專利名稱：用于改裝尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改裝根據(jù)熱汽提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法。 具體而言，本發(fā)明涉及一種用于改裝下列類型的尿素設(shè)備的方法，所述尿素設(shè)備包含-尿素合成反應(yīng)器；-用于將氨和二氧化碳供給至尿素合成用反應(yīng)器的裝置；-熱汽提單元，其用于將從反應(yīng)器出來的反應(yīng)混合物進(jìn)行氨基甲酸酯的 部分分解處理以及游離氨的部分分離，所述反應(yīng)混合物包含處于水溶液的 尿素、氨基甲酸酯和游離氨，從而得到包含處于氣相的氨和二氧化碳的流 以及包含處于水溶液的尿素、殘留的氨基甲酸酯和氨的流；-在中壓下操作以將所述流進(jìn)行氨的基本上全部分離處理以及氨基甲 酸酯的部分分解的部分，所述流包含處于水溶液的氨基甲酸酯、尿素和氨；-回收部分，所述回收部分在包含尿素和殘留的氨基甲基酯的流的低壓 下操作以將水溶液中的氨基甲酸酯與尿素分離，所述流是在所述在中壓下 操作的部分中得到的；-至少一個(gè)水平冷凝單元，其用于將從汽提單元出來的流進(jìn)行基本上全 部冷凝，所述流包含處于氣相的氨和二氧化碳，從而得到包含處于水溶液 的氨基甲酸酯的液流；-用于將液流供給至尿素合成反應(yīng)器的裝置，所述液流包含處于水溶液 的氨基甲酸酯。在說明書的其余部分以及后附權(quán)利要求中，術(shù)語"改裝"表示改進(jìn)現(xiàn) 有設(shè)備以改善其性能，并且獲得例如增加的生產(chǎn)能力和/或轉(zhuǎn)化產(chǎn)率，或者 能耗的降低。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的尿素設(shè)備的改裝預(yù)見到在保留高壓 合成部分(合成回路)的主要裝置的同時(shí)，能力增加。在說明書的其余部分以及后附權(quán)利要求中，術(shù)語"水平冷凝單元"表示水平安置的管束交換器，其中在殼方上經(jīng)由也供給到所述交換器的殼方 上的冷凝液(通常為稀釋的再循環(huán)氨基甲酸酯溶液)發(fā)生氣相的冷凝。通過 貫穿在管束中的管的液體(通常為水)去除釋放的冷凝熱，所述液體通過熱 交換被轉(zhuǎn)化為蒸氣。如所知道的，對(duì)于尿素生產(chǎn)，越來越需要具有一方面能力和操作效率 始終更大，而另一方面投資和操作成本始終更低以及能耗更低的設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，上述類型的設(shè)備廣泛用于生產(chǎn)尿素。在這樣的設(shè)備中，汽提單元是在不另外使用汽提氣(氨或二氧化碳)的 情況下，采用通過蒸氣的外部加熱的管束類型。具體而言，使從反應(yīng)器出 來的混合物以液膜的形式下降到管內(nèi)，所述混合物包含處于水溶液的尿 素、氨基甲酸酯和氨，所述液膜通過與在管外流動(dòng)的蒸氣間接熱交換被供 給熱量。通過蒸氣供給的熱量導(dǎo)致將包含在所述混合物中的氨基甲酸酯部分分 解為二氧化碳和氨，所述二氧化碳和氨與包含在所述混合物中的部分游離 氨一起在汽提單元的頂部被回收以在冷凝單元中冷凝，然后被再循環(huán)到合 成反應(yīng)器中。盡管出于某些觀點(diǎn)是有利的，但是上述尿素生產(chǎn)設(shè)備還具有公認(rèn)的缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)源于首先在氨的去除方面，高壓汽提單元中的熱汽提效率 并非最佳的事實(shí)，結(jié)果，從汽提單元出來的包含尿素和殘留的氨基甲酸酯 的水溶液還含有大量的游離氨。這必然意味著必須充分研制中壓處理部分，具體而言，在所述部分中安置將所述從汽提單元出來的溶液送回到其中的至少一個(gè)蒸餾塔；以及從 在所述蒸餾單元中得到的蒸氣回收氨的適宜能力的精餾塔。以這種方式，確實(shí)可以回收將再循環(huán)到合成反應(yīng)器中的氨(以得到可接 受的生產(chǎn)產(chǎn)率)，并且可以得到包含尿素和殘留的氨基甲酸酯，以及基本上 沒有氨的水溶液，所述水溶液可以在尿素回收部分中根據(jù)通常的尿素分離 和回收操作得到有效的處理。上述設(shè)備的另一個(gè)缺點(diǎn)在于高壓冷凝單元的有限能力。 為了盡可能避免或至少減少上述缺點(diǎn)，到目前為止已經(jīng)提出了用于改裝上述設(shè)備的方法，所述方法預(yù)見到在中壓處理部分中嵌入另外的裝置 和/或增加現(xiàn)有的裝置，以從出自高壓汽提單元的水溶液中有效地回收特別 是氨；以及平行嵌入另外的冷凝單元以增加冷凝部分的能力。