[发明专利]氨和脲的联合制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及通过在合成脲工艺中结合入氨反应物的制备而生产脲的方法。

发明背景

脲目前是经以下反应从氨基甲酸铵制得的：

大多数脲的生产与合成氨工厂有关，因为所需的二氧化碳可从氨工厂前段的合成气净化系统获得。

世界氨产量的很大一部分都用于脲的生产。因此，脲生产的联合工艺可能会有其技术和经济优势。但是按现有技术，脲和氨的生产是在相互无甚关联的工厂中进行的。

发明内容

本发明的一般目的是提供一种经由二氧化碳与氨生成氨基甲酸铵以及氨基甲酸盐分解成脲产品的上述反应制备脲的改进方法，其中通过向合成氨的合成气净化中结合入二氧化碳和氨反应物的制备而将氨的生产和脲的生产结合在一个单一的流程中。

根据该一般目的，本发明提供用于脲和氨反应物的联合制备的方法，该方法包含以下步骤：提供含二氧化碳的氨合成气以及将合成气转化成氨反应物，使氨反应物与合成气中的二氧化碳发生反应生成氨基甲酸铵以至脲产品，该方法还包含以下步骤：

在合成气转化成氨反应物之前，

(i)以氨反应物的水溶液洗涤合成气并形成富含氨基甲酸铵的溶液；

(ii)通过用水洗涤从洗涤过的合成气中除去过量的氨反应物并排出氨反应物的水溶液；

(iii)通过吸附残留的水和氨而净化水洗涤过的合成气；并且

(iv)使净化过的合成气输送到气体转化至氨反应物的反应中。

附图说明

附图是描述一种根据本发明一个特定的实施方案从二氧化碳和氨反应物制备脲的联合方法的方框图。

具体实施方案

在由常规HDS、转化和变换区(Reforming and Shift Section)构成的气体制备单元后是一个使CO₂含量高的气体的压力提高到适于合成氨的压力的单元。然后以氨水溶液洗涤该气体以除去绝大部分的CO₂。形成的氨基甲酸盐溶液输送到脲反应器中去。在溶液中溶解的气体可从此处循环至压缩机的吸入端。

大部分已洗涤过的气体此时用作氨合成的补充气体。首先CO选择性methanisation除去残留的CO。从methanisation步骤出料的气体被NH₃饱和并与从氨合成塔出料的气体混合。将混合料流导入洗涤单元中，在此处经水洗除氨。因为该工艺是放热性的，所以优选两阶段工艺：在第一阶段中，气体与相对较浓的氨溶液接触，吸收掉约一半量的氨。在第二阶段中，用出自脲单元的水进行最终的吸收。

离开吸收单元的气体含有一些氨，但也含一些水，在进入氨合成塔之前必需除去。该过程可借助分子筛或氧化铝在质量吸收器中进行。质量吸收器可经清洗气再生。在质量吸收器的下游，气体流过循环压缩机，然后输入由高温热交换器、合成塔和蒸汽发生器构成的常规合成单元。冷却至室温后，气体如上所述输送至水吸收单元中。

因为氨基甲酸盐反应在高温进行而且因为在工艺过程中产生大量的水，所以无需为此制造低温的无水氨。很明显，所生产的氨中含水量太高会对脲工艺有不利影响，因为水会降低脲的产率并因此而加剧循环量。因此，需要一定程度提高氨的浓度。在常规氨工艺中，在操作于中压，典型地15-17kg/cm²g的氨浓缩单元中所用的低温热量一般总有过剩。在该压力下，通过在低于120℃的低温下蒸馏的方法可使氨的浓度显著升至高达85％。

该工艺省去了两个压缩机(冷冻和CO₂)、一个冷冻回路和氨工厂中的一个除CO₂单元。因为合成塔入口处NH₃的浓度可接近零，所以可达到减小合成塔尺寸或降低循环率的目的。脲工厂中的设备有很大一部分是用以回收CO₂和NH₃的。通过用氨洗涤除去CO₂；经水洗涤以及蒸馏，随后除去氨。主要为氢和氮的“惰性”成分最终排放到大气中。

通过使惰性气体循环至合成气压缩机的吸入端，可简化工艺并减少脲工厂中单元数目。而且，脲工厂采用了一种工艺凝液汽提系统以净化工艺水，从而使其适用于锅炉给水。氨工厂中采用了一种类似的系统，并且两个系统的联用可以具有某些潜在的益处。