[发明专利]氨-尿素一体化工艺和装置

说明书

一种在氨‑尿素一体化装置中生产氨和尿素的方法，包括氨段和连接的尿素段，其中烃被转化以生产氨补给合成气；所述补给气通过转化和去除二氧化碳的来纯化；通过第一CO₂去除段和第二CO₂去除段从补给气中除去二氧化碳；第一CO₂去除段通过用合适的介质吸附来除去CO₂，第二CO₂去除段通过用从尿素段取出的氨基甲酸酯溶液洗涤来除去CO₂；补给气反应生成氨；从补给气中除去的CO₂和至少部分氨用于生产尿素。

技术领域

本发明涉及氨和尿素的一体化生产领域。

背景技术

氨/尿素一体化装置包括合成氨的氨段和尿素段，在氨段中合成氨，在尿素段中至少部分的所述氨与二氧化碳反应生成尿素。

在氨段中，氨由氢气和氮气的补给气合成。所述补给气通过转化诸如天然气的烃进料来生产。

氨补给气的生产通常包括通过变换转化、除去二氧化碳和任选的甲烷化进行一级和二级转化和纯化的步骤。从补给气中除去的二氧化碳可用于关联尿素段以生产尿素。

通常通过在合适的介质(例如链烷醇胺的水溶液)中的物理-化学吸附从氨补给气中除去二氧化碳。吸附产生富含CO₂的溶液，然后该溶液通过闪蒸和/或汽提再生。因此，该方法至少需要吸附柱和再生塔，这些是大型且昂贵的产品。

在净化之后，在多级压缩机(通常称为主合成气压缩机)中将补给气压缩至氨合成压力。

氨合成压力显着高于前端输送的补给气的压力。例如，在约15-30巴下产生合成气，氨合成压力为80-300巴。因此，主合成气压缩机也是一种昂贵的产品，其级数在空气动力学上是高负荷的，以减少它们的数量。合成气压缩机通常由燃气或蒸汽轮机优选通过直接联接驱动。

尿素的合成通常包括：氨和二氧化碳在高压尿素合成段中反应以形成尿素水溶液，随后在较低压力下在至少一个尿素回收段中处理所述溶液(反应流出物)，以回收未转化的物质。尿素回收段产生含有氨基甲酸铵的溶液(氨基甲酸酯溶液)，其再循环到尿素合成段。

例如，在US 4,320,103中公开了氨和尿素生产的一体化。

近来，人们试图建立大容量氨装置或增加现有装置容量。容量表示在氨段中合成或可合成的氨的量。

然而，当寻求增加容量时，主合成气压缩机和CO₂去除段是主要的瓶颈。

通过合成气压缩机所需的较大流速可能与适当的压缩率和/或与涡轮机的直接联接相矛盾。例如，当所需的压缩功率要求的涡轮机太大以至于不能达到压缩机的高速时，直接联接是不可能的。主合成气压缩机和涡轮机的全新设计或改造非常昂贵。

另一方面，CO₂去除段需要大直径的柱，而其运输和安装是个问题。

总之，最大容量基本上受合成气压缩机-涡轮组件的容量和CO₂的物理-化学去除的限制。在大多数商业氨装置中，最大容量约为2,100MTD(每天的公吨数)氨。

另一个瓶颈是氨合成回路和转化程序。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中关于氨/尿素装置的上述缺点和限制。特别地，本发明旨在实现大容量的氨段，克服补给合成气的主压缩机和CO₂去除段的瓶颈。

这些目的是通过根据权利要求1所述的方法实现的。优选实施方案在从属权利要求中公开。