然而，不但在投資成本方面，而且在根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的方法改裝冷 凝部分和中壓處理部分而獲得的構(gòu)造的復(fù)雜性方面，這樣的措施具有非常 負(fù)面的影響。盡管工業(yè)界在改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備-而非用新設(shè)備代替它們-以增加生產(chǎn)能力 并且降低能耗方面的興趣始終在增加，但是由于這些缺點(diǎn)，到目前為止根 據(jù)熱汽提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備的改裝具有相對(duì)不多的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容因此，構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的技術(shù)問題是，提供一種用于改裝根據(jù)熱汽 提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法，所述方法允許它的生產(chǎn)能力增加，并且涉及 低的能耗以及低的投資成本，并且在技術(shù)上簡單易行。根據(jù)本發(fā)明，這種問題是通過上述類型的方法解決的，所述方法的特 征在于它包括下列步驟-將所述至少一個(gè)水平冷凝單元改變?yōu)橹辽僖粋€(gè)"浸沒"型垂直冷凝單元；-安置下列裝置，所述裝置用于將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的 流和所述包含氨基甲酸酯的冷凝液同時(shí)且獨(dú)立地供給至所述垂直冷凝單 元的管束的每根管，其中將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流以及所 述包含氨基甲酸酯的冷凝液在所述管中以等流(eqiiicurrent)的形式從底部 向頂部循環(huán)；和-安置下列裝置，所述裝置用于將至少一部分二氧化碳給料供給到所述 汽提單元中以用作從所述反應(yīng)器出來的所述反應(yīng)混合物的汽提劑，所述反 應(yīng)混合物包含處于水溶液的尿素、氨基甲酸酯和游離氨。在說明書的其余部分以及后附權(quán)利要求中，術(shù)語"浸沒型垂直冷凝單 元"表示其中液相充滿(浸沒)管束并且氣相穿過這種液相發(fā)生冷凝的裝置。由于本發(fā)明，利用現(xiàn)有冷凝單元的垂直位置和尺寸，所述冷凝單元一 旦改變，就確保在管內(nèi)部的高液壓頭(高度)以使從汽提單元出來的氣相冷 凝。此外，因?yàn)閷⒁淠臍庀嗒?dú)立地供給到管束的所有管中，實(shí)現(xiàn)了氣 相在液相中的有效混合，因而獲得管內(nèi)的交換系數(shù)的大幅度增加，從而增 加現(xiàn)有的冷凝部分的總交換系數(shù)和效率。這允許增加現(xiàn)有的冷凝部分的能力。此外，由于在根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的冷凝單元的管中高液壓頭的存在，以 及液相從底部向頂部的循環(huán)，可以增加氨基甲酸酯的停留時(shí)間，從而可以 以簡單且有效的方式部分反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為尿素。對(duì)于所述設(shè)備的更大能力的大優(yōu)點(diǎn)，通過這么做，獲得了在冷凝單元 中生產(chǎn)的尿素的大幅度增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的冷凝單元，在所述冷凝單元中可以得到通過所述設(shè)備生產(chǎn)的全部尿素的約30%或更多。此外，應(yīng)該指出使用根據(jù)本發(fā)明的改裝方法，在從反應(yīng)器出來的混合 物的汽提在加熱上不但使用通過加熱流體供給的熱量來進(jìn)行，而且使用至 少部分二氧化碳給料作為汽提劑來進(jìn)行，所述混合物包含處于水溶液的尿 素、氨基甲酸酯和游離氨。這有利地允許汽提效率大幅度增加，具體而言，可以大幅度降低從汽 提單元出來的尿素水溶液中的氨含量。由上述產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)是明確的，同時(shí)是顯著的，因?yàn)槭褂酶鶕?jù)本發(fā)明的 汽提法，可以基本上簡化、乃至回避中壓處理部分的裝置-具體涉及到蒸餾 塔和用于回收氨的精餾塔-從而獲得能耗和維護(hù)成本的降低。