплообменного контакта с разложением карбамата в устройстве разложения низкого давления.The digesters operate at medium pressure (MP) and/or at low pressure (LP). Preferably, a medium pressure decompressor and a downstream low pressure decompressor are used in series. The low pressure decomposition device preferably operates at a pressure of 3 to 7 bar. The heated urea synthesis stream undergoes gas/liquid separation. The result is an aqueous urea stream and regeneration section steam containing NH3 and CO2. In one embodiment, it is possible to use the heat of the steam from the recovery section (containing gaseous CO2, NH3 and water vapor) from the medium pressure decomposition device to provide at least part or all of the heat to the decomposition unit of the low pressure decomposition device, for example, by indirect heat exchange between steam from this medium pressure regeneration section and the urea solution supplied to the decomposition unit of the low pressure decomposition device. In particular, the condenser for the steam of the medium pressure recovery section can be combined with such a decomposition unit, so that the steam of the medium pressure recovery section is condensed in an indirect heat exchange contact with the decomposition of the carbamate in the low pressure decomposition device.
Устройство разложения или самое первое по потоку из установленных в технологическом процессе устройств разложения стадии В имеет впуск для приема (по меньшей мере части) расширенного потока синтеза карбамида. В некоторых вариантах осуществления молярное отношение NH3 : CO2 в потоке синтеза карбамида (включая как жидкость, так и любой газ) на этом впуске по существу такое же, как и на выпуске реактора, например с отклонением менее чем 10% относительно величины данного отношения на выпуске реактора, т.е. менее чем 10% в численном выражении, например, при отношении N/C на выпуске 4,0 отношение на данном впуске находится в диапазоне 4,4-3,6.The decomposition device, or the very first downstream of the stage B decomposition devices installed in the process, has an inlet to receive (at least a portion of) the expanded urea synthesis stream. In some embodiments, the molar ratio of NH 3 : CO 2 in the urea synthesis stream (including both liquid and any gas) at this inlet is substantially the same as at the outlet of the reactor, for example, with a deviation of less than 10% relative to the value of this ratio by outlet of the reactor, i.e. less than 10% in numerical terms, for example, with an N / C ratio at the outlet of 4.0, the ratio at this inlet is in the range of 4.4-3.6.
Каждое устройство разложения предпочтительно выполнено с возможностью разделения на газ/жидкость и предпочтительно включает выпуск для газа и отдельный выпуск для содержащей карбамид жидкости.Each decomposition device is preferably configured for gas/liquid separation and preferably includes a gas outlet and a separate outlet for the liquid containing urea.
Способ обычно дополнительно включает конденсацию пара секции регенерации в конденсаторе секции регенерации и разделение на газ/жидкость с получением рециркуляционного потока жидкого карбамата и несконденсированных газов. Этот конденсатор работает при более низком давлении, чем реактор синтеза карбамида и обычно работает при том же давлении, что и соответствующее устройство разложения, например при среднем давлении или при низком давлении. Рециркуляционный поток жидкого карбамата подается в реактор синтеза карбамида обычно с помощью насоса.The process typically further comprises condensing the regeneration section vapor in a regeneration section condenser and gas/liquid separation to produce a recycle stream of liquid carbamate and non-condensed gases. This condenser operates at a lower pressure than the urea synthesis reactor and generally operates at the same pressure as the corresponding decomposition device, eg medium pressure or low pressure. The liquid carbamate recycle stream is fed to the urea synthesis reactor, usually by means of a pump.
Несконденсированные газы обычно содержат инертные газы, а также NH3 и CO2. Несконденсированные газы обычно очищаются в скруббере обычно по принципу противотока, с помощью очищающей жидкости скруббера в одном или более скрубберах с получением очищенного в скруббере газа и потока жидкости. Очищенный в скруббере газ может быть, необязательно после дополнительной обработки, сброшен в атмосферу. Содержащий карбамат поток жидкости рециркулируют, необязательно в качестве промывочного потока, в реактор синтеза карбамида, например через конденсатор.Non-condensed gases usually contain inert gases as well as NH 3 and CO 2 . The non-condensed gases are typically scrubbed, usually in a countercurrent manner, with the scrubber scrubbing liquid in one or more scrubbers to produce a scrubber gas and a liquid stream. The scrubber-cleaned gas may optionally be vented to the atmosphere after further treatment. The carbamate-containing liquid stream is recycled, optionally as a wash stream, to the urea synthesis reactor, for example via a condenser.
Очищающая жидкость скруббера обычно содержит воду, и обычно по меньшей мере в один из скрубберов секции регенерации подается подпиточная вода. В установках по производству карбамида предшествующего уровня техники подпиточную воду обычно получают в виде очищенного конденсата из секции обработки сточных вод. В настоящем изобретении подпиточная вода, например, подается с другой установки, такой как установленная выше по потоку установка газификации и/или установка по производству аммиака. Для производства очищенного карбамидного раствора с содержанием карбамида 32,5-50 мас.% в любом случае требуется подача дополнительной воды от границ установки, поскольку в реакции получения карбамида образуется смесь с молярным соотношением карбамида и воды 1 : 1, т.е. содержащая 77 мас.% карбамида.The scrubber scrubbing liquid typically contains water, and typically at least one of the scrubbers in the recovery section is fed with make-up water. In prior art urea plants, make-up water is typically obtained as treated condensate from the wastewater treatment section. In the present invention, the make-up water, for example, is supplied from another plant, such as an upstream gasification plant and/or an ammonia plant. For the production of a purified urea solution with a urea content of 32.5-50 wt.%, in any case, additional water must be supplied from the boundaries of the installation, since in the reaction for obtaining urea a mixture is formed with a molar ratio of urea and water of 1: 1, i.e. containing 77 wt.% carbamide.
Подпиточную воду, используемую как (часть) очищающей жидкости скруббера в абсорбере, можно просто использовать в качестве растворителя карбамата в конденсаторе, если направить в конденсатор (промывочный поток) отработавшей очищающей жидкости скруббера.Make-up water used as (part of) the scrubber scrubbing fluid in the absorber can simply be used as a carbamate solvent in the condenser by directing the spent scrubber scrubbing fluid to the condenser (wash stream).
В предпочтительном варианте осуществления стадия В включает соединенные последовательно устройства разложения среднего давления и низкого давления. Таким образом, стадия В предпочтительно включает: B1) расширение потока синтеза карбамида до среднего давления, необязательно разделение на газ/жидкость, и нагрев по меньшей мере части потока синтеза карбамида при среднем давлении с получением пара секции регенерации среднего давления и водного карбамидного раствора среднего давле- 5 040581 ния, и В2) расширение водного карбамидного раствора среднего давления до низкого давления и нагрев расширенного водного раствора карбамида при низком давлении с получением пара секции регенерации низкого давления и второго водного карбамидного раствора низкого давления.In a preferred embodiment, stage B includes medium pressure and low pressure decomposition devices connected in series. Thus, step B preferably comprises: B1) expanding the urea synthesis stream to medium pressure, optionally gas/liquid separation, and heating at least a portion of the urea synthesis stream at medium pressure to produce medium pressure regeneration section steam and medium pressure aqueous urea solution. - 5 040581, and B2) expanding the medium pressure aqueous urea solution to low pressure and heating the expanded aqueous urea solution at low pressure to produce low pressure regeneration section steam and a second low pressure aqueous urea solution.
В этом случае рециркуляция карбамата на стадии В предпочтительно включает:In this case, the recycling of the carbamate in step B preferably comprises:
а) конденсацию указанного пара секции регенерации среднего давления при среднем давлении в конденсаторе среднего давления с получением потока карбамата среднего давления иa) condensing said steam from the medium pressure recovery section at medium pressure in a medium pressure condenser to form a medium pressure carbamate stream, and
b) конденсацию указанного пара секции регенерации низкого давления при низком давлении в конденсаторе низкого давления с получением потока карбамата низкого давления.b) condensing said vapor from the low pressure regeneration section at low pressure in a low pressure condenser to form a low pressure carbamate stream.
В некоторых вариантах осуществления установка содержит рециркуляционный трубопровод для карбамата и отдельный рециркуляционный трубопровод для аммиака, соединяющий секцию регенерации и реактор высокого давления, в частности конденсатор среднего давления и реактор. Несконденсированный газ из конденсатора среднего давления предпочтительно конденсируют в конденсаторе аммиака и направляют в реактор высокого давления отдельно от потока карбамата среднего давления. Таким образом можно адаптироваться к избыточному количеству NH3 из-за относительно высокого отношения N/C в реакторе. Рециркуляционный карбамат может содержать свободный NH3 и предпочтительно имеет отношение N/C 2,0-2,5, например 2,0-2,3. Если подаваемый в конденсатор (среднего давления) газ имеет более высокое отношение N/C, избыток NH3 предпочтительно конденсируют отдельно и рециркулируют в зону синтеза карбамида.In some embodiments, the plant comprises a carbamate recycle line and a separate ammonia recycle line connecting the regeneration section and the high pressure reactor, in particular the medium pressure condenser and the reactor. The uncondensed gas from the medium pressure condenser is preferably condensed in an ammonia condenser and sent to a high pressure reactor separate from the medium pressure carbamate stream. In this way it is possible to adapt to excess NH3 due to the relatively high N/C ratio in the reactor. The recycled carbamate may contain free NH3 and preferably has an N/C ratio of 2.0-2.5, eg 2.0-2.3. If the (medium pressure) condenser feed gas has a higher N/C ratio, the excess NH 3 is preferably condensed separately and recycled to the urea synthesis zone.
На стадии В образуется водный раствор карбамида, который обычно содержит аммиак, например непрореагировавший аммиак (в особенности принимая во внимание относительно высокое отношение N/C) и/или аммиак, образовавшийся при разложении карбамата аммония на стадии В. Образованный на стадии В водный раствор карбамида обычно содержит менее чем 2,0 мас.% или менее чем 1,0 мас.% карбамата аммония и, например, более чем 0,20 мас.% остаточного карбамата аммония, в частности, исходя из общей массы потока.In step B, an aqueous solution of urea is formed, which usually contains ammonia, for example, unreacted ammonia (especially in view of the relatively high N/C ratio) and/or ammonia formed during the decomposition of ammonium carbamate in step B. The aqueous urea solution formed in step B typically contains less than 2.0 wt.% or less than 1.0 wt.% ammonium carbamate and, for example, more than 0.20 wt.% residual ammonium carbamate, in particular, based on the total weight of the stream.
Стадия С используется для производства очищенного карбамидного раствора, например искомой DEF или раствора предшественника DEF. Способ включает стадию С очистки полученного на стадии В водного потока карбамида в секции очистки с получением потока очищенного карбамидного раствора и отходящего газа секции очистки. В ходе очистки аммиак предпочтительно удаляется из карбамидного раствора. В частности, в ходе очистки предпочтительно удаляется избыточный аммиак, т.е. аммиак сверх желаемого уровня, в частности сверх желаемого уровня щелочности в расчете на NH3. Такое удаление гарантирует получение достаточно низкой щелочности очищенного раствора. Низкая щелочность важна для предотвращения риска коррозии оборудования, контактирующего с раствором DEF. Преимуществом более низкого содержания NH3 в растворе DEF является ослабление запаха аммиака. Удаление аммиака означает перевод NH3 из жидкой фазы в газовую фазу; NH3 в жидкой фазе образуется, например, по меньшей мере частично, в результате разложения карбамата аммония в жидкой фазе на стадиях В и/или С и/или попадает туда в виде непрореагировавшего аммиака со стадии А.Step C is used to produce a purified urea solution, such as the desired DEF or a DEF precursor solution. The method includes the step C of purifying the aqueous urea stream obtained in step B in a purification section to obtain a purified urea solution stream and an off-gas of the purification section. During purification, ammonia is preferably removed from the urea solution. In particular, the purification preferably removes excess ammonia, i. e. ammonia in excess of the desired level, in particular in excess of the desired alkalinity in terms of NH 3 . This removal ensures that a sufficiently low alkalinity of the purified solution is obtained. Low alkalinity is important to prevent the risk of corrosion of equipment that comes into contact with the DEF solution. The advantage of the lower NH 3 content in the DEF solution is that the ammonia odor is reduced. The removal of ammonia means the transfer of NH 3 from the liquid phase to the gas phase; NH 3 in the liquid phase is formed, for example, at least partially, as a result of the decomposition of ammonium carbamate in the liquid phase in stages B and/or C and/or enters there in the form of unreacted ammonia from stage A.
