[發(fā)明專利]一種合成氣生產(chǎn)尿素流程中含氫尾氣循環(huán)利用工藝

有效

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• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102617405A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建國;劉正文;劉元鴻;楊寶軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海蒙福隴化學(xué)工程有限公司
• 主分類號: C07C273/10
• 分類號: C07C273/10;C07C275/00
• 代理公司: 上海三方專利事務(wù)所 31127
• 代理人: 吳干權(quán)

[技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明涉及合成氨與CO₂制備尿素技術(shù)，尿素合成圈含氫尾氣利用領(lǐng)域，具體的說是一種合成氣生產(chǎn)尿素流程中含氫尾氣循環(huán)利用工藝。

[背景技術(shù)]

尿素是比較高效的一種氮肥，它含氮量好，速效性好，持效期長，而且性情溫和，不容易出現(xiàn)燒苗等不良反應(yīng)。目前大型化肥廠合成氣凈化均采用脫硫脫碳和液氮洗技術(shù)，凈化后的合成氣在氨合成工段合成氨后與脫硫脫碳分離出的二氧化碳進入尿素合成工段，尿素合成采用二氧化碳?xì)馓峁に囋诟邷亍⒏邏合潞铣赡蛩亍?/p>

由氨與二氧化碳合成尿素的反應(yīng)機理為，氨先與二氧化碳反應(yīng)形成氨基甲酸銨，生成的氨基甲酸銨脫水得到尿素。

氨和二氧化碳轉(zhuǎn)化為尿素通常發(fā)生在12～40MPa壓力和160～250℃溫度下進行，反應(yīng)后產(chǎn)物主要由尿素、水，氨基甲酸銨和游離氨組成的混合溶液，尾氣則包括水蒸氣、氫氣和氨氣等組分。合成反應(yīng)在尿素合成圈中進行，通過確保反應(yīng)混合物在合成區(qū)中的停留時間足夠長，即可實現(xiàn)氨基甲酸銨在合成區(qū)中轉(zhuǎn)化為尿素和水。

對于合成氣生產(chǎn)尿素流程中含氫尾氣的處理現(xiàn)有工藝見附圖1，合成氣5經(jīng)過脫硫脫碳工段1中的吸收塔17吸收酸性氣體(如CO₂)后的合成氣6再經(jīng)過液氮洗工段2最終凈化配氮后的合成氣7進入氨合成工段3的合成氣壓縮機21壓縮后送入氨合成塔22合成氨，然后經(jīng)熱回收后進中壓閃蒸罐23、低壓閃蒸罐25釋放出未反應(yīng)的氫氣和氮氣等，出氨合成工段的低壓液氨13通過高壓氨泵15加壓后的高壓液氨12送入尿素合成工段4；脫硫脫碳工段1的中壓閃蒸塔18的中壓閃蒸氣9和液氮洗閃蒸槽20的閃蒸循環(huán)氣10通過循環(huán)氣壓縮機14壓縮后與合成氣5混合后返回脫硫脫碳工段1。脫硫脫碳工段1的二氧化碳產(chǎn)品塔19產(chǎn)出的二氧化碳產(chǎn)品8通過二氧化碳壓縮機24壓縮并脫硫后送入尿素高壓合成圈16。二氧化碳和液氨在尿素合成工段4在高溫、高壓下合成尿素，尿素合成工段產(chǎn)生的尾氣經(jīng)洗滌后11排入大氣。

這種技術(shù)在合成氨階段，設(shè)置了閃蒸罐，閃蒸分離出未反應(yīng)的H₂、N₂，但是在分離過程中，由于閃蒸時壓力瞬間減小，潛在的能量被消耗，部分氨也會隨氫氣帶出，這部分氨只能進行焚燒處理，并且，閃蒸罐的大幅度壓降導(dǎo)致這部分能量被白白的浪費，需要在后階段中用泵設(shè)備提高壓力。另外，最后的尾氣直接進行凈化和排放，浪費了尾氣中依然存在的H₂和N₂。這兩個問題使合成尿素的成本和需要的能量大大增加，而且生產(chǎn)效率不高。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中能耗高，尾氣無法循環(huán)利用的缺陷，提供一種不需要中低壓閃蒸罐和高壓液氨泵、能有效利用尾氣的合成尿素的工藝。

合成氣主體為CO₂、H₂，合成氣依次經(jīng)過脫硫脫碳工段吸收CO₂，液氮洗工段配氮后進入氨合成工段，CO₂吸收液經(jīng)過閃蒸、解吸得到CO₂成品進入尿素合成工段，液氮洗工段液相進行閃蒸回收溶解氫氣，氨合成工段反應(yīng)后得到H₂、N₂和NH₃的混合氣，混合氣經(jīng)過多級換熱后冷卻為含H₂、N₂的液氨，并通過中、低壓閃蒸分離未反應(yīng)的氫氣、氮氣，液氨由高壓液氨泵打至尿素合成工段，CO₂吸收液閃蒸后的閃蒸氣和液氮洗工段液相閃蒸氣與最初的合成氣混合，二氧化碳和液氨在尿素高壓合成圈合成尿素，尿素高壓合成圈產(chǎn)生的含H₂尾氣排入大氣，而本發(fā)明的其特征在于

a.所述的CO₂吸收液閃蒸氣和液氮洗工段液相閃蒸氣由，與最初的合成氣混合，替換為，直接與脫硫脫碳工段解吸得到的CO₂產(chǎn)品混合后一同進入尿素工段，

b.所述的含H₂、N₂的液氨，經(jīng)過中低壓閃蒸分離未反應(yīng)的氫氣、氮氣，液氨由高壓液氨泵送至尿素合成工段，替換為，含H₂、N₂液氨不經(jīng)中低壓閃蒸而在高壓下直接進入尿素合成段與所述的CO₂進行尿素合成反應(yīng)，

c.將所述的尾氣與所述的合成氣混合一同通入脫硫脫碳工段，和/或，與經(jīng)過脫硫脫碳的合成氣一同進入液氮洗工段。

所述的液氮洗工段配氮，其對于合成氣的配氮摩爾比為3∶1。