[发明专利]尿素制备方法及相关设备

说明书

技术领域

总体来说，本发明涉及在适合的合成区中，在预先设好的高压下 利用氨气和二氧化碳反应生产尿素的方法。

尤其是，本发明涉及的上述类型的方法，主要包含由含尿素、氨 基甲酸铵和氨气的水溶液组成的氨气和二氧化碳的反应产物，在高压 下进行氨基甲酸铵和氨气的回收步骤，回收物被再次循环至合成区 中，以及在一个尿素回收区中尿素水溶液在预先设好的低压下进行尿 素回收以使可能有的少量剩余的氨气和二氧化碳反应获得的尿素。

更具体地说，本发明涉及上述提及的方法，其中上述氨基甲酸盐 和氨气的回收包括氨基甲酸盐的离解和优选在有气体反应剂(最好是 CO₂)的条件下在其各自的汽提区中汽提生产所需的氨气和二氧化碳 的步骤，随后在各自的凝聚区再冷凝，使所述的氨气和二氧化碳再循 环到合成区转化成氨基甲酸盐，所述的步骤和尿素合成反应，都是在 相同的高压条件(如135-175巴)下，在称之为“循环”的一组设备 中进行的，在技术领域中，将之称为“高压循环”或“高压合成循环” (H.P.Loop)。

本发明还涉及一种可实施上述方法的设备。

背景技术

利用可实施上述类型的方法的工业设备来生产尿素是已知的技 术。

众所周知，为满足日益扩大的尿素合成需求，有必要提高这些原 设计设备的设计能力。

为达到这样一个目的，为了回收来自于合成区的含尿素的水溶液 的一部分中的氨基甲酸盐和氨气，在技术上可预见采用在中压(10-40 巴)下处理的步骤。

特别是，此中压处理区包含一分解步骤，其后是向含有尿素、氨 基甲酸盐和氨气的水溶液中注入CO₂的汽提步骤，以及后续的气体 (氨气、CO₂和水)冷凝步骤，该气体是向来自于低压尿素回收区的 氨基甲酸盐水溶液(碳酸盐)中添加氨气得到的。来自于中压冷凝区 的氨基甲酸盐水溶液再循环到高压合成循环中(H.P.loop)。

这种类型的方法在WO-A-02 909 323或NL-A-8 900 152中有举 例描述。

当时他们至少部分满足了上述方法的必要条件，上述类型的尿素 生产方法具有一些缺陷，它需要额外添加大量的冷凝水，以在中压汽 提步骤中冷凝注入的作为汽提剂的CO₂和在中压冷凝步骤中冷凝注 入的氨气。

额外使用的冷凝水将不利于尿素合成区的转化率，因而不利于合 成区的效率和能耗以及低压尿素回收区的效率和能耗。

发明内容

本发明解决的技术问题是发明并提供一种上述提及类型的尿素 生产方法，其中的高生产力的设备实施后可保证在有效的手段下的二 氧化碳转化成尿素的高转化率和低能耗，克服了背景技术中的上述缺 陷。

本发明解决问题的技术方案为：采用一种利用氨气和二氧化碳生 产尿素的方法，其包括以下步骤：

-在预先设好的高压下向尿素合成区中注入氨气和二氧化碳；

-在所述合成区中反应所述氨气和所述二氧化碳，获得含有尿素、 氨基甲酸盐和氨气的水溶液；

-在预先设好的中压下将部分所述的含有尿素、氨基甲酸盐和氨 气的水溶液注入一个处理区，以回收其中的氨基甲酸盐和氨气；

-将所述部分的含有尿素、氨基甲酸盐和氨气的水溶液在所述处 理区中的离解单元离解，获得尿素水溶液和含有氨气、二氧化碳和水 的蒸汽相；

-将所述含有氨气、二氧化碳和水的蒸汽相在所述处理区冷凝， 获得氨基甲酸铵水溶液；

-将所述氨基甲酸铵水溶液再循环至所述尿素合成区；

更具代表性的，还可以进一步包括以下步骤：

-将所述处理区离解得到的尿素水溶液注入在预先设好的低压下 工作的尿素回收区的分解器中；

-将所述尿素水溶液在所述尿素回收区的分解器中分解，获得一 浓缩的尿素溶液和一含有氨气、二氧化碳和水的第二蒸汽相；

-将所述第二蒸汽相在所述尿素回收区的与所述分解器流体连通 的冷凝器中冷凝，获得再循环的氨基甲酸铵水溶液；

-将所述的含有尿素、氨基甲酸铵和氨气的水溶液的第二部分在 一个汽提单位中汽提和加热，此操作基本上也是在所述的预先设好的 高压下进行的，获得第二尿素水溶液和含有氨气、二氧化碳和水的第 三蒸汽相，所述加热所需的热能通过将蒸汽冷凝成冷凝蒸汽的间接的 热交换来提供；