RU2815492C2 - High-pressure stripping columns for use in installations for manufacture of carbamide - Google Patents

High-pressure stripping columns for use in installations for manufacture of carbamide Download PDF

Info

Publication number
RU2815492C2
RU2815492C2 RU2021135475A RU2021135475A RU2815492C2 RU 2815492 C2 RU2815492 C2 RU 2815492C2 RU 2021135475 A RU2021135475 A RU 2021135475A RU 2021135475 A RU2021135475 A RU 2021135475A RU 2815492 C2 RU2815492 C2 RU 2815492C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heating fluid
urea
distribution plate
shell
holes
Prior art date
Application number
RU2021135475A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021135475A (en
Inventor
Лино Джованни ПОРРО
Original Assignee
Яра Интернэшнл Aсa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Яра Интернэшнл Aсa filed Critical Яра Интернэшнл Aсa
Publication of RU2021135475A publication Critical patent/RU2021135475A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2815492C2 publication Critical patent/RU2815492C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present inventions relate to production of carbamide, specifically to a high-pressure stripping column for decomposing carbamate and stripping ammonia in carbamide-carbamate mixtures (CCM), a system for producing carbamide, a stripping method and use of a heat carrier distributor and a stripping column. Shell-tubular stripping column (STSC) (100) for stripping of CCM has upper end (110) in connection with possibility of fluid medium transfer with lower end (120) through multiple pipes (150) located inside shell (160). Upper end (110) comprises inlet (111) for CCM and outlet (112) for gas mixture containing stripping gas and one or more stripped compounds. Lower end (120) comprises outlet (122) for carbamide-concentrated CCM, wherein lower end (120), optionally comprising stripping gas inlet (121). STSC additionally comprises heating fluid (HF) inlet (131) and outlet (133) of HF in connection, with possibility of transfer of fluid medium with space (130) on shell side, located between plurality of pipes (150) and shell (160). STSC has a longitudinal direction and side cross-sections, wherein the longitudinal direction is parallel to the pipes, and lateral cross-sections are perpendicular to the longitudinal direction, wherein the STSC comprises distributor (170) of the HF near inlet (131) of the HF for homogenizing the flow of HF in the STSC, wherein distributor (170) of the LF comprises edge wall (171) and distribution plate (175) for HF, wherein the angle between the longitudinal direction and distribution plate (175) for HF is from 85.0° up to 90.0°, and accordingly the angle between the longitudinal direction and edge wall (171) is from 0.0° up to 5.0°. Edge wall (171) defines band-like space (179) between shell (160) and edge wall (171), and wherein edge wall (171) comprises two or more holes and/or a plurality of perforated holes configured to uniformly feed the heating fluid into the inner space for distributing the heating fluid. HF inlet (131) is made with possibility of direct introduction of HF into band-like space (179), wherein band-like space (179) is made with possibility of the HF introduction into the inner space for the HF distribution and distributing plate (175) for HF is made with possibility of introduction of HF from inner space (178) for HF distribution into space (130) on shell side between HF distributor (170) and lower end (120), wherein between distribution plate (175) for HF and edge wall (171) there is space for thermal expansion in terms of thermal expansion. Distributor plate (175) for HF comprises a plurality of perforated holes, a plurality of perforated holes comprises a plurality of pipe openings (176) and a plurality of openings (177) for HF, wherein size and/or density of holes (177) for HF varies in radial direction of distribution plate (175) for HF.
EFFECT: reduced corrosion of pipes and increased efficiency of stripping.
15 cl, 10 dwg, 9 ex

Description

Область техники настоящего изобретенияField of the present invention

Настоящее изобретение относится к области производства карбамида, в частности, к области отпарных колонн высокого давления для разложения карбамата и отпаривания аммиака в карбамидо-карбаматных смесях из карбамидных реакторов в установках для производства карбамида.The present invention relates to the field of urea production, in particular to the field of high pressure stripping columns for decomposing urea and stripping ammonia in urea-urea mixtures from urea reactors in urea production plants.

Уровень техники настоящего изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Отпарные колонны высокого давления находят применение в установках для производства карбамида в целях концентрирования карбамида посредством удаления карбамата из жидкой карбамидо-карбаматной смеси. Карбамидо-карбаматная смесь представляет собой раствор, который содержит карбамид, карбамат аммония, свободный аммиак и воду и выходит из реактора, в котором карбамид образуется в результате реакции аммиака и СО2 с образованием карбамата аммония (также называемого термином «карбамат») и последующей дегидратации карбамата с образованием карбамида. Превращение карбамата в карбамид на практике никогда не является полным, и раствор, выходящий из карбамидного реактора, всегда содержит в некоторых количествах карбамат и свободный аммиак.High pressure strippers are used in urea production plants to concentrate urea by removing carbamate from a liquid urea-urea mixture. The urea-urea mixture is a solution that contains urea, ammonium carbamate, free ammonia and water and exits a reactor in which urea is formed by the reaction of ammonia and CO 2 to form ammonium carbamate (also called "carbamate") and subsequent dehydration carbamate to form urea. The conversion of carbamate to urea is in practice never complete, and the solution leaving the urea reactor always contains some carbamate and free ammonia.

Обычный способ удаления карбамата и концентрирования раствора осуществляют с применением трубчатого теплообменника, называемого термином «отпарная колонна высокого давления», который работает при таком же давлении, как карбамидный реактор. Под действием тепла, которое обеспечивает нагревательная среда, такая как пар, карбамат аммония в карбамидо-карбаматной смеси разлагается с образованием газообразных NH3 и СО2. Указанные газообразные NH3 и СО2 удаляют из отпарной колонны. Соответственно, образуется карбамидо-карбаматный раствор, концентрированный в отношении карбамида, который собирается снизу отпарной колонны.The conventional method of removing carbamate and concentrating the solution is carried out using a tubular heat exchanger, termed a "high pressure stripper", which operates at the same pressure as the urea reactor. Under the influence of heat provided by a heating medium such as steam, the ammonium carbamate in the urea-urea mixture decomposes to form NH 3 and CO 2 gases. Said NH 3 and CO 2 gases are removed from the stripping column. Accordingly, a urea-urea solution is formed, concentrated in terms of urea, which is collected from the bottom of the stripping column.

В настоящее время существуют отпарные колонны высокого давления двух категорий, которые представляют собой углекислотные отпарные колонны и самоотпарные колонны.Currently, there are two categories of high pressure stripping columns, which are carbon dioxide stripping columns and self-stripping columns.

В углекислотных отпарных колоннах в качестве отпарного газа используется СО2. Он поступает в нижнюю часть отпарной колонны высокого давления, a NH2 и СО2, которые образуются в результате разложения карбамата аммония, увлекаются отпарным газом, который представляет собой СО2.In carbon dioxide stripping columns, CO 2 is used as stripping gas. It enters the bottom of the high pressure stripper column, and the NH 2 and CO 2 that are formed from the decomposition of ammonium carbamate are entrained in the stripping gas, which is CO 2 .

В самоотпарных колоннах никакой отпарной газ не вводят в отпарную колонну, но NH2 и СО2, которые образуются в результате разложения карбамата аммония, служат в качестве отпарного газа.In self-stripping columns, no stripping gas is introduced into the stripping column, but NH 2 and CO 2 , which are formed from the decomposition of ammonium carbamate, serve as stripping gas.

Отпарные колонны содержат трубы и оболочку, верхний конец и нижний конец. В процессе нормальной эксплуатации верхний конец расположен сверху отпарной колонны, и нижний конец расположен снизу отпарной колонны. У верхнего конца карбамидо-карбаматная смесь распределяется по трубам, и газовая смесь, содержащая отпарной газ, в также увлеченные NH3 и СО2, которые образуются в результате разложения карбамата, выходит из отпарной колонны. У нижнего конца собирается раствор отпаренного карбамида. В случае углекислотные отпарные колонны, отпарной газ, представляющий собой СО2, вводят в нижний конец отпарной колонны.Stripping columns contain tubes and casing, an upper end and a lower end. During normal operation, the upper end is located at the top of the stripping column, and the lower end is located at the bottom of the stripping column. At the upper end, the urea-urea mixture is distributed through the pipes, and the gas mixture containing the stripping gas, also entrained with NH 3 and CO 2 , which are formed as a result of the decomposition of the carbamate, leaves the stripping column. A solution of stripped urea is collected at the lower end. In the case of carbon dioxide stripping columns, stripping gas, which is CO 2 , is introduced into the lower end of the stripping column.

В процессе нормальной эксплуатации трубы установлены практически вертикально. Они ограничивают пространство на трубной стороне. Пространство на оболочечной стороне расположено между трубами и оболочкой. Отпарной газ и карбамидо-карбаматная смесь проходят в противоточном режиме через пространство на трубной стороне, и при этом карбамидо-карбаматная смесь нагревается пространстве на оболочечной стороне с применением нагревательной среды, которая обычно представляет собой пар. Карбамидо-карбаматная смесь движется по трубам в режиме падающей пленки, в то время как газы поднимаются во внутренней части труб.During normal operation, the pipes are installed almost vertically. They limit the space on the pipe side. The space on the shell side is located between the pipes and the shell. The stripping gas and urea-urea mixture flow counter-currently through the tube side space, and the urea-urea mixture is heated by the shell side space using a heating medium, which is typically steam. The urea-urea mixture moves through the pipes in falling film mode, while the gases rise in the inside of the pipes.

В документе US 5653282 раскрыт оболочечно-трубчатый теплообменник, содержащий отражающий распределитель, причем этот отражающий распределитель содержит цилиндрическую распределительную плиту с равномерно расположенными рядами продольных перфорированных отверстий и множеством противоударных балок, совмещенных в продольном направлении с перфорированными отверстиями. Таким образом, горячая текучая среда попадает на противоударные балки, и предотвращается непосредственное воздействие на трубы.US 5,653,282 discloses a shell-and-tube heat exchanger comprising a reflector distributor, the reflector distributor comprising a cylindrical distributor plate with uniformly spaced rows of longitudinal perforations and a plurality of impact beams longitudinally aligned with the perforations. In this way, the hot fluid reaches the impact beams and direct impact on the pipes is prevented.

В документе ЕР 0002298 раскрыты способ и устройство для удаления карбамата аммония из раствор для синтеза карбамида, причем водный раствор карбамида вводят в зону отпаривания и заставляют стекать вниз по теплообменной стенке в форме тонкой пленки в процессе нагревания и контакта в противоточном режиме в газообразным отпарным агентом.EP 0002298 discloses a method and apparatus for removing ammonium carbamate from a urea synthesis solution, wherein an aqueous urea solution is introduced into a stripping zone and is forced to flow down a heat exchange wall in the form of a thin film by heating and contacting countercurrently with a gaseous stripping agent.

Было бы желательным масштабирование таких отпарных колонн в целях производства больших объемов карбамида экономичным способом. К сожалению, масштабирование указанных отпарных колонн не всегда представляет собой легкую задачу, и в процессе масштабирования, как правило, возникают многочисленные непредвиденные проблемы.It would be desirable to scale up such stripping columns to produce large volumes of urea in a cost-effective manner. Unfortunately, scaling up these stripping columns is not always an easy task, and numerous unforeseen problems tend to arise during the scaling process.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief Disclosure of the Present Invention

Авторы настоящего изобретения определили две проблемы в процессе масштабирования оболочечно-трубчатых отпарных колонн, представляющие собой сильную коррозию труб и неэффективное отпаривание. Указанные проблемы решаются с применением отпарных колонн, систем и способов, которые описаны в настоящем документе.The present inventors have identified two problems in the process of scaling up shell-tubular stripping columns, which are severe tube corrosion and inefficient stripping. These problems are solved using stripping columns, systems and methods that are described herein.

В частности, в настоящем документе предложена оболочечно-трубчатая отпарная колонна для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси, причем эта отпарная колонна имеет верхний конец в соединении с возможностью переноса текучей среды с нижним концом через множество труб, расположенных внутри оболочки; при этом верхний конец содержит впуск для карбамидо-карбаматной смеси и выпуск для газовой смеси, содержащей отпарной газ и один или несколько отпаренных соединений; нижний конец содержит выпуск для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида; причем нижний конец необязательно содержит впуск для отпарного газа; оболочечно-трубчатая отпарная колонна дополнительно содержит впуск нагревательной текучей среды и выпуск нагревательной текучей среды в соединении с возможностью переноса текучей среды с пространством на оболочечной стороне, расположенным между множеством труб и оболочкой; при этом оболочечно-трубчатая отпарная колонна имеет продольное направление и боковые поперечные сечения, причем продольное направление является параллельным по отношению к трубам, и боковые поперечные сечения являются перпендикулярными по отношению к продольному направлению; при этом оболочечно-трубчатая отпарная колонна содержит распределитель нагревательной текучей среды вблизи впуска нагревательной текучей среды для гомогенизации потока нагревательной текучей среды в отпарной колонне, причем распределитель нагревательной текучей среды содержит краевую стенку и распределительную плиту для нагревательной текучей среды, которая расположена параллельно по отношению к боковым поперечным сечениям; при этом краевая стенка содержит два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий, и краевая стенка определяет лентообразное пространство между оболочкой и краевой стенкой; при этом впуск нагревательной текучей среды выполнен с возможностью введения нагревательной текучей среды в лентообразное пространство; лентообразное пространство выполнено с возможностью введения нагревательной текучей среды во внутреннее пространство для распределения нагревательной текучей среды; при этом распределительная плита для нагревательной текучей среды выполнена с возможностью введения нагревательной текучей среды из внутреннего пространства для распределения нагревательной текучей среды в пространство на оболочечной стороне между распределителем нагревательной текучей среды и нижним концом; при этом распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит множество перфорированных отверстий, причем множество перфорированных отверстий включает множество трубных отверстий и множество отверстий для нагревательной текучей среды, причем размер и/или плотность отверстий для нагревательной текучей среды изменяются в радиальном направлении распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In particular, the present document provides a shell-tubular stripping column for stripping a urea-urea mixture, the stripping column having an upper end in fluid communication with the lower end through a plurality of pipes disposed within the shell; wherein the upper end contains an inlet for a urea-urea mixture and an outlet for a gas mixture containing stripping gas and one or more stripped compounds; the lower end contains an outlet for a urea-urea stream concentrated in relation to urea; wherein the lower end optionally includes an inlet for boil-off gas; the shell-tube stripping column further comprises a heating fluid inlet and a heating fluid outlet in fluid transfer communication with a shell-side space located between the plurality of tubes and the shell; wherein the shell-tubular stripping column has a longitudinal direction and lateral cross sections, the longitudinal direction being parallel to the pipes, and the lateral cross sections being perpendicular to the longitudinal direction; wherein the shell-tubular stripping column comprises a heating fluid distributor near a heating fluid inlet for homogenizing the heating fluid flow in the stripping column, wherein the heating fluid distributor comprises an edge wall and a heating fluid distribution plate that is arranged parallel to the sides cross sections; wherein the edge wall contains two or more holes and/or a plurality of perforated holes, and the edge wall defines a ribbon-like space between the shell and the edge wall; wherein the heating fluid inlet is configured to introduce the heating fluid into the ribbon-like space; the belt-shaped space is configured to introduce heating fluid into the internal space to distribute the heating fluid; wherein the heating fluid distribution plate is configured to introduce heating fluid from the inner space for distributing the heating fluid into a space on the shell side between the heating fluid distributor and the lower end; wherein the heating fluid distribution plate comprises a plurality of perforated holes, the plurality of perforations including a plurality of pipe holes and a plurality of heating fluid holes, wherein the size and/or density of the heating fluid holes varies in a radial direction of the heating fluid distribution plate .

Согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In some embodiments, the size of the heating fluid openings varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления приспособления для ограничения вибраций труб присутствуют между распределительной плитой для нагревательной текучей среды и нижним концом, при этом приспособления для ограничения вибраций труб необязательно содержат множество отбойных дисков.In some embodiments, pipe vibration limiting devices are provided between the heating fluid distribution plate and the lower end, wherein the pipe vibration limiting devices optionally include a plurality of baffle disks.

Согласно некоторым вариантам осуществления угол между продольным направлением и распределительной плитой для нагревательной текучей среды составляет от 85,0° до 90,0°, или от 87,5 до 90,0°, или от 88,0° до 90,0°, предпочтительно от 89,0° до 90,0°, предпочтительнее от 89,5° до 90,0°, еще предпочтительнее 90,0°; и/или при этом угол между продольным направлением и краевой стенкой составляет от 0,0° до 5,0°, или от 0,0° до 2,5°, или от 0,0° до 2,0°, предпочтительно от 0,0° до 1,0°, предпочтительнее от 0,0° до 0,5°, еще предпочтительнее 0,0°.In some embodiments, the angle between the longitudinal direction and the heating fluid distribution plate is 85.0° to 90.0°, or 87.5° to 90.0°, or 88.0° to 90.0°, preferably from 89.0° to 90.0°, more preferably from 89.5° to 90.0°, even more preferably 90.0°; and/or wherein the angle between the longitudinal direction and the edge wall is from 0.0° to 5.0°, or from 0.0° to 2.5°, or from 0.0° to 2.0°, preferably from 0.0° to 1.0°, preferably 0.0° to 0.5°, even more preferably 0.0°.

Согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды, при этом необязательно размер отверстий для нагревательной текучей среды строго увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды; или при этом размер отверстий для нагревательной текучей среды уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды, причем необязательно размер отверстий для нагревательной текучей среды строго уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды.According to some embodiments, the size of the heating fluid openings increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate, while optionally the size of the heating fluid openings strictly increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate; or wherein the size of the heating fluid openings decreases from the outer rim toward the center of the heating fluid distribution plate, wherein optionally the size of the heating fluid openings strictly decreases from the outer rim toward the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит одну или несколько областей, в которых размер отверстий для нагревательной текучей среды строго уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды, и при этом распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит одну или несколько областей, в которых размер отверстий для нагревательной текучей среды строго увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды.According to some embodiments, the heating fluid distribution plate includes one or more regions in which the size of the heating fluid openings strictly decreases from an outer rim toward the center of the heating fluid distribution plate, and wherein the heating fluid distribution plate contains one or more several regions in which the size of the heating fluid openings strictly increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления диаметр отверстий для нагревательной текучей среды составляет от по меньшей мере 1 мм до не более чем 16 мм, предпочтительно от по меньшей мере 2 мм до не более чем 13 мм, предпочтительнее от по меньшей мере 3 мм до не более чем 10 мм, еще предпочтительнее от по меньшей мере 5 мм до не более чем 7 мм.In some embodiments, the diameter of the heating fluid openings is from at least 1 mm to no more than 16 mm, preferably from at least 2 mm to no more than 13 mm, more preferably from at least 3 mm to no more than 10 mm, even more preferably from at least 5 mm to not more than 7 mm.

Согласно некоторым вариантам осуществления соотношение диаметра наибольших отверстий для нагревательной текучей среды, с одной стороны, и диаметра наименьших отверстий для нагревательной текучей среды, с другой стороны, составляет от по меньшей мере 1,1 до не более чем 16, предпочтительно от по меньшей мере 1,4 до не более чем 3,5.In some embodiments, the ratio of the diameter of the largest heating fluid openings, on the one hand, to the diameter of the smallest heating fluid openings, on the other hand, is from at least 1.1 to no more than 16, preferably from at least 1 ,4 to no more than 3.5.

Согласно некоторым вариантам осуществления нагревательная текучая среда отверстия в распределительной плите для нагревательной текучей среды расположены с равными интервалами на концентрических окружностях вокруг центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In some embodiments, heating fluid openings in the heating fluid distribution plate are spaced at equal intervals on concentric circles around the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления плотность отверстий для нагревательной текучей среды является постоянной в распределительной плите для нагревательной текучей среды, при этом размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды, причем трубные отверстия расположены в треугольной геометрической конфигурации, и при этом каждое отверстие для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между тремя соседними трубными отверстиями.According to some embodiments, the density of heating fluid openings is constant in the heating fluid distribution plate, wherein the size of the heating fluid openings varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate, wherein the tube openings arranged in a triangular geometric configuration, with each heating fluid opening occupying a central position between three adjacent tube openings.

