[發明專利]氨-尿素一體化工藝和裝置

在審

• 申請號: 201880012825.1
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN110325476A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 弗朗西斯科·內圖諾;盧卡·魯尼奧內;拉斐爾·奧斯圖尼
• 申請（專利權）人: 卡薩勒有限公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04;B01D53/14;C01B3/02;C01B3/50
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 程鋼

一種在氨?尿素一體化裝置中生產氨和尿素的方法，包括氨段和連接的尿素段，其中烴被轉化以生產氨補給合成氣；所述補給氣通過轉化和去除二氧化碳的來純化；通過第一CO₂去除段和第二CO₂去除段從補給氣中除去二氧化碳；第一CO₂去除段通過用合適的介質吸附來除去CO₂，第二CO₂去除段通過用從尿素段取出的氨基甲酸酯溶液洗滌來除去CO₂；補給氣反應生成氨；從補給氣中除去的CO₂和至少部分氨用于生產尿素。

技術領域

本發明涉及氨和尿素的一體化生產領域。

背景技術

氨/尿素一體化裝置包括合成氨的氨段和尿素段，在氨段中合成氨，在尿素段中至少部分的所述氨與二氧化碳反應生成尿素。

在氨段中，氨由氫氣和氮氣的補給氣合成。所述補給氣通過轉化諸如天然氣的烴進料來生產。

氨補給氣的生產通常包括通過變換轉化、除去二氧化碳和任選的甲烷化進行一級和二級轉化和純化的步驟。從補給氣中除去的二氧化碳可用于關聯尿素段以生產尿素。

通常通過在合適的介質(例如鏈烷醇胺的水溶液)中的物理-化學吸附從氨補給氣中除去二氧化碳。吸附產生富含CO₂的溶液，然后該溶液通過閃蒸和/或汽提再生。因此，該方法至少需要吸附柱和再生塔，這些是大型且昂貴的產品。

在凈化之后，在多級壓縮機(通常稱為主合成氣壓縮機)中將補給氣壓縮至氨合成壓力。

氨合成壓力顯著高于前端輸送的補給氣的壓力。例如，在約15-30巴下產生合成氣，氨合成壓力為80-300巴。因此，主合成氣壓縮機也是一種昂貴的產品，其級數在空氣動力學上是高負荷的，以減少它們的數量。合成氣壓縮機通常由燃氣或蒸汽輪機優選通過直接聯接驅動。

尿素的合成通常包括：氨和二氧化碳在高壓尿素合成段中反應以形成尿素水溶液，隨后在較低壓力下在至少一個尿素回收段中處理所述溶液(反應流出物)，以回收未轉化的物質。尿素回收段產生含有氨基甲酸銨的溶液(氨基甲酸酯溶液)，其再循環到尿素合成段。

例如，在US 4,320,103中公開了氨和尿素生產的一體化。

近來，人們試圖建立大容量氨裝置或增加現有裝置容量。容量表示在氨段中合成或可合成的氨的量。

然而，當尋求增加容量時，主合成氣壓縮機和CO₂去除段是主要的瓶頸。

通過合成氣壓縮機所需的較大流速可能與適當的壓縮率和/或與渦輪機的直接聯接相矛盾。例如，當所需的壓縮功率要求的渦輪機太大以至于不能達到壓縮機的高速時，直接聯接是不可能的。主合成氣壓縮機和渦輪機的全新設計或改造非常昂貴。

另一方面，CO₂去除段需要大直徑的柱，而其運輸和安裝是個問題。

總之，最大容量基本上受合成氣壓縮機-渦輪組件的容量和CO₂的物理-化學去除的限制。在大多數商業氨裝置中，最大容量約為2,100MTD(每天的公噸數)氨。

另一個瓶頸是氨合成回路和轉化程序。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中關于氨/尿素裝置的上述缺點和限制。特別地，本發明旨在實現大容量的氨段，克服補給合成氣的主壓縮機和CO₂去除段的瓶頸。

這些目的是通過根據權利要求1所述的方法實現的。優選實施方案在從屬權利要求中公開。