[发明专利]制备尿素的方法

说明书

本发明涉及一种在尿素生产过程(urea production process)中由氨和 二氧化碳制备尿素的方法，所述尿素生产过程在高压合成段中包括：

a.反应器，在其中，氨与二氧化碳反应以形成含尿素的合成溶液；

b.汽提器，在其中，含尿素的合成溶液被加热并用汽提剂以可选的逆 流方式汽提；

c.沉浸式冷凝器，在其中，离开汽提器顶部的气体被至少部分地冷 凝，以形成冷凝溶液；和

d.喷射器，位于连接沉浸式冷凝器与反应器的管线中，用于协助冷凝 溶液从沉浸式冷凝器到反应器的传输。

这样的制备尿素的方法例如描述在EP 0834501 A2中。

该专利文献描述了，通过在连接沉浸式冷凝器和反应器的管线中使用 喷射器，可以将尿素制备过程中的反应器和其它设备设置在地面高度上。 液态氨被用作喷射器的驱动剂(motive agent)。

然而，现有技术的方法存在的问题是，当液态氨的可用量较低时，无 法获得合适的喷射器驱动剂来将冷凝溶液从沉浸式冷凝器输送到反应器。 例如，在工艺起动阶段和工艺因故不能满负荷运转时，发生液态氨的可用 量较低的情况。在现有技术的方法中，为了使工艺在这些情形下运行，需 要向喷射器中添加液态氨作为驱动剂来保持工艺运行。因此，当所有的液 态氨都被用作驱动剂时，则不再有氨可被用于调节尿素生产过程的高压合 成段中其它地方的氨与二氧化碳的摩尔比(N/C比)。调节N/C比的作用 是防止来自沉浸式冷凝器的过量的未冷凝气体在沉浸式冷凝器下游的高压 合成段部分中引起扰动。工艺扰动会例如导致离开反应器的尿素溶液中的 N/C比过高，从而降低转化成尿素的氨的量。

本发明的特征在于，通过一个或更多个控制元件来控制离开沉浸式冷 凝器顶部的气体流。

已令人惊讶地发现，通过利用一个或更多个控制元件来控制离开沉浸 式冷凝器顶部的气体流，喷射器两端的压降减少，导致对喷射器驱动剂需 求减少。以此方式，所需的作为喷射器驱动剂的液态氨的量被最小化，从 而使液态氨还可以用于控制高压合成段其它地方的N/C比。以此方式，可 以在最优合成条件下以较满负荷更低的生产负荷运转反应器，从而获得良 好的从氨到尿素的转化。

本发明涉及一种在尿素生产过程中由氨和二氧化碳制备尿素的方法。 尿素生产过程通常包括高压合成段和一个或更多个在较低压力下操作的回 收段。在高压合成段中，压力基本上等于反应器中的尿素合成压力，该压 力是反应器中进行尿素形成的压力，通常为11-40MPa，优选12.5-19 MPa。汽提器、沉浸式冷凝器和喷射器中的压力基本上等于反应器中的压 力。“基本上等于”是指汽提器和/或沉浸式冷凝器中的压力与反应器中的 压力的差异小于1.5MPa。

在回收段中，未反应形成尿素的氨和二氧化碳被从在高压合成段中生 成的含尿素的产物流中进一步回收，进而循环到高压段中。在回收段中， 压力低于高压段中的压力。回收段可以在中压和/或低压下操作。当存在不 止一个回收段时，至少一个回收段在低压下操作。

中压是1.0-8.0MPa、优选1.2-3.0MPa的压力。

低压是0.2-0.8MPa、优选0.3-0.5MPa的压力。

高压合成段包括：

a.反应器，在其中，氨与二氧化碳反应以形成含尿素的合成溶液；

b.汽提器，在其中，含尿素的合成溶液被加热并用汽提剂以可选的逆 流方式汽提；

c.沉浸式冷凝器，在其中，离开汽提器顶部的气体被至少部分地冷 凝，以形成冷凝溶液；和

d.喷射器，位于连接沉浸式冷凝器与反应器的管线中，用于协助冷凝 溶液从沉浸式冷凝器到反应器的运输。

可以通过如下方法制备尿素：将过量的氨与二氧化碳一起引入高压和 高温(例如160-250℃)下的反应器中，首先按照以下反应生成氨基甲酸 铵：

2NH₃+CO₂→H₂N-CO-ONH₄

生成的氨基甲酸铵然后按照以下平衡反应脱水而形成尿素：

H₂N-CO-ONH₄→H₂N-CO-NH₂+H₂O