Согласно некоторым вариантам осуществления плотность отверстий для нагревательной текучей среды является постоянной в распределительной плите для нагревательной текучей среды размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды, трубные отверстия расположены в квадратной геометрической конфигурации, и при этом каждое отверстие для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между четырьмя соседними трубными отверстиями.According to some embodiments, the density of heating fluid holes is constant in the heating fluid distribution plate, the size of the heating fluid holes varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate, the tube holes are arranged in a square geometric pattern configuration, with each heating fluid opening occupying a central position between four adjacent pipe openings.

Согласно некоторым вариантам осуществления отпарная колонна содержит более чем 3000 труб, или более чем 4000 труб, или более чем 5000 труб, или более чем 6000 труб, или более чем 7000 труб, или от 3000 до 7000 труб, или от 4000 до 6000 труб, или от 5000 до 7000 труб, или от 5000 до 10000 труб.In some embodiments, the stripping column contains more than 3,000 pipes, or more than 4,000 pipes, or more than 5,000 pipes, or more than 6,000 pipes, or more than 7,000 pipes, or from 3,000 to 7,000 pipes, or from 4,000 to 6,000 pipes, or from 5000 to 7000 pipes, or from 5000 to 10000 pipes.

Кроме того, предложена система для производства карбамида, содержащая карбаматный конденсатор, карбамидный реактор и оболочечно-трубчатую отпарную колонну, которые описаны в настоящем документе.In addition, a system for producing urea is provided, comprising a urea condenser, a urea reactor and a shell-tubular stripper, which are described herein.

Кроме того, предложено применение оболочечно-трубчатой отпарной колонны, которая описана, в настоящем документе для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси.In addition, it is proposed to use a shell-tubular stripping column, which is described herein, for stripping a urea-urea mixture.

Кроме того, предложен способ отпаривания карбамидо-карбаматной смеси, причем этот способ включает следующие стадии: обеспечение оболочечно-трубчатой отпарной колонны, которая описана в настоящем документе; введение карбамидо-карбаматной смеси во впуск для карбамидо-карбаматной смеси; введение нагревательной текучей среды в пространство на оболочечной стороне посредством впуска нагревательной текучей среды, причем нагревательная текучая среда представляет собой насыщенный пар; необязательное введение отпарного газа во впуск для отпарного газа у нижнего конца; введение в контакт карбамидо-карбаматной смеси и отпарного газа в пространстве на трубной стороне, которое расположено в трубах, нагревание карбамидо-карбаматной смеси посредством нагревательной текучей среды, и в результате этого получение карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида; выведение карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида на выпуске для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида; выведение газовой смеси, содержащей один или несколько отпаренных соединений на выпуске для газовой смеси, один или несколько отпаренных соединений, включая NH3, СО2 и воду; выведение нагревательной текучей среды на выпуске нагревательной текучей среды.In addition, a method for stripping a urea-urea mixture is provided, the method comprising the following steps: providing a shell-tubular stripping column as described herein; introducing the urea-urea mixture into the inlet for the urea-urea mixture; introducing a heating fluid into the space on the shell side by injecting a heating fluid, the heating fluid being saturated steam; optionally introducing stripping gas into the stripping gas inlet at the lower end; contacting the urea-urea mixture and the boil-off gas in a pipe-side space that is located in the pipes, heating the urea-urea mixture by means of a heating fluid, and thereby obtaining a urea-urea concentrated stream; withdrawing the urea-urea concentrated urea stream to an outlet for the urea-concentrated urea stream; removing a gas mixture containing one or more stripped compounds at the gas mixture outlet, one or more stripped compounds including NH 3 , CO 2 and water; discharging the heating fluid at the outlet of the heating fluid.

Кроме того, предложено применение распределителя нагревательной текучей среды для гомогенизации потока пара вблизи впуска нагревательной текучей среды оболочечно-трубчатой отпарной колонны для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси, причем распределитель нагревательной текучей среды содержит краевую стенку и распределительную плиту для нагревательной текучей среды, которая расположена параллельно по отношению к боковым поперечным сечениям; при этом краевая стенка содержит два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий, распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит наружный обод и центр, распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит множество перфорированных отверстий, множество перфорированных отверстий, в том числе множество трубных отверстий и множество отверстий для нагревательной текучей среды, причем размер и/или плотность отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In addition, the use of a heating fluid distributor for homogenizing a steam flow near the heating fluid inlet of a shell-tubular stripper column for stripping a urea-urea mixture is proposed, the heating fluid distributor comprising an edge wall and a heating fluid distribution plate, which is located parallel to in relation to the lateral cross sections; wherein the edge wall contains two or more holes and/or a plurality of perforated holes, the distribution plate for the heating fluid contains an outer rim and a center, the distribution plate for the heating fluid contains a plurality of perforated holes, a plurality of perforated holes, including a plurality of pipe holes and a plurality of heating fluid holes, wherein the size and/or density of the heating fluid holes varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Следующее описание фигур для конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения представлено исключительно в качестве примера и не предназначено для ограничения настоящего изобретения, его приложения или применения. На фигурах одинаковые условные номера означают одинаковые или аналогичные части и признаки.The following description of the figures for specific embodiments of the present invention is presented by way of example only and is not intended to limit the present invention, application or use thereof. In the figures, the same conventional numbers mean the same or similar parts and features.

На фиг. 1 представлен вариант осуществления углекислотной отпарной колонны (100).In fig. 1 shows an embodiment of a carbon dioxide stripping column (100).

На фиг. 2 представлен вариант осуществления самоотпарной колонны (100).In fig. 2 shows an embodiment of a self-stripping column (100).

На фиг. 3 представлен распределитель (170) нагревательной текучей среды, содержащий краевую стенку (171) и распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды.In fig. 3 shows a heating fluid distributor (170) comprising an edge wall (171) and a heating fluid distribution plate (175).

На фиг. 4 представляет режимы вибрации труб.In fig. 4 represents the vibration modes of pipes.

На фиг. 5 представлены возможные типы потока нагревательной текучей среды между трубами (150).In fig. 5 shows possible types of flow of heating fluid between pipes (150).

На фиг. 6 представлен пример секции высокого давления конкретного типа установки для производства карбамида, в которой может быть использована технология, описанная в настоящем документе.In fig. 6 shows an example of a high pressure section of a particular type of urea plant in which the technology described herein may be used.

На фиг. 7 представлены две картины коррозии, которые одновременно наблюдаются в трубах оболочечно-трубчатых отпарных колонн для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси предшествующего уровня техники. В некоторых режимах эксплуатации картина коррозии, которая представлена на фиг. 7а, наблюдается в углекислотных отпарных колоннах, и картина коррозии, которая представлена на фиг. 7b, наблюдается в самоотпарных колоннах.In fig. 7 shows two pictures of corrosion that are simultaneously observed in the pipes of shell-tubular stripping columns for stripping a urea-urea mixture of the prior art. In some operating modes, the corrosion pattern, which is presented in Fig. 7a is observed in carbon dioxide stripping columns, and the corrosion pattern shown in FIG. 7b is observed in self-stripping columns.

На фиг. 8 представлены плотности газа и скорости коррозии, которые одновременно наблюдаются в трубах оболочечно-трубчатых отпарных колонн для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси предшествующего уровня техники.In fig. 8 shows the gas densities and corrosion rates that are simultaneously observed in the tubes of shell-tubular stripping columns for stripping a urea-urea mixture of the prior art.

На фиг. 9 представлена схематическая иллюстрация плотности газа как функции положения в менее нагретых трубах и в более нагретых трубах.In fig. 9 is a schematic illustration of gas density as a function of position in cooler pipes and in hotter pipes.

На фиг. 10 представлен пример втулки (700).In fig. 10 shows an example of a bushing (700).

Для описания и фигур использованы следующие условные обозначения: 100 - отпарная колонна; 101 - отпарной газопровод; 102 - труба для карбамидо-карбаматного потока; 103 - труба для потока, содержащего отпарной газ и одно или несколько отпаренных соединений; 104 - труба для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида; 110 - верхний конец (сверху отпарной колонны в процессе нормальной эксплуатации); 111 - впуск для карбамидо-карбаматной смеси; 112 - выпуск для газовой смеси; 120 - нижний конец (снизу отпарной колонны в процессе нормальной эксплуатации); 121 - впуск для отпарного газа; 122 выпуск для карбамидо-карбаматного раствора, концентрированного в отношении карбамида; 130 -пространство на оболочечной стороне; 131 - впуск нагревательной текучей среды; 133 -выпуск нагревательной текучей среды; 134 - отбойные диски; 140 - пространство на трубной стороне; 150 - труба; 151 - верхняя трубная решетка; 152 - нижняя трубная решетка; 153 - область коррозии; 154 - область отложений; 155 - линии потока (поперечный паровой поток); 156 - линии потока (продольный паровой поток); 157 - линии потока (поток в распределителе нагревательной текучей среды) 160 - оболочка; 170 - распределитель нагревательной текучей среды; 171 - краевая стенка; 172 - пространство для теплового расширения; 174 - отверстие в краевой стенке; 175 - распределительная плита для нагревательной текучей среды; 176 - трубное отверстие; 177 - паровое отверстие; 178 - внутреннее пространство для распределения нагревательной текучей среды; 179 - лентообразное пространство; 200 - реактор; 201 - труба для паров NH3, СО2, воды и инертных веществ; 300 - карбаматный конденсатор; 301 - труба для газообразного потока; 302 - труба для потока карбаматного раствора; 400 - газоочиститель; 40 -1 труба для подачи карбаматного раствора из расположенной ниже по потоку секции; 402 - труба для потока инертных газов; 500 - подача нагревательной текучей среды; 501 - парогенератор; 502 - соединение с наружной подачей нагревательной текучей среды; 503 - труба для потока нагревательной текучей среды; 504 - труба для охлажденного потока нагревательной текучей среды; 600 - инжектор высокого давления; 601 - подача аммиака; 700 - втулка; 710 - отверстие для карбамидо-карбаматной смеси; 720 - отверстие для газа; 800 - закупоренная область; 810 - незакупоренная область; 1000 - секция высокого давления установки для производства карбамида.For the description and figures, the following symbols are used: 100 - stripping column; 101 - stripping gas pipeline; 102 - pipe for urea-urea flow; 103 - pipe for a stream containing stripping gas and one or more stripped compounds; 104 - pipe for urea-urea flow concentrated in relation to urea; 110 - upper end (on top of the stripping column during normal operation); 111 - inlet for urea-urea mixture; 112 - outlet for gas mixture; 120 - lower end (from the bottom of the stripping column during normal operation); 121 - inlet for boil-off gas; 122 release for urea-urea solution concentrated in relation to urea; 130 - space on the shell side; 131 - inlet of heating fluid; 133 - release of heating fluid; 134 - fender discs; 140 - space on the pipe side; 150 - pipe; 151 - upper tube sheet; 152 - lower tube sheet; 153 - corrosion area; 154 - deposit area; 155 - flow lines (transverse steam flow); 156 - flow lines (longitudinal steam flow); 157 - flow lines (flow in the heating fluid distributor) 160 - shell; 170 - heating fluid distributor; 171 - edge wall; 172 - space for thermal expansion; 174 - hole in the edge wall; 175 - distribution plate for heating fluid; 176 - pipe hole; 177 - steam hole; 178 - internal space for distribution of heating fluid; 179 - ribbon-shaped space; 200 - reactor; 201 - pipe for NH 3 , CO 2 vapors, water and inert substances; 300 - carbamate capacitor; 301 - pipe for gaseous flow; 302 - pipe for the flow of carbamate solution; 400 - gas purifier; 40 -1 pipe for supplying carbamate solution from the downstream section; 402 - pipe for the flow of inert gases; 500 - supply of heating fluid; 501 - steam generator; 502 - connection to an external supply of heating fluid; 503 - pipe for flow of heating fluid; 504 - pipe for a cooled flow of heating fluid; 600 - high pressure injector; 601 - ammonia supply; 700 - bushing; 710 - hole for urea-urea mixture; 720 - gas hole; 800 - blocked area; 810 - unclogged area; 1000 - high pressure section of the urea production plant.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed Disclosure of the Present Invention

При дальнейшем использовании в настоящем документе грамматические формы единственного числа означают как единственное, так и множественное число, если иное условие четко не продиктовано контекстом.As used herein, grammatical forms of the singular include both the singular and the plural unless the context clearly dictates otherwise.

Термины «содержат», «содержит», которые используются ниже, являются синонимичными терминам «включают», «включает» или «охватывают», «охватывает» и представляют собой неограничительные или открытые термины, которые не исключают дополнительные неуказанные части, элементы или технологические стадии. В тех случаях, где в настоящем описании представлен продукт или способ, который «включает» конкретные признаки, части или стадии, это означает возможность того, что и другие признаки, части или стадии также могут присутствовать, но это также может относиться к вариантам осуществления, в которых присутствуют только перечисленные признаки, части или стадии.The terms “comprise”, “comprises”, as used below, are synonymous with the terms “include”, “includes” or “cover”, “spans” and are non-limiting or open-ended terms that do not exclude additional unspecified parts, elements or technological steps . Where this specification describes a product or method that "includes" specific features, parts or steps, this means that it is possible that other features, parts or steps may also be present, but this may also refer to embodiments in which only the listed characteristics, parts or stages are present.

Представление численных значений посредством численных диапазонов охватывает все целые и дробные числа в пределах указанных диапазонов, а также приведенные конечные точки.Representing numeric values using numeric ranges covers all whole and fractional numbers within the specified ranges, as well as the given endpoints.

Все документы, процитированные в настоящем описании, считаются включенными в него во всей своей полноте посредством ссылки.All documents cited herein are deemed to be incorporated herein in their entirety by reference.

Если не определены другие условия, все термины, которые представлены в настоящем изобретении, в том числе технические и научные термины, имеют значения, которые обычно присваивает им специалист в данной области техники. В качестве дополнительного указания, определения представлены в целях дополнительного разъяснения терминов, которые использованы в описании настоящего изобретения.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the meanings commonly assigned to them by one skilled in the art. As further guidance, definitions are provided to further clarify the terms that are used in the description of the present invention.

В процессе масштабирования оболочечно-трубчатых отпарных колонн высокого давления для разложения карбамидо-карбаматных смесей наблюдалась характерная картина коррозии. В частности, было обнаружено, что некоторые трубы в отпарных колоннах высокого давления для разложения карбамидо-карбаматных смесей подвергаются более сильной коррозии по сравнению с другими трубами. Не связывая настоящее изобретение какими-либо определенными теориями или режимами эксплуатации, авторы считают, что связанные с коррозией проблемы обусловлены коррозией труб, которую индуцирует карбамат аммония при высокой температуре. Кроме того, было обнаружено, что связанные с коррозией проблемы могут быть обусловлены неоднородным нагреванием труб; поскольку карбамат аммония вызывает более сильную коррозию при повышенных температурах, в результате этого неоднородное нагревание труб вызывает неоднородную коррозию. В процессе нормальной эксплуатации способы и устройства, которые описаны в настоящем документе, улучшают однородность температуры в жидкой фазе карбамата аммония фаза, и в результате этого уменьшаются поперечные изменения температуры. В свою очередь, при этом улучшается однородность в процессе нагревания труб, уменьшается коррозия труб, а также увеличивается продолжительность полезной эксплуатации отпарных колонн.During the scaling up of high-pressure shell-tubular stripping columns for the decomposition of urea-urea mixtures, a characteristic corrosion pattern was observed. In particular, it has been discovered that some pipes in high-pressure strippers for urea-urea mixtures are subject to more severe corrosion than other pipes. Without binding the present invention to any particular theories or operating conditions, the inventors believe that corrosion problems are caused by pipe corrosion induced by ammonium carbamate at high temperature. In addition, it was discovered that corrosion problems could be caused by non-uniform heating of the pipes; Because ammonium carbamate is more corrosive at elevated temperatures, the resulting non-uniform heating of the pipes causes non-uniform corrosion. During normal operation, the methods and devices that are described herein improve temperature uniformity in the liquid phase of the ammonium carbamate phase, and as a result, transverse temperature changes are reduced. In turn, this improves the uniformity during the heating process of pipes, reduces pipe corrosion, and also increases the useful life of stripping columns.

Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что связанные с коррозией проблемы могут быть решены с применением отпарной колонны, конструкции которой описаны в настоящем документе. Таким образом, может быть обеспечено, что трубы в отпарных колоннах согласно настоящему изобретению имеют предполагаемый срок службы, составляющий приблизительно от 20 до 30 лет.In addition, the present inventors have discovered that corrosion problems can be solved by using a stripper column of the type described herein. In this way, it can be ensured that the pipes in the stripping columns according to the present invention have an expected service life of approximately 20 to 30 years.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто в контексте масштабирования отпарных колонн, авторы не считают, что преимущества, которые предоставляет настоящее изобретение, могут быть каким-либо образом ограничены отпарными колоннами, имеющими какие-либо конкретные размеры.Although the present invention has been disclosed in the context of scaling up stripping columns, we do not believe that the benefits provided by the present invention can be in any way limited to stripping columns having any particular dimensions.

Термин «карбамат», который используется в настоящем документе, означает карбамат аммония. Термин «карбамидо-карбаматная смесь», который используется в настоящем документе, означает смесь, содержащую карбамид, карбамат аммония, аммиак и воду. Согласно некоторым вариантам осуществления карбамидо-карбаматная смесь содержит от 31 до 34 мас. % карбамида, от 32 до 35 мас. % карбамата аммония, от 16 до 18 мас. % аммиака, от 0,1 до 0,3 мас. % биурета, и остальную массу составляет вода. Здесь сокращение «мас. %» означает массовые процентные доли компонентов по отношению к массе карбамидо-карбаматной смеси.The term "carbamate" as used herein means ammonium carbamate. The term "urea-urea mixture" as used herein means a mixture containing urea, ammonium carbamate, ammonia and water. In some embodiments, the urea-urea mixture contains from 31 to 34 wt. % urea, from 32 to 35 wt. % ammonium carbamate, from 16 to 18 wt. % ammonia, from 0.1 to 0.3 wt. % biuret, and the remaining mass is water. Here the abbreviation “wt. %" means the mass percentages of the components relative to the mass of the urea-urea mixture.

Выражение «отпаривание карбамидо-карбаматной смеси», которое используется в настоящем документе, означает процесс разложения карбамата аммония, который содержится в этой смеси, с образованием аммиака и диоксид углерода. Образующиеся аммиак и диоксид углерода увлекаются отпарным газом. Кроме того, вода, которая содержится в карбамидо-карбаматной смеси, также по меньшей мере частично увлекается отпарным газом.The expression "urea-urea mixture stripping" as used herein means the process of decomposing the ammonium carbamate contained in the mixture to form ammonia and carbon dioxide. The resulting ammonia and carbon dioxide are carried away by the stripping gas. In addition, the water contained in the urea-urea mixture is also at least partially entrained in the stripping gas.

Термины «вверх по потоку» и «вниз по потоку», которые используется в настоящем документе, имеют следующие значения: направление вверх по потоку представляет собой направление к впуску нагревательной текучей среды, а направление вниз по потоку представляет собой направление к выпуску нагревательной текучей средыThe terms "upstream" and "downstream" as used herein have the following meanings: the upstream direction is the direction towards the inlet of the heating fluid, and the downstream direction is the direction towards the outlet of the heating fluid

Термин «вертикальный», который используется в настоящем документе, разъясняется следующим образом: когда предметы указаны как вертикально ориентированные, это означает ориентацию их продольной оси. Следует понимать, что эта ориентация может иметь определенное отклонение от вертикальной оси. Предпочтительно это отклонение составляет менее чем 1,0° или менее чем 0,5°. Предпочтительнее это отклонение составляет менее чем 0,1°.The term "vertical" as used herein is explained as follows: when objects are specified as vertically oriented, this means the orientation of their longitudinal axis. It should be understood that this orientation may have a certain deviation from the vertical axis. Preferably this deviation is less than 1.0° or less than 0.5°. Preferably, this deviation is less than 0.1°.

Выражение «вблизи впуска нагревательной текучей среды», которое используется в настоящем документе и приводится для описания положения распределителя нагревательной текучей среды, означает, что распределитель нагревательной текучей среды занимает такое же или практически такое же продольное положение в отпарной колонне.The expression “near the heating fluid inlet” as used herein to describe the position of the heating fluid distributor means that the heating fluid distributor occupies the same or substantially the same longitudinal position in the stripping column.