更具體而言，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的改進(jìn)設(shè)備， 可以將從汽提單元出來的尿素水溶液中的氨含量急劇地降低至這樣的程 度，以致可以省去中壓處理部分，并且將所述溶液直接送到用于普通的尿 素分離和回收操作的低壓回收部分。顯然，在其中從出自汽提單元的尿素水溶液中回收氨仍然有利的情況 下，這沒有排除繼續(xù)使用現(xiàn)有設(shè)備的中壓處理部分的可能性。然而，因?yàn)?使用根據(jù)本發(fā)明的改裝，將要回收的氨的量相當(dāng)?shù)?，所以這種中壓處理部分不僅無需增加，而且可以有利地在降低的操作速度下使用，從而相對(duì)于 在現(xiàn)有的設(shè)備操作中所涉及的那些，在任何情況下都實(shí)現(xiàn)了能耗的降低。根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的一個(gè)方面，安置用于將包含處于氣相的氨和 二氧化碳的流以及所述冷凝液供給到管束中的裝置的步驟包括以下操作-將靠近所述管束底端的氣體分配器安置成與下列裝置流體連通，所述 裝置用于將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流供給至所述垂直冷凝 單元，-安置多根連接導(dǎo)管，所述多根連接導(dǎo)管從所述分配器延伸到所述管內(nèi) 部以將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流直接供給到所述管的每一根中。對(duì)于提高的熱交換系數(shù)和更大的冷凝產(chǎn)率的大優(yōu)點(diǎn)，以這種方式，可 以有利地將要冷凝的氣相均勻且一致地分配在管束的每根管中，在此所述 液相與冷凝液接觸。根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的另一個(gè)方面，相對(duì)于反應(yīng)器和汽提單元，將 浸沒型垂直冷凝單元安置在升高的位置。在預(yù)見到用于升高的冷凝單元的合適的支承結(jié)構(gòu)的非過多投資的情況 下，這種安置有利地允許相對(duì)于反應(yīng)器和冷凝器調(diào)節(jié)垂直冷凝單元的高 度，以使從冷凝單元出來的氨基甲酸酯溶液流依靠重力流到合成反應(yīng)器 中，并且使從中得到的包含尿素和氨基甲酸酯的水溶液流流到汽提單元 中。另一方面，在任何人希望將冷凝單元安置(或保持)在與反應(yīng)器和冷凝 器基本上相同的高度的情況下，根據(jù)本發(fā)明的改裝方法還預(yù)見到下列步驟-安置下列裝置，所述裝置用于將來自所述垂直冷凝單元的所述液流用 泵抽到所述反應(yīng)器，所述液流包含處于水溶液的氨基甲酸酯。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述改裝方法的特征在于還包括下列步驟-安置下列裝置，所述裝置用于將來自所述汽提單元的流供給至所述低 壓尿素回收部分，所述流包含處于水溶液的尿素和殘留的氨基甲酸酯。以這種方式，在根據(jù)本發(fā)明的改裝設(shè)備的操作中，可以有利地回避中 壓處理部分，從而將從汽提單元出來的尿素水溶液流直接供給至尿素回收部分。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述改裝方法的特征在于它還包括下列步驟-安置下列裝置，所述裝置用于將全部二氧化碳給料供給到所述汽提單 元中以用作從所述反應(yīng)器出來的所述反應(yīng)混合物的汽提劑，所述反應(yīng)混合 物包含處于水溶液的尿素、氨基甲酸酯和游離氨。-安置下列裝置，所述裝置用于將從所述汽提單元出來的所述流的小部 分直接供給至所述尿素合成用反應(yīng)器，所述流包含處于氣相的氨和二氧化 碳。-安置下列裝置，所述裝置用于將從所述汽提單元出來的所述流的大部 分供給至所述至少一個(gè)冷凝單元，所述流包含處于氣相的氨和二氧化碳。對(duì)于大部分，我們意指大于從汽提單元出來的所有處于氣相的氨和二 氧化碳的流的50%的部分。根據(jù)合成反應(yīng)器中的操作條件，所述大部分可以在這種流的65-85%之間，例如在70-75%之間。