[發(fā)明專利]尿素合成工藝中尿素溶液的濃縮

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380039976.3
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN104603103B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 安德里亞·斯科托
• 申請（專利權）人: 卡薩萊股份有限公司
• 主分類號: C07C273/16
• 分類號: C07C273/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊生平

用于合成尿素的工藝和相關裝置，其中，在合成段(10)獲得含尿素的溶液(13)，在回收段(14)處理所述溶液，以及通過與水選擇性膜接觸來濃縮從所述回收段獲得的主要包含尿素和水的水溶液(15)。

技術領域

本發(fā)明涉及尿素合成領域。更具體而言，本發(fā)明涉及從尿素裝置的回收段獲得的尿素水溶液的濃縮步驟。

現有技術

用于尿素合成的已知工藝主要涉及高壓合成圈、中壓和/或低壓回收段、濃縮段和精加工段。氨進料和二氧化碳進料在合成圈中反應，形成尿素、水和氨基甲酸銨的溶液；在下游MP/LP段充分地處理該溶液以從所述氨基甲酸鹽的分解中回收氨和二氧化碳。

回收段的流出物通常是含約50％-90％重量的尿素的尿素水溶液，在現代裝置中通常是含70％-80％重量的尿素。然而，對于某些用途，需要高得多的濃度。例如造粒和成粒的精加工技術，為將尿素轉化成固體產物，需要純度為95-99.8％重量的尿素熔體。在現有技術中利用尿素溶液的真空濃縮或者結晶達到該更高的濃度。

以上的一般描述適用于用于生產尿素的大多數當前設施，尤其是適用于自汽提工藝并且也適用于CO₂汽提工藝，并適用于用于設計新的尿素裝置的大多數當前設施。用于生產尿素的工藝和相關裝置的討論可以在文獻中找到，例如Kirk-Othmer,Encyclopedia ofChemical Technology,3rd Ed,第23卷,548-562頁或者Ullmann’s,Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,Wiley-VCH Verlag。

應當注意的是，在尿素工藝中重復出現的問題是從HP圈或回收段的流出物中除去水，因為每摩爾的尿素產生1摩爾的水。如上所述，當前利用蒸發(fā)或結晶實現對回收段的流出物進行濃縮的需求。

結晶涉及固相(結晶的尿素)和液相(水)之間的物理分離并且具有大且復雜的設備的缺點，該設備無論是在人力還是資金支出方面都需要大量的維護工作。真空蒸發(fā)器也有一些缺點。首先，由于其低的(真空)壓力，它們需要大且昂貴的容器。在真空條件下運行的設備也造成密封的問題，以避免空氣從外部滲入。

另一個缺點是差的能效。真空蒸發(fā)器需要熱量輸入，這通常通過在裝置中的別處產生的熱蒸汽供應；此外，通過蒸汽噴射器抽真空，所述蒸汽噴射器是非常低效的設備。然而，必須冷凝來自蒸發(fā)器的氣體流出物以及噴射器的動力蒸汽，排出價值較低的在工藝中不再重復使用的熱量。通常所述熱量由空氣冷卻或水冷卻除去，并因此散發(fā)到大氣中。因此，需要提供更好的方法來濃縮來自已知的尿素裝置的回收段的尿素溶液。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出通過選擇性膜分離來分離水和除了尿素之外的包含在來自尿素裝置回收段的尿素溶液中的其它可能的成分。

相應地，本發(fā)明的第一個方面是用于尿素合成的工藝，其中在合成段獲得含具有一些殘留的氨和二氧化碳的尿素的水溶液，在回收段處理所述溶液，并且對從所述回收段獲得的主要包括尿素和水的水溶液實施濃縮工藝，其特征在于，所述濃縮工藝至少包括選擇性膜分離步驟。

用一個或多個膜執(zhí)行所述選擇性膜分離步驟。用于實施本發(fā)明的膜具有用于水的輸送和/或用于其他污染物的輸送的第一滲透率，以及用于尿素的輸送的不同的第二滲透率。優(yōu)選至少利用適于從尿素中分離水并且濃縮溶液的水選擇性膜實施所述步驟。例如，合適的水選擇性膜可滲透水，并且基本上不滲透該溶液的其他成分，即尿素。可以理解的是，例如，當尿素水溶液與水選擇性膜的進料側接觸時，將從排出側收集水，從而增加進料側處的溶液的濃度。

膜提供第一側(進料側)和第二側(排出側)之間的分隔。為此目的，所述膜可以是平板膜或具有不同的形狀，例如螺旋纏繞膜。在一些實施方案中，進料側和排出側上的壓力可以是不同的，以增強所述工藝。

基于膜的濃縮可以是或不是濃縮的唯一技術。可以在所述選擇性膜分離步驟之前或者之后用不同的技術(例如，蒸發(fā)或結晶)濃縮所述水溶液。