Очистка, предпочтительно стриппинг, предпочтительно обеспечивает получение щелочности в расчете на NH3 в результате такой очистки менее чем 0,20 мас.%, менее чем 1000 ч./млн, менее чем 500 ч./млн или менее чем 200 ч./млн, все в расчете на массу, при содержании карбамида 32,5 мас.%, т.е. щелочности, пересчитанной, исходя из добавления или удаления требуемого количества воды для получения содержания карбамида 32,5 мас.%; иными словами, указанные уровни щелочности относятся к карбамидному раствору с концентрацией 32,5 мас.%. Более низкая щелочность предпочтительна.Purification, preferably stripping, preferably provides an alkalinity in terms of NH 3 from such purification of less than 0.20 wt.%, less than 1000 ppm, less than 500 ppm or less than 200 ppm , all based on weight, with a urea content of 32.5 wt.%, i.e. alkalinity, calculated based on the addition or removal of the required amount of water to obtain a urea content of 32.5 wt.%; in other words, the indicated alkalinity levels refer to a carbamide solution with a concentration of 32.5 wt.%. Lower alkalinity is preferred.
В некоторых вариантах осуществления очистка включает снижение щелочности в расчете на NH3 подлежащего очистке карбамидного раствора по меньшей мере на 50%, или по меньшей мере на 90%, или по меньшей мере на 99% в пересчете на относительную долю исходной щелочности в расчете на NH3 путем перевода соответствующего количества аммиака (в любой форме нахождения в растворе) в газовую фазу. Очищенный раствор с такой низкой щелочностью обычно имеет содержание карбамида менее чем 95 мас.% или менее чем 90 мас.% (например, не является плавом карбамида), и/или обычно имеет содержание карбамида более чем 20 мас.% или более чем 30 мас.%, например, имеет содержание карбамида в диапазоне 20-95 мас.%. В варианте осуществления, где в результате очистки получают карбамидный раствор со щелочностью в расчете на NH3 менее чем 0,2 мас.%, исходный карбамидный раствор может уже иметь щелочность ниже заданного уровня, и в этом случае очистка еще больше понижает щелочность в расчете на NH3.In some embodiments, the purification comprises reducing the alkalinity, as NH3, of the urea solution to be purified by at least 50%, or at least 90%, or at least 99%, based on a relative fraction of the original alkalinity, based on NH3, by transfer of the corresponding amount of ammonia (in any form of being in solution) into the gas phase. A purified solution with such a low alkalinity typically has a urea content of less than 95 wt.% or less than 90 wt.% (for example, is not a urea melt), and/or usually has a urea content of more than 20 wt.% or more than 30 wt. .%, for example, has a urea content in the range of 20-95 wt.%. In an embodiment where purification results in a urea solution with an alkalinity in terms of NH 3 of less than 0.2 wt.%, the original urea solution may already have an alkalinity below a given level, in which case the purification further reduces the alkalinity in terms of NH 3 NH3 .
В некоторых вариантах осуществления очистка, такая как стриппинг, в частности стриппинг при низком давлении, включает разложение карбамата аммония на NH3 и CO2 и перевод полученного указанным образом NH3 из жидкой фазы в газовую фазу для удаления NH3 из раствора, обычно вместе с переводом свободного NH3 из жидкой фазы в газовую фазу. Обычно при таком разложении происходит снижение щелочности, а также содержания карбоната (в расчете на СО2), например, до содержания карбоната (в расчете на СО2) в указанном очищенном растворе менее чем 0,5 мас.%, или менее чем 0,2 мас.%, или до менее чем 1000 ч./млн, или менее чем 500 ч./млн, по массе, в пересчете на карбамидный раствор с концентрацией 32,5 мас.%.In some embodiments, purification, such as stripping, in particular low pressure stripping, involves decomposing ammonium carbamate into NH 3 and CO 2 and transferring the thus obtained NH 3 from the liquid phase to the gas phase to remove NH 3 from solution, usually together with the transfer of free NH 3 from the liquid phase to the gas phase. Typically, this decomposition reduces the alkalinity as well as the carbonate content (as CO2), for example, to a carbonate content (as CO2 ) in said purified solution of less than 0.5 wt.%, or less than 0.2 wt.%, or to less than 1000 hours/million, or less than 500 hours/million, by weight, in terms of urea solution with a concentration of 32.5 wt.%.
Очистка включает, например, снижение давления (т.е. снижение абсолютного давления), нагрев,Cleaning includes, for example, pressure reduction (i.e. absolute pressure reduction), heating,
- 6 040581 стриппинг, а также их комбинации. В некоторых вариантах осуществления очистка включает нагрев и/или снижение давления без стриппинга.- 6 040581 stripping, as well as their combinations. In some embodiments, cleaning includes heating and/or depressurization without stripping.
Очистка предпочтительно включает стриппинг при низком давлении. Стриппинг позволяет снизить температуру очистки, тем самым приводя к являющемуся преимуществом снижению образования биурета. Стриппинг предпочтительно включает приведение карбамидного раствора в контакт с газообразным потоком по принципу противотока. Газообразный поток обычно имеет меньшее парциальное давление паров NH3, чем карбамидный раствор, который контактирует с этим газом. Стриппинг предпочтительно включает стриппинг водяным паром. Можно также использовать стриппинг воздухом. Стриппинг водяным паром предпочтительно включает приведение водного карбамидного раствора в контакт с водяным паром по принципу противотока. Водяной пар предпочтительно подают от границ установки. В альтернативном варианте осуществления водяной пар можно генерировать путем испарения воды из карбамидного раствора, например, ниже по потоку относительно стадии очистки, например путем кипячения. Стриппинг предпочтительно проводят при давлении менее чем 3 бар. Преимуществом стриппинга водяным паром является получение эффекта стриппинга за счет низкого парциального давления паров аммиака, предпочтительно с дополнительным поддержанием высокого давления паров воды для снижения испарения воды. Некоторые преимущества прямого стриппинга водяным паром с подаваемым извне водяным паром состоят в том, что разбавление карбамидного раствора водой полезно для получения DEF и что при этом можно избежать кипячения карбамидного раствора ниже по потоку, которое вызывает образование биурета.The cleaning preferably includes stripping at low pressure. Stripping allows the cleaning temperature to be lowered, thereby leading to an advantageous reduction in biuret formation. Stripping preferably involves bringing the urea solution into contact with the gaseous stream in a countercurrent manner. The gaseous stream usually has a lower partial vapor pressure of NH 3 than the urea solution that is in contact with this gas. Stripping preferably includes steam stripping. You can also use air stripping. Steam stripping preferably involves bringing an aqueous urea solution into contact with steam in a countercurrent manner. The water vapor is preferably supplied from the boundaries of the installation. In an alternative embodiment, steam can be generated by evaporating water from the urea solution, eg downstream of the purification step, eg by boiling. The stripping is preferably carried out at a pressure of less than 3 bar. The advantage of steam stripping is to obtain a stripping effect due to the low partial pressure of ammonia vapor, preferably with the additional maintenance of a high water vapor pressure to reduce water evaporation. Some advantages of direct steam stripping with externally supplied steam are that dilution of the urea solution with water is useful for producing DEF and that downstream boiling of the urea solution which causes biuret formation can be avoided.
Например, очистка может быть основана на нагреве раствора, который приводит к испарению аммиака, и предпочтительно также включает снижение парциального давления NH3 в газовой фазе путем стриппинга и/или снижения абсолютного давления. Результатом нагрева и предпочтительного снижения (абсолютного) давления является также испарение воды. Отходящий газ секции очистки может содержать преимущественно пары воды, например содержать более чем 50 мас.%, более чем 70 мас.%, более чем 90 мас.% или более чем 99 мас.% воды и, например от 0,5 и/или до 5 мас.% NH3. В некоторых вариантах осуществления отходящий газ секции очистки и/или конденсат секции очистки содержат NH3 в количестве, соответствующем по меньшей мере 0,010 мас.% и/или максимум 5,0 мас.% от карбамидного раствора, поступающего в секцию очистки. Очистка в секции очистки предпочтительно основана на прямом теплообмене и включает предпочтительно приведение в контакт, например, смешивание, карбамидного раствора с потоком текучей среды, имеющим более высокую температуру, чем карбамидный раствор.For example, the purge may be based on heating the solution, which causes the ammonia to evaporate, and preferably also includes reducing the partial pressure of NH3 in the gas phase by stripping and/or lowering the absolute pressure. The result of the heating and the preferential reduction of the (absolute) pressure is also the evaporation of the water. The off-gas of the cleaning section may contain predominantly water vapor, for example contain more than 50 wt.%, more than 70 wt.%, more than 90 wt.% or more than 99 wt.% water and, for example, from 0.5 and/or up to 5 wt.% NH 3 . In some embodiments, the purification section off-gas and/or the purification section condensate contain NH 3 in an amount corresponding to at least 0.010 wt% and/or a maximum of 5.0 wt% of the urea solution entering the purification section. The cleaning in the cleaning section is preferably based on direct heat exchange and preferably involves bringing into contact, for example mixing, the urea solution with a fluid stream having a higher temperature than the urea solution.
Например, очистка включает стриппинг водяным паром водного карбамидного раствора. Стриппинг водяным паром обычно включает прямой впрыск водяного пара в водный поток карбамида, обычно по принципу противотока, например, когда жидкость стекает сверху вниз, а водяной пар поднимается снизу вверх. Поток водяного пара предпочтительно содержит по меньшей мере 90 мас.% H2O, более предпочтительно по меньшей мере 95 мас.% H2O. Водяной пар предпочтительно подают от границ установки, например, от другой установки, такой как инженерные сооружения. Давление впрыскиваемого водяного пара составляет, например, от 1 до 30 бар (абсолютное), предпочтительно от 2 до 15 и обычно от 2 до 6 бар (абсолютное). Стадия очистки может осуществляться посредством стриппинга при низком давлении и может включать стриппинг водяным паром. Стриппинг при низком давлении проводят при давлении менее чем 10 бар, или менее чем 5 бар, менее чем 3,0 бар, менее чем 2,0 бар или менее чем 1,5 бар (абсолютное) или при давлении 0,10-1,1 бар (абсолютное), например, при давлении менее чем 1,0 бар (абсолютное), например, при давлении от 0,010 до 0,50 бар или от 0,4 до 0,5 бар (абсолютное). Такие рабочие давления, в частности, используются в паровом стриппере. Способ включает, например, расширение карбамидного раствора при давлении от 3 до 7 бар, полученного со стадии В, до давлений стадии стриппинга, например, до давления менее чем 1,5 бар (абсолютное). Паровой стриппер для стадии С представляет собой, например, сосуд, выполненный с возможностью обеспечивать подачу водяного пара и жидкости по принципу противотока, имеющий впуск для жидкости в верхней части и выпуск для жидкости в нижней части, и впуск для водяного пара в нижней части и выпуск для газа в верхней части. Сосуд содержит, например, тарелки и/или насадку.For example, cleaning includes steam stripping of an aqueous urea solution. Steam stripping typically involves direct injection of water vapor into an aqueous urea stream, usually in a counter-current manner, such as where the liquid flows from top to bottom and the water vapor rises from bottom to top. The steam stream preferably contains at least 90 wt% H2O, more preferably at least 95 wt% H2O. The water vapor is preferably supplied from the boundaries of the installation, for example from another installation, such as engineering structures. The pressure of the injected water vapor is, for example, 1 to 30 bar (absolute), preferably 2 to 15 and usually 2 to 6 bar (absolute). The cleaning step may be carried out by low pressure stripping and may include steam stripping. Stripping at low pressure is carried out at a pressure of less than 10 bar, or less than 5 bar, less than 3.0 bar, less than 2.0 bar or less than 1.5 bar (absolute) or at a pressure of 0.10-1, 1 bar (absolute), for example, at a pressure of less than 1.0 bar (absolute), for example, at a pressure of 0.010 to 0.50 bar or 0.4 to 0.5 bar (absolute). Such operating pressures are used in particular in a steam stripper. The method includes, for example, expanding the urea solution at a pressure of 3 to 7 bar, obtained from stage B, to the pressures of the stripping stage, for example, to a pressure of less than 1.5 bar (absolute). The steam stripper for step C is, for example, a vessel configured to supply steam and liquid in a countercurrent manner, having a liquid inlet at the top and a liquid outlet at the bottom, and a steam inlet at the bottom and an outlet for gas at the top. The vessel contains, for example, plates and/or nozzle.