由于將全部二氧化碳供給到汽提單元中的事實(shí)(在其中現(xiàn)有的汽提單 元具有高的能力或例如因?yàn)榈竭_(dá)了其使用壽命的終點(diǎn)，被具有更大能力的 新汽提單元代替的情況下)，以及預(yù)見到將包含處于氣相的氨和二氧化碳的 流(來自汽提單元)分成小部分和大部分的裝置的事實(shí)，同時(shí)獲得在所述冷 凝單元中使送至垂直冷凝單元的大部分氣相冷凝以及形成尿素的最佳效 率，合成反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度(熱平衡)通過從汽提單元直接送至反應(yīng)器 的小部分氣相的有效控制，以及通常伴隨二氧化碳給料流的反應(yīng)器中的惰 性氣體含量的減少，從而得到在所述反應(yīng)器中更好的尿素生產(chǎn)產(chǎn)率的優(yōu) 點(diǎn)。有利地，本發(fā)明允許交換系數(shù)，從而允許冷凝部分的效率大幅度增加， 從而允許消除現(xiàn)有設(shè)備的瓶頸，達(dá)到因而可以最佳地增加的總生產(chǎn)能力的 優(yōu)點(diǎn)。所有這些是在最低限度且總體上極少干預(yù)高壓合成部分以及低能耗的 情況下簡單且有效率地實(shí)現(xiàn)的，所述高壓合成部分因而基本上保持不變。隨之而來的是，如果與使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的改裝方法所需的成本相比， 則投資、安裝和操作成本相當(dāng)?shù)?。確實(shí)，由于本發(fā)明的方法，現(xiàn)有的冷凝部分既沒有增加，也沒有被新 裝置所代替，而是有利地得到保留，從而只需要稍加改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)冷凝 單元的內(nèi)部以獲得供給到其中的氣相的更有效率的冷凝，此外，中壓處理 部分不僅沒有增加，而是可以省去，因而獲得能量和維護(hù)成本的大幅度降 低。重要的是覺察到在使用熱汽提技術(shù)的設(shè)備中與現(xiàn)有技術(shù)的通常教導(dǎo)相 反的方法，所述現(xiàn)有技術(shù)的通常教導(dǎo)提出通過增加新裝置(例如新冷凝單元) 或通過用能力更大的其它裝置代替現(xiàn)有裝置來改善冷凝部分和中壓處理 部分，根據(jù)本發(fā)明的改裝方法通過具體對(duì)一個(gè)或多個(gè)冷凝單元從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn) 而言極少干預(yù)，而在它/它們的操作方式方面劇烈干預(yù)，允許使用現(xiàn)有裝置 獲得的能力的同等(如果不更大的話)增加。如果任何人認(rèn)為依照根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的改裝方法，難以想象只是使用現(xiàn) 有裝置能夠獲得冷凝部分以及中壓處理部分的能力的大幅度增加，則這是 完全令人吃驚的結(jié)果。從參考附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的一些示例性實(shí)施方案的下列描 述中，本發(fā)現(xiàn)的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，所述實(shí)施方案是為了說 明性而非限制性目的給出的。


在這些附圖中-圖1示意并且部分說明根據(jù)依照現(xiàn)有技術(shù)的熱汽提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備；-圖2示意并且部分說明根據(jù)使用二氧化碳的汽提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備， 所述汽提法通過依照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案改裝圖1 的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)；-圖3示意并且部分說明根據(jù)使用二氧化碳的汽提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備， 所述汽提法通過依照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案改裝 圖1的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)；-圖4示意并且部分說明根據(jù)使用二氧化碳的汽提法的尿素生產(chǎn)設(shè)備， 所述汽提法通過依照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案改裝圖1的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
