[发明专利]用于尿素的合成的方法和设备

说明书

一种用于尿素的合成的设备，包括：合成段(101)，其中氨(1)与二氧化碳(2)反应以产生含有尿素和氨基甲酸铵的水溶液(3)；至少一个回收段，进料有所述减压的水溶液且为两相状态，所述回收段包括处理所述两相溶液的分离器(104、108)；预分解器(105、109)、分解器(106、110)和冷凝器(107、111)，其中在所述分离器中和在所述分解器中获得的气态流在所述回收段的所述冷凝器中冷凝。

技术领域

本发明涉及一种用于尿素的合成的方法和设备。本发明还涉及一种用于改进用于尿素的合成的现有设备的方法。

背景技术

用于从氨和二氧化碳合成尿素的设备通常包含高压合成段和至少一个低压回收段。此类设备描述于文献中，例如，在梅森的“尿素”(乌尔曼工业化学百科全书，Wiley-VCHVerlag，2010)中。

高压合成段典型地包括至少反应器、汽提器和冷凝器，它们形成合成环圈且实质上在约120巴-180巴的相同压力下运行。

氨和二氧化碳在前述反应器中反应以生成基本上含有尿素、未转化的氨基甲酸铵和游离氨的水溶液。将这个溶液发送到汽提器，在所述汽提器处，未转化的氨基甲酸铵被分解成氨和二氧化碳。

在汽提器的输出端处获得尿素更浓缩的水溶液和含有氨和二氧化碳的气流。将这个水溶液发送到所述回收段，同时气体至少部分在冷凝器中冷凝，并将因此获得的冷凝物再循环回到反应器。

现有技术的一些设备包括连续布置的中压回收段和低压回收段。所述回收段各包括用于未反应的氨基甲酸酯的分解的段和冷凝器，且分别在约12巴-30巴和2巴-10巴的压力下运行。

在低压段的输出端处获得具有约65％-75％的浓度的尿素的水溶液。举例来说，将所述溶液发送到蒸发段，在所述蒸发段将它浓缩以产生尿素熔融物，且将尿素熔融物例如进料到修整(成形)段，以便按小粒或小球的形式提供固体尿素。

在合成段的出口处获得的尿素水溶液中的水的含量由在尿素合成反应中生成的水和通过将冷凝物再循环回到反应器供应的水确定。

所述尿素水溶液中含有的大量水与尿素在氨基甲酸酯分解段中分离，且在蒸发段中有另一个量。将前一个量再循环回到合成段，从而导致在反应器的流出物中的较大量的氨基甲酸铵中和因此在用于氨基甲酸酯离解的较大蒸汽消耗中减少的转化成尿素。另一方面，使后一个量进行废水处理，并主要地净化处理过的水，同时只将其受控制的极小量再循环回到低压回收段的冷凝器以确保氨和二氧化碳的冷凝。

此外，尤其在涉及合成段的容量增大的改进运行期间，中压和低压回收段变为设备的瓶颈。在这情形中，这些回收段接收尿素溶液的较大流动速率，和因此显著更高量的待分解的氨基甲酸酯。由于回收段的装置(分解器、冷凝器等)通常接近其最大容量，因此这些段不能应对合成段的增大的容量。

较大装置的安装将导致非常高的成本，且因此并不非常有吸收力。存在尝试去增大尿素设备的容量同时减少对回收段的修改以便减少成本的动机。为此，在现有技术中，也已经提议在分解器的上游插入预分解器。然而，甚至这种解决方案也并不完全令人满意，因为所述预分解器经受高负荷，且因此为成本高的装置。此外，预分解器的安装并不实质上减少循环到合成段的水量，如所知道的，这是不合需要的。

发明内容

本发明提议改善技术和降低用于增大尿素设备的容量的投资成本。明确地说，本发明提议改善用于增大具备预分解器的尿素设备的回收段的容量的技术。还需要使在分解段中分离的水量最小化。

这些目标是通过用于从氨和二氧化碳合成尿素的设备来达成，所述设备包括：

合成段，氨与二氧化碳在其中反应，从而在合成压力下生成尿素；

至少一个回收段，其在低于所述合成压力的回收压力下运行；