Отпарная колонна находит определенное применение в качестве отпарной колонны высокого давления в установке для производства карбамида, которая также содержит карбамидный реактор. Такие отпарные колонны обычно работают под давлением, которое является приблизительно таким же, как давление в карбамидном реакторе, например, равняется ему с отклонением, не превышающим 5,0%.The stripper finds some application as a high pressure stripper in a urea production plant which also contains a urea reactor. Such strippers typically operate at a pressure that is approximately the same as the pressure in the urea reactor, for example equal to it with a deviation not exceeding 5.0%.

В настоящем документе предложена отпарная колонна, в частности, оболочечно-трубчатая отпарная колонна, для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси. Настоящее изобретение является применимым к любым типам отпарных колонн для отпаривания карбамидо-карбаматных смесей. В частности, оно является применимыми как самоотпарным колоннам, так и к углекислотным отпарным колоннам. В углекислотных отпарных колоннах в качестве отпарного газа используется СО2. Он поступает в нижнюю часть отпарной колонны высокого давления, a NH3 и СО2, которые образуются в процессе разложения карбамата аммония, увлекаются отпарным газом, представляющим собой СО2. В случае самоотпарных колонн никакой отпарной газ не вводится в отпарную колонну, но NH3 и СО2, которые образуются в процессе разложения карбамата аммония, сами служат в качестве отпарного газа.The present document provides a stripping column, in particular a shell-tubular stripping column, for stripping a urea-urea mixture. The present invention is applicable to any type of stripping columns for stripping urea-urea mixtures. In particular, it is applicable to both self-stripping columns and carbon dioxide stripping columns. In carbon dioxide stripping columns, CO 2 is used as stripping gas. It enters the bottom of the high pressure stripping column, and the NH 3 and CO 2 that are formed during the decomposition of ammonium carbamate are entrained in the stripping gas, which is CO 2 . In the case of self-stripping columns, no stripping gas is introduced into the stripping column, but the NH 3 and CO 2 that are formed during the decomposition of ammonium carbamate themselves serve as stripping gas.

Соответственно, согласно некоторым вариантам осуществления отпарная колонна представляет собой углекислотную отпарную колонну, и отпарной газ представляет собой СО2.Accordingly, in some embodiments, the stripping column is a carbon dioxide stripping column and the stripping gas is CO 2 .

В качестве альтернативы, согласно некоторым вариантам осуществления отпарная колонна представляет собой самоотпарную колонну, и отпарной газ представляет собой NH3 и СО2, которые образуются в процессе разложения карбамата аммония. Когда отпарная колонна представляет собой самоотпарную колонну, ее нижний конец не содержит впуск для отпарного газа. Несмотря на это, нижний конец самоотпарных колонн все же предпочтительно содержит впуск для пассивирующего газового потока. Предпочтительно воздух используется в качестве пассивирующего газового потока. Следует отметить, что скорости движения пассивирующего воздушного потока являются настолько низкими, что они не могут вносить какой-либо существенный вклад в указанный процесс отпаривания. Типичные скорости пассивирующего воздушного потока составляют от 50 до 250 кг воздуха в час или от 50 до 500 кг воздуха в час.Alternatively, in some embodiments, the stripping column is a self-stripping column and the stripping gas is NH 3 and CO 2 that are formed during the decomposition of ammonium carbamate. When the stripping column is a self-stripping column, its lower end does not include a stripping gas inlet. Despite this, the lower end of the self-stripping columns still preferably contains an inlet for the passivation gas stream. Preferably, air is used as the passivating gas stream. It should be noted that the passivation air flow rates are so low that they cannot make any significant contribution to the said steaming process. Typical passivation air flow rates are 50 to 250 kg air per hour or 50 to 500 kg air per hour.

Отпарная колонна имеет продольное направление и боковое поперечное сечение. Продольное направление является параллельным по отношению к трубам. Боковое поперечное сечение является перпендикулярным по отношению к продольному направлению. Другими словами, продольное направление представляет собой направление, которое соединяет верхний конец и нижний конец. Боковые поперечные сечения являются перпендикулярными по отношению к продольному направлению. Другими словами, термин «боковое поперечное сечение через отпарную колонну» означает поперечное сечение, проходящее через отпарную колонну в плоскости, которая является перпендикулярной по отношению к трубам. Предпочтительно отпарная колонна является цилиндрической. Другими словами, отпарная колонна предпочтительно имеет круглое боковое поперечное сечение.The stripping column has a longitudinal direction and a lateral cross-section. The longitudinal direction is parallel to the pipes. The lateral cross section is perpendicular to the longitudinal direction. In other words, the longitudinal direction is the direction that connects the upper end and the lower end. The lateral cross sections are perpendicular to the longitudinal direction. In other words, the term "lateral cross-section through the stripper" means a cross-section through the stripper in a plane that is perpendicular to the pipes. Preferably the stripping column is cylindrical. In other words, the stripping column preferably has a circular side cross-section.

Отпарная колонна имеет верхний конец и нижний конец. Верхний и нижний концы находятся в соединении с возможностью переноса текучей среды через множество труб. Трубы расположены внутри оболочки. В процессе нормальной эксплуатации верхний конец отпарной колонны расположенный сверху отпарной колонны, и нижний конец расположенный снизу отпарной колонны.The stripping column has an upper end and a lower end. The upper and lower ends are in connection with the possibility of transferring fluid through a plurality of pipes. The pipes are located inside the shell. During normal operation, the upper end of the stripping column is located on top of the stripping column, and the lower end is located at the bottom of the stripping column.

Другими словами, верхний конец находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с нижним концом через множество труб, расположенных внутри оболочки. Пространство на оболочечной стороне не находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с верхним концом и нижним концом. Пространство на оболочечной стороне отделено от верхнего конца, например, посредством верхней трубной решетки. Пространство на оболочечной стороне отделено от нижнего конца, например, посредством нижней трубной решетки. Когда верхний конец отделен от пространства на оболочечной стороне посредством верхней трубной решетки, соединение с возможностью переноса текучей среды между трубами верхним концом обеспечено посредством перфорированных отверстий в верхней трубной решетке. Когда нижний конец отделен от пространства на оболочечной стороне посредством нижней трубной решеткой, соединение с возможностью переноса текучей среды между трубами и нижним концом обеспечено посредством перфорированных отверстий в нижней трубной решетке. Предпочтительно перфорированные отверстия в верхней трубной решетке и в нижней трубной решетке являются круглыми, трубы являются цилиндрическими, и перфорированные отверстия имеют диаметр, который равен диаметру труб в пределах допустимой погрешности, составляющей менее чем 10,0%, 5,0%, 2,0% или 1,0%.In other words, the upper end is in fluid transfer communication with the lower end through a plurality of pipes located within the shell. The space on the shell side is not in fluid transfer communication with the upper end and the lower end. The space on the shell side is separated from the upper end, for example, by means of an upper tube sheet. The space on the shell side is separated from the lower end, for example by means of a lower tube sheet. When the upper end is separated from the space on the shell side by the upper tube sheet, a fluid transfer connection between the pipes at the upper end is provided by the perforated holes in the upper tube sheet. When the lower end is separated from the space on the shell side by the lower tube sheet, a fluid transfer connection between the pipes and the lower end is provided by the perforated holes in the lower tube sheet. Preferably, the perforated holes in the upper tube sheet and the lower tube sheet are circular, the pipes are cylindrical, and the perforated holes have a diameter that is equal to the diameter of the pipes within a permissible error of less than 10.0%, 5.0%, 2.0 % or 1.0%.

Верхний конец содержит впуск для карбамидо-карбаматной смеси и выпуск для газовой смеси, содержащей отпарной газ и один или несколько отпаренных соединений.The upper end contains an inlet for the urea-urea mixture and an outlet for a gas mixture containing stripping gas and one or more stripped compounds.

Нижний конец содержит выпуск для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида. Согласно некоторым вариантам осуществления этот карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, содержит непрореагировавший карбамат аммония в количестве, составляющем, например, от 0,0 до 30,0 мас. %, или от 10,0 до 20,0 мас. %, или от 10,0 до 15,0 мас. %, или от 15,0 до 25,0 мас. % карбамата аммония.The lower end contains an outlet for a urea-urea stream concentrated in terms of urea. In some embodiments, the urea-concentrated urea-urea stream contains unreacted ammonium carbamate in an amount of, for example, 0.0 to 30.0 wt. %, or from 10.0 to 20.0 wt. %, or from 10.0 to 15.0 wt. %, or from 15.0 to 25.0 wt. % ammonium carbamate.

Согласно некоторым вариантам осуществления карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, содержит свободный аммиак в количестве, составляющем, например, от 0,0 до 20,0 мас. %, или от 0,5 до 1,0 мас. %, или от 0,5 до 20,0 мас. %, или от 10,0 и 15,0 мас. % свободного аммиака.In some embodiments, the urea-urea concentrated urea stream contains free ammonia in an amount of, for example, 0.0 to 20.0 wt. %, or from 0.5 to 1.0 wt. %, or from 0.5 to 20.0 wt. %, or from 10.0 and 15.0 wt. % free ammonia.

Здесь сокращение «мас. %» означает массовые процентные доли компонентов по отношению к массе карбамидо-карбаматного потока.Here the abbreviation “wt. %" means the mass percentages of the components relative to the mass of the urea-urea stream.

Согласно некоторым вариантам осуществления карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, одновременно содержит свободный аммиак и карбамат аммония, например, в указанных выше концентрациях.In some embodiments, the urea-concentrated urea stream simultaneously contains free ammonia and ammonium carbamate, for example, in the concentrations described above.

Необязательно нижний конец содержит впуск для отпарного газа. В частности, в случае углекислотной отпарной колонны нижний конец содержит впуск для СО2, используемого в качестве отпарного газа. В случае самоотпарной колонны нижний конец не содержит впуск для отпарного газа.Optionally, the lower end includes an inlet for boil-off gas. Particularly in the case of a carbon dioxide stripper, the lower end contains an inlet for CO 2 used as stripping gas. In the case of a self-stripping column, the bottom end does not contain a stripping gas inlet.

Отпарная колонна дополнительно содержит впуск нагревательной текучей среды и выпуск нагревательной текучей среды, причем они оба находятся в соединении с возможностью переноса текучей среды с пространством на оболочечной стороне, расположенным между трубами и оболочкой.The stripping column further includes a heating fluid inlet and a heating fluid outlet, both of which are in fluid transfer communication with a shell-side space located between the tubes and the shell.

Предпочтительно впуск нагревательной текучей среды расположен вблизи верхнего конца отпарной колонны, и выпуск нагревательной текучей среды расположен вблизи нижнего конца отпарной колонны.Preferably, the heating fluid inlet is located near the upper end of the stripping column, and the heating fluid outlet is located near the lower end of the stripping column.

Оболочечно-трубчатая отпарная колонна содержит распределитель нагревательной текучей среды вблизи впуска нагревательной текучей среды. Распределитель нагревательной текучей среды обеспечивает гомогенизацию потока нагревательной текучей среды в отпарной колонне.The shell-tubular stripping column contains a heating fluid distributor near the heating fluid inlet. The heating fluid distributor ensures homogenization of the heating fluid flow in the stripping column.

Распределитель нагревательной текучей среды содержит краевую стенку и распределительную плиту для нагревательной текучей среды, которая занимает поперечное положение в отпарной колонне. Следует понимать, что выражение «поперечное положение», которое используется в настоящем документе в отношении распределительной плиты для нагревательной текучей среды, означает, что распределительная плита для нагревательной текучей среды является параллельной по отношению к боковым поперечным сечениям, или, другими словами, что распределительная плита для нагревательной текучей среды расположена перпендикулярно по отношению к продольному направлению.The heating fluid distributor contains an edge wall and a distribution plate for the heating fluid, which occupies a transverse position in the stripping column. It should be understood that the expression "lateral position" as used herein in relation to the heating fluid distribution plate means that the heating fluid distribution plate is parallel with respect to the lateral cross sections, or in other words, that the distribution plate for the heating fluid is located perpendicular to the longitudinal direction.

Краевая стенка содержит два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий, и краевая стенка определяет лентообразное пространство между оболочкой и краевой стенкой. Согласно некоторым вариантам осуществления перфорированные отверстия являются круглыми. Такая краевая стенка уменьшает скорость парового потока, который воздействует на трубы в отпарной колонне, и в результате этого уменьшается эрозия труб.The edge wall contains two or more holes and/or a plurality of perforated holes, and the edge wall defines a band-like space between the shell and the edge wall. In some embodiments, the perforated holes are circular. This edge wall reduces the velocity of the steam flow that impacts the tubes in the stripping column and, as a result, reduces tube erosion.

Впуск нагревательной текучей среды выполнен с возможностью введения нагревательной текучей среды в лентообразное пространство. Предпочтительно это осуществляется путем непосредственного введения нагревательной текучей среды в лентообразное пространство через впуск нагревательной текучей среды.The heating fluid inlet is configured to introduce the heating fluid into the ribbon-like space. Preferably, this is accomplished by directly introducing heating fluid into the belt-like space through the heating fluid inlet.

Лентообразное пространство выполнено с возможностью введения нагревательной текучей среды во внутреннее пространство для распределения нагревательной текучей среды. В частности, два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий в краевой стенке обеспечивают осуществление равномерного введения нагревательной текучей среды во внутреннее пространство для распределения нагревательной текучей среды.The belt-shaped space is configured to introduce a heating fluid into the internal space to distribute the heating fluid. In particular, two or more holes and/or a plurality of perforated holes in the edge wall ensure uniform introduction of heating fluid into the interior space for distributing the heating fluid.

Распределительная плита для нагревательной текучей среды выполнена с возможностью введения нагревательной текучей среды из внутреннего пространства для распределения нагревательной текучей среды в пространство на оболочечной стороне между распределителем нагревательной текучей среды и нижним концом. В частности, нагревательная текучая среда поступает в пространство на оболочечной стороне посредством множества перфорированных отверстий, содержащихся в распределительной плите для нагревательной текучей среды. Множество перфорированных отверстий включает множество трубных отверстий и множество отверстий для нагревательной текучей среды. Размер и/или плотность отверстий для нагревательной текучей среды изменяются в радиальном направлении распределительной плиты для нагревательной текучей среды.The heating fluid distribution plate is configured to introduce heating fluid from the inner space for distributing the heating fluid into the space on the shell side between the heating fluid distributor and the lower end. Specifically, the heating fluid enters into the space on the shell side through a plurality of perforated holes contained in the heating fluid distribution plate. The plurality of perforated holes includes a plurality of pipe holes and a plurality of heating fluid holes. The size and/or density of the heating fluid holes varies in the radial direction of the heating fluid distribution plate.

Термин «радиальное направление», который используется в настоящем документе, означает направление в поперечной плоскости, которое ориентировано от центра отпарной колонны. Каждое радиальное направление соответствует тангенциальному направлению, которое находится в поперечной плоскости, и которое является перпендикулярным по отношению к радиальному направлению. Согласно некоторым вариантам осуществления размер трубного отверстия изменяется в радиальных направлениях и является постоянным в тангенциальных направлениях. В результате этого возникает вращательно-симметричная конфигурация размеров трубных отверстий.The term "radial direction" as used herein means a direction in a transverse plane that is oriented away from the center of the stripping column. Each radial direction corresponds to a tangential direction, which is in the transverse plane, and which is perpendicular to the radial direction. In some embodiments, the size of the tube opening varies in radial directions and is constant in tangential directions. As a result, a rotationally symmetrical configuration of the dimensions of the pipe openings appears.

Согласно некоторым вариантам осуществления пространство между любой трубой и трубным отверстием, через которое она проходит, составляет менее чем 1,0%, 2,0%, 3,0%, 5,0% или 10,0% диаметра трубы. Согласно некоторым вариантам осуществления пространство между любой трубой и трубным отверстием, через которое она проходит через распределительную плиту для нагревательной текучей среды, составляет от 0,0% до 1,0%, или от 1,0% до 2,0%, или от 2,0% до 3,0%, или от 3,0% до 5,0%, или от 5,0% до 10,0%, или от 0,5% до 1,5%, или от 1,5% до 2,5%, или от 2,5% до 3,5%, или от 3,5% до 5,5%, или от 5,5% до 10,5% диаметра трубы.In some embodiments, the space between any pipe and the pipe opening through which it passes is less than 1.0%, 2.0%, 3.0%, 5.0%, or 10.0% of the diameter of the pipe. In some embodiments, the space between any pipe and the pipe opening through which it passes through the heating fluid distribution plate is 0.0% to 1.0%, or 1.0% to 2.0%, or 2.0% to 3.0%, or from 3.0% to 5.0%, or from 5.0% to 10.0%, or from 0.5% to 1.5%, or from 1, 5% to 2.5%, or from 2.5% to 3.5%, or from 3.5% to 5.5%, or from 5.5% to 10.5% of the pipe diameter.

Соответственно, форма перфорированных отверстий находится в близком соответствии с краем труб, которые проходят через распределительную плиту. Если это необходимо, допустимый размер между трубой и краем перфорированного отверстия обеспечивает возможность термической деформации в отпарной колонне.Accordingly, the shape of the perforated holes is in close correspondence with the edge of the pipes that pass through the distribution plate. If necessary, the allowable dimension between the pipe and the edge of the perforated hole allows for thermal deformation in the stripping column.

Согласно некоторым вариантам осуществления оболочка является цилиндрической, и оболочка имеет наружный диаметр, составляющий от 2,0 до 6,0 м или от 3,0 до 5,0 м.In some embodiments, the shell is cylindrical and the shell has an outer diameter of 2.0 to 6.0 m or 3.0 to 5.0 m.

Согласно некоторым вариантам осуществления верхний конец отпарной колонны присоединен к трубам посредством втулок в верхней трубной решетке. Каждая втулка представляет собой устройство для разделения жидкости и соединена с трубами. Втулки выполнены с возможностью равномерного распределения карбамидо-карбаматной смеси по всем трубам через отверстия во втулке. Предпочтительно эти отверстия расположены в нижней части втулки. Кроме того, втулки содержат одно или несколько отверстий, предпочтительно в своей верхней части, которые обеспечивают выпуск газового потока в верхний конец отпарной колонны.In some embodiments, the upper end of the stripping column is connected to the tubes via bushings in the top tube sheet. Each sleeve is a liquid separation device and is connected to pipes. The bushings are made with the possibility of uniform distribution of the urea-urea mixture over all pipes through the holes in the bushing. Preferably, these holes are located at the bottom of the sleeve. In addition, the bushings contain one or more holes, preferably in their upper part, which allow the release of a gas stream into the upper end of the stripping column.

Предпочтительно краевая стенка распределителя нагревательной текучей среды изготовлена из листового металла, например, из листовой стали.Preferably, the edge wall of the heating fluid distributor is made of sheet metal, for example sheet steel.

Согласно некоторым вариантам осуществления краевая стенка содержит три отверстия на своей поверхности, в том числе центральное отверстие и два боковых отверстия.In some embodiments, the edge wall includes three openings on its surface, including a central opening and two side openings.

Отверстия могут быть, например, прямоугольными или круглыми. Например, распределитель нагревательной текучей среды содержит от 2 до 1000 отверстий, например, от 5 до 500 отверстий, или от 10 до 250 отверстий, или от 50 до 225 отверстий, или от 100 до 200 отверстий, или от 150 до 175 отверстий.The holes can be, for example, rectangular or circular. For example, the heating fluid distributor contains from 2 to 1000 holes, for example from 5 to 500 holes, or from 10 to 250 holes, or from 50 to 225 holes, or from 100 to 200 holes, or from 150 to 175 holes.

Согласно некоторым вариантам осуществления полная площадь отверстий или перфорированных отверстий в распределителе нагревательной текучей среды составляет от 2- до 8-кратной, или от 3- до 6-кратной, или 4-кратную полную площадь соответствующего впуска нагревательной текучей среды.In some embodiments, the total area of the holes or perforations in the heating fluid distributor is 2 to 8 times, or 3 to 6 times, or 4 times the total area of the corresponding heating fluid inlet.

Предпочтительно высота краевой стенки распределителя нагревательной текучей среды составляет менее чем высота впуска и высота лентообразного пространства. Другими словами, согласно указанным вариантам осуществления пустое пространство, через которое может протекать ограниченное количество пара, остается в верхней части лентообразного пространства между краевой стенкой и оболочкой отпарной колонны. Примерный вариант осуществления этой конфигурации представлен на фиг. 3(b).Preferably, the height of the edge wall of the heating fluid distributor is less than the height of the inlet and the height of the belt-like space. In other words, in these embodiments, a void space through which a limited amount of steam can flow is left at the top of the belt-shaped space between the edge wall and the shell of the stripping column. An exemplary embodiment of this configuration is shown in FIG. 3(b).

