[发明专利]由氨和二氧化碳生产尿素的方法

说明书

本发明涉及一种在尿素工厂中由氨和二氧化碳生产尿素的方法，所述尿素工厂包含包括两个反应器段、汽提器和冷凝器的合成段以及回收段，其中，在第一反应器段中形成第一合成溶液，所述第一合成溶液被供给到第二反应器段；新鲜的二氧化碳被供给到所述第二反应器段，并且在所述第二反应器段中形成第二合成溶液，所述第二合成溶液被供给到所述汽提器，在所述汽提器中，利用二氧化碳作为汽提气体对所述第二合成溶液进行汽提，并且在所述汽提器中得到的混合气体物流与新鲜的氨和氨基甲酸盐物流一起被送到所述冷凝器，此后，在所述冷凝器中形成的冷凝物被供给到所述第一反应器段，并且在所述汽提器中得到的尿素物流在回收段中被进一步纯化。

在US-6680407中描述了上述的尿素生产方法的实例。在该专利中，描述了如下的尿素生产方法，其中，两个反应器段、冷凝器和洗涤器被全部组合在一个容器中。因为该容器用于在高压下进行的尿素合成，所以容器的制造非常昂贵，并且因为在容器内存在不同的段，所以容器的建造也非常困难。而且，包含该容器的尿素工厂非常高。

本发明的目的是克服这些缺点。

本发明的特征在于，第一合成溶液从第一反应器段到第二反应器段的流动、第二合成溶液从第二反应器段到汽提器的流动、混合气体物流从汽提器到冷凝器的流动以及冷凝物从冷凝器到第一反应器段的流动是重力流动。

这具有如下优点：可以采用两个易于布置在建筑中的小反应器段获得低的尿素工厂。

另一优点在于：对于尿素生产方法的高压合成段中的未转化的氨和二氧化碳的主循环，所述方法现在完全依靠重力流动运行，并且耗能泵、压缩机或喷射器的使用变得多余。

在本发明的优选实施方式中，第二反应器段以及汽提器位于工厂中的地水准面上。这样，两个非常重的设备被布置在工厂中非常低的高度上，这导致对于必须承载这些非常重的设备的结构的所需投资成本的相当可观的减少。这些设备的低的位置进一步简化了对于这些设备项目所需要的操作和维护活动。而且，从安全的角度来看，重设备的低高度是优选的，因为这使得人类在高水平位置处的活动最少化，并且优化了在工厂的建造和操作期间的安全性。

尿素生产方法包含在较低压力下的一个或多个低压回收段和高压合成段。高压合成段包括：反应器段，在其中制备尿素合成溶液；汽提器，在其中尿素合成溶液被汽提；以及冷凝器，在其中在汽提区中释放的气体被冷凝。

合成在两个反应器段中进行。反应器段在此被定义为其中形成合成段中的尿素总量的至少20wt％的段。

反应器段以串联方式布置，并且可以是两个单独的容器或是布置在一个容器中的两个反应器段。反应器段也可以与冷凝器组合在一个容器中。当冷凝器是沉浸式冷凝器并且冷凝器段中的停留时间足够长时，超过尿素总量的20wt％在冷凝器中形成，因而其起到反应器段的作用。

氨和二氧化碳或是直接或是间接供给到反应器段。氨和二氧化碳可以在高压合成段或回收段中的多个位置处引入到尿素生产工艺中。优选地，氨被供给到冷凝器。优选地，二氧化碳主要用作尿素合成溶液的汽提过程中的逆流气体物流。二氧化碳的一部分可以被供给到第一或第二反应器段。

在汽提器中，通过供应热利用二氧化碳以逆流方式汽提尿素合成溶液。也可以使用热汽提。热汽提表示仅仅通过供应热来分解尿素合成溶液中的氨基甲酸铵并且从尿素溶液去除存在的氨和二氧化碳。汽提也可以以两个或更多个步骤来实现。从汽提器中释放出的包含氨和二氧化碳的气体物流被送到高压冷凝器。在汽提器中得到的气体混合物在高压氨基甲酸盐冷凝器中在去除热的条件下被冷凝并且被吸收，此后所得的氨基甲酸铵被输送到反应器段，用于形成尿素。

高压冷凝器可以例如为降膜冷凝器，或者为NL-A-8400839中所述的所谓的沉浸式冷凝器。沉浸式冷凝器可以水平放置或垂直放置。

在高压合成段中，压力基本上等于反应器段中的尿素合成压力，该压力是进行尿素形成的压力。尿素合成压力通常为11-40MPa，优选12.5-19MPa的压力。高压段的其他部分中的压力基本上等于反应器段中的压力。“基本上等于”是指高压段的其他部分中的压力与反应器段中的压力的差异小于±0.5MPa。

如下的事实：第一合成溶液从第一反应器段到第二反应器段的流动、第二合成溶液从第二反应器段到汽提器的流动、混合气体物流从汽提器到冷凝器的流动以及冷凝物从冷凝器到第一反应器段的流动是重力流动，表示对于上述流动，没有使用流动激励手段，如例如泵、压缩机和喷射器。