Предпочтительное низкое рабочее (абсолютное) давление в секции очистки выгодным образом позволяет осуществлять очистку путем испарения аммиака при более низкой температуре, тем самым снижая образование биурета. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления стадия С включает расширение водного карбамидного раствора, полученного со стадии В, предпочтительно второго водного карбамидного раствора, полученного со стадии (В2) разложения при низком давлении, до рабочего давления секции очистки, и последующий стриппинг водяным паром расширенного водного потока карбамида, при этом стриппинг водяным паром включает прямой впрыск водяного пара в расширенный водный поток карбамида.The preferred low operating (absolute) pressure in the cleaning section advantageously allows cleaning by evaporating ammonia at a lower temperature, thereby reducing biuret formation. Thus, in a preferred embodiment, step C comprises expanding the aqueous urea solution obtained from step B, preferably the second aqueous urea solution obtained from low pressure decomposition step (B2), to the operating pressure of the purification section, and then stripping the expanded aqueous urea stream, wherein steam stripping involves direct injection of steam into the expanded urea aqueous stream.
Способ включает конденсацию отходящего газа секции очистки до конденсата секции очистки. В настоящем изобретении предложен простой способ утилизации конденсата секции очистки, который содержит аммиак, без использования секции обработки сточных вод, путем рециркуляции конденсата секции очистки обратно в реактор синтеза карбамида, предпочтительно посредством потока жидкости.The method includes condensing the waste gas of the purification section to the condensate of the purification section. The present invention proposes a simple method for disposing of the treatment section condensate that contains ammonia without using a wastewater treatment section by recycling the treatment section condensate back to the urea synthesis reactor, preferably by means of a liquid stream.
- 7 040581- 7 040581
Таким образом, аммиак не попадает в готовый очищенный раствор карбамида, а участвует в реакции синтеза карбамида в секции синтеза. За счет такой рециркуляции водная фракция конденсата также подается в реактор синтеза карбамида.Thus, ammonia does not get into the finished purified urea solution, but participates in the urea synthesis reaction in the synthesis section. Due to this recirculation, the aqueous fraction of the condensate is also fed into the urea synthesis reactor.
Рециркуляции конденсата секции очистки в секцию синтеза карбамида предпочтительно осуществляется посредством потока жидкости, т.е. путем создания одного или более потоков жидкостей. Соответственно установка предпочтительно содержит соединение по жидкой среде от конденсатора секции очистки прямым или непрямым образом до секции синтеза.Recirculation of the purification section condensate to the urea synthesis section is preferably carried out by means of a liquid flow, i. e. by creating one or more fluid streams. Accordingly, the plant preferably comprises a fluid connection from the condenser of the purification section, either directly or indirectly, to the synthesis section.
Стадию конденсации можно реализовать как абсорбцию аммиака в водном потоке, например потоке подпиточной воды, с разделением на газ/жидкость для получения потока конденсата и второго потока отходящего газа.The condensation step can be implemented as the absorption of ammonia in an aqueous stream, such as a make-up water stream, with a gas/liquid separation to produce a condensate stream and a second off-gas stream.
Способ по существу включает конденсацию пара секции регенерации с получением потока карбамата в конденсаторе секции регенерации и рециркуляцию потока карбамата в реактор синтеза карбамида. Конденсат секции очистки предпочтительно направляют в конденсатор секции регенерации. Таким образом рециркуляционный поток конденсата секции очистки объединяют с рециркуляционным потоком карбамата секции регенерации. Таким образом, водяной пар, использованный на стадии С очистки, и вода, использованная для абсорбции аммиака, могут простым способом обеспечивать по меньшей мере часть конденсационной воды, требуемой для конденсаторов секции регенерации для предотвращения кристаллизации карбамата. В некоторых вариантах осуществления рециркуляционный поток карбамата пропускают через сепаратор газ/жидкость для отделения газообразного аммиака от раствора карбамата, причем газообразный аммиак можно отдельно рециркулировать в реактор, необязательно через компрессор сырьевого NH3.The method essentially includes condensing the regeneration section steam to form a carbamate stream in the regeneration section condenser and recirculating the carbamate stream to the urea synthesis reactor. The cleaning section condensate is preferably sent to a regeneration section condenser. The condensate recirculation stream of the purification section is thus combined with the carbamate recirculation stream of the regeneration section. Thus, the steam used in purification step C and the water used to absorb ammonia can easily provide at least a portion of the condensate water required for the regeneration section condensers to prevent carbamate crystallization. In some embodiments, the carbamate recycle stream is passed through a gas/liquid separator to separate the ammonia gas from the carbamate solution, where the ammonia gas can be separately recycled to the reactor, optionally through an NH3 feed compressor.
Конденсатор секции очистки может включать разделение на газ/жидкость с получением потока конденсата секции очистки и второго потока отходящего газа. По меньшей мере часть указанного второго потока отходящего газа предпочтительно поступает в конденсатор секции регенерации. Второй поток отходящего газа предпочтительно подается в скруббер, например, через эжектор, использующий водяной пар.The purge section condenser may include a gas/liquid separation to provide a purge section condensate stream and a second off-gas stream. At least a portion of said second off-gas stream preferably enters the condenser of the regeneration section. The second off-gas stream is preferably fed into the scrubber, for example through a steam ejector.
Скруббер для второго потока отходящего газа предпочтительно представляет собой скруббер, в который направляются несконденсированные газы из по меньшей мере одного конденсатора секции регенерации для пара из устройства разложения, необязательно через дополнительный конденсатор. Этот скруббер предпочтительно используется для очистки с использованием очищающей жидкости скруббера, например подпиточной воды, с получением очищенного в скруббере газа (который обычно выпускается в атмосферу) и отработавшей очищающей жидкости скруббера. Промывочный поток отработавшей очищающей жидкости скруббера, например, подается в дополнительный конденсатор и затем в конденсатор для паров от устройства разложения.The scrubber for the second off-gas stream is preferably a scrubber to which non-condensed gases are directed from at least one condenser of the steam recovery section from the decomposition device, optionally via an additional condenser. This scrubber is preferably used for scrubber cleaning fluid, such as make-up water, to produce scrubber gas (which is typically vented to the atmosphere) and scrubber waste fluid. The scrubber waste scrubbing liquid scrubbing stream, for example, is fed to an additional condenser and then to the vapor condenser from the decomposition device.
В варианте осуществления с последовательно соединенными устройствами разложения среднего давления и низкого давления второй поток отходящего газа предпочтительно поступает в скруббер низкого давления, более предпочтительно с дополнительным конденсатором низкого давления, установленным между конденсатором низкого давления для конденсации пара секции регенерации низкого давления и указанным скруббером низкого давления. В дополнительный конденсатор низкого давления поступают несконденсированные газы из конденсатора низкого давления, и в нем предусмотрен выпуск для вывода газа на скруббер низкого давления.In an embodiment with medium pressure and low pressure decomposition devices connected in series, the second off-gas stream preferably enters the low pressure scrubber, more preferably with an additional low pressure condenser installed between the low pressure condenser for condensing the low pressure recovery section steam and said low pressure scrubber. The optional low pressure condenser receives non-condensed gases from the low pressure condenser and is provided with an outlet to carry the gas to the low pressure scrubber.
Очищенный карбамидный раствор представляет собой карбамидный раствор с содержанием карбамида, например 50-70 мас.%. Очищенный карбамидный раствор со стадии С в некоторых вариантах осуществления получают в качестве продукта, представляющего собой раствор предшественника DEF, который можно расфасовать и/или хранить. В некоторых вариантах осуществления содержание воды в полученном со стадии С очищенном карбамидном растворе ниже не более чем на 10 процентных пунктов (арифметическая разность), чем содержание воды, принятое секцией очистки, или ниже не более чем на 5 процентных пунктов, и/или отходящий газ секции очистки содержит пары воды в количестве менее чем 10 мас.% или менее чем 5 мас.% водного карбамидного раствора, принятого секцией очистки. Таким образом, стадия С обычно не включает интенсивное испарение воды.The purified urea solution is a urea solution with a urea content of, for example, 50-70% by weight. The purified urea solution from step C, in some embodiments, is obtained as a DEF precursor solution product that can be packaged and/or stored. In some embodiments, the water content of the purified urea solution obtained from step C is no more than 10 percentage points lower (arithmetic difference) than the water content accepted by the purification section, or no more than 5 percentage points lower, and / or exhaust gas the cleaning section contains water vapor in an amount of less than 10 wt.% or less than 5 wt.% of the aqueous urea solution received by the cleaning section. Thus, stage C usually does not include intensive evaporation of water.
Способ необязательно включает стадию D разбавления очищенного карбамидного раствора водой, т.е. путем добавления воды, до желаемой целевой концентрации карбамида, например до приблизительно 32,5 мас.% карбамида для DEF в соответствии со стандартом ISO 22241-1:2006, например до 30-35 мас.% карбамида, до приблизительно 40 мас.% карбамидного раствора в соответствии со стандартом ISO 186111-1:2014, например, до 33-45 мас.% карбамида или, например, до приблизительно 50 мас.% карбамидного раствора для снижения выбросов NOx на промышленных установках, например до 45-55 мас.%, или разбавления до любой иной желаемой целевой концентрации. Необязательную стадию разбавления осуществляют, например, в секции разбавления карбамида, которая представляет собой, например, смеситель, смесительный сосуд или трубу, или канал, в которых к карбамидному раствору добавляют воду. На стадии разбавления получают, например, поток готового карбамидного раствора.The method optionally includes the step D of diluting the purified urea solution with water, i.e. by adding water, to the desired target concentration of urea, for example up to about 32.5 wt.% urea for DEF in accordance with ISO 22241-1:2006, for example up to 30-35 wt.% urea, up to about 40 wt.% urea solution in accordance with ISO 186111-1:2014, for example up to 33-45 wt.% urea or, for example, up to about 50 wt.% urea solution for reducing NOx emissions in industrial plants, for example up to 45-55 wt.% , or diluted to any other desired target concentration. An optional dilution step is carried out, for example, in a urea dilution section, which is, for example, a mixer, mixing vessel or pipe, or channel, in which water is added to the urea solution. In the dilution step, for example, a ready-made urea solution stream is obtained.
