[发明专利]生产脲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产脲的方法。

背景技术

脲合成(H₂N-CO-NH₂)需要两种重要的反应物，即CO₂和氨(NH₃)。

用于生产所需的氨的氨合成或脲合成在此可以基于蒸汽重整，蒸汽重整提供合成氨所需的氢气或合成脲所需的CO₂。通常利用洗涤法去除在此产生的CO₂，其中在负载了CO₂的洗涤剂再生时通常产生CO₂。为此通常在比较低的压力下加热负载的洗涤剂，从而由于在合成脲时所需的CO₂压缩而产生高的能量需求。

氨和CO₂是用于合成脲的主要反应物。通常利用供应空气的ATR重整装置生产氨，其中将所产生的H₂和N₂混合，随后经过变换反应器和甲烷化反应器将全部CO转化成甲烷。然后将CO₂和甲烷与H₂-N₂混合气分离。然后压缩H₂-N₂混合气，并且在氨反应器中使其转化。在替代性的布置方案中，通过使来自蒸汽重整装置的氢气与来自空气分离单元的氮气反应，可以产生氨。该布置方案除了需要空气分离单元之外，还需要传统的制氢设备。在送入氨反应器之前将氢气和氮气混合并且压缩。第二种布置方案的优点在于氨合成气中的惰性物质含量少。

然后加入CO₂将所产生的氨转化成脲。在这两种布置方案中产生的CO₂通常不足以使产生的氨完全转化。因此，若存在，均要从外部来源输入CO₂。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于改善上述类型的方法。

通过根据本发明的方法实现该目的。

根据本发明，生产脲(H₂N-CO-NH₂)的方法包括以下步骤：

-通过部分氧化使含甲烷及优选脱硫的原料气流(尤其是具有天然气或CH₄)与氧气反应生成具有氢气和一氧化碳的合成气流，

-在水煤气变换反应中使合成气流的一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气，

-将合成气流至少分成第一和第二合成气支流，

-利用变压吸附法从第一合成气支流中分离出氢气，及

-利用变温吸附法从第二合成气支流中分离出二氧化碳，

-从第一合成气支流中分离出的氢气(H₂)与氮气(N₂)反应生成氨(NH₃)，及

-氨与从第二合成气支流中分离出的二氧化碳(CO₂)反应生成脲。

然后优选使用部分氧化法(POX)来产生合成气。在此不仅可以使用基于催化剂的POX，也可以使用不需要催化剂也可完成的POX。

原料气流优选具有在合成气生产步骤中转化成具有H₂和CO的合成气的一种或多种以下组分或烃类：天然气、CH₄、H₂O、CO₂。

在部分氧化过程中，优选经过预先纯化的、尤其是经过脱硫的原料气流(见下)尤其是以亚化学计量比在放热过程中反应，所述原料气流例如具有天然气或CH₄，或更高级烃类，如石脑油、LPG、油，或炭。反应产物主要是形成合成气的物质氢气和一氧化碳，它们根据下式获得。

C_nH_m+(n+x)/2O₂→(n-x+y/2)CO+(m-y)/2H₂+(x-y/2)CO₂+y/2H₂O

在部分氧化过程中也可以加入水蒸汽作为反应物。

对通过POX产生的合成气流实施所述水煤气变换反应，其中根据

CO+H₂O←→CO₂+H₂

使在合成气中所含的CO与水反应生成二氧化碳和氢气，这在此是特别有利的，因为一方面需要氢气用于合成氨，并且需要CO₂用于合成脲。

根据本发明的一个实施方案，在分离时以至少20巴、优选至少30巴、特别优选至少50巴的高压提供分离出的二氧化碳。