Предпочтительно краевая стенка не содержит отверстие непосредственно перед впуском нагревательной текучей среды.Preferably, the edge wall does not contain an opening immediately before the inlet of the heating fluid.

Согласно некоторым вариантам осуществления краевая стенка распределителя нагревательной текучей среды содержит перфорированную область и неперфорированной области. В неперфорированной области краевая стенка является закрытой.According to some embodiments, the edge wall of the heating fluid distributor includes a perforated area and a non-perforated area. In the non-perforated area, the edge wall is closed.

Согласно некоторым вариантам осуществления перфорированная область расположена вблизи впуска нагревательной текучей среды. Следовательно, неперфорированная область расположена на расстоянии от впуска нагревательной текучей среды.In some embodiments, the perforated area is located near the heating fluid inlet. Therefore, the non-perforated area is located at a distance from the inlet of the heating fluid.

Согласно некоторым вариантам осуществления перфорированная область расположена на расстоянии от впуска нагревательной текучей среды. Следовательно, неперфорированная область расположена вблизи впуска нагревательной текучей среды.In some embodiments, the perforated area is located at a distance from the heating fluid inlet. Therefore, the non-perforated region is located near the inlet of the heating fluid.

Согласно некоторым вариантам осуществления краевая стенка содержит множество перфорированных отверстий, плотность и/или размер которых варьируется по ее поверхности. Предпочтительно краевая стенка содержит перфорированные отверстия, которые распределены равномерно по ее поверхности, и размер которых изменяется при увеличении расстояния от впуска нагревательной текучей среды.In some embodiments, the edge wall includes a plurality of perforated holes whose density and/or size varies across its surface. Preferably, the edge wall contains perforated holes which are distributed uniformly over its surface and whose size varies with increasing distance from the heating fluid inlet.

Согласно некоторым вариантам осуществления краевая стенка содержит перфорированные отверстия, которые распределены равномерно по ее поверхности и размер перфорированных отверстий увеличивается, например, строго увеличивается при увеличении расстояния от впуска нагревательной текучей среды.In some embodiments, the edge wall includes perforated holes that are distributed uniformly over its surface and the size of the perforated holes increases, for example, strictly increases as the distance from the heating fluid inlet increases.

Согласно некоторым вариантам осуществления краевая стенка содержит перфорированные отверстия, которые распределены равномерно по ее поверхности и размер перфорированных отверстий уменьшается, например, строго уменьшается при увеличении расстояния от впуска нагревательной текучей среды.In some embodiments, the edge wall includes perforated holes that are distributed uniformly across its surface and the size of the perforated holes decreases, for example, strictly decreases as the distance from the heating fluid inlet increases.

Согласно некоторым вариантам осуществления краевая стенка содержит перфорированные отверстия, которые распределены равномерно по ее поверхности, а также содержит области, которых размер перфорированных отверстий увеличивается, например, строго увеличивается при увеличении расстояния от впуска нагревательной текучей среды; и она содержит области, в которых размер перфорированных отверстий уменьшается, например, строго уменьшается при увеличении расстояния от впуска нагревательной текучей среды.According to some embodiments, the edge wall contains perforated holes that are distributed uniformly over its surface, and also contains regions where the size of the perforated holes increases, for example, strictly increases with increasing distance from the heating fluid inlet; and it contains regions in which the size of the perforated holes decreases, for example, strictly decreases as the distance from the heating fluid inlet increases.

Согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды. Другими словами, согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды отличается в центре распределительной плиты для нагревательной текучей среды по сравнению с наружным ободом распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In some embodiments, the size of the heating fluid openings varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate. In other words, in some embodiments, the size of the heating fluid openings is different at the center of the heating fluid distribution plate compared to the outer rim of the heating fluid distribution plate.

Другими словами, предпочтительно изменяется только размер отверстий для нагревательной текучей среды, а не расстояние между отверстиями для нагревательной текучей среды. Изменение размера отверстий для нагревательной текучей среды имеет большее практическое значение, чем изменение расстояния между отверстиями: изменение этого расстояния может приводить к образованию мертвых зон, если оказывается чрезмерно большим расстояние между отверстиями для нагревательной текучей среды. Кроме того, в целях механической устойчивости отверстия для нагревательной текучей среды предпочтительно расположены на определенном расстоянии, составляющим, например, по меньшей мере 1,0 мм или по меньшей мере 10,0 мм, от трубных отверстий. Таким образом, усложняется расположение отверстий для нагревательной текучей среды с переменным расстоянием между ними, и при этом отверстия для нагревательной текучей среды с переменным размером обеспечивают значительно упрощенную конфигурацию.In other words, preferably only the size of the heating fluid holes is changed and not the distance between the heating fluid holes. Changing the size of the heating fluid holes is of greater practical importance than changing the distance between the holes: changing this distance can lead to the formation of dead zones if the distance between the heating fluid holes is too large. In addition, for the purpose of mechanical stability, the heating fluid openings are preferably located at a certain distance, for example at least 1.0 mm or at least 10.0 mm, from the pipe openings. Thus, the arrangement of the heating fluid holes with variable spacing becomes more complex, while the variable sized heating fluid holes provide a significantly simplified configuration.

Согласно некоторым вариантам осуществления приспособления для ограничения вибраций труб присутствуют между распределительной плитой для нагревательной текучей среды и нижним концом. Предпочтительно приспособления для ограничения вибраций труб содержат множество отбойных дисков.In some embodiments, pipe vibration limiting devices are provided between the heating fluid distribution plate and the lower end. Preferably, the pipe vibration limiting devices comprise a plurality of baffle discs.

Применение отбойных дисков вместо стандартных перегородок обеспечивает минимальный перепад давления и одновременно обеспечивает минимальное искажение потока нагревательной. Уменьшение перепада давления допускает увеличение плотности расположения труб и, таким образом, повышает производительность отпарной колонны при сохранении размера отпарной колонны.The use of baffle discs instead of standard baffles ensures a minimum pressure drop and at the same time ensures minimal distortion of the heating flow. Reducing the pressure drop allows for increased tube density and thus increases stripper capacity while maintaining stripper size.

Согласно некоторым вариантам осуществления угол между продольным направлением и распределительной плитой для нагревательной текучей среды составляет от 85,0° до 90,0°, или от 87,5 до 90,0°, или от 88,0° до 90,0°, предпочтительно от 89,0° до 90,0°, предпочтительнее от 89,5° до 90,0°, еще предпочтительнее 90,0°.In some embodiments, the angle between the longitudinal direction and the heating fluid distribution plate is 85.0° to 90.0°, or 87.5° to 90.0°, or 88.0° to 90.0°, preferably 89.0° to 90.0°, more preferably 89.5° to 90.0°, even more preferably 90.0°.

Согласно некоторым вариантам осуществления угол между продольным направлением и краевой стенкой составляет от 0,0° до 5,0°, или от 0,0° до 2,5°, или от 0,0° до 2,0°, предпочтительно от 0,0° до 1,0°, предпочтительнее от 0,0° до 0,5°, еще предпочтительнее 0,0°.In some embodiments, the angle between the longitudinal direction and the edge wall is from 0.0° to 5.0°, or from 0.0° to 2.5°, or from 0.0° to 2.0°, preferably from 0 .0° to 1.0°, preferably 0.0° to 0.5°, even more preferably 0.0°.

Термин «увеличение», который используется в настоящем документе, означает, что параметр, к которому он относится, увеличивается или остается постоянным и не уменьшается в указанном направлении и в указанном диапазоне.The term "increase" as used herein means that the parameter to which it refers increases or remains constant and does not decrease in a specified direction and within a specified range.

Термин «строгое увеличение», который используется в настоящем документе, означает, что параметр, к которому он относится, увеличивается и не уменьшается или остается постоянным в указанном направлении и в указанном диапазоне.The term "strict increase" as used herein means that the parameter to which it refers increases and does not decrease or remains constant in a specified direction and within a specified range.

Термин «уменьшение», который используется в настоящем документе, означает, что параметр, к которому он относится, уменьшается или остается постоянным и не увеличивается в указанном направлении и в указанном диапазоне.The term "decrease" as used herein means that the parameter to which it refers decreases or remains constant and does not increase in a specified direction and within a specified range.

Термин «строгое уменьшение», который используется в настоящем документе, означает, что параметр, к которому он относится, уменьшается и не увеличивается или остается постоянным в указанном направлении и в указанном диапазоне.The term "strict reduction" as used herein means that the parameter to which it refers decreases and does not increase or remains constant in a specified direction and within a specified range.

Согласно некоторым вариантам осуществления размер, например, диаметр, отверстий для нагревательной текучей среды увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In some embodiments, the size, eg, diameter, of the heating fluid openings increases from the outer rim toward the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды строго увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды.According to some embodiments, the size of the heating fluid openings strictly increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды. Согласно некоторым вариантам осуществления размер отверстий для нагревательной текучей среды строго уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In some embodiments, the size of the heating fluid openings decreases from the outer rim toward the center of the heating fluid distribution plate. According to some embodiments, the size of the heating fluid openings strictly decreases from the outer rim toward the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит одну или несколько областей, в которых размер отверстий для нагревательной текучей среды строго уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды, и распределительная плита для нагревательной текучей среды содержит одну или несколько областей, в которых размер отверстий для нагревательной текучей среды строго увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты для нагревательной текучей среды.According to some embodiments, the heating fluid distribution plate contains one or more regions in which the size of the heating fluid openings strictly decreases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate, and the heating fluid distribution plate contains one or more regions , in which the size of the heating fluid openings strictly increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate.

Предпочтительно отверстия просверливают в распределительной плите для нагревательной текучей среды.Preferably, holes are drilled into the distribution plate for the heating fluid.

Предпочтительно размер отверстий выбирают таким образом, что в процессе нормальной эксплуатации через каждое отверстие для нагревательной текучей среды проходит одинаковое количество нагревательной текучей среды, например, в пределах допустимой погрешности, составляющей 10,0%, или 5,0%, или 1,0%.Preferably, the size of the holes is selected such that, during normal operation, the same amount of heating fluid flows through each heating fluid hole, for example, within a tolerance of 10.0%, or 5.0%, or 1.0% .

Согласно некоторым вариантам осуществления диаметр отверстий для нагревательной текучей среды составляет от по меньшей мере 1 мм до не более чем 16 мм, предпочтительно от по меньшей мере 2 мм до не более чем 13 мм, предпочтительнее от по меньшей мере 3 мм до не более чем 10 мм, еще предпочтительнее от по меньшей мере от 5 мм до не более чем 7 мм.In some embodiments, the diameter of the heating fluid openings is from at least 1 mm to no more than 16 mm, preferably from at least 2 mm to no more than 13 mm, more preferably from at least 3 mm to no more than 10 mm, even more preferably from at least 5 mm to not more than 7 mm.

Согласно некоторым вариантам осуществления соотношение диаметра наибольшего из отверстий для нагревательной текучей среды, с одной стороны, и диаметр наименьшего из отверстий для нагревательной текучей среды, с другой стороны, составляет от по меньшей мере 1,1 до не более чем 16, предпочтительно от по меньшей мере 1,4 до не более чем 3,5.In some embodiments, the ratio of the diameter of the largest of the heating fluid orifices on the one hand to the diameter of the smallest of the heating fluid orifices on the other hand is from at least 1.1 to no more than 16, preferably from at least at least 1.4 to no more than 3.5.

Согласно некоторым вариантам осуществления отверстия для нагревательной текучей среды в распределительной плите для нагревательной текучей среды расположены с равными интервалами на концентрических окружностях вокруг центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды.In some embodiments, heating fluid openings in the heating fluid distribution plate are spaced at equal intervals on concentric circles around the center of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления плотность отверстий для нагревательной текучей среды является постоянной в распределительной плите для нагревательной текучей среды, и размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды, и трубные отверстия расположены в треугольной геометрической конфигурации. Треугольная геометрическая конфигурация трубных отверстий представляет собой конфигурацию, в которой трубные отверстия занимают положения в углах равносторонних треугольников. Паровое отверстие расположено в центре каждого равностороннего треугольника. Другими словами, каждое отверстие для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между тремя соседними трубными отверстиями.According to some embodiments, the density of heating fluid holes is constant in the heating fluid distribution plate, and the size of the heating fluid holes varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate, and the tube holes are located in a triangular geometric configuration. A triangular geometric tube hole configuration is a configuration in which the tube holes occupy positions at the corners of equilateral triangles. The steam hole is located in the center of each equilateral triangle. In other words, each heating fluid opening occupies a central position between three adjacent pipe openings.

Предпочтительно шесть равносторонних треугольников образуют конфигурацию шестиугольной элементарной ячейки.Preferably, six equilateral triangles form a hexagonal unit cell configuration.

Предпочтительно одно и только одно отверстие для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между тремя соседними трубными отверстиями. Соответственно, отверстия для нагревательной текучей среды также занимают положения в треугольной геометрической конфигурации. Предпочтительно отверстия для нагревательной текучей среды и трубные отверстия расположены в гексагональной решетке.Preferably, the one and only one heating fluid opening occupies a central position between three adjacent pipe openings. Accordingly, the openings for the heating fluid also occupy positions in a triangular geometric configuration. Preferably, the heating fluid openings and pipe openings are arranged in a hexagonal grid.

Предпочтительно, геометрическая конфигурация трубных отверстий и паровых отверстий является постоянной по всей распределительной плите для нагревательной текучей среды, и только размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется между центром и ободом распределительной плиты для нагревательной текучей среды.Preferably, the geometric configuration of the pipe holes and steam holes is constant throughout the heating fluid distribution plate, and only the size of the heating fluid holes varies between the center and the rim of the heating fluid distribution plate.

Согласно некоторым вариантам осуществления плотность отверстий для нагревательной текучей среды является постоянной в распределительной плите для нагревательной текучей среды, и размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды, и трубные отверстия расположены в квадратной геометрической конфигурации. Простая квадратная геометрическая конфигурация трубных отверстий представляет собой конфигурацию, в которой трубные отверстия занимают положения в углах квадрата. Паровое отверстие расположено в центре каждого квадрата. Другими словами, каждое отверстие для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между четырьмя соседними трубными отверстиями. Другими словами, в квадратной геометрической конфигурации четыре трубных отверстия и занимающие центральные положения паровые отверстия расположены с образованием квадратной элементарной ячейки.According to some embodiments, the density of heating fluid holes is constant in the heating fluid distribution plate, and the size of the heating fluid holes varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate, and the tube holes are located in a square geometric configuration. A simple square geometric tube hole configuration is a configuration in which the tube holes occupy positions at the corners of a square. The steam hole is located in the center of each square. In other words, each heating fluid hole occupies a central position between four adjacent pipe holes. In other words, in a square geometric configuration, four tube holes and centrally positioned steam holes are arranged to form a square unit cell.

Предпочтительно одно и только одно отверстие для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между четырьмя соседними трубными отверстиями. Соответственно, отверстия для нагревательной текучей среды также занимают положения в квадратной геометрической конфигурации. Предпочтительно отверстия для нагревательной текучей среды и трубные отверстия расположены с образованием взаимно соединенных квадратных решеток.Preferably, the one and only one heating fluid opening occupies a central position between four adjacent pipe openings. Accordingly, the openings for the heating fluid also occupy positions in a square geometric configuration. Preferably, the heating fluid openings and pipe openings are arranged to form interconnected square grids.

Предпочтительно, также для случая квадратной геометрической конфигурации, геометрическая конфигурация трубных отверстий и паровых отверстий является постоянной по всей распределительной плите для нагревательной текучей среды, и только размер отверстий для нагревательной текучей среды изменяется между центром и ободом распределительной плиты для нагревательной текучей среды.Preferably, also for the case of a square geometric configuration, the geometric configuration of the pipe holes and steam holes is constant throughout the heating fluid distribution plate, and only the size of the heating fluid holes changes between the center and the rim of the heating fluid distribution plate.

Термины «треугольная геометрическая конфигурация» и «квадратная геометрическая конфигурация» являются эквивалентами терминов «треугольная решетка» и «квадратная решетка», соответственно.The terms "triangular geometric configuration" and "square geometric configuration" are equivalent to the terms "triangular lattice" and "square lattice", respectively.

Согласно некоторым вариантам осуществления отпарная колонна содержит более чем 3000 труб, или более чем 4000 труб, или более чем 5000 труб, или более чем 6000 труб, или более чем 7000 труб. Согласно некоторым вариантам осуществления отпарная колонна содержит от 3000 до 7000 труб, или от 4000 до 6000 труб, или от 5000 до 7000 труб, или от 5000 до 10000 труб.In some embodiments, the stripping column contains more than 3,000 pipes, or more than 4,000 pipes, or more than 5,000 pipes, or more than 6,000 pipes, or more than 7,000 pipes. In some embodiments, the stripping column contains 3,000 to 7,000 tubes, or 4,000 to 6,000 tubes, or 5,000 to 7,000 tubes, or 5,000 to 10,000 tubes.

Согласно некоторым вариантам осуществления оболочка является цилиндрической, и при этом оболочка имеет наружный диаметр, составляющий от 2,0 до 6,0 м или от 3,0 до 5,0 м.In some embodiments, the shell is cylindrical, and the shell has an outer diameter of 2.0 to 6.0 m or 3.0 to 5.0 m.

Как упомянуто выше, отпарная колонна содержит оболочку и множество труб, которые расположены внутри оболочки. Согласно некоторым вариантам осуществления трубы расположены вертикально внутри оболочки. Согласно некоторым вариантам осуществления трубы имеют длину, составляющую более чем 3,0 м, более чем 4,0 м или более чем 5,0 м. Согласно некоторым вариантам осуществления трубы имеют длину, составляющую от 4,0 до 8,0 м, или длину, составляющую от 5,0 до 7,0 м. Предпочтительно, трубы имеют длину, составляющую от 5,0 до 6,0 м.As mentioned above, the stripping column contains a shell and a plurality of pipes that are located within the shell. In some embodiments, the pipes are arranged vertically within the shell. In some embodiments, the pipes have a length of greater than 3.0 m, greater than 4.0 m, or greater than 5.0 m. In some embodiments, the pipes have a length of from 4.0 to 8.0 m, or a length of from 5.0 to 7.0 m. Preferably, the pipes have a length of from 5.0 to 6.0 m.

Трубы предпочтительно имеют наружный диаметр, составляющий от 20,0 до 40,0 мм.The pipes preferably have an outer diameter ranging from 20.0 to 40.0 mm.

В случае углекислотной отпарной колонны трубы предпочтительно имеют наружный диаметр, составляющий от 20,0 до 40,0 мм или от 25,0 до 35,0 мм.In the case of a carbon dioxide stripper, the pipes preferably have an outer diameter of 20.0 to 40.0 mm or 25.0 to 35.0 mm.

В случае самоотпарной колонны трубы предпочтительно имеют наружный диаметр, составляющий от 20,0 до 30,0 мм. В случае углекислотной отпарной колонны трубы предпочтительно имеют наружный диаметр, составляющий от 30,0 до 35,0 мм.In the case of a self-stripping column, the pipes preferably have an outer diameter of from 20.0 to 30.0 mm. In the case of a carbon dioxide stripper, the pipes preferably have an outer diameter of 30.0 to 35.0 mm.

Согласно некоторым вариантам осуществления трубы имеют диаметр, составляющий вплоть до 32,0 мм или вплоть до 31,0 мм.In some embodiments, the pipes have a diameter of up to 32.0 mm or up to 31.0 mm.

Предпочтительно, трубы изготовлены из нержавеющей стали.Preferably, the pipes are made of stainless steel.

Кроме того, согласно настоящему изобретению предложена система для производства карбамида, содержащая карбаматный конденсатор, карбамидный реактор и оболочечно-трубчатую отпарную колонну, которая описана в настоящем документе.Furthermore, the present invention provides a system for producing urea comprising a urea condenser, a urea reactor and a shell-tubular stripper, which is described herein.

Отпарная колонна может представлять собой, например, углекислотную отпарную колонну или самоотпарную колонну, которые описаны выше.The stripping column may be, for example, a carbon dioxide stripping column or a self-stripping column, as described above.