Вода для разбавления представляет собой, например, деминерализованную воду (например, деионизованную воду) из инженерных сооружений или, например, очищенный технологический конденсат,The dilution water is, for example, demineralized water (for example, deionized water) from engineering facilities or, for example, purified process condensate,
- 8 040581 например, с другой установки (такой как установленная выше по потоку установка газификации или установка по производству аммиака) или, например, из технологического процесса производства карбамида, если установка по производству карбамида содержит секцию очистки сточных вод. Вода для разбавления также может представлять собой, например, конденсат водяного пара из паровой системы установки или из другой установки или инженерных сооружений. В принципе, воду для разбавления можно также (и альтернативно) добавлять выше по ходу потока в процессе (на более ранних стадиях процесса), то есть в дополнение к разбавлению ниже по ходу потока от указанной стадии очистки или альтернативно (вместо) такому разбавлению ниже по ходу потока от указанной стадии очистки. Разбавление выше по ходу потока от стадии очистки может быть полезно для предотвращения кристаллизации карбамида на стадии очистки и для предотвращения кристаллизации между стадией В и стадией С, например, в емкости для хранения карбамида, установленной между секцией регенерации и секцией очистки. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления водный поток карбамида разбавляют путем добавления воды до проведения очистки на стадии С, и это разбавление также можно выполнять в секции разбавления. Секция разбавления может включать два устройства разбавления, например одно выше по ходу потока от секции очистки и одно ниже по ходу потока от указанной секции.- 8 040581, for example, from another plant (such as an upstream gasification plant or an ammonia plant) or, for example, from a urea production process if the urea plant includes a wastewater treatment section. The dilution water can also be, for example, steam condensate from the plant's steam system or from other plant or engineering structures. In principle, dilution water can also (and alternatively) be added upstream in the process (at earlier stages of the process), i.e. in addition to dilution downstream of said purification stage or alternatively (instead of) such dilution downstream flow from said purification step. Dilution upstream of the purification stage can be useful to prevent crystallization of urea in the purification stage and to prevent crystallization between stage B and stage C, for example, in a urea storage tank installed between the regeneration section and the purification section. Thus, in some embodiments, the aqueous urea stream is diluted by adding water prior to the purification in step C, and this dilution can also be performed in the dilution section. The dilution section may include two dilution devices, for example one upstream of the cleaning section and one downstream of said section.
Очищенный раствор со стадии С и необязательной стадии D имеет малое содержание примесей. Предпочтительно содержание примесей соответствует предполагаемому использованию в качестве DEF или для разбавления до DEF, в частности DEF согласно требованиям стандартов ISO 22241-1:2006 (т.е. с содержанием карбамида 32,5 мас.%) и/или ISO 186111-1:2014. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления содержание биурета не превышает 0,3 мас.% и/или содержание NH3 не превышает 0,2 мас.%, например щелочность в расчете на NH3 не превышает 0,2 мас.%. Содержание карбоната в расчете на СО2 предпочтительно не превышает 0,2 мас.%. Кроме того, содержание альдегидов не превышает 5 ч./млн (по массе) и/или содержание нерастворимых примесей не превышает 20 ч./млн (по массе). Содержание каждого из РО4, Ca, Fe, Al, Mg, Na и K предпочтительно не превышает 0,5 ч./млн. Содержание каждого из Cu, Zn, Cr и Ni предпочтительно не превышает 0,2 ч./млн (все величины в ч./млн приведены по массе). Для раствора предшественника DEF содержания примесей предпочтительно таковы, что указанные выше содержания примесей будут получены после разбавления путем добавления воды до получения содержания карбамида в соответствии со спецификацией для DEF (например, при содержании карбамида 31,8 мас.%). Таким образом, в некоторых вариантах осуществления стадия С представляет собой обработку, предпочтительно стриппинг, с получением карбамидного раствора с содержанием биурета не выше 0,3 мас.% и/или содержанием NH3 не выше 0,2 мас.%. В некоторых вариантах осуществления стадия С представляет собой обработку, предпочтительно стриппинг, с получением карбамидного раствора с содержанием биурета не выше 0,3 мас.% и/или содержанием NH3 не выше 0,2 мас.% при доведении концентрации карбамида до 32,5 мас.%, т.е. когда содержание карбамида устанавливается равным 32,5 мас.% путем добавления или удаления необходимого количества воды.The purified solution from step C and optional step D has a low impurity content. Preferably the impurity content corresponds to the intended use as DEF or for dilution to DEF, in particular DEF according to the requirements of ISO 22241-1:2006 (i.e. with a urea content of 32.5 wt.%) and/or ISO 186111-1: 2014. Thus, in some embodiments, the content of biuret does not exceed 0.3 wt.% and/or the content of NH3 does not exceed 0.2 wt.%, for example, the alkalinity in terms of NH3 does not exceed 0.2 wt.%. The content of carbonate in terms of CO 2 preferably does not exceed 0.2 wt.%. In addition, the content of aldehydes does not exceed 5 ppm (by mass) and/or the content of insoluble impurities does not exceed 20 ppm (by mass). The content of each of PO 4 , Ca, Fe, Al, Mg, Na and K preferably does not exceed 0.5 ppm. The content of each of Cu, Zn, Cr and Ni preferably does not exceed 0.2 ppm (all ppm values are by weight). For the DEF precursor solution, the impurity levels are preferably such that the above impurity levels will be obtained after dilution by adding water to obtain a urea content in accordance with the specification for DEF (for example, with a urea content of 31.8 wt.%). Thus, in some embodiments, step C is a treatment, preferably stripping, to produce a urea solution with a biuret content of not more than 0.3 wt% and/or an NH3 content of not more than 0.2 wt%. In some embodiments, step C is a treatment, preferably stripping, to produce a urea solution with a biuret content of not more than 0.3 wt.% and/or an NH3 content of not more than 0.2 wt.% when the concentration of urea is adjusted to 32.5 wt. .%, i.e. when the urea content is set to 32.5 wt.% by adding or removing the required amount of water.
Неожиданно было обнаружено, что при использовании установки и способа настоящего изобретения уровни содержания примесей (тяжелых) металлов и биурета оказываются существенно ниже, чем в установках предшествующего уровня техники. Не желая быть связанными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что, хотя реактор в способе настоящего изобретения работает при более высоком давлении и/или более высокой температуре, чем реакторы в типичной установке по производству карбамида с использованием стриппинга, меньшее количество устройств высокого давления и/или меньшая площадь поверхности, находящейся в контакте с коррозионно-активным раствором карбамата, приводят к значительно меньшим концентрациям металлов в готовом растворе DEF. Более низкий уровень биурета обеспечивается отличием технологических условий от условий в установке со стриппингом, в частности более высоким отношением N/C, так что количество NH3 в секции регенерации увеличивается. Более низкий уровень биурета, такой как не более 0,20 мас.%, или не более 0,10 мас.%, или не более 0,05 мас.% в очищенном растворе (например, в пересчете на 32,5 мас.% раствор карбамида), указывает на более высокое качество продукта, поскольку большее количество карбамида оказывается доступно для снижения выбросов NOx в (катализируемой) реакции карбамида с оксидами азота NOx.Surprisingly, it was found that when using the installation and method of the present invention, the levels of impurities (heavy) metals and biuret are significantly lower than in the installations of the prior art. Without wishing to be bound by any theory, the present inventors believe that although the reactor in the process of the present invention operates at a higher pressure and/or higher temperature than the reactors in a typical stripping urea plant, fewer high pressure and/or less surface area in contact with the corrosive carbamate solution results in significantly lower metal concentrations in the finished DEF solution. The lower biuret level is provided by the process conditions being different from those in the stripper, in particular the higher N/C ratio, so that the amount of NH3 in the recovery section is increased. A lower level of biuret, such as not more than 0.20 wt.%, or not more than 0.10 wt.%, or not more than 0.05 wt.% in a purified solution (for example, in terms of 32.5 wt.% urea solution) indicates a higher product quality, as more urea is available to reduce NOx emissions in the (catalyzed) reaction of urea with NOx.
Раствор, необязательно после этапа разбавления, например DEF и/или раствор предшественника DEF, получают в качестве продукта. Таким образом, раствор выводят в качестве готового продукта на границе установки. Полученный раствор, например, хранится в емкости для хранения. Готовый раствор, например, дозируется партиями, например, из емкости для хранения. Партии, например, фасуются, например, в сосуды или контейнеры, что предпочтительно для сохранения чистоты, и/или закачиваются в транспортные средства, такие как автомобили или суда. Готовый раствор, например, содержит от приблизительно 30 до приблизительно 50 мас.% карбамида, или от приблизительно 32,5 мас.% до приблизительно 40 мас.%, или от приблизительно 40 до приблизительно 50 мас.%. Установка предпочтительно обеспечивается емкостью для хранения очищенного карбамидного раствора и устройством для дозирования очищенного карбамидного раствора в партии, а также предпочтительно транспортным трубопроводом от емкости для хранения к устройству выдачи продукта для выдачи готового очищенного карбамидного раствора в контейнеры и/или в подвижные транспортные средства, такие как судно, поезд илиA solution, optionally after a dilution step, such as DEF and/or a DEF precursor solution, is obtained as a product. Thus, the solution is removed as a finished product at the boundary of the plant. The resulting solution is, for example, stored in a storage container. The finished solution, for example, is dosed in batches, for example from a storage container. The batches are, for example, packaged, for example, in vessels or containers, which is preferable for keeping clean, and/or pumped into vehicles such as cars or ships. The finished solution, for example, contains from about 30 to about 50 wt.% urea, or from about 32.5 wt.% to about 40 wt.%, or from about 40 to about 50 wt.%. The plant is preferably provided with a container for storing the purified urea solution and a device for dosing the purified urea solution in a batch, and also preferably with a transport pipeline from the storage container to the product dispensing device for dispensing the finished purified urea solution into containers and / or into mobile vehicles, such as ship, train or
- 9 040581 автомобиль.- 9 040581 car.
В представляющем интерес варианте осуществления установка по производству карбамида не содержит устройство отверждения карбамида, такое как башня приллирования или устройство гранулирования. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления установка по производству карбамида не содержит секцию испарения для концентрирования карбамида путем испарения воды, в частности не содержит вакуумный испаритель для испарения воды из карбамидного раствора, полученного из секции регенерации. В известных установках секция (вакуумного) испарения обычно располагается между секцией регенерации и секцией отверждения, чтобы путем испарения воды обеспечить плав карбамида, например содержащий более 90 мас.% карбамида. В известных установках по производству карбамида испаренная в секции испарения вода не рециркулируется в секцию синтеза высокого давления, поскольку вода по существу представляет собой побочный продукт синтеза карбамида. В этом состоит отличие от паров воды в потоке газов от узла разложения в секции регенерации, которые по существу рециркулируются в секцию синтеза как часть рециркуляционного потока карбамата, что помогает предотвратить кристаллизацию карбамата.In an interesting embodiment, the urea plant does not include a urea curing device such as a prilling tower or a granulating device. In addition, in some embodiments, the urea plant does not include an evaporation section for concentrating urea by evaporating water, in particular does not include a vacuum evaporator for evaporating water from the urea solution obtained from the regeneration section. In known plants, the (vacuum) evaporation section is usually located between the regeneration section and the curing section, in order to provide a urea melt, for example containing more than 90 wt.% urea, by evaporation of water. In conventional urea plants, the water evaporated in the flash section is not recycled to the high pressure synthesis section, since the water is essentially a by-product of the urea synthesis. This is in contrast to the water vapor in the gas stream from the decomposition unit in the regeneration section, which is essentially recycled to the synthesis section as part of the carbamate recycle stream, which helps prevent carbamate crystallization.
