[发明专利]尿素生产装置的更新方法和由此获得的尿素生产装置

说明书

本发明涉及现存尿素生产装置的更新方法，即增加尿素产率、降低能耗、抑制腐蚀和使在过载条件下操作灵活;特别涉及具有下述情况的尿素生产装置的更新方法。所述的情况是：产物离开由氨（NH₃）和二氧化碳（CO₂）合成尿素的反应器之后用该两试剂之一（特别是CO₂）汽提，氨基甲酸盐在冷凝器中冷凝;蒸气于高压下的洗涤器中处理。

本发明还涉及如此就地改进的尿素生产装置。

众所周知，在尿素合成中产生含有未反应化合物的尿素水溶液，具体讲是含有氨基甲酸铵和NH₃，这种水溶液必须在工艺的下游进行处理，以分解所述的氨基甲酸盐和回收尿素溶液以及未反应的氨和CO₂。

现存尿素生产装置的大部分都采用两种试剂（CO₂或CH₃）中至少之一作汽提剂，对反应器流出物进行至少一次汽提。

众多的最早型式（CO₂汽提型）装置的主要特征可以归纳如下：

-用送入反应器的CO₂流作为脱除上述未反应产物的汽提剂;

-合成压力较低（例如140巴）;

-在与合成反应器在相同压力下操作的汽提器中脱除主要量的残余氨基甲酸盐;

-单一的氨基甲酸盐在低压（例如3.5-4.5巴）下循环;

-工艺用中压蒸汽消耗大约为900-1000kg/MT尿素。

为了可迅速确定概念，图1示出了用CO₂作汽提剂的所述现存尿素生产装置的主要部分流程图。R表示反应器，进入反应器的有通过管线1和冷凝器CO·CA的NH₃，通过管线2和汽提器ST的CO₂。SCRU表示高压洗涤器，DECO是分解器。由汽提器ST来的物料通过管线3进入其中。

作为例子，其最重要的操作条件可以综述如下：

-反应器中NH₃/CO₂摩尔比：2.8

-反应器中H₂O/CO₂摩尔比：0.4

-反应器中CO₂转化成

尿素的转化率：57%

-反应器流出物的温度：183℃

-反应器压力：141巴

-20巴蒸汽的消耗量：

用于汽提器    930kg/MT尿素

用于第二尿素浓缩器    70kg/MT尿素

-出口蒸汽：4.5巴

该方法具有的优点是：可在不太高的合成压力下操作，具有将未反应的物质直接送入反应器的有效循环，和需要少量的最后处理步骤。这是由于用CO₂汽提所产生的效果。

本申请的发明人发现，由于在真空段前存在单一的低压蒸馏，反而使得这种简单的方法的热消耗（蒸汽）不是不重要且操作灵活性差。

当汽提器的运行变坏（例如汽提器超负荷）时，低压蒸馏段难以操作，因此送入LP段的未反应物（NH₃和CO₂）的量增加。

此外，为了抑制汽提器，氨基甲酸盐冷凝器和高压洗涤器中的腐蚀。要加入较大量的空气（相对于CO₂，超过6000PPm），例如加到进料CO₂中，以钝化上述设备。

这一异常量的空气（以及由此引入的惰性气）使得反应器必须以低的NH₃/CO₂比操作，结果导致产率低和较高的蒸汽消耗。

如果装置必须在超负荷条件下操作，上述问题将变得更加严重，因此该方法不适于在比设计时所考虑的条件更荷刻的条件下操作。

本发明的目的是消除上述缺陷。更具体讲是根据上述型式尿素生产装置更新的需要，提高其产率、降低能耗、抑制腐蚀和减少爆炸混合物生成的危险以及使操作方法更加灵活。

已经意外地发现，通过就地采用一些简单措施，便可以消除上述缺陷（如低转化率、高能耗、腐蚀和低操作灵活性）。具体措施至少涉及：

一大量减少钝化空气的用量，例如减少至原设计量的1/3，通过在需钝化设备的上游注入少量液态氧化剂来补偿汽提器和氨基甲酸盐冷凝器中氧的不足;送入H₂O₂，使FASS段的空气量减少。在先前的生产装置中，钝化空气量相当于进料CO₂含有约6000-8000PPmO₂;