[發明專利]由氨和二氧化碳生產尿素的方法

無效

• 申請號: 200980128313.2
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN102099328A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 朗伯斯·威廉姆斯·葛維斯;約瑟夫·休伯特·梅森;約翰內斯·亨利克斯·孟內
• 申請（專利權）人: 斯塔米卡邦有限公司
• 主分類號: C07C273/04
• 分類號: C07C273/04
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李劍

本發明涉及一種在尿素工廠中由氨和二氧化碳生產尿素的方法，所述尿素工廠包含包括兩個反應器段、汽提器和冷凝器的合成段以及回收段，其中，在第一反應器段中形成第一合成溶液，所述第一合成溶液被供給到第二反應器段；新鮮的二氧化碳被供給到所述第二反應器段，并且在所述第二反應器段中形成第二合成溶液，所述第二合成溶液被供給到所述汽提器，在所述汽提器中，利用二氧化碳作為汽提氣體對所述第二合成溶液進行汽提，并且在所述汽提器中得到的混合氣體物流與新鮮的氨和氨基甲酸鹽物流一起被送到所述冷凝器，此后，在所述冷凝器中形成的冷凝物被供給到所述第一反應器段，并且在所述汽提器中得到的尿素物流在回收段中被進一步純化。

在US-6680407中描述了上述的尿素生產方法的實例。在該專利中，描述了如下的尿素生產方法，其中，兩個反應器段、冷凝器和洗滌器被全部組合在一個容器中。因為該容器用于在高壓下進行的尿素合成，所以容器的制造非常昂貴，并且因為在容器內存在不同的段，所以容器的建造也非常困難。而且，包含該容器的尿素工廠非常高。

本發明的目的是克服這些缺點。

本發明的特征在于，第一合成溶液從第一反應器段到第二反應器段的流動、第二合成溶液從第二反應器段到汽提器的流動、混合氣體物流從汽提器到冷凝器的流動以及冷凝物從冷凝器到第一反應器段的流動是重力流動。

這具有如下優點：可以采用兩個易于布置在建筑中的小反應器段獲得低的尿素工廠。

另一優點在于：對于尿素生產方法的高壓合成段中的未轉化的氨和二氧化碳的主循環，所述方法現在完全依靠重力流動運行，并且耗能泵、壓縮機或噴射器的使用變得多余。

在本發明的優選實施方式中，第二反應器段以及汽提器位于工廠中的地水準面上。這樣，兩個非常重的設備被布置在工廠中非常低的高度上，這導致對于必須承載這些非常重的設備的結構的所需投資成本的相當可觀的減少。這些設備的低的位置進一步簡化了對于這些設備項目所需要的操作和維護活動。而且，從安全的角度來看，重設備的低高度是優選的，因為這使得人類在高水平位置處的活動最少化，并且優化了在工廠的建造和操作期間的安全性。

尿素生產方法包含在較低壓力下的一個或多個低壓回收段和高壓合成段。高壓合成段包括：反應器段，在其中制備尿素合成溶液；汽提器，在其中尿素合成溶液被汽提；以及冷凝器，在其中在汽提區中釋放的氣體被冷凝。

合成在兩個反應器段中進行。反應器段在此被定義為其中形成合成段中的尿素總量的至少20wt％的段。

反應器段以串聯方式布置，并且可以是兩個單獨的容器或是布置在一個容器中的兩個反應器段。反應器段也可以與冷凝器組合在一個容器中。當冷凝器是沉浸式冷凝器并且冷凝器段中的停留時間足夠長時，超過尿素總量的20wt％在冷凝器中形成，因而其起到反應器段的作用。

氨和二氧化碳或是直接或是間接供給到反應器段。氨和二氧化碳可以在高壓合成段或回收段中的多個位置處引入到尿素生產工藝中。優選地，氨被供給到冷凝器。優選地，二氧化碳主要用作尿素合成溶液的汽提過程中的逆流氣體物流。二氧化碳的一部分可以被供給到第一或第二反應器段。

在汽提器中，通過供應熱利用二氧化碳以逆流方式汽提尿素合成溶液。也可以使用熱汽提。熱汽提表示僅僅通過供應熱來分解尿素合成溶液中的氨基甲酸銨并且從尿素溶液去除存在的氨和二氧化碳。汽提也可以以兩個或更多個步驟來實現。從汽提器中釋放出的包含氨和二氧化碳的氣體物流被送到高壓冷凝器。在汽提器中得到的氣體混合物在高壓氨基甲酸鹽冷凝器中在去除熱的條件下被冷凝并且被吸收，此后所得的氨基甲酸銨被輸送到反應器段，用于形成尿素。

高壓冷凝器可以例如為降膜冷凝器，或者為NL-A-8400839中所述的所謂的沉浸式冷凝器。沉浸式冷凝器可以水平放置或垂直放置。

在高壓合成段中，壓力基本上等于反應器段中的尿素合成壓力，該壓力是進行尿素形成的壓力。尿素合成壓力通常為11-40MPa，優選12.5-19MPa的壓力。高壓段的其他部分中的壓力基本上等于反應器段中的壓力。“基本上等于”是指高壓段的其他部分中的壓力與反應器段中的壓力的差異小于±0.5MPa。

如下的事實：第一合成溶液從第一反應器段到第二反應器段的流動、第二合成溶液從第二反應器段到汽提器的流動、混合氣體物流從汽提器到冷凝器的流動以及冷凝物從冷凝器到第一反應器段的流動是重力流動，表示對于上述流動，沒有使用流動激勵手段，如例如泵、壓縮機和噴射器。