[發明專利]尿素制備設備

在審

• 申請號: 201380023332.5
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN104284883A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: J·H·門嫩;J·H·梅森
• 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: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;顧小曼

技術領域

本發明屬于尿素制備領域，且具體涉及固體尿素顆粒的制備(尿素精整(finishing))。本發明具體涉及在這樣的工序中降低能量消耗。本發明還涉及尿素制備設備以及改造現有的尿素制備設備。

背景技術

尿素通常由氨和二氧化碳制備而來。其可以通過在12～40MPa的壓力和150℃～250℃的溫度下將過量的氨連同二氧化碳引入到尿素合成區中而制備。由此而來的尿素形成可以以兩個連續反應步驟的形式而最佳地呈現，在第一步驟中，氨基甲酸銨根據放熱反應2NH₃+CO₂→H₂N–CO–ONH₄而形成，之后，所形成的氨基甲酸銨在第二步驟中根據吸熱平衡反應脫水得到尿素。

這些反應進行的程度除其他以外根據所使用的溫度和過量氨而不同。在尿素合成溶液中得到的反應產物基本上由尿素、水、游離氨和氨基甲酸銨構成。將氨基甲酸銨和氨從溶液中移除且通常返回到尿素合成區。

除尿素合成區中的上述溶液之外，還形成氣體混合物，其由未轉化的氨和二氧化碳連同惰性氣體構成，即所謂的反應器廢氣。尿素合成部可以包括用于形成氨基甲酸銨和尿素的單獨區域。這些區域也可以組合在單個裝置中。

本發明的背景是包括以下部分的尿素制備設備：(A)合成和再循環(回收)部；所部部分與蒸發部(B)流體連通，所述蒸發部與精整部(C)流體連通；所述精整部(C)具有通往塵土洗滌部(D)的氣流管線；并且其中蒸發部(B)還包括通往冷凝部(E)的氣流管線。所述冷凝部(E)與工序冷凝物處理部(F)流體連通。傳統的設置示于圖1。

從合成和回收部(A)，得到溶液(3)，主要由尿素和水構成，然而被較小余量的氨基甲酸銨和較小余量的過量氨所污染。該溶液(3)的典型組成為60～85wt％的尿素、0.1～2.5wt％的氨基甲酸銨、0.1～2.5wt％的氨。

在蒸發部(B)中，所述溶液(3)分成(液態)濃縮尿素熔體(4)和氣流(11)。通常而言，該部分中尿素熔體濃縮成0.2～5.0重量％的最終含水量。蒸發部在真空條件下工作。其可以包括一個或更多個串聯的蒸發器。蒸發供應流(3)中存在的少量殘余氨基甲酸銨在這些蒸發器中分解為NH₃和CO₂。在這些真空條件下，這些NH₃和CO₂隨后主要轉移到氣流(11)中。同時，蒸發供應流(3)中存在的少量的過量氨在該真空條件下蒸發并轉移到氣流(11)。

精整部(C)可以是制粒塔或造粒部。造粒部可以是流化床-造粒、或轉鼓造粒或圓盤造粒、或任何其他相似且已知的造粒裝置。該精整部的主要功能是將尿素熔體(4)轉移到固化顆粒流(5)中。這些固化顆粒，通常稱為“球粒(prills)”或“顆粒(granules)”，是尿素設備的主要產物流。在任何情況下，為將尿素從液相轉移到固相，必須去除結晶熱。而且，通常從固化尿素顆粒中去除一些額外的熱量，以使它們冷卻至適合于該最終產物的安全且舒適的儲存和運輸的溫度。從而精整部中的熱量總移除通常以兩種方式進行：(i)通過水的蒸發，水作為尿素熔體的一部分進入精整部，或者在精整工序中作為液態水噴灑在合適的地方；(ii)通過用空氣進行冷卻。通常大部分結晶/冷卻熱通過用空氣冷卻而去除。將冷卻空氣經由(6)供應至精整部；因冷卻空氣的性質，其被加熱并經由(7)離開精整部。通常施加等于相對于每kg最終固化產物為3～30kg空氣的空氣量。

在精整部(C)中，空氣與尿素熔體以及固化尿素顆粒直接接觸。這無意中導致空氣被一些尿素塵土所污染。根據精整部(制粒/造粒，造粒類型，造粒中選擇的條件)的性質，空氣中存在的塵土的量可以廣泛地變動，已經觀察到0.05％～10％(相對于最終產物流)范圍內的值。或出于環境考慮或出于經濟考慮，在空氣能夠被排回到大氣中之前，空氣流(7)中塵土的存在通常使得需要塵土去除系統(D)。

在塵土洗滌部(D)中，塵土洗滌通常使用循環尿素溶液作為洗滌劑而進行。除此以外，通常也應用新鮮水洗滌。經由(7)進入的空氣，因其在精整部(C)中冷卻空氣的性質，是熱的。因而，相當量的水在塵土洗滌部D中蒸發。水的損耗通過經由(10)供應的新鮮水而得到補償。用于該目的的水(10)應當不含任何揮發性成分(例如NH₃和CO₂)，因為塵土洗滌部D中的任何揮發性成分會轉移到空氣中，從而引起返回到大氣中的空氣流(8)的污染。這樣的污染從環境角度來看是不期望的。