Известные установки по производству карбамида обычно содержат секцию обработки сточных вод, которая используется для обработки конденсата, получаемого при конденсации пара из секции испарения. В одном примере известной секции обработки сточных вод присутствующий в конденсате карбамид гидролизуют до NH3 и CO2 которые отгоняют водяным паром, а очищенный технологический конденсат выдувают. В соответствии со многими законодательными актами о защите окружающей среды, в окружающую среду можно сбрасывать только очищенный конденсат.Known urea plants typically include a wastewater treatment section which is used to treat the condensate resulting from the condensation of steam from the evaporation section. In one example of a known wastewater treatment section, the urea present in the condensate is hydrolyzed to NH 3 and CO 2 which are steam-distilled off and the treated process condensate is blown off. In accordance with many environmental regulations, only purified condensate may be discharged into the environment.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения установка не содержит секцию обработки сточных вод (WWT). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения установка не содержит секцию обработки сточных вод, содержащую устройство десорбции и/или устройство гидролиза. Водный конденсат секции очистки рециркулируют в реактор синтеза карбамида.In some embodiments of the present invention, the plant does not include a wastewater treatment (WWT) section. In some embodiments of the present invention, the installation does not include a wastewater treatment section containing a desorption device and/or a hydrolysis device. Water condensate of the purification section is recycled to the urea synthesis reactor.
Секция очистки предпочтительно содержит устройство обработки секции очистки и конденсатор. Устройство обработки предпочтительно представляет собой паровой стриппер и более предпочтительно представляет собой паровой стриппер низкого давления. В паровом стриппере имеется подающий элемент и/или впуск для водяного пара, который обычно соединен с источником водяного пара, например, у границ установки, таким как инженерные сооружения. Паровой стриппер предпочтительно содержит отпарную колонну, содержащую циклонный сепаратор в верхней части, тарелку для распределения жидкости и насадочный слой. Насадочный слой предпочтительно содержит кольца Палля и обычно размещается ниже тарелки для распределения жидкости. В процессе работы двухфазная текучая смесь расширенного водного потока карбамида поступает в циклонный сепаратор; газ выходит через верхнюю часть, жидкость стекает вниз из циклонного сепаратора, например на тарелку для распределения жидкости, которая распределяет жидкость по насадочному слою. Газ поднимается вверх, например через колпачки на тарелке для распределения жидкости.The cleaning section preferably includes a cleaning section processing device and a condenser. The treatment device is preferably a steam stripper and more preferably a low pressure steam stripper. The steam stripper has a supply element and/or an inlet for water vapor, which is usually connected to a source of water vapor, for example, at the boundaries of the installation, such as engineering structures. The steam stripper preferably includes a stripping column containing a cyclone separator at the top, a liquid distribution tray and a packed bed. The packing bed preferably contains Pall rings and is typically placed below the liquid distribution tray. During operation, a two-phase fluid mixture of the expanded aqueous urea stream enters the cyclone separator; the gas exits through the top, the liquid flows down from the cyclone separator, for example onto a liquid distribution plate, which distributes the liquid over the packed bed. The gas rises upwards, for example through caps on a liquid distribution plate.
Секция очистки предпочтительно выполнена с возможностью работы при низком давлении, например, при давлении до 1,5 бар (абсолютное), и предпочтительно ниже 1,0 бар (абсолютное). Секция очистки предпочтительно содержит эжектор, воздуходувку и/или вакуумный насос для поддержания низкого давления, например менее 1,0 бар (абсолютное), предпочтительно эжектор.The cleaning section is preferably configured to operate at low pressure, for example up to 1.5 bar (absolute), and preferably below 1.0 bar (absolute). The cleaning section preferably comprises an ejector, a blower and/or a vacuum pump to maintain a low pressure, eg less than 1.0 bar (absolute), preferably an ejector.
Установка предпочтительно содержит рециркуляционный трубопровод для подачи карбамата из секции регенерации в секцию синтеза карбамида и предпочтительно содержит отдельный второй рециркуляционный трубопровод для подачи аммиака из секции регенерации в секцию синтеза карбамида. Отдельный рециркуляционный трубопровод для подачи аммиака (например, необязательно через приёмный сосуд для аммиака) можно использовать для рециркуляции избытка аммиака (по сравнению с рециркуляцией карбамата) при более низкой температуре, чем температура рециркуляции карбамата. Избыток аммиака может обеспечиваться благодаря относительно высокому отношению N/C в секции синтеза. Секция регенерации предпочтительно содержит конденсатор для конденсации пара секции регенерации с получением карбамата и предпочтительно содержит второй отдельный конденсатор для получения аммиака. Во второй конденсатор предпочтительно поступает несконденсированный газ из конденсатора секции регенерации, в котором образуется карбамат.The plant preferably includes a recirculation line for supplying carbamate from the regeneration section to the urea synthesis section and preferably includes a separate second recirculation line for supplying ammonia from the regeneration section to the urea synthesis section. A separate ammonia recycle line (for example, optionally via an ammonia receiver) can be used to recycle excess ammonia (compared to carbamate recycle) at a lower temperature than the carbamate recycle temperature. An excess of ammonia can be provided due to the relatively high N/C ratio in the synthesis section. The regeneration section preferably includes a condenser for condensing the steam of the regeneration section to produce carbamate, and preferably includes a second separate condenser for ammonia production. The second condenser preferably receives uncondensed gas from the condenser of the recovery section, in which the carbamate is formed.
Установка предпочтительно содержит трубопровод для подачи потока газа из секции очистки в конденсатор отходящего газа, трубопровод для подачи потока жидкости из конденсатора отходящего газа в указанный конденсатор секции регенерации, имеющий впуск для пара секции регенерации, и трубопровод для подачи потока жидкости из указанного конденсатора секции регенерации в указанный реактор синтеза карбамида. Таким образом, аммиак из отходящего газа секции очистки предпочтительно рециркулируется в реактор через секцию регенерации.The plant preferably comprises a pipeline for supplying a gas flow from the cleaning section to an off-gas condenser, a pipeline for supplying a liquid stream from an off-gas condenser to said regeneration section condenser having a steam inlet for the regeneration section, and a pipeline for supplying a liquid stream from said regeneration section condenser to said urea synthesis reactor. Thus, the ammonia from the waste gas of the purification section is preferably recycled to the reactor via the regeneration section.
Реактор предпочтительно представляет собой реактор вертикального типа. У реактора предпочтительно имеется впуск для подачи сырьевого CO2 и предпочтительно имеется впуск для подачи сжатого NH3, эти впуски могут необязательно быть объединены.The reactor is preferably a vertical type reactor. The reactor preferably has a feed CO2 inlet and preferably a compressed NH 3 inlet, these inlets may optionally be combined.
Реактор синтеза карбамида предпочтительно содержит ферритно-аустенитную дуплексную нержавеющую сталь, например, по меньшей мере, частично изготовлен из такой стали, например, как описанаThe urea synthesis reactor preferably contains a ferritic-austenitic duplex stainless steel, for example, at least partially made of such steel, for example, as described
- 10 040581 в заявке WO 95/00674, и, например, коммерчески доступна под торговым названием Safurex®, и, например, зарегистрирована как ASME 2295-3 и, например, как UNS S32906; или как описана в заявке WO- 10 040581 in the application WO 95/00674, and, for example, is commercially available under the trade name Safurex®, and, for example, registered as ASME 2295-3 and, for example, as UNS S32906; or as described in the application WO
2017/014632.2017/014632.
Например, ферритно-аустенитная дуплексная сталь имеет содержание хрома от 28 до 35 мас.% и содержание никеля от 3 до 10 мас.% и предпочтительно имеет следующий состав: С: не более 0,05 мас.%; Si: не более 0,8 мас.%; Mn: 0,3-4,0 мас.%; Cr: 28-35 мас.%; Ni: 3-10 мас.%; Мо: 1,0-4,0 мас.%; N: 0,2-0,6 мас.%; Cu: не более 1,0 мас.%; W: не более 2,0 мас.%; S: не более 0,01 мас.%; Се: не более 0,2 мас.%; остальное составляет Fe и обычные примеси и добавки, например, остальное составляет Fe и неизбежные примеси, причем феррит составляет от 30 до 70 об.%. Другой пригодной дуплексной нержавеющей сталью является сталь DP28W (ТМ), которая также обозначается кодом ASME 2496-1 и UNS S32808. Такая дуплексная нержавеющая сталь предпочтительно имеет следующий состав (% по массе): С: 0,03 или менее; Si: 0,5 или менее; Mn: 2 или менее; Р: 0,04 или менее; S: 0,003 или менее, Cr: 26 или более, но менее чем 28, Ni: 6-10, Mo: 0,2-1,7, W: более чем 2, но не более чем 3, N: более чем 0,3, но не более чем 0,4, остальное составляют Fe и примеси, причем содержание Cu как примеси составляет не более чем 0,3% и предпочтительно представляет собой сталь, описанную в патенте ЕР 2801396.For example, the ferritic-austenitic duplex steel has a chromium content of 28 to 35 wt.% and a nickel content of 3 to 10 wt.%, and preferably has the following composition: C: not more than 0.05 wt.%; Si: not more than 0.8 wt.%; Mn: 0.3-4.0% by weight; Cr: 28-35 wt%; Ni: 3-10 wt%; Mo: 1.0-4.0% by weight; N: 0.2-0.6% by weight; Cu: not more than 1.0 mass%; W: not more than 2.0 wt.%; S: not more than 0.01 wt.%; Ce: not more than 0.2 wt.%; the rest is Fe and the usual impurities and additives, for example, the rest is Fe and unavoidable impurities, and ferrite is from 30 to 70% by volume. Another suitable duplex stainless steel is DP28W (TM) which is also designated ASME 2496-1 and UNS S32808. Such duplex stainless steel preferably has the following composition (% by mass): C: 0.03 or less; Si: 0.5 or less; Mn: 2 or less; P: 0.04 or less; S: 0.003 or less, Cr: 26 or more but less than 28, Ni: 6-10, Mo: 0.2-1.7, W: more than 2 but not more than 3, N: more than 0 ,3, but not more than 0.4, the rest is Fe and impurities, and the content of Cu as impurities is not more than 0.3% and is preferably the steel described in patent EP 2801396.
Количество пассивирующего воздуха, если используется, предпочтительно составляет 0-0,6 мас.%, предпочтительно 0-0,3 мас.%, более предпочтительно 0-0,1 мас.% от количества сырьевого CO2. При использовании пассивирующего воздуха или кислорода его можно вводить, например, вместе с сырьевым NH3 и/или сырьевым CO2. В некоторых вариантах осуществления пассивирующий воздух в сырьевой CO2 не добавляют, особенно если реактор изготовлен из коррозионно-стойких материалов, таких как указанные стали. Такие малые количества пассивирующего воздуха обеспечивают присутствие меньшего количества инертного газа в потоке синтеза карбамида и могут обеспечить снижение нагрузки на скруббер, и, соответственно, в реактор синтеза карбамида можно будет подавать относительно меньшее количество отработавшей очищающей жидкости скруббера, например, с потоками 533 и 515 на фиг. 1.The amount of passivating air, if used, is preferably 0-0.6 wt.%, preferably 0-0.3 wt.%, more preferably 0-0.1 wt.% of the amount of raw CO 2 . If passivating air or oxygen is used, it can be introduced, for example, together with the NH3 feed and/or the CO 2 feed. In some embodiments, no passivating air is added to the CO 2 feed, especially if the reactor is made from corrosion resistant materials such as these steels. Such small amounts of passivating air allow for less inert gas to be present in the urea synthesis stream and may provide a reduction in scrubber load and, accordingly, relatively less spent scrubber scrubbing liquid can be fed to the urea synthesis reactor, for example, with streams 533 and 515 per fig. 1.