參考圖1,示意并且部分顯示了根據(jù)依照現(xiàn)有技術(shù)的熱汽提法的尿素 生產(chǎn)設(shè)備，所述設(shè)備全部用1表示。為了使本發(fā)明的表述簡潔，我們將只具體涉及設(shè)備1的那些部件以及 所述設(shè)備的部件之間的連接導(dǎo)管(以下描述并且在圖1中說明)，它們對(duì)理 解本發(fā)明絕對(duì)是必要的。設(shè)備1包含在高壓(120-150巴)下操作的合成部分2(合成回路)、在中 壓(15-25巴)下操作的處理部分3以及在低壓下操作的尿素回收部分4，所 述部分彼此流體連通。合成部分2包含在基本上相同的壓力下操作的反應(yīng)器5、冷凝單元6 和汽提單元7，以及第一洗滌器8和第二洗滌器9。冷凝單元6是具有管 束的水平型冷凝單元，在所述管束中將要用冷凝液一起冷凝的氣相從殼方 流動(dòng)，而冷凝熱通過在管內(nèi)流動(dòng)的液體(例如水)來回收，所述液體通過熱 交換被轉(zhuǎn)化為蒸氣。汽提單元7根據(jù)熱汽提技術(shù)操作，并且具體為具有通 過蒸氣的外部加熱的膜型汽提單元。依照這樣的技術(shù)，使將要進(jìn)行汽提的 包含氨基甲酸酯的溶液以液膜的形式在所述汽提單元7中預(yù)見到的管束中 的管內(nèi)流動(dòng)，而在管外流動(dòng)的蒸氣供給進(jìn)行從中得到氨和二氧化碳的氨基 甲酸酯的分解所必需的熱量，所述氨和二氧化碳在汽提單元7的頂部被回 收。中壓處理部分3包含一系列本質(zhì)上常規(guī)的裝置，包括彼此流體連通的 蒸餾單元10和用于回收氨的精餾塔11。部分3還包含在此沒有描述的其 它本質(zhì)上常規(guī)的裝置，因?yàn)樗鼘?duì)于理解本發(fā)明不是必要的。以相同的方式， 低壓處理部分4包含一系列本質(zhì)上常規(guī)的裝置，包括都在真空下操作的第 一蒸餾釜4a和第二蒸餾釜4b(在此沒有進(jìn)一步描述)，因?yàn)樗鼘?duì)于理解本 發(fā)明不是必要的。在圖1中用15-36統(tǒng)一表示用于對(duì)尿素生產(chǎn)設(shè)備1的裝置供給各種流 的各個(gè)裝置。這樣的供給裝置包括通常用于此類設(shè)備的連接管或?qū)Ч?、泵、壓縮機(jī)、噴射器和其它的已知裝置，因此在說明書的其余部分中不會(huì)對(duì)它們更詳細(xì) 地描述。通常，在本說明書以及后附權(quán)利要求中，除非另外指出，對(duì)于供給、 連接或萃取裝置，我們意指管、導(dǎo)管、泵、壓縮機(jī)、噴射器或其它的己知 裝置，它們?cè)谒鲈O(shè)備中用于將液體或氣態(tài)流體從一個(gè)位置輸送至另一個(gè) 位置。依照操作現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備1的方法，在通過壓縮機(jī)16適當(dāng)壓縮以后，通過裝置15將二氧化碳給料全部送到合成反應(yīng)器5中。類似地，通過裝 置18和泵20，并且在交換器20中預(yù)先預(yù)熱的情況下，將液體合成氨供給 到反應(yīng)器5中。如將在本說明書的其余部分澄清的是，將"新鮮的"給料 氨與通過供給裝置22從中壓處理部分3出來的回收氨流一起加入。尿素 合成在反應(yīng)器5中進(jìn)行，從而得到由包含尿素、氨基甲酸酯和游離氨的水 溶液組成的流。通過供給裝置23將這種溶液送至洗滌器9，以分離包含二 氧化碳、氨和可能存在的惰性氣體(通常被加入二氧化碳給料流中以保護(hù)裝 置免受腐蝕)的氣流，并且通過裝置24從這里送至汽提單元7。在汽提單 元7中，通過由蒸氣供給的熱量，將上述溶液進(jìn)行其中包含的氨基甲酸酯 的部分分解，從而得到包含氨和二氧化碳的氣流以及由包含尿素、殘留的 氨基甲酸酯和氨的水溶液組成的液流。通過裝置26將從汽提單元7出來 的水溶液流送到中壓處理部分3的蒸餾單元10。在不對(duì)本質(zhì)上常規(guī)的中壓 處理部分3的操作詳述的情況下，從蒸餾單元10得到另外的包含氨和二 氧化碳的氣流，以及由基本上包含尿素和殘留的氨基甲酸酯的水溶液組成 的流。通過裝置27和28將從蒸餾單元10出來的氣流送到達(dá)精餾塔11， 而在中壓處理部分3的其它裝置中將從所述蒸餾單元10出來的水溶液流 進(jìn)行另外的本質(zhì)上常規(guī)的處理，以回收其中包含的氨基甲酸酯。在這種處 理結(jié)束時(shí)，得到由包含尿素和低含量的氨基甲酸酯的溶液組成的流，所述 流從中壓處理部分3被送到用于常規(guī)的尿素回收操作的低壓部分4。種混合物中以本質(zhì)上常規(guī)的方式回收氨，從而得到高純度氨的氣流和氨基 甲酸酯溶液。然后將從精餾塔11出來的氨氣流通過一系列本質(zhì)上常規(guī)的冷卻和壓縮級(jí)適宜地冷凝，并且通過上述裝置22再循環(huán)至到反應(yīng)器5的氨給料流 中。