Согласно некоторым вариантам осуществления карбамидный реактор и карбаматный конденсатор представляют собой отдельные реакционные резервуары. В качестве альтернативы, карбамидный реактор и карбаматный конденсатор представляют собой интегрированные карбамидный реактор и карбаматный конденсатор. Эти два варианта осуществления обсуждаются отдельно.In some embodiments, the urea reactor and the urea condenser are separate reaction vessels. Alternatively, the urea reactor and urea condenser is an integrated urea reactor and urea condenser. These two embodiments are discussed separately.

Когда карбаматный конденсатор и карбамидный реактор представляют собой отдельные реакционные резервуары, карбаматный конденсатор выполнен с возможностью частичного и экзотермического превращения аммиака и диоксид углерода в карбамат аммония, и карбаматный конденсатор частично превращает полученный таким способом карбамат аммония в карбамид. Таким образом, получается выходящий поток из конденсатора. Карбамидный реактор выполнен с возможностью адиабатического превращения в карбамид по меньшей мере части карбамата аммония, содержащегося в выходящем потоке из конденсатора. Таким образом, получается карбамидо-карбаматная смесь. Система выполнена с возможностью введения карбамидо-карбаматной смеси в отпарную колонну. Отпарная колонна выполнена с возможностью превращения карбамидо-карбаматной смеси в карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, и газообразный поток, содержащий диоксид углерода и аммиак.When the urea condenser and the urea reactor are separate reaction vessels, the urea condenser is configured to partially and exothermically convert ammonia and carbon dioxide into ammonium carbamate, and the urea condenser partially converts the ammonium carbamate thus obtained into urea. Thus, the output flow from the condenser is obtained. The urea reactor is configured to adiabatically convert at least a portion of the ammonium carbamate contained in the condenser effluent into urea. Thus, a urea-urea mixture is obtained. The system is configured to introduce a urea-urea mixture into the stripping column. The stripping column is configured to convert the urea-urea mixture into a urea-urea stream concentrated in terms of urea and a gaseous stream containing carbon dioxide and ammonia.

Когда система содержит объединенный реактор, который одновременно служит в качестве карбаматного конденсатора и карбамидного реактора, объединенный реактор выполнен с возможностью частичного и экзотермического превращения аммиака и диоксида углерода в карбамат аммония. Кроме того, объединенный реактор выполнен с дополнительной возможностью частичного превращения карбамата аммония в карбамид.When the system contains an integrated reactor that simultaneously serves as a carbamate condenser and a urea reactor, the integrated reactor is configured to partially and exothermically convert ammonia and carbon dioxide to ammonium carbamate. In addition, the combined reactor is designed with the additional possibility of partially converting ammonium carbamate into urea.

Таким образом, получается карбамидо-карбаматная смесь. Система выполнена с возможностью введения карбамидо-карбаматной смеси в отпарную колонну, и отпарная колонна выполнена с возможностью превращения карбамидо-карбаматной смеси в карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, и газообразный поток, содержащий диоксид углерода и аммиак.Thus, a urea-urea mixture is obtained. The system is configured to introduce a urea-urea mixture into a stripping column, and the stripping column is configured to convert the urea-urea mixture into a urea-urea concentrated urea stream and a gaseous stream containing carbon dioxide and ammonia.

Кроме того, согласно настоящему изобретению предложено применение оболочечно-трубчатой отпарной колонны, которая описана в настоящем документе, для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси.In addition, according to the present invention, the use of a shell-tubular stripping column, which is described herein, for stripping a urea-urea mixture is proposed.

Кроме того, предложено применение отпарной колонны, которая описана выше, для повышения эффективность отпаривания и/или для уменьшения коррозии труб в процессе отпаривания карбамидо-карбаматных смесей.In addition, it is proposed to use a stripping column, which is described above, to increase the stripping efficiency and/or to reduce pipe corrosion in the process of stripping urea-urea mixtures.

Кроме того, предложен способ отпаривания карбамидо-карбаматной смеси. В качестве дополнения или в качестве альтернативы, этот способ может быть определен как способ уменьшения коррозии в трубах отпарных колонн для разложения карбамидо-карбаматных смесей и/или повышения эффективности отпаривания в процессе отпаривания карбамидо-карбаматных смесей.In addition, a method for steaming a urea-urea mixture has been proposed. In addition or alternatively, this method can be defined as a method of reducing corrosion in the tubes of stripping columns for decomposing urea-urea mixtures and/or increasing stripping efficiency in the process of stripping urea-urea mixtures.

Способ включает стадию обеспечения оболочечно-трубчатой отпарной колонны. Отпарная колонна представляет собой отпарную колонну, которая описана выше. Предпочтительно, отпарная колонна имеет такую конфигурацию, в которой трубы расположены вертикально внутри оболочки. Кроме того, отпарная колонна предпочтительно расположена таким образом, что верхний конец находится сверху отпарной колонны, и нижний конец находится снизу отпарной колонны. Карбамидо-карбаматная смесь поступает во впуск для карбамидо-карбаматной смеси.The method includes the step of providing a shell-tubular stripping column. The stripping column is a stripping column as described above. Preferably, the stripping column is configured in which the tubes are arranged vertically within the shell. In addition, the stripping column is preferably arranged such that an upper end is at the top of the stripping column and a lower end is at the bottom of the stripping column. The urea-urea mixture enters the urea-urea mixture inlet.

Когда используется углекислотная отпарная колонна, отпарной газ, представляющий собой СО2, поступает во впуск для отпарного газа. Когда используется самоотпарная колонна, СО2 и NH3, которые образуются в результате разложения карбамата аммония, служат в качестве отпарного газа. Следует отметить, что, как упомянуто выше, самоотпарные колонны, как правило, все же содержат впуск для пассивирующего воздуха для цели уменьшения коррозии, но скорость потока пассивирующего воздуха является недостаточной для внесения существенного вклада в процесс отпаривания.When a carbon dioxide stripper is used, the stripping gas, which is CO 2 , enters the stripping gas inlet. When a self-stripping column is used, the CO 2 and NH 3 that are generated from the decomposition of ammonium carbamate serve as stripping gas. It should be noted that, as mentioned above, self-stripping columns typically still include a passivation air inlet for the purpose of reducing corrosion, but the passivation air flow rate is not sufficient to make a significant contribution to the stripping process.

Нагревательная текучая среда поступает в пространство на оболочечной стороне посредством впуска нагревательной текучей среды. Нагревательная текучая среда представляет собой предпочтительно пар, предпочтительнее насыщенный пар. Карбамидо-карбаматная смесь и отпарной газ вступают в контакт в трубах. В частности, карбамидо-карбаматная смесь движется в режиме падающей пленки вдоль внутренних стенок труб. Отпарной газ движется вверх в пространстве на трубной стороне.The heating fluid enters the space on the shell side through the heating fluid inlet. The heating fluid is preferably steam, more preferably saturated steam. The urea-urea mixture and the stripping gas come into contact in the pipes. In particular, the urea-urea mixture moves in the falling film mode along the inner walls of the pipes. The stripping gas moves upward in the space on the pipe side.

Карбамидо-карбаматная смесь нагревается посредством нагревательной текучей среды. Под действием тепла, которое обеспечивает нагревательная текучая среда, карбамат аммония в составе карбамидо-карбаматной смеси разлагается с образованием газообразного аммиака и диоксида углерода. Когда разлагается карбамат аммония в составе карбамидо-карбаматной смеси, получается карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида. Карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, выходит через выпуск для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида.The urea-urea mixture is heated by a heating fluid. Under the influence of heat provided by the heating fluid, the ammonium carbamate in the urea-urea mixture decomposes to form ammonia gas and carbon dioxide. When ammonium carbamate in a urea-urea mixture decomposes, a urea-urea stream concentrated in terms of urea is obtained. The urea-concentrated urea stream exits through the outlet for the urea-concentrated urea stream.

Газовая смесь, содержащая один или несколько отпаренных соединений, выходит через выпуск для газовой смеси. Когда используется углекислотная отпарная колонна, эта газовая смесь содержит также отпарной газ. Нагревательная текучая среда выходит из пространства на оболочечной стороне посредством выпуска нагревательной текучей среды.The gas mixture containing one or more stripped compounds exits through the gas mixture outlet. When a carbon dioxide stripper is used, this gas mixture also contains stripping gas. The heating fluid exits the space on the shell side by releasing the heating fluid.

Указанные способы эффективно обеспечивают улучшенное отпаривание карбамидо-карбаматных смесей и при этом уменьшают коррозию отпарных колонн.These methods effectively provide improved stripping of urea-urea mixtures and at the same time reduce corrosion of stripping columns.

Согласно некоторым вариантам осуществления температура труб является постоянной вдоль любого бокового поперечного сечения через отпарную колонну. Согласно некоторым вариантам осуществления температура труб является постоянной вдоль любого бокового поперечного сечения через отпарную колонну в пределах допустимой погрешности, составляющей менее чем 10°С, менее чем 5°С, менее чем 2°С, или менее чем 1°С. Постоянная температура вдоль боковых поперечных сечений через отпарная колонна обеспечивает равномерную передачу тепла к трубам. Постоянство температуры в радиальном направлении обеспечивает улучшенное распределение нагревательной текучей среды, и, в свою очередь, постоянство температуры в радиальном направлении уменьшает коррозию труб отпарных колонн.In some embodiments, the temperature of the tubes is constant along any lateral cross-section through the stripper column. In some embodiments, the temperature of the tubes is constant along any lateral cross-section through the stripping column, within a tolerance of less than 10°C, less than 5°C, less than 2°C, or less than 1°C. Constant temperature along the side cross sections through the stripping column ensures uniform heat transfer to the pipes. Constant temperature in the radial direction provides improved distribution of the heating fluid, and in turn, constant temperature in the radial direction reduces corrosion of the stripper tubes.

Согласно некоторым вариантам осуществления манометрическое давление в пространстве на оболочечной стороне составляет от 10,0 до 30,0 бар и предпочтительно от 16,0 до 24,0 бар.In some embodiments, the shell side space gauge pressure is from 10.0 to 30.0 bar, and preferably from 16.0 to 24.0 bar.

Массовая скорость потока нагревательной текучей среды зависит от емкости отпарной колонны. Согласно некоторым вариантам осуществления массовая скорость потока нагревательной текучей среды составляет от 10,0 до 60,0 кг/с, от 20,0 до 50,0 кг/с или от 30,0 и 40,0 кг/с.The mass flow rate of the heating fluid depends on the capacity of the stripping column. In some embodiments, the mass flow rate of the heating fluid is between 10.0 and 60.0 kg/s, between 20.0 and 50.0 kg/s, or between 30.0 and 40.0 kg/s.

Согласно некоторым вариантам осуществления нагревательная текучая среда содержит пар. Предпочтительно нагревательная текучая среда состоит, в основном, из пара. Другими словами, нагревательная текучая среда предпочтительно содержит по меньшей мере 99,0 мас. % пара или по меньшей мере 99,9 мас. % пара. Здесь сокращение «мас. %» означает, что состав нагревательной текучей среды выражен как массовое процентное соотношение, т.е. как процентное соотношение массовой скорости потока пара, содержащегося в нагревательной текучей среде, и массовой скорости потока всей нагревательной текучей среды.In some embodiments, the heating fluid contains steam. Preferably, the heating fluid consists mainly of steam. In other words, the heating fluid preferably contains at least 99.0 wt. % steam or at least 99.9 wt. % pair. Here the abbreviation “wt. %" means that the composition of the heating fluid is expressed as a mass percentage, i.e. as a percentage of the mass flow rate of the steam contained in the heating fluid and the mass flow rate of the entire heating fluid.

Согласно некоторым вариантам осуществления нагревательная текучая среда имеет плотность, составляющую от 7,0 до 13,0 кг/м3 или от 8,5 до 12,0 кг/м3.In some embodiments, the heating fluid has a density ranging from 7.0 to 13.0 kg/m 3 or from 8.5 to 12.0 kg/m 3 .

Кроме того, согласно настоящему изобретению предложено применение распределителя нагревательной текучей среды для гомогенизации потока пара вблизи впуска нагревательной текучей среды оболочечно-трубчатой отпарной колонны для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси. Распределитель нагревательной текучей среды содержит краевую стенку и поперечно расположенную распределительную плиту для нагревательной текучей среды. Краевая стенка содержит два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий. Распределительная плита для нагревательной текучей среды имеет наружный обод и центр и содержит множество перфорированных отверстий. Множество перфорированных отверстий включает множество трубных отверстий и множество отверстий для нагревательной текучей среды. Размер и/или плотность отверстий для нагревательной текучей среды изменяются от центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды. Предпочтительно распределитель нагревательной текучей среды представляет собой распределитель нагревательной текучей среды, который описан в настоящем документе.In addition, the present invention provides the use of a heating fluid distributor for homogenizing a steam stream near the heating fluid inlet of a shell-tubular stripping column for stripping a urea-urea mixture. The heating fluid distributor contains an edge wall and a transversely located distribution plate for the heating fluid. The edge wall contains two or more holes and/or a plurality of perforated holes. The heating fluid distribution plate has an outer rim and a center and contains a plurality of perforated holes. The plurality of perforated holes includes a plurality of pipe holes and a plurality of heating fluid holes. The size and/or density of the heating fluid openings varies from the center of the heating fluid distribution plate to the outer rim of the heating fluid distribution plate. Preferably, the heating fluid distributor is a heating fluid distributor as described herein.

ПримерыExamples

Пример 1Example 1

В первом примере рассмотрим фиг. 1, где на изображении (а) представлена отпарная колонна (100), которая описана в настоящем документе. В частности, отпарная колонна (100) представляет собой углекислотную отпарную колонну. Отпарная колонна (100) содержит оболочку (160) и множество труб (150), которые расположены внутри оболочки (160). Кроме того, отпарная колонна (100) содержит верхний конец (110) и нижний конец (120). Трубы (150) расположены между верхним концом (110) и нижним концом (120). Пространство на трубной стороне (140) представляет собой пространство, которое расположено в трубах (150). Пространство (130) на оболочечной стороне расположено между трубами (150) и оболочкой (160). Пространство (130) на оболочечной стороне отделено от верхнего конца (110) и нижнего конца (120). Верхний конец (110) и нижний конец (120) находятся в соединении с возможностью переноса текучей среды с пространством на трубной стороне (140).In the first example, consider FIG. 1, wherein image (a) shows the stripping column (100) that is described herein. In particular, the stripping column (100) is a carbon dioxide stripping column. The stripping column (100) includes a shell (160) and a plurality of pipes (150) that are located inside the shell (160). In addition, the stripping column (100) includes an upper end (110) and a lower end (120). The pipes (150) are located between the upper end (110) and the lower end (120). The pipe side space (140) is the space that is located in the pipes (150). The space (130) on the shell side is located between the pipes (150) and the shell (160). A space (130) on the shell side is separated from the upper end (110) and the lower end (120). The upper end (110) and the lower end (120) are in fluid transfer communication with the space on the pipe side (140).

Нижний конец (120) содержит выпуск (122) для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида, и впуск (121) для отпарного газа.The lower end (120) includes an outlet (122) for the urea-concentrated urea stream and an inlet (121) for the stripping gas.

Верхний конец (110) содержит впуск (111) для карбамидо-карбаматной смеси и выпуск (112) для газовой смеси, которая содержит отпарной газ и одно или несколько отпаренных соединений.The upper end (110) contains an inlet (111) for the urea-urea mixture and an outlet (112) for the gas mixture, which contains stripping gas and one or more stripped compounds.

Отпарная колонна (100) дополнительно содержит впуск (131) нагревательной текучей среды и выпуск (133) нагревательной текучей среды. Впуск (131) нагревательной текучей среды и выпуск (133) нагревательной текучей среды находятся в соединении с возможностью переноса текучей среды с пространством (130) на оболочечной стороне. Кроме того, впуск (131) нагревательной текучей среды находится вблизи верхнего конца (110) отпарной колонны (100). Выпуск (133) нагревательной текучей среды находится вблизи нижнего конца (120) отпарной колонны (100).The stripping column (100) further includes a heating fluid inlet (131) and a heating fluid outlet (133). The heating fluid inlet (131) and the heating fluid outlet (133) are in fluid transfer communication with the space (130) on the shell side. In addition, the heating fluid inlet (131) is located near the upper end (110) of the stripping column (100). The heating fluid outlet (133) is located near the lower end (120) of the stripping column (100).

Трубы (150) имеют длину, составляющую 6,0 м, и наружный диаметр, составляющий 31,0 мм. Отпарная колонна содержит цилиндрическую оболочку, диаметр которой составляет 3,1 м.The pipes (150) have a length of 6.0 m and an outer diameter of 31.0 mm. The stripping column contains a cylindrical shell with a diameter of 3.1 m.

Отбойные диски (134) расположены с регулярными интервалами в пространстве (130) на оболочечной стороне. Две конкретные конфигурации отбойных дисков представлены на фиг. 1, изображение (b). Такие отбойные диски известны в технике.The fender discs (134) are located at regular intervals in the space (130) on the shell side. Two specific baffle disc configurations are shown in FIG. 1, image (b). Such fender discs are known in the art.

Отпарная колонна на фиг. 1 содержит распределитель нагревательной текучей среды, содержащий распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды и краевую стенку. Распределитель нагревательной текучей среды обеспечивает, что поток нагревательной текучей среды является практически параллельным по отношению к трубам (150) в части отпарной колонны между распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды и нижним концом (120) отпарной колонны.The stripping column in FIG. 1 includes a heating fluid distributor comprising a heating fluid distribution plate (175) and an edge wall. The heating fluid distributor ensures that the flow of the heating fluid is substantially parallel with respect to the pipes (150) in the portion of the stripping column between the heating fluid distribution plate (175) and the lower end (120) of the stripping column.

Подробное описание распределителя нагревательной текучей среды представлено в примере 3.A detailed description of the heating fluid distributor is presented in Example 3.

Пример 2Example 2

Во втором примере рассмотрим фиг. 2, где представлена отпарная колонна (100), которая описана в настоящем документе. В частности, отпарная колонна (100) представляет собой самоотпарную колонну. Конструкция отпарной колонны (100) является аналогичной конструкции в примере 1 с некоторыми различиями.In the second example, consider FIG. 2, which shows the stripping column (100) that is described herein. In particular, the stripping column (100) is a self-stripping column. The design of the stripping column (100) is similar to that of Example 1 with some differences.

В частности, самоотпарная колонна не содержит впуск отпарного газа у своего нижнего конца; NH3 и СО2, которые образуются в результате разложения карбамата аммония, служат в качестве отпарного газа в самоотпарных колоннах, и, таким образом, отсутствует необходимость впуска для отпарного газа.In particular, the self-stripping column does not include a stripping gas inlet at its lower end; NH 3 and CO 2 , which are generated from the decomposition of ammonium carbamate, serve as stripping gas in self-stripping columns, and thus there is no need for a stripping gas inlet.

Кроме того, трубы самоотпарной колонны имеют меньшую толщину, чем трубы углекислотной отпарной колонны в примере 1. В частности, трубы самоотпарной колонны имеют наружный диаметр, составляющий 25 мм.In addition, the tubes of the self-stripping column have a smaller thickness than the tubes of the carbon dioxide stripper column in Example 1. In particular, the tubes of the self-stripping column have an outer diameter of 25 mm.

Отпарная колонна на фиг. 2 содержит распределитель нагревательной текучей среды, содержащий распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды и краевую стенку (171), как описано в примере 3. Распределитель нагревательной текучей среды равномерно распределяет нагревательную текучую среду из впуска (131) в лентообразное пространство.The stripping column in FIG. 2 includes a heating fluid distributor comprising a heating fluid distribution plate (175) and an edge wall (171) as described in Example 3. The heating fluid distributor uniformly distributes the heating fluid from the inlet (131) into the belt-like space.

Пример 3Example 3

В третьем примере рассмотрим фиг. 3 который представляет некоторые подробности примерного распределителя нагревательной текучей среды, описанного в настоящем документе. Этот распределитель нагревательной текучей среды является особенно подходящим для введения пара в пространство на оболочечной стороне в карбамидной отпарной колонне.In the third example, consider FIG. 3 which presents some details of the exemplary heating fluid distributor described herein. This heating fluid distributor is particularly suitable for introducing steam into the shell side space in a urea stripping column.

