[發明專利]尿素生產裝置

有效

• 申請號: 201580065196.5
• 申請日: 2015-10-09
• 公開（公告）號: CN107001247B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: A·斯科托
• 申請（專利權）人: 卡薩爾公司
• 主分類號: C07C273/04
• 分類號: C07C273/04
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 石寶忠

一種尿素合成裝置，包括：合成工段，其包括至少一個反應器；壓縮機，其用于將CO₂供給至所述合成工段；用于所述CO₂壓縮機的操作的燃氣輪機；和熱回收蒸汽發生器，所述熱回收蒸汽發生器的熱源由所述燃氣輪機的排氣組成，并且由所述熱回收蒸汽發生器產生的至少一個蒸汽流被用作所述尿素裝置的至少一個部件的熱源。

技術領域

本發明涉及用于由氨和二氧化碳合成尿素的裝置的領域。

背景技術

在高壓下通過氨和二氧化碳(CO₂)之間的反應生成尿素。在文獻(例如Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry,Wiley-VCH Verlag,第A27卷)中描述了用于尿素合成的已知方法。

尿素合成裝置通常包括高壓合成工段，所述工段包括反應器、高壓汽提器和高壓冷凝器。反應器產生包含尿素和未反應的氨基甲酸銨的水溶液，其被供給至汽提器。汽提器產生尿素的溶液和氣相(主要含有未反應的氨和CO₂)，其被冷凝并被再循環至反應器。汽提過程可以在汽提劑(通常是新鮮的CO₂或氨)的存在下進行。使用CO₂作為汽提劑的裝置被稱為CO₂汽提裝置。

根據裝置的類型，二氧化碳在高壓下被供給至汽提器和/或反應器。在任何情況下，需要能夠將CO₂的壓力提高到合成工段的水平(通常達100bar之上)的CO₂壓縮機。所述CO₂壓縮機構成裝置的主要能量使用者之一。

在現有技術中，所述CO₂壓縮機直接由蒸汽輪機或電動機操作。

實際上，尿素生產裝置包括具有多個蒸汽水平的復雜蒸汽系統，包括蒸汽發生器和蒸汽使用者。在取決于可用熱量的溫度的壓力水平下，通常在需要從工藝流體移走熱量的階段期間產生蒸汽；蒸汽可以用于工藝目的以及用于產生用于機器操作的機械作業。

例如，上述合成工段的汽提器是蒸汽使用者，因為汽提過程必須向包含尿素和氨基甲酸鹽的溶液提供熱量。通常，汽提器是管殼式換熱器，其中溶液被供應在管內，并且管束由約20bar的蒸汽外部加熱。因此，高壓汽提器構成重要的能量使用者(能量以熱量形式)。因為冷凝熱通常被釋放以使水蒸發，因此氨基甲酸鹽冷凝器反而產生蒸汽。然而，能夠從冷凝器獲得的蒸汽的壓力通常低(例如3bar)。

為了產生機械作業，使用一個或多個蒸汽輪機。蒸汽輪機可以直接驅動機器(例如壓縮機或泵)，或者可以驅動發電機；這樣獲得的能量能夠被裝置的機器使用。

在某些情況下，內部產生的蒸汽不足以滿足裝置的所有需求。例如，通過從外部輸入蒸汽或引入輔助蒸汽發生器可以彌補蒸汽不足。然而，外部蒸汽并不總是可用，而輔助蒸汽發生器消耗燃料并增加成本。

鑒于上述情況，可以理解，蒸汽系統的優化及其與裝置的其余部分的集成對于降低能耗，即對于增加每單位所用能量的尿素產量特別重要。問題之一在于取決于可用能量水平方便地使用蒸汽。例如，問題之一在于找到對具有低溫水平和/或低壓的蒸汽的方便使用，因為它可能含有大量的熱量，然而這些熱量不容易被利用。在現有技術中，正在不斷努力以改進尿素裝置的這一方面。

發明內容

本發明旨在改善用于由氨和二氧化碳高壓合成尿素的裝置的能量效率，特別是降低將二氧化碳提高到合成壓力所需的壓縮機的消耗以及優化工藝和相應的蒸汽系統之間的集成。

這些目的通過根據權利要求的裝置得以實現。