另一方面，通過裝置29和泵30將從精餾塔11得到的氨基甲酸酯溶液 流再循環(huán)至高壓合成部分2的水平冷凝單元6。這種冷凝單元還接收從洗滌器9出來的包含二氧化碳、氨和惰性氣體 的氣流，以及從汽提單元7出來的包含氨和二氧化碳的氣流。具體而言，通過裝置31和32將上述氣相一起混合，并且通過裝置33 將得到的氣態(tài)混合物與來自精餾塔11的氨基甲酸酯溶液流混合，從而得 到通過裝置34供給到水平冷凝單元6的液體/氣體混合物。在單元6中，通過殼方上的氨基甲酸酯溶液(作為冷凝液)將氣體(除惰 性氣體以外)進(jìn)行基本上全部的冷凝，并且通過穿過單元6的管的液體(例 如水)去除冷凝熱。因此在冷凝單元6的出口得到由氨基甲酸酯溶液組成的流，所述流通 過裝置35被供給至洗滌器8以分離惰性氣體，并且通過裝置36從這里被 供給至合成反應(yīng)器5。參考圖2，有利地顯示了按照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的第一實(shí)施方案 適當(dāng)改進(jìn)的圖1的尿素生產(chǎn)設(shè)備。為簡潔起見，省去了中壓處理部分3， 因?yàn)樗c本發(fā)明的以下說明的目的無關(guān)。在圖2中，在結(jié)構(gòu)和功能上與在圖1中所說明的設(shè)備1的那些相同的 設(shè)備l的細(xì)節(jié)將用相同的參考標(biāo)記表示，并且將不作任何進(jìn)一步的描述。由于所述改裝方法，采用垂直布局安置冷凝單元6,并且適當(dāng)改進(jìn)用 于將在從汽提單元3出來的包含處于氣相的氨和二氧化碳的氣流和冷凝液 流(再循環(huán)的氨基甲酸酯溶液)供給至冷凝單元6的裝置，使其將所述氣流 和所述液體同時(shí)并且獨(dú)立供給至管束的每根管，其中在所述管中以等流的 形式從底部向頂部循環(huán)。此外，改進(jìn)用于供給二氧化碳的裝置，使其將它的一部分送至汽提單 元7以用作從反應(yīng)器5出來的反應(yīng)混合物的汽提劑，所述反應(yīng)混合物包含處于水溶液的尿素、氨基甲酸酯和游離氨。為此目的，按照?qǐng)D2的實(shí)施方案，改進(jìn)圖1的現(xiàn)有設(shè)備的裝置33，并 且安置裝置37，所述裝置37用于將要冷凝的氣流與冷凝液流分開地供給 至冷凝單元6。此外，通過以下方式在內(nèi)部改進(jìn)冷凝單元6:將靠近管束底端的氣體 分配器(用參考標(biāo)記37a示意性表示)安置成與裝置37流體連通，所述裝置 37用于將要冷凝的氣流供給至所述垂直的冷凝單元6;以及安置多根連接 導(dǎo)管(未顯示)，所述多根連接導(dǎo)管從所述分配器延伸到管束中的管內(nèi)部以 將所述要冷凝的氣流直接供給到所述管的每一根中。就二氧化碳的供給而言，改進(jìn)裝置15，并且安置:裝置38，用于將所 述二氧化碳的一部分供給至反應(yīng)器5以使尿素合成反應(yīng)熱平衡；以及裝置 39，用于將所述二氧化碳的其余部分供給至汽提單元7。有利地，相對(duì)于來自反應(yīng)器5的下降的水溶液膜，供給至汽提單元7 的二氧化碳在管束中的管內(nèi)部以逆流的形式流動(dòng)，從而充分改善汽提效率 以及來自所述溶液的氨和二氧化碳的回收。具體而言，按照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法，通過汽提得到的水溶液有利 地具有非常低的氨含量，以致于使中壓部分中的氨回收處理變得不必要。因此，按照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的本實(shí)施方案，安置裝置40,所述 裝置40用于將從汽提單元7出來的水溶液流直接送到尿素回收部分4,所 述水溶液流基本上包含尿素和氨基甲酸酯。以這種方式，有利地，可以回 避中壓處理部分，從而達(dá)到相關(guān)裝置的能量和維護(hù)成本的大量節(jié)省。此外，通過從設(shè)備1的操作中排除中壓處理部分3，根據(jù)本發(fā)明的改 裝方法預(yù)見到裝置29和30的改進(jìn)，所述裝置29和30用于將來自所述中 壓處理部分3的氨基甲酸酯溶液再循環(huán)至冷凝單元6。為此目的，將裝置41和42(例如導(dǎo)管41和泵42)安置成將上述冷凝單 元6與尿素回收部分4置于流體連通中，以將在所述尿素回收部分4中得 到的再循環(huán)氨基甲酸酯溶液用作單元6中的冷凝液。