На фиг. 3 представлены шесть изображений (a)-(f).In fig. 3 shows six images (a)-(f).

На изображении (а) представлен вид сверху распределителя (170) нагревательной текучей среды, который содержит распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды и краевую стенку (171). Оболочка (160) и краевая стенка (171) отпарной колонны определяют лентообразное пространство (179), в которое поступает нагревательная текучая среда из впуска (131) нагревательной текучей среды. Краевая стенка (171) содержит семь отверстий (174), через которые поток нагревательной текучей среды поступает во внутреннее пространство (178) для распределения нагревательной текучей среды над распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды, как показывают линии потока (156). Количество и тип отверстий (174) зависят от условий эксплуатации отпарной колонны и могут варьироваться.Image (a) is a top view of a heating fluid distributor (170), which includes a heating fluid distribution plate (175) and an edge wall (171). The shell (160) and rim wall (171) of the stripping column define a belt-like space (179) into which heating fluid enters from the heating fluid inlet (131). The edge wall (171) contains seven holes (174) through which a flow of heating fluid enters the inner space (178) to distribute the heating fluid over the heating fluid distribution plate (175) as indicated by the flow lines (156). The number and type of holes (174) depend on the operating conditions of the stripping column and may vary.

Распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды содержит множество паровых отверстий, которые равномерно распределяют нагревательную текучую среду из внутреннего пространства (178) для распределения нагревательной текучей среды в расположенное ниже пространство на оболочечной стороне. Конфигурации паровых отверстий подробно представлены на изображениях (d)-(g).The heating fluid distribution plate (175) includes a plurality of steam holes that uniformly distribute the heating fluid from the inner space (178) to distribute the heating fluid to the space below on the shell side. The steam hole configurations are shown in detail in images (d)-(g).

На изображении (b) представлен вид сбоку распределителя (170) нагревательной текучей среды. На этом изображении четко представлены впуск (131) нагревательной текучей среды, краевая стенка (171), верхняя трубная решетка (151) и распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды.Image (b) is a side view of the heating fluid distributor (170). This image clearly shows the heating fluid inlet (131), edge wall (171), top tube sheet (151) and heating fluid distribution plate (175).

На изображении (с) показано, что распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды не соприкасается с краевой стенки (171). Вместо этого остается пространство для теплового расширения между распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды и краевой стенкой в расчете на тепловое расширение. Следует отметить, что в процессе нормальной эксплуатации незначительное количество нагревательной текучей среды может проходить через пространство для теплового расширения (172), но при этом не производится неблагоприятное воздействие на подачу нагревательной текучей среды в пространство на оболочечной стороне.Image (c) shows that the heating fluid distribution plate (175) does not contact the edge wall (171). Instead, space is left for thermal expansion between the heating fluid distribution plate (175) and the edge wall in anticipation of thermal expansion. It should be noted that during normal operation, a small amount of heating fluid may pass through the thermal expansion space (172) without adversely affecting the supply of heating fluid to the space on the shell side.

На изображении (d) представлена распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды.Image (d) shows a distribution plate (175) for heating fluid.

На изображении (е) представлена подробная иллюстрация конфигурации трубных отверстий (176) и нагревательной текучей среды (177) вблизи края распределительной плиты для нагревательной текучей среды. Трубные отверстия (176), в частности, занимают положения в углах равносторонних треугольников. В центре каждого равностороннего треугольника расположено отверстие (177) для нагревательной текучей среды. Шесть равносторонних треугольников образуют шестиугольную элементарную ячейку.Image (e) is a detailed illustration of the configuration of the tube openings (176) and heating fluid (177) near the edge of the heating fluid distribution plate. The pipe openings (176) in particular occupy positions at the corners of equilateral triangles. At the center of each equilateral triangle is an opening (177) for heating fluid. Six equilateral triangles form a hexagonal unit cell.

На изображении (f) представлена подробная иллюстрация конфигурации трубных отверстий (176) и отверстий (177) для нагревательной текучей среды вблизи центра распределительной плиты для нагревательной текучей среды. Эта конфигурация является аналогичной конфигурации, представленной на изображении (е), и при этом единственное различие заключается в том, что различаются размеры отверстий для нагревательной текучей среды (176).Image (f) is a detailed illustration of the configuration of the pipe openings (176) and heating fluid openings (177) near the center of the heating fluid distribution plate. This configuration is similar to that shown in (e), with the only difference being that the sizes of the heating fluid holes (176) are different.

На изображении (g) представляет подробная иллюстрация альтернативной конфигурации трубных отверстий (176) и отверстий (177) для нагревательной текучей среды. Трубные отверстия (176) занимают положения в углах квадратов. В центре каждого квадрата расположено отверстие (177) для нагревательной текучей среды. Таким образом, отверстия (177) для нагревательной текучей среды и трубные отверстия (176) расположены с образованием взаимно соединенных квадратных решеток. Эта конфигурация трубных отверстий (176) и отверстий (177) для нагревательной текучей среды может возникать как у края, так и в центре распределительной плиты для нагревательной текучей среды, и при этом единственное различие заключается в том, что различаются размеры отверстий (177) для нагревательной текучей среды.Image (g) provides a detailed illustration of an alternative configuration of tube openings (176) and heating fluid openings (177). Pipe holes (176) occupy positions at the corners of the squares. At the center of each square is an opening (177) for heating fluid. Thus, the heating fluid openings (177) and the pipe openings (176) are arranged to form interconnected square grids. This configuration of tube openings (176) and heating fluid openings (177) may occur at either the edge or the center of the heating fluid distribution plate, the only difference being that the dimensions of the heating fluid openings (177) are different. heating fluid.

Пример 4Example 4

В четвертом примере рассмотрим фиг. 4, где представлены благоприятные эффекты, связанные с применением отбойных дисков в качестве приспособлений для ограничения вибраций труб в оболочечно-трубчатой отпарной колонне. В частности, на изображениях (а)-(с) схематически проиллюстрирован механизм, посредством которого происходи вибрация труб в случаях, когда отсутствуют отбойные диски (изображение (а)), присутствует один отбойный диск (изображение (b)), и присутствуют два отбойных диска (изображение (с)). Каждый дополнительный набор перегородок вводит дополнительный узел в режиме вибрации труб, и в результате этого ограничивается амплитуда, с которой происходит вибрация труб.In the fourth example, consider FIG. 4, which presents the beneficial effects associated with the use of baffle discs as devices for limiting pipe vibrations in a shell-tubular stripping column. In particular, images (a)-(c) schematically illustrate the mechanism by which vibration of pipes occurs in cases where there are no breaker disks (image (a)), one breaker disk is present (image (b)), and two breaker disks are present. disk (image (c)). Each additional set of baffles introduces an additional unit into the pipe vibration mode, and as a result, the amplitude at which the pipes vibrate occurs is limited.

Пример 5Example 5

В пятом примере рассмотрим фиг. 5, где представлены изображения (а) и (b). На изображении (а) представляет поток нагревательной текучей среды, который показывают линии потока (155) в поперечном направлении, т.е. в направлении, перпендикулярном по отношению к трубам (150). Такой поток нагревательной текучей среды сокращается до минимума с применением распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды, которая описана в настоящем документе. На изображении (b) представлены потоки нагревательной текучей среды, параллельные по отношению к трубам (150), как показывают линии 156 потока. Это преобладающий тип потока, который индуцирует распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды.In the fifth example, consider FIG. 5, which shows images (a) and (b). Image (a) represents the flow of heating fluid, which is shown by flow lines (155) in the transverse direction, i.e. in a direction perpendicular to the pipes (150). This flow of heating fluid is reduced to a minimum by using a heating fluid distribution plate (175) as described herein. Image (b) shows heating fluid flows parallel to the pipes (150) as indicated by flow lines 156. This is the predominant type of flow that the distribution plate (175) induces for the heating fluid.

Пример 6Example 6

В следующем примере обсуждается примерный способ эксплуатации отпарной колонны (100), представленной в примере 1. Согласно этому способу отпарная колонна (100) расположена вертикально, и верхний конец (110) расположенный сверху отпарной колонны, и нижний конец (120) расположенный снизу отпарной колонны (100). Отпарная колонна содержит распределитель нагревательной текучей среды, содержащий распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды и краевую стенку, которая расположена у впуска (131) нагревательной текучей среды.The following example discusses an exemplary method of operating the stripping column (100) shown in Example 1. According to this method, the stripping column (100) is arranged vertically, and the upper end (110) is located on top of the stripping column, and the lower end (120) is located at the bottom of the stripping column (100). The stripping column contains a heating fluid distributor containing a heating fluid distribution plate (175) and an edge wall that is located at the heating fluid inlet (131).

Способ включает введение смеси, содержащей карбамид и карбамат аммония, во впуск (111) для карбамидо-карбаматной смеси и введение СО2, представляющего собой отпарной газ, во впуск (121) для отпарного газа.The method includes introducing a mixture containing urea and ammonium carbamate into the urea-urea mixture inlet (111) and introducing CO 2 , which is a stripping gas, into the stripping gas inlet (121).

Отпарной газ и карбамидо-карбаматная смесь движутся в противоточном режиме через трубы (150). Одновременно карбамидо-карбаматная смесь нагревается, и карбамат аммония, содержащийся в составе карбамидо-карбаматной смеси, разлагается с образованием газообразных NH3 и СО2, которые увлекаются отпарным газом. Таким образом, карбамидо-карбаматный поток, концентрированный в отношении карбамида, образуется в трубах (150). Этот поток движется вниз в нижний конец (120), где его выводят через выпуск (122) для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида.The stripping gas and urea-urea mixture move in countercurrent mode through pipes (150). At the same time, the urea-urea mixture is heated, and the ammonium carbamate contained in the urea-urea mixture decomposes to form gaseous NH 3 and CO 2 , which are carried away by the stripping gas. Thus, a urea-urea stream, concentrated in terms of urea, is formed in the pipes (150). This stream moves down to the lower end (120) where it is discharged through the outlet (122) for a urea-concentrated urea stream.

Пар, который используется в качестве нагревательной текучей среды, поступает в пространство (130) на оболочечной стороне посредством впуска (131) нагревательной текучей среды.The steam, which is used as the heating fluid, enters the space (130) on the shell side through the heating fluid inlet (131).

Распределитель нагревательной текучей среды используется для гомогенизации потока пара в пространстве на оболочечной стороне. Пар имеет рабочее давление (абсолютное давление), составляющее приблизительно 18 бар, а также он имеет массовую скорость потока, составляющую 36 кг/с, и плотность пара составляет 9 кг/м3.A heating fluid distributor is used to homogenize the steam flow in the space on the shell side. The steam has an operating pressure (absolute pressure) of approximately 18 bar and also has a mass flow rate of 36 kg/s and a steam density of 9 kg/m 3 .

Конденсированный пар выходит из пространства (130) на оболочечной стороне через выпуск (133) нагревательной текучей среды. На пути от впуска (131) нагревательной текучей среды до выпуска (133) нагревательной текучей среды пар проходит через пространство (130) на оболочечной стороне и нагревает трубы (150) и их содержимое, что обеспечивает вышеупомянутое разложение карбамата аммония с образованием NH3 и СО2.The condensed steam exits the space (130) on the shell side through the heating fluid outlet (133). On the way from the heating fluid inlet (131) to the heating fluid outlet (133), steam passes through the space (130) on the shell side and heats the pipes (150) and their contents, which ensures the above-mentioned decomposition of ammonium carbamate to form NH 3 and CO 2 .

Присутствие распределителя нагревательной текучей среды обеспечивает равномерное нагревание труб (150) и их содержимого, что, в свою очередь, приводит к повышению эффективности отпарной колонны и к уменьшению коррозии в трубах.The presence of a heating fluid distributor ensures uniform heating of the tubes (150) and their contents, which in turn results in increased stripper efficiency and reduced corrosion in the tubes.

Пример 7Example 7

В следующем примере обсуждается примерный способ эксплуатации отпарной колонны (100), представленной в примере 2. В частности, ее эксплуатация является аналогичной эксплуатации отпарной колонны, представленной в примерах 1 и 6, за исключением того, что никакой отпарной газ не поступает в нижний конец. Вместо этого NH3 и СО2, которые образуются в результате разложения карбамата аммония, служат в качестве отпарного газа. Такая отпарная колонна называется термином «самоотпарная колонна».The following example discusses an exemplary method of operating the stripper column (100) shown in Example 2. Specifically, its operation is similar to that of the stripper shown in Examples 1 and 6, except that no stripping gas is supplied to the bottom end. Instead, NH 3 and CO 2 , which are formed from the decomposition of ammonium carbamate, serve as stripping gas. Such a stripping column is called a “self-stripping column”.

Пример 8Example 8

В следующем примере рассмотрим фиг. 6, где представлены выбранные части установка (1000) для производства карбамида. Установка для производства карбамида содержит отпарную колонну (100), которая описана в примере 1, реактор (200) для превращения карбамата аммония в карбамид, карбаматный конденсатор (300) для образования карбамата аммония, а также газоочиститель (400) для конденсации паров NH3 и СО2, которые поступают из реактора, и карбаматный конденсатор. Жидкость для газоочистки представляет собой карбаматный раствор, который поступает по трубе (401) из расположенной ниже по потоку секции.In the next example, consider FIG. 6, which shows selected parts of a plant (1000) for the production of urea. The installation for the production of urea contains a stripping column (100), which is described in example 1, a reactor (200) for converting ammonium carbamate into urea, a urea condenser (300) for the formation of ammonium carbamate, and a gas purifier (400) for condensing NH 3 and CO 2 , which come from the reactor, and a carbamate condenser. The gas cleaning fluid is a carbamate solution that is supplied through pipe (401) from the downstream section.

Отпарной газопровод (101) находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с впуском (121) для отпарного газа отпарной колонны (100). Труба (104) для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида, находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с выпуском (122) карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида, отпарной колонны (100).The stripper gas line (101) is in fluid transfer communication with the stripper gas inlet (121) of the stripper column (100). A pipe (104) for the urea-concentrated urea stream is in fluid transfer communication with an outlet (122) of the urea-concentrated urea stream of the stripping column (100).

Отпарная колонна (100) содержит пространство на оболочечной стороне (см. фиг. 1 (130)), где присутствуют впуск нагревательной текучей среды и выпуск нагревательной текучей среды (см. фиг. 1) (131, 133).The stripping column (100) contains a space on the shell side (see FIG. 1 (130)) where there is a heating fluid inlet and a heating fluid outlet (see FIG. 1) (131, 133).

Впуск нагревательной текучей среды находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с трубой для потока (503) нагревательной текучей среды. Выпуск нагревательной текучей среды находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с трубой для охлажденного потока (504) нагревательной текучей среды. Труба для потока (503) нагревательной текучей среды и труба для охлажденного потока (504) нагревательной текучей среды находятся в соединении с возможностью переноса текучей среды с подачей (500) нагревательной текучей среды, которая, в свою очередь, находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с соединением (502) с наружной подачей нагревательной текучей среды.The heating fluid inlet is in fluid transfer communication with the heating fluid flow pipe (503). The heating fluid outlet is in fluid transfer communication with a pipe for cooled heating fluid flow (504). A heating fluid flow pipe (503) and a cooled heating fluid flow pipe (504) are in fluid transfer connection with a heating fluid supply (500), which in turn is in fluid transfer connection environment with a connection (502) with an external supply of heating fluid.

Кроме того, отпарная колонна (100) находится в соединении с возможностью переноса текучей среды с трубой (102) для карбамидо-карбаматного потока. Эта труба (102) подает карбамидо-карбаматный поток из реактора (200), в котором карбамат аммония превращается в карбамид. Этот реактор, в свою очередь, получает карбамат аммония из карбаматного конденсатора (300) через трубу (302), а также газообразные NH3 и СО3, воду и инертные вещества через другую трубу (301). Тепло, которое производится в реакции образования карбамата в карбаматном конденсаторе (300), отводится посредством пара и подачи пара (501).In addition, the stripping column (100) is in fluid transfer communication with a pipe (102) for the urea-urea stream. This pipe (102) supplies the urea-urea stream from the reactor (200), in which ammonium carbamate is converted to urea. This reactor in turn receives ammonium carbamate from the carbamate condenser (300) through a pipe (302), as well as NH 3 and CO 3 gases, water and inerts through another pipe (301). The heat that is produced in the carbamate formation reaction in the carbamate condenser (300) is removed by steam and steam supply (501).

Пример 9Example 9

В следующем примере рассмотрим фиг. 7, 8, 9 и 10, где проиллюстрированы некоторые из проблем, которые могут быть преодолены с применением систем и способов согласно настоящему изобретению. В частности, системы и способы согласно настоящему изобретению позволяют получить увеличенную продолжительность эксплуатации отпарной колонны и повышенную эффективность отпарной колонны. В настоящем примере проиллюстрированы эти показатели для конкретной углекислотной отпарной колонны. Однако предполагается, что аналогичные проблемы коррозии могут возникать также и в отпарных колоннах других типов, когда происходит неравномерное нагревание, хотя ожидается, что точная картина коррозии зависит от конкретной морфологии отпарной колонны. Самоотпарная колонна представляет собой один пример отпарной колонны другого типа, для которой предполагается возникновение аналогичных проблем коррозии.In the next example, consider FIG. 7, 8, 9 and 10, which illustrate some of the problems that can be overcome using the systems and methods of the present invention. In particular, the systems and methods of the present invention provide increased stripper operating time and increased stripper efficiency. This example illustrates these indicators for a specific carbon dioxide stripper column. However, it is expected that similar corrosion problems may also occur in other types of stripper columns when uneven heating occurs, although the exact corrosion pattern is expected to depend on the specific morphology of the stripper column. The self-stripping column is one example of another type of stripping column that is expected to have similar corrosion problems.

На фиг. 7 представлены две картины коррозии, которые возникают одновременно в достаточно больших углекислотных отпарных колоннах предшествующего уровня техники, которые содержат трубы из нержавеющей стали, и в которых СО2 используется в качестве отпарного газа для отпаривания карбамидо-карбаматного раствора. Более конкретно, такая картина коррозии наблюдалась в оболочечно-трубчатых отпарных колоннах, которые содержат трубы высотой 6 м, имеют диаметр оболочки, составляющий приблизительно 3 м, содержат перегородки типа диск-кольцо, установленные в пространстве на оболочечной стороне, а также содержат приблизительно 5000 труб (150).In fig. 7 shows two patterns of corrosion that occur simultaneously in fairly large prior art carbon dioxide strippers that contain stainless steel pipes and in which CO 2 is used as stripping gas to strip the urea-urea solution. More specifically, this corrosion pattern has been observed in shell-and-tubular strippers that contain 6 m high pipes, have a shell diameter of approximately 3 m, contain disc-ring baffles mounted in space on the shell side, and contain approximately 5000 pipes (150).

Тип коррозии также зависит от того, представляет ли отпарная колонна собой углекислотную отпарную колонну или самоотпарную колонну.The type of corrosion also depends on whether the stripper is a carbon dioxide stripper or a self-stripper.

По существу, было обнаружено, что картина коррозии, представленная на фиг. 7(a), обычно возникает в имеющих малый диаметр углекислотных отпарных колоннах, а также было обнаружено, что картина коррозии, представленная на фиг. 7(b), обычно возникает в имеющих малый диаметр самоотпарных колоннах. В контексте настоящего изобретения, как углекислотные отпарные колонны, так и самоотпарные колонны представляют собой конкретные конфигурации оболочечно-трубчатых отпарных колонн.As such, it was found that the corrosion pattern shown in FIG. 7(a) typically occurs in small diameter carbon dioxide strippers, and it has been found that the corrosion pattern shown in FIG. 7(b) typically occurs in small diameter self-stripping columns. In the context of the present invention, both carbon dioxide strippers and self-strippers are specific configurations of shell-tubular strippers.

Указанные оболочечно-трубчатые отпарные колонны содержат верхнюю трубную решетку (151), которая расположена выше и у верхнего конца труб. Она отделяет пространство на оболочечной стороне, содержащее перегородки типа диск-кольцо, от верхнего конца отпарной колонны. Верхняя трубная решетка (151) также позволяет карбамидо-карбаматной смеси стекать вниз в форме жидкой пленки вдоль внутренней стенки труб (150). Она также позволяет газовой смеси, содержащей СО2 и NH3, выходить из труб (150).Said shell-tubular stripping columns comprise an upper tube sheet (151) which is located above and at the upper end of the tubes. It separates a space on the shell side containing disc-ring partitions from the upper end of the stripping column. The upper tube sheet (151) also allows the urea-urea mixture to flow down in the form of a liquid film along the inner wall of the tubes (150). It also allows the gas mixture containing CO 2 and NH 3 to exit the pipes (150).

