[发明专利]尿素生产方法

说明书

本发明涉及一种用氨和二氧化碳生产尿素的方法。

已知技术中，工业尿素生产方法是基于氨和二氧化碳发生放热反应，在高温(如175-250℃)、高压(如12-25MPa)合成区中经氨基甲酸铵合成的。

初始反应物的尿素转化度取决于所述工作条件、合成区停留时间和氨与二氧化碳间化学计量比中氨的过量程度。为获得高的尿素转化度，在工业流程中，合成区的氨／二氧化碳摩尔比保持在2．5至5之间波动。

合成区流出物基本上由液相和气相组成，相应地液相为水溶液，含有尿素、未转化氨基甲酸铵和游离氨，气相为氨、二氧化碳和水蒸汽的气体混合物。将上述流出物进一步加工，分解未转化氨基甲酸铵，蒸馏出氨和二氧化碳，用于合成区再循环，从尿素溶液中蒸发水，并通过结晶、造粒或成粒固化熔体尿素。

在众多工业尿素生产方法中，现有技术中已知的尿素生产方法是通过氨和二氧化碳在高温高压下合成，生成尿素合成熔体流，该熔体流含有尿素、水、氨基甲酸铵、氨和二氧化碳；随后，氨基甲酸铵经加热减压在上述尿素合成熔体流中逐步分解，由此形成浓缩尿素和由氨、二氧化碳和水蒸汽组成的气流；所述气流被水吸收剂吸收后形成氨基甲酸铵水溶液，该溶液再循环到尿素合成熔化物形成阶段。已知成功的工业生产方法有包括普通流程和汽提流程的Stamicarbon法，以及Snamprogetti汽提法(参见Nitrogen，1982年，第135期，26-37页)。

尿素生产方法的经济便利性基本上决定了尿素合成熔体处理中的热消耗，首先，加热是以外源蒸汽形式提供的。

蒸汽在下述尿素生产预处理中消耗掉：

*氨基甲酸铵分解和未转化反应物蒸馏；

*尿素浓缩；

*生成真空浓缩尿素；

*从废水提纯出氨、二氧化碳和尿素，该废水基本上为浓缩尿素放出的水蒸汽冷凝物。

在利用流程中放出的热的情况下，可以大大地减少蒸汽消耗。

由于未利用流程中放出的热，Stamicarbon常规流程的热消耗相当大。Stamicarbon和Snamprogetti汽提法可保证大大减少热耗，这是因为实施了第一阶段的尿素合成熔体处理，使氨基甲酸铵在与合成阶段相同的压力下，在二氧化碳(Stamicarbon)或氨(Snamprogetti)的逆流气流中分解。这些流程降低了循环率，并由第一阶段尿素合成熔体处理中蒸馏出的气体，提供对氨基甲酸铵形成热的有效利用。

表1给出了体现上述方法特点的数据比较。

表1

数值                            方法    

                  Stamicarbon Stamicarbon Snamprogetti

                  普通流程    汽提流程    汽提氨／二氧化碳摩尔比      3．6        2．9      3．6水／二氧化碳摩尔比      0．7        0．4      0．7转化度％                63          50        60从合成熔化物中蒸馏出的产品吨／吨尿素-氨基甲酸铵             0．764      1．084    0．887-过量氨                 0．719      0．508    0．765-水                     0．663      0．573    0．645流程热耗，十亿大卡／    1．035      0．990    0．990公吨尿素剩余热，十亿大卡／公    0．118      0．566    0．500吨尿素(来自合成阶段和尿素合成熔化物蒸馏出的气体的冷凝)外源热耗，十亿大卡／    0．917    0．424    0．490公吨尿素

在某些流程中，尿素合成阶段采用两个或多个合成区，这可以提高转化度，减少外源热耗。Urea Casale S．A．的欧洲专利申请EP-A-0497215就是一种这样的方法。该法包括在高温高压下，采用两个合成区进行氨和二氧化碳反应，第一合成区提供起始物氨和二氧化碳，第二合成区提供起始物氨和二氧化碳以及循环氨基甲酸铵溶液。两个合成区都形成含有尿素、水、氨基甲酸铵、氨和二氧化碳的尿素合成熔体流。这些熔体流中的氨基甲酸铵在供热减压条件下逐步分解，由此形成浓缩尿素和未转化氨气与二氧化碳，所述气流被水吸收剂吸收形成氨基甲酸铵水溶液，该溶液在形成尿素合成熔体的第二合成区中循环使用。