Настоящее изобретение может использоваться для модификации уже существующих установок, а также для установок, построенных с нуля (т.е. вновь построенных установок). Настоящее изобретение может использоваться для установок по производству карбамида любого размера, в привлекательных вариантах осуществления установка и/или способ представляют собой установку и/или способ для мелкомасштабного производства карбамида, например, производительностью, например, 50-1000 MTPD (метрических тонн в день), например производительностью 50-500 MTPD. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение реализуют как установки полного рецикла без стрипперов высокого давления производительностью 50-1000 MTPD или 50-500 MTPD. Настоящее изобретение также относится к способу строительства такой установки, предпочтительно включающему строительство с нуля секций А, В и С. Установка настоящего изобретения характеризуется относительно небольшими капитальными затратами и небольшими требованиями к площади для строительства.The present invention can be used to modify already existing installations, as well as for installations built from scratch (ie, newly built installations). The present invention can be used for urea production plants of any size, in attractive embodiments the plant and/or process is a small scale urea production plant and/or process, e.g. for example, with a capacity of 50-500 MTPD. In some embodiments, the present invention is implemented as total recycling plants without high pressure strippers with a capacity of 50-1000 MTPD or 50-500 MTPD. The present invention also relates to a method for constructing such a plant, preferably comprising building sections A, B and C from scratch. The plant of the present invention is characterized by relatively low capital costs and small building area requirements.
На установку по производству карбамида обычно поступает сырьевой NH3 из установки по производству аммиака, а установка по производству аммиака предпочтительно обеспечена емкостью для хранения аммиака и устройством для дозирования готового аммиака для использования в качестве удобрений в партии, а также предпочтительно транспортным трубопроводом для подачи аммиака от емкости для хранения аммиака к устройству выдачи продукта для выдачи готового аммиачного удобрения в контейнер и/или в подвижное транспортное средство, такое как судно, поезд или автомобиль. Для установки, содержащей установку по производству аммиака и установку по производству карбамида, где установка по производству карбамида соответствует приведенному выше описанию, у установки по производству аммиака предпочтительно имеется переключаемый транспортный трубопровод для аммиака к впуску для подачи сырьевого NH3 установки по производству карбамида, так чтобы готовый аммиак можно было подавать на устройство выдачи готового аммиака и к установке по производству карбамида в варьируемом соотношении, например, варьируемом так, чтобы к устройству выдачи готового аммиака могло поступать от 0 до 100% готового аммиака.The urea plant usually receives feed NH3 from the ammonia plant, and the ammonia plant is preferably provided with an ammonia storage tank and a dosing device for finished ammonia for use as fertilizer in a batch, and preferably also with a transport pipeline for supplying ammonia from the tank for storing ammonia to a product dispensing device for dispensing the finished ammonia fertilizer into a container and/or into a mobile vehicle such as a ship, train or car. For a plant comprising an ammonia plant and a urea plant, where the urea plant is as described above, the ammonia plant preferably has a switchable ammonia transport line to the feed NH3 supply inlet of the urea plant, so that a ready the ammonia could be supplied to the finished ammonia dispenser and to the urea plant in a variable ratio, for example, varied so that 0 to 100% of finished ammonia could be supplied to the finished ammonia dispenser.
Выгодным образом секция синтеза может содержать единственное устройство высокого давления реактор, тем самым снижая капитальные затраты по сравнению со способом, в котором используется стриппинг при высоком давлении. Отсутствие стриппера высокого давления (и нагрева в таком стриппере, в частности в аммиачных стрипперах и тепловых стрипперах, а также в случае стрипперов CO2) приводит к снижению содержания биурета в карбамидном растворе, что особенно важно для DEF. Из-за исключения стриппинга (и конденсатора карбамата высокого давления) в карбамидном растворе снижается содержание металлов, а процесс проводится в менее агрессивных с точки зрения коррозии технологически условиях. В частности, промежуточный продукт, карбамат аммония, является исключительно коррозионно-активным при высокой температуре, такой как температура в стриппере высокого давления. В частности, в установке с использованием стриппинга при высоком давлении сам реактор может работать при температуре, например, приблизительно 185°С (по сравнению с температурой, например, 195°С для реактора традиционной установки по производству карбамида), но максимальные температуры в верхней части стриппера высокого давления достигают, например, 210-220°С. Кроме того, стрипперы высокого давления обычно представляют собой кожухотрубные теплообменники, в которых карбамидный растворAdvantageously, the synthesis section may comprise a single high pressure reactor, thereby reducing capital costs compared to a process using high pressure stripping. The absence of a high pressure stripper (and heating in such a stripper, in particular in ammonia strippers and thermal strippers, and also in the case of CO 2 strippers) leads to a decrease in the content of biuret in the urea solution, which is especially important for DEF. Due to the exclusion of stripping (and high pressure carbamate condenser), the content of metals in the carbamide solution is reduced, and the process is carried out in less aggressive technological conditions from the point of view of corrosion. In particular, the intermediate product, ammonium carbamate, is extremely corrosive at high temperature, such as the temperature in a high pressure stripper. In particular, in a high-pressure stripping plant, the reactor itself may be operated at a temperature of, for example, approximately 185°C (compared to a temperature of, for example, 195°C for a conventional urea plant reactor), but the maximum temperatures at the top high pressure strippers reach, for example, 210-220°C. In addition, high pressure strippers are usually shell-and-tube heat exchangers in which the urea solution
- 11 040581 подается по трубам, а водяной пар - по межтрубному пространству, и в стриппере высокого давления площадь металлической поверхности, контактирующей с раствором карбамата аммония, велика из-за большого числа труб. Снижение содержания металлов, в частности, становится преимуществом в вариантах осуществления установки настоящего изобретения без секции отверждения карбамида и/или установки, специально сконструированной для производства только очищенного карбамидного раствора.- 11 040581 is supplied through pipes, and water vapor - through the annular space, and in the high-pressure stripper, the area of the metal surface in contact with the ammonium carbamate solution is large due to the large number of pipes. Metal reduction is particularly advantageous in embodiments of a plant of the present invention without a urea curing section and/or a plant specifically designed to produce pure urea solution only.
Снижение содержания металлов в потоке синтеза карбамида и в готовом растворе карбамида важно для их использования в качестве DEF и в качестве восстановителя в системах снижения выбросов NOx, поскольку эти системы содержат (дорогостоящий) катализатор селективного каталитического восстановления. Содержание металлов в карбамидном растворе приводит к сокращению срока службы катализатора из-за накопления металлов. Поэтому снижение содержания металлов (т.е. концентрации металлов) в очищенном карбамидном растворе обеспечивает увеличение срока службы катализатора.The reduction of metals in the urea synthesis stream and in the final urea solution is important for their use as DEF and as a reductant in NOx reduction systems, since these systems contain an (expensive) selective catalytic reduction catalyst. The content of metals in the carbamide solution leads to a reduction in the service life of the catalyst due to the accumulation of metals. Therefore, lowering the metal content (i.e., metal concentration) in the purified urea solution provides an increase in catalyst life.
В конкретном варианте осуществления не используется или по существу не используется пассивирующий воздух, например его количество составляет менее чем 0,05 мас.%, или менее чем 0,010 мас.%, или даже менее чем 0,0010 мас.% кислорода в сырьевом СО2. В известных установках по производству карбамида с использованием стриппинга (CO2) даже при использовании коррозионно-стойких материалов, например Safurex®, для изготовления оборудования для синтеза при высоком давлении, обычно используют некоторое количество пассивирующего воздуха (например, приблизительно 0,3 мас.% кислорода в сырьевом CO2), учитывая агрессивные условия, в особенности в стриппере высокого давления. Технологическая среда (содержащая карбамат аммония) обычно более коррозионно-агрессивна в условиях (верхней части) стриппера высокого давления, чем в условиях реактора синтеза высокого давления, например в силу более высокой температуры. Использование секции синтеза, не включающей стриппер высокого давления, позволяет необязательно исключить использование пассивирующего воздуха. Преимуществом этого является возможность исключить стадию удаления водорода из сырьевого СО2. Поскольку сырьевой CO2 обычно получают из природного газа на установке газификации, поток содержит H2, который при использовании пассивирующего воздуха нужно удалять для снижения риска получения взрывоопасного отходящего газа из реактора синтеза карбамида, содержащего кислород и водород. Таким образом, в вариантах осуществления без использования пассивирующего воздуха сырьевой CO2 может содержать более чем 20 ч./млн или более чем 100 ч./млн по массе H2.In a particular embodiment, no or substantially no passivating air is used, such as less than 0.05 wt%, or less than 0.010 wt%, or even less than 0.0010 wt% oxygen in the CO2 feed. Known stripping (CO2) urea plants, even when using corrosion resistant materials such as Safurex®, for high pressure synthesis equipment, typically use some passivating air (e.g., approximately 0.3 wt% oxygen in feed CO 2 ), given the aggressive conditions, especially in the high pressure stripper. The process fluid (containing ammonium carbamate) is generally more corrosive under high pressure stripper conditions than under high pressure fusion reactor conditions, eg due to higher temperature. The use of a synthesis section that does not include a high pressure stripper makes it possible to optionally eliminate the use of passivating air. This has the advantage of being able to eliminate the step of removing hydrogen from the feed CO2. Since the feed CO2 is usually produced from natural gas in a gasification plant, the stream contains H2, which must be removed when passivated air is used to reduce the risk of generating an explosive off-gas from the urea synthesis reactor containing oxygen and hydrogen. Thus, in embodiments without the use of passivating air, the feed CO2 may contain greater than 20 ppm or greater than 100 ppm by weight H2.
Дополнительным преимуществом является уменьшение количества инертных газов (включая N2), поскольку пассивирующий воздух не добавляется, что снижает нагрузку на скрубберы.An additional benefit is the reduction of inert gases (including N2) since no passivating air is added, which reduces the load on the scrubbers.
Настоящее изобретение также относится к способу для производства очищенного карбамидного раствора, включающему стадии, на которых:The present invention also relates to a process for producing a purified urea solution, comprising the steps of:
A) осуществляют реакцию между CO2 и NH3 в условиях синтеза карбамида в реакторе синтеза карбамида, работающем при высоком давлении, с получением потока синтеза карбамида, содержащего карбамид, NH3, CO2 и некоторое количество карбамата, а также обычно воду, причем синтез карбамида проводят в секции синтеза высокого давления, которая не содержит стриппер высокого давления, и/или в реакторе, в который подаются СО2 и NH3,A) reacting between CO2 and NH3 under urea synthesis conditions in a high pressure urea synthesis reactor to produce a urea synthesis stream containing urea, NH 3 , CO2 and some carbamate, and also usually water, the urea synthesis being carried out in a high pressure synthesis section that does not contain a high pressure stripper and/or in a reactor fed with CO2 and NH3,
B) осуществляют расширение потока синтеза карбамида в секции регенерации со снижением его давления, при этом расширенный поток синтеза карбамида предпочтительно содержит по меньшей мере 90 мас.% указанного количества карбамата, и нагрев по меньшей мере части расширенного потока синтеза карбамида в одном или более устройствах разложения при среднем и/или низком давлении с получением водного потока карбамида и пара секции регенерации, содержащего NH3 и CO2,B) expanding the urea synthesis stream in the regeneration section with decreasing its pressure, while the expanded urea synthesis stream preferably contains at least 90 wt.% of the specified amount of carbamate, and heating at least a part of the expanded urea synthesis stream in one or more decomposition devices at medium and/or low pressure to obtain an aqueous stream of urea and steam regeneration section containing NH 3 and CO 2 ,
C) осуществляют очистку по меньшей мере части водного потока карбамида в секции очистки для удаления (избыточного) аммиака с получением очищенного карбамидного раствора и отходящего газа секции очистки, содержащего воду и аммиак,C) treating at least a portion of the urea aqueous stream in the treatment section to remove (excess) ammonia to obtain a purified urea solution and an off gas from the treatment section containing water and ammonia,
D) необязательно осуществляют разбавление по меньшей мере части очищенного карбамидного раствора и/или водного потока карбамида водой с получением целевой концентрации карбамида,D) optionally diluting at least a portion of the purified urea solution and/or aqueous urea stream with water to obtain a target urea concentration,
E) причем отходящий газ секции очистки конденсируют с получением конденсата секции очистки и указанный конденсат секции очистки рециркулируют в указанный реактор синтеза карбамида; и, кроме того, предпочтительно обладающий описанными выше признаками. В некоторых вариантах осуществления очистка стадии С представляет собой стриппинг и/или приводит к получению карбамидного раствора с щелочностью в расчете на NH3 менее чем 0,20 мас.% при содержании карбамида 32,5 мас.%; с дополнительными предпочтительными признаками в отношении стриппинга, разбавления и очистки согласно приведенному в настоящем документе описанию.E) wherein the purification section off-gas is condensed to form a purification section condensate, and said purification section condensate is recycled to said urea synthesis reactor; and further preferably having the features described above. In some embodiments, the step C purification is stripping and/or results in a urea solution with an alkalinity based on NH3 of less than 0.20 wt.% with a urea content of 32.5 wt.%; with additional preferred features regarding stripping, dilution and purification as described herein.