還應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的本實(shí)施方案，有利地回避了洗 滌器8，所述洗滌器8用于從冷凝單元6中得到的氨基甲酸酯溶液分離氣 體組分，并且安置裝置43，所述裝置43用于將所述氨基甲酸酯溶液直接供給至合成反應(yīng)器5。此外，相對(duì)于反應(yīng)器5和汽提單元7，將冷凝單元6有利地安置在升 高的位置。有利地，選擇安置冷凝單元6的高度以實(shí)現(xiàn)從冷凝單元6出來 的氨基甲酸酯溶液到合成反應(yīng)器5，以及所得到的水溶液從這里到汽提單 元7的自然循環(huán)(依靠重力)，所述水溶液包含尿素、氨基甲酸酯和游離氨。還應(yīng)當(dāng)指出，在根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的本實(shí)施方案中，預(yù)見到來自 合成反應(yīng)器5的氣流的分離，所述氣流包含氨、二氧化碳和惰性氣體，因 此，預(yù)見到具有下列裝置，所述裝置用于在與來自洗滌器9的氣流和來自 汽提單元7的氣流預(yù)先混合以后，將所述從反應(yīng)器出來的氣流供給至冷凝 單元6。依照根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的另一個(gè)實(shí)施方案(未顯示)，還可以回避 洗滌器9。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的改裝方法預(yù)見到改進(jìn)供給裝置24 和31，并且安置下列裝置，所述裝置用于將從合成反應(yīng)器5出來的水溶液 流直接供給至汽提單元7，所述水溶液流包含尿素、氨基甲酸酯和游離氨。圖3再次顯示了根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的改裝方法的另一條途徑適當(dāng)改進(jìn)的 設(shè)備l(具有為簡單起見而省去的中壓處理部分)。按照該實(shí)施方案，現(xiàn)有設(shè)備1的水平冷凝單元6在結(jié)構(gòu)上是如前所述 改進(jìn)的，但是現(xiàn)在基本上被安置在與反應(yīng)器5和汽提單元7相同的高度。 隨之而來的是，按照本發(fā)明的改裝方法的該實(shí)施方案，安置泵46，所述泵 46用于通過裝置43將從冷凝單元6出來的氨基甲酸酯溶液流循環(huán)到合成 反應(yīng)器5中。此外，關(guān)于供給現(xiàn)在部分送到反應(yīng)器5中以使合成反應(yīng)熱平衡，以及 部分送到汽提單元7中的二氧化碳，進(jìn)行在前面已經(jīng)參考圖2描述的相同 改進(jìn)。還應(yīng)當(dāng)指出，省去了洗滌器9，并且通過安置裝置45改進(jìn)裝置24 和31，所述裝置45用于將從反應(yīng)器5出來的水溶液流直接供給至汽提單 元7，所述水溶液流包含尿素、氨基甲酸酯和游離氨。圖4再次顯示了根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的改裝方法的另一條途徑適當(dāng)改進(jìn)的 設(shè)備l(具有為簡單起見而省去的中壓處理部分)。在圖4中，在結(jié)構(gòu)和功能上與前面的圖中說明的那些相同的設(shè)備1的 細(xì)節(jié)將用相同的參考標(biāo)記表示，并且將不作任何進(jìn)一步的描述。在根據(jù)本發(fā)明的改裝方法的該實(shí)施方案中，通過安置裝置50改進(jìn)用于 供給二氧化碳的裝置18，所述裝置50用于將全部的二氧化碳流供給至汽 提單元7。此外，安置裝置51，所述裝置51用于將從汽提單元7出來的流的小 部分直接供給至合成反應(yīng)器5，所述流包含處于氣相的氨和二氧化碳，而 通過上述裝置32和37，將從所述汽提單元7出來的所述包含處于氣相的 氨和二氧化碳的流的大部分在與氣流預(yù)先混合后供給至冷凝單元6,所述 氣流從合成反應(yīng)器5出來并且通過裝置44被導(dǎo)向所述冷凝單元6。還安置 控制閥52，所述控制閥52用于控制包含氨和二氧化碳的氣流的大部分和 小部分。按照本發(fā)明的該實(shí)施方案，還如前面已經(jīng)參考圖2所述一樣改進(jìn)設(shè)備 1 ，以及如前面參考圖3所述一樣進(jìn)一步排除洗滌器9。使用根據(jù)本發(fā)明的改裝方法得到的優(yōu)點(diǎn)很多。具體而言，值得指出的 是，使用這種改裝，可以以簡單和有效率的方式同時(shí)得到冷凝單元6的高 交換系數(shù)、高轉(zhuǎn)化產(chǎn)率，從而獲得高生產(chǎn)能力。此外，可以省去使用熱汽 提技術(shù)操作的設(shè)備的中壓處理部分，從而充分地減少能量和維護(hù)成本。