Оболочечно-трубчатые отпарные колонны также содержат нижнюю трубную решетку (152), которая расположена ниже и у нижнего конца труб. Она отделяет пространство на оболочечной стороне от нижнего конца отпарной колонны. Нижняя трубная решетка (152) также позволяет карбамидо-карбаматному потоку, концентрированный в отношении карбамида, выходить из труб (150), а в углекислотной отпарной колонне она позволяет отпарному газу, представляющему собой СО2, поступать в трубы (150).Shell-tube strippers also include a bottom tubesheet (152) that is located below and at the lower end of the tubes. It separates the space on the shell side from the bottom end of the stripping column. The bottom tubesheet (152) also allows the urea-concentrated urea stream to exit the tubes (150), and in a carbon dioxide stripper it allows the stripping gas, which is CO 2 , to enter the tubes (150).

Указанные отпарные колонны проявляют различные картины коррозии в наружных и внутренних трубах отпарной колонны. Внутренние трубы приблизительно покрывают поперечное сечение дисковых перегородок, а наружные трубы приблизительно покрывают поперечное сечение кольцевых перегородок. Картина коррозии в наружных трубах представлена на фиг. 7 (см. изображение (а)). Картина коррозии во внутренних трубах представлена на фиг. 7 (см. изображение (b)). Скорость коррозии в наружных трубах схематически представлена на фиг.8 (см. изображение (а), правый график). Скорость коррозии во внутренних трубах схематически представлена на фиг. 8 (см. изображение (b), правый график).These strippers exhibit different corrosion patterns in the outer and inner tubes of the stripper. The inner tubes approximately cover the cross-section of the disc baffles, and the outer tubes approximately cover the cross-section of the annular baffles. The picture of corrosion in the outer pipes is shown in Fig. 7 (see image (a)). The picture of corrosion in the internal pipes is shown in Fig. 7 (see image (b)). The corrosion rate in the outer pipes is schematically shown in Fig. 8 (see image (a), right graph). The corrosion rate in internal pipes is shown schematically in FIG. 8 (see image (b), right graph).

В наружных трубах одновременно присутствуют область (153) коррозии и область (154) отложений. С другой стороны, во внутренних трубах, присутствует только область (153) коррозии. В областях коррозии происходит коррозия труб. В области (154) отложений коррозия не происходит, но образуются содержащие железо отложения. Хотя область коррозии в наружных трубах проходит только вдоль части длины труб, коррозия оказывается значительно более сильной в области (153) коррозии наружных труб. Продолжительность полезной эксплуатации отпарных колонн ограничена скоростью коррозии труб. Таким образом, если бы можно было уменьшить скорость коррозии, которая происходит в наружных трубах (150), уменьшилась бы также степень коррозии после определенного периода эксплуатации, и, следовательно, могла бы быть увеличена продолжительность полезной эксплуатации отпарных колонн.In the outer pipes there is simultaneously an area (153) of corrosion and an area (154) of deposits. On the other hand, in the inner pipes, only the area (153) of corrosion is present. In areas of corrosion, pipe corrosion occurs. In the area (154) of deposits, corrosion does not occur, but deposits containing iron are formed. Although the area of corrosion in the outer pipes extends only along a portion of the length of the pipes, the corrosion appears to be significantly more severe in the corrosion area (153) of the outer pipes. The useful life of stripping columns is limited by the corrosion rate of the pipes. Thus, if the rate of corrosion that occurs in the outer tubes (150) could be reduced, the degree of corrosion after a certain period of operation would also be reduced, and therefore the useful life of the stripping columns could be increased.

Не ограничивая настоящее изобретение каким-либо конкретным режимом эксплуатации, авторы считают, что возникновение неравномерной коррозии в углекислотных отпарных колоннах предшествующего уровня техники для отпаривания карбамата аммония от карбамидо-карбаматных потоков может быть разъяснено следующим образом. В процессе нормальной эксплуатации отпарных колонн предшествующего уровня техники карбамидо-карбаматная смесь стекает вниз вдоль внутренней стенки труб (150) в форме падающей пленки и нагревается посредством пара, который поступает в пространство на оболочечной стороне. Под действием тепла карбамат аммония в составе карбамидо-карбаматной смеси разлагается с образованием газообразных NH3 и CO2, которые движутся вверх вместе с потоком отпарного газа. Таким образом, карбамат аммония постепенно разлагается.Without limiting the present invention to any particular operating mode, the inventors believe that the occurrence of uneven corrosion in prior art carbon dioxide strippers for stripping ammonium carbamate from urea-urea streams can be explained as follows. During normal operation of prior art strippers, the urea-urea mixture flows down the inner wall of the tubes (150) in the form of a falling film and is heated by steam that enters the space on the shell side. Under the influence of heat, ammonium carbamate in the urea-urea mixture decomposes to form gaseous NH 3 and CO 2 , which move upward along with the stripping gas flow. Thus, ammonium carbamate gradually decomposes.

В процессе создания настоящего изобретения было обнаружено, что присутствие содержащих железо отложений в нижней части наружных труб, т.е. в области (154) отложений означает, что в этой области отложений жидкая фаза содержит, главным образом, карбамид, остаточный карбамат, свободный NH3 и воду. Другими словами, значительная часть карбамата аммония разлагается, и в результате этого остается жидкая фаза, которая состоит, главным образом, из карбамида, остаточного карбамата, свободного NH3 и воды, и которая стекает вниз по стенкам труб в области (154) отложений. Железо (Fe) оказывается значительно менее растворимым в карбамиде, чем в карбамате аммония. С другой стороны, в центральных трубах область отложений отсутствует, и это означает, что не происходит полного разложения карбамата аммония.During the making of the present invention, it was discovered that the presence of iron deposits in the lower part of the outer pipes, i.e. in the region (154) of deposits means that in this region of deposits the liquid phase contains mainly urea, residual urea, free NH 3 and water. In other words, a significant portion of the ammonium carbamate is decomposed, leaving behind a liquid phase which consists mainly of urea, residual carbamate, free NH 3 and water, and which flows down the pipe walls in the deposit area (154). Iron (Fe) appears to be significantly less soluble in urea than in ammonium carbamate. On the other hand, in the central pipes there is no deposit area, which means that the ammonium carbamate is not completely decomposed.

Кроме того, было обнаружено, что скорость, с которой разлагается карбамат аммония, увеличивается при увеличении количества тепла, которое поступает в трубы (150). Соответственно, наблюдение того, что карбамат аммония разлагается ближе к верхнему концу отпарной колонны в наружных трубах, свидетельствует о более интенсивном нагревании в наружных трубах по сравнению с внутренними трубами. Поскольку тепло обеспечивается посредством потока пара в пространстве на оболочечной стороне отпарной колонны, количество тепла определяется этим потоком пара. Следовательно, введение большего количества тепла в наружные трубы по сравнению с внутренними трубами связано с потоком пара в пространстве на оболочечной стороне отпарной колонны. Таким образом, авторы настоящего изобретения обнаружили, что неравномерный поток пара в пространстве на оболочечной стороне отпарной колонны представляет собой причину наблюдаемого увеличения скорости коррозии в наружных трубах по сравнению с внутренними трубами.In addition, it was found that the rate at which ammonium carbamate decomposes increases with the amount of heat introduced into the pipes (150). Accordingly, the observation that ammonium carbamate decomposes toward the upper end of the stripping column in the outer tubes indicates greater heating in the outer tubes compared to the inner tubes. Since heat is provided by the steam flow in the space on the shell side of the stripping column, the amount of heat is determined by this steam flow. Therefore, the introduction of more heat into the outer tubes compared to the inner tubes is due to the steam flow in the space on the shell side of the stripping column. Thus, the inventors of the present invention have discovered that the uneven flow of steam in the space on the shell side of the stripping column is the cause of the observed increase in corrosion rates in the outer tubes compared to the inner tubes.

Кроме того, было обнаружено, что неравномерное нагревание труб приводит к неэффективной эксплуатации отпарных колонн вследствие неравномерного распределения по трубам отпарного газа, представляющего собой СО2. В частности, было обнаружено, что в типичных условиях эксплуатации оболочечно-трубчатых отпарных колонн предшествующего уровня техники, содержащих впуск для пара и перегородки типа диск-кольцо в пространстве на оболочечной стороне, скорость газового потока через нагреваемые в меньшей степени внутренние трубы оказывается значительно выше, чем скорость газового потока через нагреваемые в большей степени наружные трубы. Неравномерный поток отпарного газа вызывает признаки неэффективности процесса, такие как неравномерное отпаривание карбамата в трубах и, следовательно, неэффективное разложение карбамата аммония в отпарной колонне.In addition, it has been discovered that uneven heating of the tubes leads to inefficient operation of the stripping columns due to uneven distribution of the stripping gas, which is CO 2 , throughout the tubes. In particular, it has been found that under typical operating conditions of prior art shell-and-tube strippers containing a steam inlet and a disk-ring partition in the space on the shell side, the gas flow rate through the less heated inner tubes is significantly higher. than the speed of gas flow through the more heated outer pipes. Uneven stripping gas flow causes symptoms of process inefficiency such as uneven stripping of carbamate in the tubes and therefore ineffective decomposition of ammonium carbamate in the stripping column.

Устройства для разделения жидкости (так называемые втулки, пример которых представлен на фиг. 10) установлены в передней головке отпарной колонны и соединены с трубами в верхней трубной решетке в целях обеспечения равномерного распределения карбамидо-карбаматной смеси по каждой трубе через отверстия (710) в нижней части втулки. Кроме того, одно или несколько отверстий (720) в верхней части устройства для разделения жидкости предназначены, чтобы выпускать газовый поток в верхний конец отпарной колонны. Отпарной газовый поток определяется сочетанием гидродинамических и гидростатических эффектов. Гидродинамические эффекты соответствуют перепаду давления в одном или нескольких отверстиях (720) в верхней части устройств для разделения жидкости (так называемых втулок) и могут быть выражены как Δр=0,5ρ⋅v2, где Δр представляет собой перепад давления, ρ представляет собой плотность текучей среды, и v представляет собой скорость текучей среды.Liquid separating devices (called bushings, an example of which is shown in Fig. 10) are installed in the front head of the stripping column and are connected to pipes in the upper tube sheet in order to ensure uniform distribution of the urea-urea mixture throughout each pipe through holes (710) in the lower bushing parts. In addition, one or more holes (720) at the top of the liquid separation device are configured to release a gas stream to the top end of the stripping column. The stripping gas flow is determined by a combination of hydrodynamic and hydrostatic effects. Hydrodynamic effects correspond to the pressure drop across one or more openings (720) at the top of the fluid separating devices (called bushings) and can be expressed as Δp=0.5ρ⋅v 2 where Δp is the pressure drop, ρ is the density fluid, and v represents the velocity of the fluid.

Для типичных условий эксплуатации, гидродинамический перепад давления по трубам составляет приблизительно 250 Па. Гидростатический эффект соответствует эффекту давления вследствие плотности газа по высоте труб и для заданного давления может быть выражен как Δр=Δр⋅g⋅h. Гидростатический перепад давления в отпарной колонне, которая была описана выше, согласно оценкам составляет приблизительно 5500 Па. Соответственно, гидростатический эффект является преобладающим и, таким образом, несет основную ответственность за распределение отпарного газового потока по трубам. Таким образом, никакое возможное нарушение равновесия отпарного газового потока между трубами, вызванное различиями в гидростатическом перепаде давления по трубам, не может быть компенсировано изменением гидродинамического перепада давления на отверстии в верхней части втулки. Перепад давления на отверстии может быть изменен посредством изменения размера отверстия во втулке. При уменьшении размера отверстия перепад давления увеличивается и наоборот.For typical operating conditions, the hydrodynamic pressure drop across the pipes is approximately 250 Pa. The hydrostatic effect corresponds to the pressure effect due to the gas density along the height of the pipes and for a given pressure can be expressed as Δр=Δр⋅g⋅h. The hydrostatic pressure drop in the stripper column, which was described above, is estimated to be approximately 5500 Pa. Accordingly, the hydrostatic effect is predominant and thus is primarily responsible for the distribution of the stripping gas flow through the pipes. Thus, any possible disequilibrium of the stripping gas flow between the pipes caused by differences in the hydrostatic pressure drop across the pipes cannot be compensated by changing the hydrodynamic pressure drop across the hole in the top of the sleeve. The pressure drop across the orifice can be changed by changing the size of the orifice in the bushing. As the hole size decreases, the pressure drop increases and vice versa.

Было обнаружено, что в случае нагреваемых в большей степени труб разложение карбамата и сопровождающее его высвобождение СО2 и NH3 происходят в верхней части труб, т.е. вблизи верхнего конца, например, в верхней половине труб. Таким образом, парциальное давление NH3 в верхней части труб является высоким, в то время как парциальное давление NH3 в нижней части труб является низким. Отпарной газ представляет собой СО2, и в одинаковых условиях NH3 имеет меньшую плотность, чем СО2. Поскольку газ движется вверх, концентрация NH3 является наиболее высокой в верхней части труб. Таким образом, газ в верхней части труб имеет меньшую плотность, чем газ в нижней части труб. Это проиллюстрировано на фиг. 8 (см. изображение (а)). На этом изображении представлено, что в трубах присутствуют три области: нижняя область, которую характеризуют более высокая плотность газа и меньшая скорость коррозии, переходная область, в которой плотность газа и скорость коррозии резко изменяются, и верхняя область, которую характеризуют более высокая скорость коррозии и меньшая плотность газа. В частности, в направлении вверх по трубам первая область, в которую входит газ, представляет собой нижнюю область. В нижней области плотность газа постепенно уменьшается по мере того, как газ нагревается в ходе своего движения вверх по трубам. В переходной области плотность газа резко уменьшается вследствие разложения карбамата аммония и высвобождения газообразного аммиака вследствие этого. В верхней области плотность газа постепенно уменьшается по мере того, как газ дополнительно нагревается, и скорость коррозии является высокой, потому что стенки трубы находятся в контакте с интенсивно нагреваемым карбамидо-карбаматным раствором. По существу, глубина коррозии трубы увеличивается в направлении вниз в пределах верхней области по мере того, как раствор нагревается в ходе своего движения вниз.It was found that in the case of pipes that are heated to a greater extent, the decomposition of carbamate and the accompanying release of CO 2 and NH 3 occur in the upper part of the pipes, i.e. near the top end, for example in the top half of pipes. Thus, the partial pressure of NH 3 at the top of the pipes is high, while the partial pressure of NH 3 at the bottom of the pipes is low. The stripping gas is CO 2 , and under the same conditions NH 3 has a lower density than CO 2 . As the gas moves upward, the concentration of NH 3 is highest at the top of the pipes. Thus, the gas at the top of the pipes has a lower density than the gas at the bottom of the pipes. This is illustrated in FIG. 8 (see image (a)). This image shows that there are three regions in the pipes: a lower region, which is characterized by higher gas density and lower corrosion rates, a transition region, in which gas density and corrosion rates change sharply, and an upper region, which is characterized by higher corrosion rates and lower gas density. Particularly in the upward direction of the pipes, the first region into which the gas enters is the downstream region. In the lower region, the gas density gradually decreases as the gas heats up as it moves up the pipes. In the transition region, the gas density decreases sharply due to the decomposition of ammonium carbamate and the resulting release of ammonia gas. In the upper region, the gas density gradually decreases as the gas is further heated, and the corrosion rate is high because the pipe walls are in contact with the intensely heated urea-urea solution. Essentially, the depth of pipe corrosion increases in a downward direction within the upper region as the solution heats up as it moves downward.

Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что в менее нагреваемых трубах разложение карбамата происходит от верхней части трубы вплоть до приближения к нижней части труб, таким образом, что во всех менее нагреваемых трубах газ имеет менее высокую плотность по сравнению с плотностью газа в более нагреваемых трубах, и это, в свою очередь, приводит к тому, что гидростатическое давление в менее нагреваемых трубах оказывается ниже, чем гидростатическое давление в более нагреваемых трубах.In addition, the present inventors have discovered that in less heated pipes, carbamate decomposition occurs from the top of the pipe all the way to the bottom of the pipes, such that in all less heated pipes the gas has a lower density compared to the gas density in more heated pipes. pipes, and this, in turn, leads to the fact that the hydrostatic pressure in the less heated pipes is lower than the hydrostatic pressure in the more heated pipes.

Профиль плотности газа в более нагреваемых наружных трубах представлен на фиг. 8 (см. изображение (а), левый график). Профиль плотности газа в менее нагреваемых внутренних трубах представлен на фиг. 8 (см. изображение (b), левый график). Профили плотности газа в менее нагреваемых трубах и в более нагреваемых трубах также представлены для сравнения на фиг. 9. На фиг. 9 четко показано, что в менее нагреваемых трубах карбамат разлагается вблизи нижней части отпарной колонны по сравнению с более нагреваемыми трубами. В результате этого возникает иной профиль плотности газа, что, в свою очередь, создает разность гидростатического давления. Менее высокое гидростатическое давление во внутренних трубах приводит к тому, что скорость потока отпарного газа в менее нагреваемых трубах оказывается выше, чем в более нагреваемых трубах, и в результате этого снижается эффективность отпаривания.The gas density profile in the hotter outer tubes is shown in FIG. 8 (see image (a), left graph). The gas density profile in the less heated inner tubes is shown in Fig. 8 (see image (b), left graph). Gas density profiles in less heated pipes and in more heated pipes are also presented for comparison in Fig. 9. In FIG. Figure 9 clearly shows that in less heated tubes the carbamate decomposes near the bottom of the stripping column compared to more heated tubes. This results in a different gas density profile, which in turn creates a difference in hydrostatic pressure. Less high hydrostatic pressure in the inner tubes causes the stripping gas flow rate in the cooler tubes to be higher than in the hotter tubes, resulting in reduced stripping efficiency.

Это незначительно компенсируется, когда используется отпарной газ, представляющий собой СО2 и имеющий менее высокую температуру, чем трубы, потому что имеющий менее высокую температуру газообразный СО2 снижает плотность газовой фазы в трубах, и в результате этого увеличивается гидростатическое давление и компенсирующий эффект увеличения нагревания. Однако этот эффект выражен в недостаточной степени, чтобы устранить неэффективность отпаривания, связанную с неравномерным нагреванием.This is slightly compensated for when boil-off gas, which is CO 2 and has a lower temperature than the pipes, is used, because the lower temperature CO 2 gas reduces the density of the gas phase in the pipes, and as a result the hydrostatic pressure increases and the compensating effect of increased heating . However, this effect is not sufficiently pronounced to eliminate the steaming inefficiency associated with uneven heating.

По существу, моделирование (результаты не представлены) продемонстрировало, что даже небольшое различие профилей плотности приводит к значительному воздействию на распределение потока. В частности, средневзвешенная по площади скорость движения текучей среды в менее нагреваемых внутренних трубах согласно оценке оказалась приблизительно в пять раз выше, чем средневзвешенная по площади скорость движения текучей среды в более нагреваемых наружных трубах. Такое большое расхождение между скоростями движения текучей среды приводит к значительной неэффективности отпаривания в отпарных колоннах предшествующего уровня техники.Essentially, simulations (results not shown) demonstrated that even small differences in density profiles lead to significant effects on flow distribution. In particular, the area-weighted average fluid velocity in the cooler inner tubes was estimated to be approximately five times greater than the area-weighted average fluid velocity in the hotter outer tubes. This large discrepancy between fluid velocities results in significant stripping inefficiencies in prior art stripping columns.

