[发明专利]用于在尿素设备中使用的高压汽提塔

说明书

用于汽提尿素/氨基甲酸盐混合物的管壳式汽提塔、相关系统、方法和用途。汽提塔包括外壳和设置在外壳内的多个管。挡板和偏转器提供了汽提塔的外壳侧空间中的加热流体流的改进的均匀性。

技术领域

本发明在于尿素制造领域，具体地是在于用于分解氨基甲酸盐和从尿素设备中的尿素反应器中汽提尿素/氨基甲酸盐混合物中的氨的高压汽提塔的领域。

背景技术

高压汽提塔在尿素设备中通过从液体尿素/氨基甲酸盐混合物中去除氨基甲酸盐来浓缩尿素。尿素/氨基甲酸盐混合物是来自反应器的尿素、氨基甲酸铵、游离氨和水的溶液，其中尿素通过氨和CO₂反应成氨基甲酸铵(也称为氨基甲酸盐)并随后对氨基甲酸盐进行脱水以产生尿素而形成。实际上，氨基甲酸盐向尿素的转化从来都不是完全的，并且离开尿素反应器的溶液总是包括一些氨基甲酸盐和游离氨。

去除氨基甲酸盐并浓缩溶液的常用方法包括使用在与尿素反应器的压力相似的压力下操作的管式热交换器(称为高压汽提塔)。在通过加热介质(诸如蒸汽)提供的热量的影响下，尿素和氨基甲酸盐混合物中的氨基甲酸铵分解，以形成气态NH₃和CO₂。这些NH₃和CO₂气体从汽提塔中去除。因此，产生了液体尿素，该液体尿素被收集在汽提塔的底部处。

目前存在两类高压汽提塔：CO₂汽提塔和自汽提塔。

在CO₂汽提塔中，CO₂用作汽提气体。CO₂被供给到高压汽提塔的底部，并且氨基甲酸铵的分解期间所产生的NH₃和CO₂被CO₂汽提气体夹带。

在自汽提塔中，没有汽提气体被添加到汽提塔，但是在氨基甲酸铵分解期间形成的NH₃和CO₂用作汽提气体。

汽提塔包括管和外壳、顶端和底端。在正常使用期间，顶端位于汽提塔的顶部处，并且底端位于汽提塔的底部处。在顶端处，尿素/氨基甲酸盐混合物分布在管中，并且包括汽提气体和在氨基甲酸盐分解期间形成的夹带的NH₃和CO₂的气体混合物离开汽提塔。在底端处，收集被汽提的尿素溶液。在CO₂汽提塔的情况下，CO₂汽提气体被提供给氨基甲酸盐分解器的底端。

在正常操作期间，管大致竖直安装。管围成管侧空间。外壳侧空间设置在管和外壳之间。汽提气体和尿素/氨基甲酸盐混合物逆流行进通过管侧空间，同时尿素/氨基甲酸盐混合物通过外壳侧空间中的加热介质(通常为蒸汽)被加热。尿素/氨基甲酸盐混合物以降膜模式流入管中，而气体在管的内部部分中上升。

期望的是扩大这种汽提塔的规模，以便以成本有效的方式制造大量尿素。不幸的是，扩大这些汽提塔的规模并不总是容易的，并且在扩大规模期间往往会出现许多意想不到的问题。

发明内容

发明人在管壳式汽提塔的扩大规模期间标识了两个问题：严重的管腐蚀和低效汽提。这些问题通过当前所公开的汽提塔、系统和方法来解决。