[其他]尿素生产工艺过程

说明书

本文公开了在下面提到的一步或多步分离工序中用惰性气体作为未反应物的汽提剂的方法，惰性气体在尿素合成原料中是作为杂质引入的，同时也作为抗腐蚀剂加入到尿素合成过程中。尿素是在过量氨存在下由氨和二氧化碳合成制得；依次在几种压力下，未反应物，包括过量氨以氨和二氧化碳的气体混合物形式从得到的尿素合成液中分离出来；分离出的气体混合物用溶剂吸收或在相应的压力下冷凝；所生成的溶液或冷凝液循环到尿素合成工序。本方法可以提高分离效率、降低蒸汽消耗定额，缩小设备规模。

本发明涉及尿素生产过程中惰性气体的使用。更准确地说：在尿素生产过程中，在过量氨的存在下，由氨和二氧化碳合成尿素;连续在几种压力下，未转化物质包括过量氨以氨和二氧化碳的气体混合物的形式从得到的尿素合成液中分离出来;分离得到的气体混合物用溶剂吸收或在相应的压力下冷凝;所生成的溶液或冷凝液再循环用于尿素合成工序，本发明涉及在上述一步或多步分离工序中，采用导入工艺过程的惰性气体作汽提剂的方法。

在尿素生产过程方面，流行的工艺流程正从习用的溶液再循环过程改变所谓的汽提过程。具体地说，因为从尿素合成反应器排出的尿素合成液除含有尿素外，还含有未转化的氨基甲酸铵和过量的氨（这些成份以下简称为未反应物），这些未反应物要经过分离（精确地说氨基甲酸铵分解反应发生在未反应物的分离之前，但是为了简便，分解反应和分离通称为分离），回收工序再返回到合成工序。在汽提过程中，用原料二氧化碳或氨作汽提剂完成未反应物的分离，正象空气法中使用空气一样，以致这种分离与单纯的加热分离相比，可以将更多的未反应物的氨和二氧化碳气体混合物的形式分离出来。

实现汽提的压力通常与尿素合成压力基本相等，（以下说到“相同压力”指的是“压力基本相等”，说到压力“相同”指的也是“基本相等”）。在如此之高的压力下进行分离的理由是为了回收在吸收或冷凝被分离的气体混合物时所产生的热，它以蒸汽形式或直接作为热源来加热尿素工艺中的蒸汽到达可能的最高温度。因此，尽管汽提过程看起来好象仅仅是为了分离未反应物，其实还能在可达到的高温（高压）下，实现热量回收。某一尿素过程，不进行热量回收，分离工序汽提采用的压力比合成压力低。

另一方面，原料气态二氧化碳主要含有0.5%（按容积计）或更多些的氢、及一氧化碳、甲烷等杂质。而原料液态氨每吨也含有0.1-1.0（毫微米）³溶解形式的氢和氮。由于上述这些气体对于尿素合成反应是不活泼的，所以，通常称之为惰性气体。于是这些惰性气体不可避免地进入尿素生产过程。

而且，按容积计相对于原料二氧化碳通常有2，000～10，000ppm氧引入尿素合成反应器，汽提塔和氨基甲酸酯冷凝器中任何一个或全部（汽提塔汽提未反应物，氨基甲酸酯冷凝器用于吸收或冷凝以上被汽提的气体），为的是防止以上这些设备被腐蚀。尽管也有人建议以纯氧或富含氧的气体引入，但氧通常以空气形式引入。

将空气引入工艺流程的方法是：将空气预先加入到原料气态二氧化碳中，但是有时也可在单独加压后把空气直接加入所要加的设备。于是，对于一个生产能力为每天生产尿素1000吨的尿素工厂来说，这些惰性气体（为了防止腐蚀而加入的空气以及来源于原料氨和二氧化碳中的惰性气体以下都简称为（惰性气体）达到350～1000（毫微米）³/小时。

引入该过程的大部分惰性气体，从尿素合成反应器的顶部或氨基甲酸酯冷凝器中排出。此时，惰性气体携带着氨和二氧化碳。以上这些有用气体一般经过洗涤，然后在合成压力下或低于该压力下，被回收，以致把惰性气体排出本过程。在上述洗涤和回收工序中，由氨和二氧化碳的吸收所产生的热通常以有效的方法用于本过程。

本过程以这样方法处理惰性气体可能是合理的，但是，作为成熟的结果，发现它仍有不合理之处。即，从另一角度看，随氨和二氧化碳一起排出的惰性气体，本来起有用的汽提剂的作用。仅出于汽提作用，当然愿意使用一种气体物质而不是氨和二氧化碳。这是因为假设汽提期间，尿素水解和缩二脲形成均不增加，采用这样一种气体作汽提剂进行汽提，来自汽提塔的尿素合成液中所残留的未反应物，理论上能减少到零。于是，提出了在汽提过程中使用大量的空气或氨合成气体。可是，这些汽提工艺从未实施，因为，采用这样一种气体作汽提剂进行汽提所分离出的氨和二氧化碳，其吸收或冷凝必须在低温条件下完成。因此，要高质量回收热是不可能的。