Следовательно, в результате неравномерного нагревания в имеющих значительные размеры углекислотных отпарных колоннах предшествующего уровня техники возникают проблемы коррозии и неэффективности отпаривания. Эти проблемы могут быть решены посредством установки распределителя нагревательной текучей среды, который описан в настоящем документе, и в результате этого будет обеспечено равномерное нагревание таким образом, что все трубы отпарной колонны смогут нагреваться умеренно и равномерно, и это приведет к низкой скорости коррозии во всей отпарной колонне. Кроме того, в результате равномерного нагревания возникает однородный профиль плотности газа, что, в свою очередь, обеспечивает однородную скорость отпарного газового потока и повышенную эффективность отпаривания.Consequently, as a result of uneven heating in the large carbon dioxide stripping columns of the prior art, problems of corrosion and stripping inefficiency arise. These problems can be solved by installing a heating fluid distributor as described herein, which will result in uniform heating so that all tubes of the stripper can be heated moderately and evenly, and this will result in a low corrosion rate throughout the stripper. column. In addition, uniform heating results in a uniform gas density profile, which in turn provides a uniform stripping gas flow rate and increased stripping efficiency.

Claims (41)

1. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси,1. Shell-tubular stripping column (100) for stripping the urea-urea mixture, причем отпарная колонна (100) имеет верхний конец (110) в соединении с возможностью переноса текучей среды с нижним концом (120) через множество труб (150), расположенных внутри оболочки (160);wherein the stripping column (100) has an upper end (110) in fluid transfer communication with a lower end (120) through a plurality of pipes (150) located within the shell (160); верхний конец (110), содержащий впуск (111) для карбамидо-карбаматной смеси и выпуск (112) для газовой смеси, содержащей отпарной газ и один или несколько отпаренных соединений;an upper end (110) containing an inlet (111) for a urea-urea mixture and an outlet (112) for a gas mixture containing a stripping gas and one or more stripped compounds; нижний конец (120), содержащий выпуск (122) для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида;a lower end (120) containing an outlet (122) for a urea-urea concentrated urea stream; нижний конец (120), необязательно содержащий впуск для отпарного газа (121);a lower end (120) optionally containing a boil-off gas inlet (121); причем оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) дополнительно содержит впуск (131) нагревательной текучей среды и выпуск (133) нагревательной текучей среды в соединении с возможностью переноса текучей среды с пространством (130) на оболочечной стороне, расположенным между множеством труб (150) и оболочкой (160);wherein the shell-tube stripper (100) further comprises a heating fluid inlet (131) and a heating fluid outlet (133) in fluid transfer communication with a shell-side space (130) located between the plurality of tubes (150) and shell (160); причем оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) имеет продольное направление и боковые поперечные сечения, при этом продольное направление является параллельным по отношению к трубам, и боковые поперечные сечения являются перпендикулярными по отношению к продольному направлению;wherein the shell-tubular stripping column (100) has a longitudinal direction and lateral cross sections, wherein the longitudinal direction is parallel to the pipes, and the lateral cross sections are perpendicular to the longitudinal direction; причем оболочечно-трубчатая отпарная колонна содержит распределитель (170) нагревательной текучей среды вблизи впуска (131) нагревательной текучей среды для гомогенизации потока нагревательной текучей среды в отпарной колонне (100), при этом распределитель (170) нагревательной текучей среды содержит краевую стенку (171) и распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды, причем угол между продольным направлением и распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды составляет от 85,0° до 90,0°, причем угол между продольным направлением и краевой стенкой (171) составляет от 0,0° до 5,0°;wherein the shell-tubular stripping column includes a heating fluid distributor (170) adjacent a heating fluid inlet (131) to homogenize the heating fluid flow in the stripping column (100), wherein the heating fluid distributor (170) includes an edge wall (171) and a distribution plate (175) for heating fluid, wherein the angle between the longitudinal direction and the distribution plate (175) for heating fluid is from 85.0° to 90.0°, and the angle between the longitudinal direction and the edge wall (171) is from 0.0° to 5.0°; причем краевая стенка (171) определяет лентообразное пространство (179) между оболочкой (160) и краевой стенкой (171), и причем краевая стенка (171) содержит два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий, выполненных с возможностью равномерного введения нагревательной текучей среды во внутреннее пространство для распределения нагревательной текучей среды;wherein the edge wall (171) defines a band-shaped space (179) between the shell (160) and the edge wall (171), and wherein the edge wall (171) contains two or more holes and/or a plurality of perforated holes configured to uniformly introduce heating fluid into the interior space to distribute the heating fluid; причем впуск (131) нагревательной текучей среды выполнен с возможностью непосредственного введения нагревательной текучей среды в лентообразное пространство (179);wherein the heating fluid inlet (131) is configured to directly introduce the heating fluid into the band-shaped space (179); причем лентообразное пространство (179) выполнено возможностью введения нагревательной текучей среды во внутреннее пространство для распределения нагревательной текучей среды;wherein the belt-shaped space (179) is configured to introduce heating fluid into the inner space to distribute the heating fluid; причем распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды выполнена с возможностью введения нагревательной текучей среды из внутреннего пространства (178) для распределения нагревательной текучей среды в пространство (130) на оболочечной стороне между распределителем (170) нагревательной текучей среды и нижним концом (120) причем между распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды и краевой стенкой (171) остается пространство для теплового расширения в расчете на тепловое расширение; иwherein the heating fluid distribution plate (175) is configured to introduce heating fluid from the inner space (178) to distribute the heating fluid into the space (130) on the shell side between the heating fluid distributor (170) and the lower end (120) wherein between the distribution plate (175) for the heating fluid and the edge wall (171) there is space for thermal expansion based on thermal expansion; And причем распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды содержит множество перфорированных отверстий, множество перфорированных отверстий содержит множество трубных отверстий (176) и множество отверстий (177) для нагревательной текучей среды, и при этом размер и/или плотность отверстий (177) для нагревательной текучей среды изменяется в радиальном направлении распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды.wherein the heating fluid distribution plate (175) includes a plurality of perforated holes, the plurality of perforated holes contains a plurality of pipe holes (176) and a plurality of heating fluid holes (177), and wherein the size and/or density of the heating fluid holes (177) the fluid changes in the radial direction of the distribution plate (175) for the heating fluid. 2. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по п. 1, в которой размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты для нагревательной текучей среды.2. The shell-tubular stripping column (100) according to claim 1, wherein the size of the heating fluid openings (177) varies from the center of the heating fluid distribution plate (175) to the outer rim of the heating fluid distribution plate. 3. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по п. 1 или 2, в которой приспособления для ограничения вибраций труб присутствуют между распределительной плитой для нагревательной текучей среды и нижним концом (120), причем приспособления для ограничения вибраций труб необязательно содержат множество отбойных дисков (134).3. The shell-tubular stripping column (100) according to claim 1 or 2, wherein pipe vibration limiting means are provided between the heating fluid distribution plate and the lower end (120), wherein the pipe vibration limiting means optionally comprise a plurality of baffle disks (134). 4. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-3, в которой угол между продольным направлением и распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды составляет от 87,5° до 90,0°, или от 88,0° до 90,0°, предпочтительно от 89,0° до 90,0°, предпочтительнее от 89,5° до 90,0°, еще предпочтительнее 90,0°; и/или 4. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-3, in which the angle between the longitudinal direction and the distribution plate (175) for the heating fluid is from 87.5° to 90.0°, or from 88.0° to 90.0°, preferably from 89.0° up to 90.0°, more preferably from 89.5° to 90.0°, even more preferably 90.0°; and/or в котором угол между продольным направлением и краевой стенкой (171) составляет от 0,0° до 2,5°, или от 0,0° до 2,0°, предпочтительно от 0,0° до 1,0°, предпочтительнее от 0,0° до 0,5°, еще предпочтительнее 0,0°.in which the angle between the longitudinal direction and the edge wall (171) is from 0.0° to 2.5°, or from 0.0° to 2.0°, preferably from 0.0° to 1.0°, more preferably from 0.0° to 0.5°, even more preferably 0.0°. 5. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-4, в которой размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды, причем необязательно размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды строго увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды; или5. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-4, in which the size of the heating fluid holes (177) increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate (175), and optionally the size of the heating fluid holes (177) strictly increases from the outer rim to the center of the distribution plate plates (175) for heating fluid; or при этом размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды, при этом необязательно размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды строго уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды.wherein the size of the heating fluid holes (177) decreases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate (175), wherein optionally the size of the heating fluid holes (177) strictly decreases from the outer rim to the center of the distribution plate (175 ) for heating fluid. 6. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-4, в которой распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды содержит одну или несколько областей, в которых размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды строго уменьшается от наружного обода к центру распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды, и при этом распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды содержит одну или несколько областей, в которых размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды строго увеличивается от наружного обода к центру распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды.6. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-4, in which the heating fluid distribution plate (175) includes one or more regions in which the size of the heating fluid openings (177) strictly decreases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate (175), and wherein the heating fluid distribution plate (175) comprises one or more regions in which the size of the heating fluid openings (177) strictly increases from the outer rim to the center of the heating fluid distribution plate (175). 7. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-6, в которой диаметр отверстий (177) для нагревательной текучей среды составляет от по меньшей мере 1 мм до не более чем 16 мм, предпочтительно от по меньшей мере 2 мм до не более чем 13 мм, предпочтительнее от по меньшей мере 3 мм до не более чем 10 мм, еще предпочтительнее от по меньшей мере 5 мм до не более чем 7 мм; и/или7. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-6, in which the diameter of the heating fluid holes (177) is from at least 1 mm to not more than 16 mm, preferably from at least 2 mm to not more than 13 mm, more preferably from at least 3 mm up to no more than 10 mm, even more preferably from at least 5 mm to no more than 7 mm; and/or при этом соотношение диаметра наибольшего из отверстий (177) для нагревательной текучей среды, с одной стороны, и диаметра наименьшего из отверстий (177) для нагревательной текучей среды, с другой стороны, составляет от по меньшей мере 1,1 до не более чем 16, предпочтительно от по меньшей мере 1,4 до не более чем 3,5.wherein the ratio of the diameter of the largest of the heating fluid holes (177), on the one hand, and the diameter of the smallest of the heating fluid holes (177), on the other hand, is from at least 1.1 to no more than 16, preferably from at least 1.4 to at most 3.5. 8. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-7, в которой отверстия (177) для нагревательной текучей среды в распределительной плите (175) для нагревательной текучей среды расположены с равными интервалами на концентрических окружностях вокруг центра распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды.8. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-7, in which the heating fluid openings (177) in the heating fluid distribution plate (175) are located at equal intervals on concentric circles around the center of the heating fluid distribution plate (175). 9. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-8, в которой плотность отверстий (177) для нагревательной текучей среды является постоянной в распределительной плите (175) для нагревательной текучей среды, причем размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды, причем трубные отверстия (176) расположены в треугольной геометрической конфигурации, и при этом каждое отверстие (177) для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между тремя соседними трубными отверстиями (176).9. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-8, in which the density of the heating fluid holes (177) is constant in the heating fluid distribution plate (175), and the size of the heating fluid holes (177) varies from the center of the heating fluid distribution plate (175) to the outer rim of the heating fluid distribution plate (175), wherein the pipe openings (176) are arranged in a triangular geometric configuration, and wherein each heating fluid opening (177) occupies a central position between three adjacent pipe openings (176). 10. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-8, в которой плотность отверстий (177) для нагревательной текучей среды является постоянной в распределительной плите (175) для нагревательной текучей среды, причем размер отверстий (177) для нагревательной текучей среды изменяется от центра распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды к наружному ободу распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды, причем трубные отверстия (176) расположены в квадратной геометрической конфигурации, и при этом каждое отверстие (177) для нагревательной текучей среды занимает центральное положение между четырьмя соседними трубными отверстиями (176).10. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-8, in which the density of the heating fluid holes (177) is constant in the heating fluid distribution plate (175), and the size of the heating fluid holes (177) varies from the center of the heating fluid distribution plate (175) to the outer rim of the heating fluid distribution plate (175), the pipe openings (176) being arranged in a square geometric configuration, and each heating fluid opening (177) occupying a central position between four adjacent pipe openings (176). 11. Оболочечно-трубчатая отпарная колонна (100) по любому из пп. 1-10, в которой отпарная колонна содержит более чем 3000 труб (150), или более чем 4000 труб (150), или более чем 5000 труб (150), или более чем 6000 труб (150), или более чем 7000 труб (150), или от 3000 до 7000 труб (150), или от 4000 до 6000 труб (150), или от 5000 до 7000 труб (150), или от 5000 до 10000 труб (150). 11. Shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-10, in which the stripping column contains more than 3000 pipes (150), or more than 4000 pipes (150), or more than 5000 pipes (150), or more than 6000 pipes (150), or more than 7000 pipes ( 150), or from 3000 to 7000 pipes (150), or from 4000 to 6000 pipes (150), or from 5000 to 7000 pipes (150), or from 5000 to 10000 pipes (150). 12. Система для производства карбамида, содержащая карбаматный конденсатор (300), карбамидный реактор (200) и оболочечно-трубчатую отпарную колонну (100) по любому из пп. 1-11.12. A system for the production of urea, containing a urea condenser (300), a urea reactor (200) and a shell-tubular stripping column (100) according to any one of paragraphs. 1-11. 13. Применение оболочечно-трубчатой отпарной колонны по любому из пп. 1-11 для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси.13. The use of a shell-tubular stripping column according to any one of paragraphs. 1-11 for steaming the urea-urea mixture. 14. Способ отпаривания карбамидо-карбаматной смеси, причем способ включает следующие стадии:14. A method for stripping a urea-urea mixture, the method including the following stages: - обеспечение оболочечно-трубчатой отпарной колонны (100) по любому из пп. 1-11;- providing a shell-tubular stripping column (100) according to any one of claims. 1-11; - введение карбамидо-карбаматной смеси во впуск (111) для карбамидо-карбаматной смеси;- introducing the urea-urea mixture into the inlet (111) for the urea-urea mixture; - введение нагревательной текучей среды в пространство (130) на оболочечной стороне посредством впуска (131) нагревательной текучей среды, причем нагревательная текучая среда представляет собой насыщенный пар;- introducing a heating fluid into the space (130) on the shell side through a heating fluid inlet (131), the heating fluid being saturated steam; - необязательное введение отпарного газа во впуск для отпарного газа у нижнего конца (120);- optionally introducing boil-off gas into the boil-off gas inlet at the lower end (120); - введение в контакт карбамидо-карбаматной смеси и отпарного газа в пространстве на трубной стороне (140), которое расположено в трубах (150), нагревание карбамидо-карбаматной смеси посредством нагревательной текучей среды и в результате этого получение карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида;- contacting the urea-urea mixture and the boil-off gas in the space on the pipe side (140), which is located in the pipes (150), heating the urea-urea mixture by means of a heating fluid and as a result obtaining a urea-urea stream concentrated in the ratio urea; - выведение карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида на выпуске (122) для карбамидо-карбаматного потока, концентрированного в отношении карбамида;- removing the urea-urea stream concentrated in relation to urea at the outlet (122) for the urea-urea stream concentrated in relation to urea; - выведение газовой смеси, содержащей одно или несколько отпаренных соединений на выпуске (112) для газовой смеси, причем одно или несколько отпаренных соединений содержат NH3, CO2 и воду;- removing a gas mixture containing one or more stripped compounds at the outlet (112) for the gas mixture, wherein one or more stripped compounds contain NH 3 , CO 2 and water; - выведение нагревательной текучей среды на выпуске (133) нагревательной текучей среды.- removing the heating fluid at the outlet (133) of the heating fluid. 15. Применение распределителя (170) нагревательной текучей среды для гомогенизации потока пара вблизи впуска (131) нагревательной текучей среды оболочечно-трубчатой отпарной колонны (100) для отпаривания карбамидо-карбаматной смеси;15. Using a heating fluid distributor (170) to homogenize a steam stream near the heating fluid inlet (131) of a shell-tubular stripping column (100) for stripping a urea-urea mixture; причем распределитель (170) нагревательной текучей среды содержит краевую стенку (171) и распределительную плиту (175) для нагревательной текучей среды, причем угол между продольным направлением и распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды составляет от 85,0° до 90,0°, причем угол между продольным направлением и краевой стенкой (171) составляет от 0,0° до 5,0°;wherein the heating fluid distributor (170) comprises an edge wall (171) and a heating fluid distribution plate (175), wherein the angle between the longitudinal direction and the heating fluid distribution plate (175) is from 85.0° to 90.0 °, and the angle between the longitudinal direction and the edge wall (171) is from 0.0° to 5.0°; причем краевая стенка (171) определяет внутреннее пространство (178) для распределения нагревательной текучей среды над распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды, и причем краевая стенка (171) содержит два или большее число отверстий и/или множество перфорированных отверстий, выполненных с возможностью равномерного введения нагревательной текучей среды во внутреннее пространство (178) для распределения нагревательной текучей среды;wherein the edge wall (171) defines an internal space (178) for distributing heating fluid above the heating fluid distribution plate (175), and wherein the edge wall (171) contains two or more holes and/or a plurality of perforated holes made with allowing heating fluid to be uniformly introduced into the interior space (178) to distribute the heating fluid; причем распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды выполнена с возможностью введения нагревательной текучей среды из внутреннего пространства (178) для распределения нагревательной текучей среды в пространство (130) на оболочечной стороне между распределителем (170) нагревательной текучей среды и нижним концом (120) причем между распределительной плитой (175) для нагревательной текучей среды и краевой стенкой (171) остается пространство для теплового расширения в расчете на тепловое расширение; и причем распределительная плита (175) для нагревательной текучей среды содержит множество перфорированных отверстий, множество перфорированных отверстий содержит множество трубных отверстий (176) и множество отверстий (177) для нагревательной текучей среды, и при этом размер и/или плотность отверстий (177) для нагревательной текучей среды изменяется в радиальном направлении распределительной плиты (175) для нагревательной текучей среды.wherein the heating fluid distribution plate (175) is configured to introduce heating fluid from the inner space (178) to distribute the heating fluid into the space (130) on the shell side between the heating fluid distributor (170) and the lower end (120) wherein between the distribution plate (175) for the heating fluid and the edge wall (171) there is space for thermal expansion based on thermal expansion; and wherein the heating fluid distribution plate (175) comprises a plurality of perforated holes, the plurality of perforated holes comprises a plurality of pipe holes (176) and a plurality of heating fluid holes (177), and wherein the size and/or density of the holes (177) for heating fluid changes in the radial direction of the heating fluid distribution plate (175).
RU2021135475A 2019-05-03 2020-04-30 High-pressure stripping columns for use in installations for manufacture of carbamide RU2815492C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19172462.4 2019-05-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021135475A RU2021135475A (en) 2023-06-05
RU2815492C2 true RU2815492C2 (en) 2024-03-18

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5653282A (en) * 1995-07-19 1997-08-05 The M. W. Kellogg Company Shell and tube heat exchanger with impingement distributor
RU2233836C2 (en) * 1999-03-16 2004-08-10 Уреа Касале С.А. Method of updating carbamide producing plants
US8168131B2 (en) * 2006-08-08 2012-05-01 Kellog Brown & Root Llc Low pressure drop reforming reactor
RU2502031C2 (en) * 2008-07-17 2013-12-20 САЙПЕМ С.п.А. Equipment including tube bank for treatment of corrosion-active fluid media

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5653282A (en) * 1995-07-19 1997-08-05 The M. W. Kellogg Company Shell and tube heat exchanger with impingement distributor
RU2233836C2 (en) * 1999-03-16 2004-08-10 Уреа Касале С.А. Method of updating carbamide producing plants
US8168131B2 (en) * 2006-08-08 2012-05-01 Kellog Brown & Root Llc Low pressure drop reforming reactor
RU2502031C2 (en) * 2008-07-17 2013-12-20 САЙПЕМ С.п.А. Equipment including tube bank for treatment of corrosion-active fluid media

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7687041B2 (en) Apparatus and methods for urea production
US9677830B2 (en) Gas distributor for heat exchange and/or mass transfer column
KR102431213B1 (en) quench column aftercooler process
US11976027B2 (en) High pressure strippers for use in urea plants
EP2533870B1 (en) Falling-film stripper and stripping medium distributor for carbamate decomposition
RU2815492C2 (en) High-pressure stripping columns for use in installations for manufacture of carbamide
US20210187471A1 (en) High pressure strippers for use in urea plants
US11992789B2 (en) High pressure strippers for use in urea plants
JPH06218270A (en) Vertical type fluidized bed catalyst reactor
US20230314095A1 (en) Baffles for heat exchangers
CN113993603B (en) Urea plant with stripper and stripping method
CN112770823B (en) Perforated plate type tower and transformation method thereof