Подробное описание чертежейDetailed description of the drawings
На фиг. 1 представлен пример варианта осуществления способа и установки, который не ограничивает настоящее изобретение или его формулу.In FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the method and apparatus, which does not limit the present invention or its claims.
Жидкий аммиак 109 подают от границ установки в приёмный сосуд V106 для аммиака через нагреватель Е100. С помощью подпорного насоса Р101 аммиак 109Х, 110А перекачивается к насосу Р102 аммиака высокого давления и сжимается до давления приблизительно 200 бар. Вода гидравлического затвора насоса Р102 может просачиваться в технологических поток, показанный как поток 1204. Аммиак 111, 112 затем направляется через предварительный нагреватель Е103 в смесительное отделение реакто- 12 040581 ра R201 высокого давления.Liquid ammonia 109 is fed from the plant boundaries into the ammonia receiving vessel V106 through heater E100. By means of booster pump P101 ammonia 109X, 110A is pumped to high pressure ammonia pump P102 and compressed to a pressure of approximately 200 bar. Pump sealant water P102 may seep into the process stream, shown as stream 1204. Ammonia 111, 112 is then directed through preheater E103 to the mixing compartment of the high pressure reactor R201.
Углекислый газ 103 подается от границ установки, необязательно вместе с небольшим количеством воздуха 104, например, через воздуходувку S101, как газ 105 в компрессор K102 углекислого газа и сжимается до давления приблизительно 200 бар, необязательно с получением также водного конденсата 106 для удаления капель воды и отдувочный поток 108 CO2. Также необязательно обеспечивается конвертер R101 водорода, например, после компрессора K102. В данном необязательном конвертере R101 водород, присутствующий в углекислом газе 117, удаляется путем каталитического сжигания. Часть подаваемого воздуха используется для данного каталитического сжигания, а оставшаяся его часть используется для пассивирования оборудования секции синтеза и тем самым предотвращения коррозии. Очищенный от водорода углекислый газ 118 также подается в смесительное отделение реактора R201 высокого давления. В некоторых вариантах осуществления пассивирующий воздух не используется и конвертер 101 отсутствует.The carbon dioxide 103 is supplied from the plant boundaries, optionally together with a small amount of air 104, for example via blower S101, as gas 105 to the carbon dioxide compressor K102 and is compressed to a pressure of approximately 200 bar, optionally also producing an aqueous condensate 106 to remove water droplets and stripping stream 108 CO 2 . A hydrogen converter R101 is also optionally provided, for example after the compressor K102. In this optional R101 converter, the hydrogen present in the carbon dioxide 117 is removed by catalytic combustion. Part of the air supplied is used for this catalytic combustion, and the remainder is used to passivate the synthesis section equipment and thereby prevent corrosion. Hydrogen-free carbon dioxide 118 is also fed into the mixing compartment of the high pressure reactor R201. In some embodiments, passivation air is not used and converter 101 is not present.
Дегидратация карбамата аммония до карбамида и воды осуществляется в реакторе R201 высокого давления. Максимальная температура в реакторе поддерживается на уровне приблизительно 200°С. Недостающее тепло, необходимое для достижения указанной максимальной температуры, подводится путем нагрева аммиака в нагревателе Е103 перед подачей в смесительное отделение.Dehydration of ammonium carbamate to urea and water is carried out in a high pressure R201 reactor. The maximum temperature in the reactor is maintained at approximately 200°C. The missing heat required to reach the specified maximum temperature is supplied by heating the ammonia in heater E103 before being fed into the mixing compartment.
Поток (202, 212) синтеза карбамида, содержащий несконденсированные пары и карбамидный раствор, выходящий из реактора R201 синтеза карбамида в его верхней части, расширяют до среднего давления, равного приблизительно 20 бар (501, 511) с использованием расширительного клапана X1. В результате расширения часть оставшегося в растворе карбамата разлагается и испаряется с образованием части пара 505. Оставшийся карбамидный раствор 512 распределяется в ректификационной колонне С501, например по слою из колец Палля. Из нижней части ректификационной колонны раствор 513 карбамида/карбамата направляется в устройство Е501 разложения, где его температура повышается до приблизительно 160°С для разложения карбамата, оставшегося в карбамидном растворе. Требуемое для такого разложения тепло обеспечивается за счет водяного пара. В установленном в нижней части ректификационной колонны сепараторе газовую фазу 502 отделяют от жидкой фазы 514. Газы 502 направляются в ректификационную часть С501 ректификационной колонны, где газы 503 охлаждаются более холодным раствором 512 карбамида/карбамата. Это приводит к конденсации части водяных паров, содержащихся в газах. Выходящие из ректификационной колонны газы 504, 505 вводятся (как газы 508Х, 521Х) в нижнюю часть конденсатора Е503 карбамата среднего давления, где они большей частью конденсируются в виде карбамата. Теплота конденсации рассеивается в системе термостатированной охлаждающей воды. Несконденсированный пар 521 с высоким содержанием аммиака из испарительного сосуда V501 конденсатора карбамата среднего давления подается в промывную колонну С502. В данной промывной колонне С502 аммиак отделяется от смеси воды с углекислым газом путем добавления содержащей аммиак жидкости (110В, 113 и 114) из сосуда V106, например в виде флегмы. Поток 515 жидкости выходит из промывной колонны С502 через нижнюю часть и добавляется к газовому потоку 505. Пар 523 аммиака, содержащий только следовые количества углекислого газа, отводится из промывной колонны С502 через ее верхнюю часть и конденсируются в конденсаторе Е101 аммиака. Сконденсированный аммиак 530 подается в приёмный сосуд V106 для аммиака и таким путем рециркулируется в реактор R201 отдельно от рециркулирующего потока 510 карбамата.The urea synthesis stream (202, 212) containing uncondensed vapors and urea solution leaving the urea synthesis reactor R201 at its top is expanded to an average pressure of approximately 20 bar (501, 511) using expansion valve X1. As a result of the expansion, some of the carbamate remaining in the solution decomposes and evaporates to form part of the vapor 505. The remaining urea solution 512 is distributed in the distillation column C501, for example, over a layer of Pall rings. From the bottom of the distillation column, the urea/carbamate solution 513 is sent to the decomposition device E501, where it is raised to about 160° C. to decompose the carbamate remaining in the urea solution. The heat required for this decomposition is provided by water vapor. In a separator located at the bottom of the distillation column, the gas phase 502 is separated from the liquid phase 514. The gases 502 are sent to the distillation part C501 of the distillation column, where the gases 503 are cooled by a colder urea/carbamate solution 512. This leads to the condensation of part of the water vapor contained in the gases. The gases 504, 505 exiting the distillation column are introduced (as gases 508X, 521X) into the lower part of the medium pressure carbamate condenser E503, where they are mostly condensed as carbamate. The heat of condensation is dissipated in the temperature-controlled cooling water system. The uncondensed high ammonia vapor 521 from the medium pressure carbamate condenser flash vessel V501 is fed to wash column C502. In this wash column C502, the ammonia is separated from the water/carbon dioxide mixture by adding ammonia-containing liquid (110B, 113 and 114) from vessel V106, for example as reflux. Liquid stream 515 exits wash column C502 at the bottom and is added to gas stream 505. Ammonia vapor 523, containing only trace amounts of carbon dioxide, is removed from wash column C502 at its top and condensed in ammonia condenser E101. The condensed ammonia 530 is fed into the ammonia receiver V106 and is thus recycled to the reactor R201 separately from the carbamate recycle stream 510.
Из конденсатора Е101 несконденсированный газ 524, в основном инертный газ, поступает в атмосферный абсорбер С102 вместе с газом 109А из сосуда V106 и промывается деминерализованной водой 1205. Несконденсированный газ 526 сбрасывается в атмосферу. Поток 531 жидкости из нижней части атмосферного абсорбера С102 через насос Р103 подается в охладитель Е102, а охлажденный поток 532 в его части 533А используется в качестве очищающей жидкости скруббера в атмосферном абсорбере С102, а остальная промывочная часть 533 используется в качестве очищающей жидкости скруббера в промывной колонне С502.From condenser E101, uncondensed gas 524, a mostly inert gas, enters atmospheric absorber C102 along with gas 109A from vessel V106 and is washed with demineralized water 1205. Uncondensed gas 526 is vented to the atmosphere. The liquid stream 531 from the bottom of the atmospheric absorber C102 is fed through pump P103 to the cooler E102, and the cooled stream 532 in its part 533A is used as a scrubber cleaning liquid in the atmospheric absorber C102, and the rest of the washing part 533 is used as a scrubber cleaning liquid in the wash column C502.
Выходящий из устройства разложения среднего давления карбамидный раствор 514 расширяется до низкого давления, равного приблизительно 4 бар, с помощью расширительного клапана Х2. В результате расширения часть оставшегося в растворе карбамата разлагается и испаряется с образованием двухфазного потока 301, 311 текучей среды, который подается в верхнюю часть ректификационной колонны С303 низкого давления. Разделение на газ/жидкость в верхней части ректификационной колонны С303 низкого давления приводит к получению карбамидного раствора 312 и части пара 305.The urea solution 514 exiting the medium pressure decomposition device is expanded to a low pressure of approximately 4 bar by expansion valve X2. As a result of the expansion, some of the carbamate remaining in solution decomposes and evaporates to form a two-phase fluid stream 301, 311, which is fed to the top of the low pressure distillation column C303. The gas/liquid separation at the top of the low pressure distillation column C303 produces a urea solution 312 and part of the vapor 305.
