[发明专利]将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流转化成尿素的方法

说明书

描述了一种用于将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流转化成尿素的方法以及将来自三聚氰胺合成设备的无水废气流直接转化成尿素的相关设备。

本发明涉及一种用于将无水废气转化成尿素的方法，所述废气来自三聚氰胺合成设备。

本发明因此还涉及一种由来自三聚氰胺合成设备的无水废气开始直接生产尿素的方法，和将所述尿素再循环到所述三聚氰胺设备，以及相关设备。

作为已知的，三聚氰胺通过催化剂存在下的尿素的低压(小于10巴)和高温(350-450℃)三聚或是通过催化剂不存在下的尿素的高压(50-120个大气压)和高温(350-450℃)三聚来生产：

6CO(NH₂)₂→C₃H₆N₆+3CO₂+6NH₃

该反应是以过量的氨进行。

由摩尔比大于2的氨和二氧化碳的无水气态流(废气)组成的该反应的副产物通常再循环到尿素设备，该尿素设备将所述副产物转化回尿素。

这种高压和高温气态废气流还包含小百分比的呈气相的三聚氰胺，其倾向于在低于354℃的温度下凝华。

在根据现有技术的方法中，根据所考虑的具体方法的规定，通过注入水、尿素或氨来冷却所述气态废气流和净化掉所携带的三聚氰胺。该冷却和清洁的废气然后再循环到尿素设备。

将这些废气转移到与三聚氰胺设备分开的尿素设备在所述两种设备的运行工况之间产生了相当大的约束和耦合问题，尤其是在以减少的工况运行的启动、停止阶段或在异常情况中。如果所述三聚氰胺设备运行的同时所述尿素设备是静止的，则往往必需例如提供储存体积或废气处置方法。

此外，如果废气洗涤是用水进行的，则废气变成用水蒸气饱和的，这明显降低了反应物向尿素的转化率，因为这是尿素形成的反应产物：

2NH₃+CO₂→CO(NH₂)₂+H₂O

当三聚氰胺设备的废气处于比尿素合成反应器中存在的压力更低的压力下(如在几乎所有现有方法中发生的那样)，该问题是甚至更相关的。

这个问题完全类似于在将从尿素设备的中压(20巴)和低压(1-5巴)区段分离的未反应的氨和CO₂再循环到尿素设备中的高压(150-210巴)合成反应器时所出现的问题，如文献中广泛讨论的并且如尿素设备的设计和运行所证明的。在再循环未反应的氨和CO₂方面的很大困难基本上与形成固体氨基甲酸铵的可能性相关，形成固体氨基甲酸铵在低于无水氨基甲酸铵的结晶温度的温度下发生，即在低于152℃的温度下发生。

这个问题在系统中存在“冷点”时是特别严重的。这些“冷点”总是可以存在于装置和运输管线中，即使进行恰当的隔绝和加热。

鉴于在再循环未反应的氨和CO₂中所存在的上述技术困难，现有技术中已经提出了各种可替代的解决方案，以在中压和低压下再循环未反应的氨和CO₂。特别地：

a.无再循环的“一次通过”方法：不将通过CO₂和氨结晶所形成的氨基甲酸盐再循环以合成尿素，而是用于生产其他肥料(例如硝酸铵)。

这是一种不利的方法，因为大部分反应物被作为副产物排掉，以用于生产低附加值的肥料。