[发明专利]用于生产尿素的尿素汽提方法

说明书

背景技术

尿素可以通过将过量的氨与二氧化碳在12-40MPa的压力和150-250℃温度下引入到尿素合成区域中来制备。最终的尿素形成以两个连续的反应步骤的形式最好地体现出来，在第一步骤中根据以下放热反应形成氨基甲酸铵：

2NH₃+CO₂→H₂N-CO-ONH₄

之后，在第二步骤中根据下面的吸热平衡反应将形成的氨基甲酸铵脱水形成尿素：

这些反应进行的程度除了依赖于其他方面，还依赖于温度和使用的过量的氨。在尿素合成溶液中获得的反应产物基本上由尿素、水、未结合的氨和氨基甲酸铵组成。氨基甲酸铵和氨从溶液中除去，且通常返回到尿素合成区域中。在尿素合成区域中，除了上述溶液外，还形成了气体混合物，该气体混合物由未转化的氨和二氧化碳以及惰性气体，即所谓的反应器的废气组成。尿素合成部分可包括用于分别形成氨基甲酸铵和尿素的独立区域。这些区域也可组合在单独的装置中。

在尿素汽提装置中，尚未转化成尿素的氨基甲酸铵的分解以及通常过量的氨的排出主要发生在基本上几乎等同于合成反应器中压力的压力下。这种分解和排出，在一个或更多个安装在反应器下游的汽提塔中进行，可能要借助于汽提气体例如二氧化碳和/或氨，以及热量的施加。也可以进行热汽提。热汽提意味着仅仅使用供应热来分解氨基甲酸铵并从尿素溶液中除去存在的氨和二氧化碳。离开热汽提塔的气流包含氨和二氧化碳，它们在高压冷凝器中冷凝，然后返回到尿素合成区域。

在尿素汽提装置中，合成区域的操作温度为160-240℃，优选170-220℃。合成反应器中的压力为12-21MPa，优选压力为12.5-20MPa。尿素汽提装置的尿素合成区域中氨与二氧化碳的摩尔比(N/C比)通常在2.2mol/mol到5mol/mol之间，优选在2.5mol/mol到4.5mol/mol之间。合成区域能够在单独的反应器中或者在并联或串联设置的多个反应器中进行。

尿素汽提装置的能耗通常由蒸汽消耗来决定。将蒸汽仅供给合成部分中的汽提塔壳体，或者将蒸汽供给所述汽提塔壳体和尿素回收系统中的加热器壳体。

在汽提处理后，在尿素回收中汽提过的尿素溶液压力降低，且通过蒸发水来浓缩尿素溶液。在低于合成部分压力的压力下运行的回收部分中所形成的氨基甲酸盐流优选返回到合成压力下运行的尿素合成部分中。回收部分通常是单独的部分或者可以是串联设置的多个回收部分。

在回收部分中，尿素溶液中未转化的氨和二氧化碳与尿素和水溶液分离开。回收部分通常包括加热器、液体/气体分离部分和冷凝器。加热进入回收部分中的尿素溶液以蒸发溶液中的挥发性组分氨和二氧化碳。加热器中使用的加热剂通常为蒸汽。所述加热器中形成的蒸汽在液体/气体分离部分中与尿素水溶液分离开，之后所述蒸汽在冷凝器中冷凝。释放的冷凝热通常耗散在冷却水中。