Оставшаяся жидкость 312 распределяется в ректификационной колонне С303 низкого давления, например, по слою из колец Палля. Раствор 313 карбамида/карбамата из нижней части ректификационной колонны подается в нагреватель Е302, где его температура повышается до приблизительно 135°С для разложения оставшегося карбамата. Требуемое для такого разложения тепло обеспечивается за счет водяного пара низкого давления. В установленном в нижней части ректификационной колонны сепараторе газовую фазу 302 отделяют от жидкой фазы 314. Газы 302 подаются в ректификационную часть ректификационной колонны, где газ 303, 304 охлаждается более холодным раствором 312 карбамида/карбамата. Это приводит к конденсации части водяных паров, содержащихся в газах. Газы 304, 305, выходящие из ректификационной колонны, вводятся в нижнюю часть конденсатора Е303 карбамата низ- 13 040581 кого давления, где они практически полностью конденсируются. Теплота конденсации рассеивается в системе термостатированной охлаждающей воды. Несконденсированные газы 321 отделяются от раствора 308 в сосуде V301. Образовавшийся раствор 308, 310 карбамата перекачивают в конденсатор Е503 карбамата среднего давления в секции рециркуляции среднего давления с помощью насоса Р302 и через промывную колонну С502.The remaining liquid 312 is distributed in the low pressure distillation column C303, for example, over a bed of Pall rings. The urea/carbamate solution 313 from the bottom of the distillation column is fed to heater E302 where it is raised to about 135° C. to decompose the remaining carbamate. The heat required for this decomposition is provided by low pressure steam. In a separator installed at the bottom of the distillation column, the gas phase 302 is separated from the liquid phase 314. The gases 302 are fed into the distillation part of the distillation column, where the gas 303, 304 is cooled by a colder urea/carbamate solution 312. This leads to the condensation of part of the water vapor contained in the gases. The gases 304, 305 exiting the distillation column are introduced into the lower part of the low pressure carbamate condenser E303 where they are almost completely condensed. The heat of condensation is dissipated in the temperature-controlled cooling water system. Non-condensed gases 321 separate from solution 308 in vessel V301. The resulting carbamate solution 308, 310 is pumped to medium pressure carbamate condenser E503 in the medium pressure recirculation section using pump P302 and through wash column C502.
Карбамидный раствор 314 выводится из нижней части ректификационной колонны, адиабатически расширяется до атмосферного давления (например, 1-2 бар) с помощью клапана Х3 и сбрасывается в испарительный сосуд S304 атмосферного давления. Благодаря адиабатическому расширению и мгновенному испарению часть воды и практически весь аммиак и углекислый газ выделяются из жидкости. Карбамидный раствор 319 на выходе из испарительного сосуда S304 имеет более высокую концентрацию карбамида и более низкую температуру, чем карбамидный раствор 314. Высвободившийся пар 701 выводится из испарительного сосуда S304 атмосферного давления через верхнюю часть и вместе с несконденсированным паром 321 из конденсатора карбамата низкого давления подается в конденсатор Е311 с испарительным резервуаром атмосферного давления, где он практически полностью конденсируются. Образовавшийся обедненный конденсат 722, 723 карбамата из конденсатора Е311 с испарительным резервуаром атмосферного давления перекачивается насосом Р308 в конденсатор Е303 карбамата низкого давления. Карбамидный раствор 319 подают в секцию очистки.The urea solution 314 is withdrawn from the bottom of the distillation column, expanded adiabatically to atmospheric pressure (eg 1-2 bar) by valve X3, and discharged into atmospheric flash vessel S304. Due to adiabatic expansion and flash evaporation, part of the water and almost all of the ammonia and carbon dioxide are released from the liquid. The urea solution 319 leaving the flash vessel S304 has a higher concentration of urea and a lower temperature than the carbamide solution 314. The liberated vapor 701 is discharged from the atmospheric pressure flash vessel S304 through the top and together with the uncondensed vapor 321 from the low pressure carbamate condenser is fed into condenser E311 with atmospheric pressure evaporation tank, where they are almost completely condensed. The resulting lean carbamate condensate 722, 723 from condenser E311 with atmospheric pressure flash tank is pumped by pump P308 to low pressure carbamate condenser E303. Carbamide solution 319 is fed into the purification section.
Карбамидный раствор 319 содержит приблизительно 59 мас.% карбамида и 1-2 мас.% аммиака и находится под давлением приблизительно 1,1 бар. Карбамидный раствор 319 закачивают насосом Р350, расширяют с помощью расширительного клапана Х4 и подвергают стриппингу водяным паром в стриппинг-колонне С350 путем приведения в контакт по принципу противотока с водяным паром 922 низкого давления при давлении приблизительно 0,47 бар (абс).The urea solution 319 contains approximately 59 wt.% urea and 1-2 wt.% ammonia and is at a pressure of approximately 1.1 bar. The urea solution 319 is pumped in with pump P350, expanded with expansion valve X4, and stripped with steam in stripper C350 by being brought into countercurrent contact with low pressure steam 922 at a pressure of approximately 0.47 bar(abs).
Отходящий газ 353 стриппинг-колонны С350, необязательно с некоторым количеством воздуха 785 утечки, направляют в вакуумный конденсатор Е701, в который также подается, например, деминерализованная вода 1206. Конденсат 712 из конденсатора Е701 направляется в конденсатор Е303 карбамата низкого давления с помощью насоса Р701. Таким образом, водный конденсат 712, который также содержит аммиак, выводится, в частности, путем рециркуляции воды и аммиака в реактор R201.The off-gas 353 of the stripper C350, optionally with some leakage air 785, is sent to a vacuum condenser E701, which is also fed with, for example, demineralized water 1206. The condensate 712 from the condenser E701 is sent to the low pressure carbamate condenser E303 by means of a pump P701. Thus, the aqueous condensate 712, which also contains ammonia, is removed, in particular, by recycling water and ammonia to the reactor R201.
Насадочный слой стриппинг-колонны С350, состоящий из металлических колец Палля, обеспечивает хороший контакт жидкость-газ между карбамидным раствором 319 и водяным паром 922 низкого давления. Через нижнюю часть колонны С350 подвергнутая стриппингу жидкость 352 перетекает в необязательный смесительный сосуд V350 для DEF. Смесительный сосуд работает при атмосферных условиях, поэтому в данном примере используется статический перепад высот приблизительно 8 метров между дном стриппинг-колонны С350 и смесительным сосудом для надлежащего отвода жидкости из колонны.The C350 stripping column packed bed of metal Pall rings provides good liquid-gas contact between the carbamide solution 319 and the low pressure steam 922. Through the bottom of column C350, stripped liquid 352 flows into an optional DEF mixing vessel V350. The mixing vessel operates under atmospheric conditions, so in this example a static height difference of approximately 8 meters is used between the bottom of the C350 stripper and the mixing vessel to properly remove liquid from the column.
В смесительном сосуде V350 подвергшийся стриппингу карбамидный раствор необязательно разбавляется деминерализованной водой 1203 до желаемой концентрации (например, 32,5, 40 или приблизительно 50 мас.% карбамида). Количество воды определяется, исходя из концентрации карбамида в карбамидном растворе в смесительном сосуде, которую можно, например, измерить. Смешивание и охлаждение осуществляется посредством циркулирования разбавленного карбамидного раствора 354, 355 по сосуду V350 и циркуляционному охладителю Е350 с помощью циркуляционного насоса Р351 и вывода продувочного потока готового раствора 356. В данном циркуляционном охладителе Е350 охлаждение осуществляется охлаждающей водой, и карбамидный раствор в секции смешивания охлаждается до приблизительно 30°С.In mixing vessel V350, the stripped urea solution is optionally diluted with demineralized water 1203 to the desired concentration (eg, 32.5, 40, or about 50 wt.% urea). The amount of water is determined from the concentration of urea in the urea solution in the mixing vessel, which can be measured, for example. Mixing and cooling is carried out by circulating the dilute urea solution 354, 355 through the vessel V350 and circulation cooler E350 using the circulation pump P351 and outputting the purge stream of the finished solution 356. In this circulation cooler E350, cooling is carried out by cooling water, and the urea solution in the mixing section is cooled to approximately 30°C.
Несконденсированный газ 705 из конденсатора Е311 с испарительным резервуаром атмосферного давления направляется в промывную колонну С305, где он промывается деминерализованной водой 1202 с получением очищенного газа 341, который сбрасывается в атмосферу, и потока 342 жидкости, из которого часть 344 рециркулируется с помощью насоса Р309 и охладителя Е312, а оставшийся продувочный поток 343 подается в конденсатор Е311 с испарительным резервуаром атмосферного давления. Несконденсированный газ 703 из конденсатора Е701 подается с помощью эжектора J701, использующего водяной пар 921 низкого давления, в промывную колонну С305.The non-condensed gas 705 from atmospheric flash condenser E311 is sent to wash column C305 where it is washed with demineralized water 1202 to produce purified gas 341 which is vented to the atmosphere and a liquid stream 342 from which a portion 344 is recirculated by pump P309 and cooler E312 and the remaining purge stream 343 is fed to condenser E311 with an atmospheric pressure flash tank. The non-condensed gas 703 from condenser E701 is fed by ejector J701 using low pressure steam 921 to wash column C305.
В показанном примере варианта осуществления колонны С350 верхняя часть колонны С350 содержит циклонный сепаратор С350А газ-жидкость, который разделяет двухфазный поток расширенной жидкости. Через циклонный сепаратор газ 353 выводится из верхней части колонны С350, а жидкость стекает вниз на тарелку С350В для распределения жидкости. Тарелка С350В для распределения жидкости равномерно распределяет технологическую жидкость по насадочному слою С350С через отверстия для жидкости. В тарелке для распределения жидкости имеются, например, колпачки, обеспечивающие поднимающемуся газу возможность подъема со дна колонны наверх колонны С350. Из испарительного сосуда V501 рециркуляционный карбамат 508 подается в насос Р501, откуда сжатый рециркуляционный карбамат 510 подается в реактор R201. Поток 1201 обозначает возможную утечку воды гидравлического затвора. Для фиг. 1 некоторые признаки явно указаны как необязательные, другие признаки также могут быть необязательными.In the illustrated exemplary embodiment of column C350, the top of column C350 contains a gas-liquid cyclonic separator C350A that separates the two-phase expanded liquid stream. Via a cyclone separator, gas 353 is removed from the top of column C350 and liquid flows down to liquid distribution tray C350B. The C350B liquid distribution tray evenly distributes the process liquid over the C350C packed bed through the liquid holes. The liquid distribution tray contains, for example, caps to allow rising gas to rise from the bottom of the column to the top of the C350 column. From flash vessel V501, recycle carbamate 508 is fed to pump P501, from where compressed recycle carbamate 510 is fed to reactor R201. Flow 1201 indicates a possible water seal leak. For FIG. 1, some features are explicitly listed as optional, other features may also be optional.
На фиг. 2 показан дополнительный пример схемы способа, который иллюстрирует, но не ограничивает настоящее изобретение или его формулу. В секции А сжатия (необязательно включающей удалениеIn FIG. 2 shows an additional example of a process flow diagram that illustrates, but does not limit, the present invention or its claims. In the compression section A (optionally including the removal
--
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17201121.5 | 2017-11-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA040581B1 true EA040581B1 (en) | 2022-06-28 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018366077B2 (en) | Urea production process and plant | |
CA3166402C (en) | Ammonia removal from urea finishing | |
CN108137335B (en) | Integrated production of urea for automobile environmental protection urea and ammonium nitrate urea | |
CA3022952C (en) | Urea production with controlled biuret | |
AU2009276016A1 (en) | Process and plant for the production of a urea solution for use in SCR process for reduction of NOx | |
CA3023104C (en) | Controlling biuret in urea production | |
WO2016099269A1 (en) | Process for urea production | |
EA040581B1 (en) | METHOD AND PLANT FOR THE PRODUCTION OF UREA | |
US20240059623A1 (en) | Stripping-type urea plant for def production | |
US20240270685A1 (en) | Coupled urea melamine production with hp co2 stripping | |
US20230227402A1 (en) | Urea production with triple mp streams | |
AU2023222838A1 (en) | Method and device for producing ammonium bicarbonate in ammonia-based decarbonization system | |
EA043041B1 (en) | REMOVING AMMONIA FROM THE UREA FINISHING SECTION | |
AU2023220779A1 (en) | Low biuret urea production. |