[發(fā)明專利]零排放尿素方法和設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611036179.1
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN107417575A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰內(nèi)斯·亨利克斯·門嫩;芭芭拉·庫基耶拉
• 申請（專利權(quán)）人: 斯塔米卡邦有限責(zé)任公司
• 主分類號: C07C273/04
• 分類號: C07C273/04
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 張英,宮傳芝

本申請為申請日為2012年3月30日，申請?zhí)枮?01280015177.8，發(fā)明名稱為“零排放尿素方法和設(shè)備”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在尿素生產(chǎn)中，具體的在尿素熔體生產(chǎn)方法中減少連續(xù)氨排放的領(lǐng)域。本發(fā)明也涉及不需要通過氧氣鈍化實(shí)現(xiàn)減少氨排放的尿素合成部的應(yīng)用，并且涉及其中不燃燒二氧化碳原料中的氫的尿素生產(chǎn)設(shè)施。本發(fā)明也涉及包括尿素合成部和尿素濃縮部的尿素設(shè)備。

背景技術(shù)

可在尿素設(shè)備的合成區(qū)中，在升高的溫度(典型地在150℃至250℃之間)和壓力(典型地在12至40MPa之間)下由氨和二氧化碳生產(chǎn)尿素(NH₂CONH₂)。在該合成中，認(rèn)為可發(fā)生兩個連續(xù)的反應(yīng)步驟。在第一步驟中，形成氨基甲酸銨，以及在下一個步驟中，使所述氨基甲酸銨脫水，以便產(chǎn)生尿素。第一個步驟(ⅰ)是放熱的，并且第二個步驟可以表示為吸熱平衡反應(yīng)(ⅱ)：

(ⅰ)2NH₃+CO₂→H₂N–CO–ONH₄

在典型的尿素生產(chǎn)設(shè)備中，在尿素合成部中實(shí)施前述反應(yīng)，以便形成包含尿素的水溶液。在一個或多個隨后的濃縮部中，濃縮該溶液，以便最終以熔融物而不是溶液的形式產(chǎn)生尿素。使這種熔融物進(jìn)一步進(jìn)行一個或多個最后步驟，如成球(prilling)、造粒(granulation)、微粒化(pelletizing)或壓緊(compacting)。

用于根據(jù)汽提法(stripping process)制備尿素的經(jīng)常使用的方法是例如，在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry，Vol.A27,1996,pp333-350中描述的二氧化碳汽提法。在該方法中，合成部后跟隨一個或多個回收段。合成部包括，反應(yīng)器、汽提塔、冷凝器以及但不必須的洗滌塔，其中操作壓力在12至18MPa之間，并且優(yōu)選地在13至16MPa之間。在合成部中，將離開尿素反應(yīng)器的尿素溶液進(jìn)料至汽提塔，其中大量未轉(zhuǎn)化的氨和二氧化碳與尿素水溶液分離。這樣的汽提塔可以是殼管式熱交換器，其中將尿素溶液進(jìn)料至管側(cè)的頂部，并且將進(jìn)料至合成部的二氧化碳添加到汽提塔的底部。在殼測，添加蒸汽以加熱溶液。尿素溶液在底部離開熱交換器，同時蒸汽相在頂部離開汽提塔。離開所述汽提塔的蒸汽含有氨、二氧化碳、惰性氣體和少量的水。在可以是水平型或垂直型的降膜熱交換器或沉浸類型的冷凝器中冷凝所述蒸汽。在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry，Vol.A27,1996,pp 333-350中描述水平型沉浸式熱交換器。由在所述冷凝器中放熱的氨基甲酸鹽縮合反應(yīng)釋放的熱量通常用于產(chǎn)生在下游尿素加工段中使用的用于加熱和濃縮尿素溶液的蒸汽。因?yàn)樵诔两屠淠髦行纬梢欢ǖ囊后w停留時間，所以已經(jīng)在所述冷凝器中發(fā)生部分尿素反應(yīng)。將所形成的含有冷凝的氨、二氧化碳、水和尿素連同未冷凝的氨、二氧化碳和惰性蒸汽的溶液傳送至反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，從氨基甲酸鹽到尿素的上述反應(yīng)趨于平衡。在離開反應(yīng)器的尿素溶液中氨對二氧化碳的摩爾比通常在2.5至4mol/mol之間。也可以將冷凝器和反應(yīng)器結(jié)合在一件設(shè)備中。在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry，Vol.A27,1996,pp 333-350中描述這種一件設(shè)備的實(shí)例。將離開尿素反應(yīng)器的所形成的尿素溶液供應(yīng)至汽提塔，并且將包含未冷凝的氨和二氧化碳的惰性蒸汽傳送至在與反應(yīng)器相近的壓力下操作的洗滌段。在該洗滌段，從惰性蒸汽中洗滌出氨和二氧化碳。來自下游回收系統(tǒng)的所形成的氨基甲酸鹽溶液被用作該洗滌段中的吸收劑。離開該合成部的汽提塔中的尿素溶液需要至少按重量計(jì)45％和優(yōu)選地至少按重量計(jì)50％的尿素濃度以在汽提塔下游的單一回收系統(tǒng)中處理。回收段包括加熱器、液體/氣體分離器和冷凝器。該回收段的壓力在0.2至0.5MPa之間。在回收段的加熱器中，通過加熱尿素溶液，將大量的氨和二氧化碳與尿素和水相分離。通常，蒸汽被用作加熱劑。尿素和水相，含有少量溶解的氨和二氧化碳，其離開回收段并且被傳送至下游尿素加工段，其中通過從所述溶液中蒸發(fā)水來濃縮尿素溶液。在回收系統(tǒng)的加熱器中釋放的蒸汽包括氨、二氧化碳和水。在冷凝器中冷凝所述蒸汽。在冷卻水中消散冷凝的熱。所形成的氨基甲酸鹽被用作合成部的所述洗滌塔中的吸收劑。將離開洗滌塔的包含氨、二氧化碳和惰性氣體的一些未冷凝蒸汽傳送至冷凝器或吸收器，以便在釋放到大氣中之前凈化惰性氣體。典型地，所述冷凝器和/或吸收器中的壓力低于合成部中的壓力。