所 有這些通過最低限度地干預(yù)現(xiàn)有設(shè)備而得以實(shí)現(xiàn)，從而將用于這種干預(yù)的 投資成本保持得低。最后，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為由根據(jù)本發(fā)明的改裝方法限定的保護(hù)范圍延伸-以及延 伸到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的改進(jìn)-還延伸到因現(xiàn)有冷凝單元以及具有在前面參考圖2-4 所述類型的構(gòu)造的新單元的磨損而替換的具體情形。這種具體情形發(fā)生在 現(xiàn)有單元在其操作壽命的終點(diǎn)，即它不再確?？煽恳约俺志玫牟僮鞯臅r(shí) 候。
權(quán)利要求
1.用于改裝下列類型的尿素設(shè)備的方法，所述尿素設(shè)備包含-尿素合成反應(yīng)器(5)；-用于將氨和二氧化碳供給至所述尿素合成用反應(yīng)器的裝置(15，18)；-熱汽提單元(7)，其用于將從所述反應(yīng)器出來的反應(yīng)混合物進(jìn)行氨基甲酸酯的部分分解處理以及游離氨的部分分離，所述反應(yīng)混合物包含處于水溶液的尿素、氨基甲酸酯和游離氨，從而得到包含處于氣相的氨和二氧化碳的流以及包含處于水溶液的尿素、殘留的氨基甲酸酯和氨的流；-在中壓下操作以將所述流進(jìn)行氨的基本上全部分離處理以及氨基甲酸酯的部分分解的部分(3)，所述流包含處于水溶液的氨基甲酸酯、尿素和氨；-回收部分(4)，所述回收部分(4)在包含尿素和殘留的氨基甲基酯的流的低壓下操作以將水溶液中的氨基甲酸酯與尿素分離，所述流是在所述在中壓下操作的部分中得到的；-至少一個(gè)水平冷凝單元(6)，其用于將從所述汽提單元出來的所述流進(jìn)行基本上全部冷凝，所述流包含處于氣相的氨和二氧化碳，從而得到包含處于水溶液的氨基甲酸酯的液流；-用于將所述液流供給至所述尿素合成反應(yīng)器的裝置(35，36)，所述液流包含處于水溶液的氨基甲酸酯；所述改裝方法的特征在于它包括下列步驟-將所述至少一個(gè)水平冷凝單元(6)改變成至少一個(gè)“浸沒”型垂直冷凝單元，所述“浸沒”型垂直冷凝單元包含具有用于氨基甲酸酯的冷凝的多根管的管束；-安置下列裝置(37，41)，所述裝置(37，41)用于將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流和所述包含氨基甲酸酯的冷凝液同時(shí)且獨(dú)立地供給至所述垂直冷凝單元(6)的所述管束的每根管，其中將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流以及所述包含氨基甲酸酯的冷凝液在所述管中以等流的形式從底部向頂部循環(huán)；和-安置下列裝置(39，50)，所述裝置(39，50)用于將至少一部分給料二氧化碳供給到所述汽提單元(7)中以用作從所述反應(yīng)器(5)出來的所述反應(yīng)混合物的汽提劑，所述反應(yīng)混合物包含處于水溶液的尿素、氨基甲酸酯和游離氨。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的改裝方法，其特征在于，所述安置用于將所述包 含處于氣相的氨和二氧化碳的流以及所述冷凝液供給至所述管束的裝置 (37，41)的步驟包括下列進(jìn)一步的操作-將靠近所述管束底端的氣體分配器安置成與下列裝置(37)流體連通， 所述裝置(37)用于將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流供給至所述垂 直冷凝單元；-安置多根連接導(dǎo)管，所述多根連接導(dǎo)管從所述分配器延伸到所述管內(nèi) 部以將所述包含處于氣相的氨和二氧化碳的流直接供給到所述管的每一 根中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的改裝方法，其特征在于，相對(duì)于所述反應(yīng)器 (5)和所述汽提單元(7)，將所述浸沒型垂直冷凝單元(6)安置在升高的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的改裝方法，其特征在于 -將所述浸沒型垂直冷凝單元(6)安置在與所述反應(yīng)器(5)和所述汽提單元(7)基本上相同的高度；和-安置下列裝置(46)，所述裝置(46)用于將來自所述垂直冷凝單元(6)的 所述液流用泵抽到所述反應(yīng)器(5)，所述液流包含處于水溶液的氨基甲酸 酯。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的改裝方法，其特征在于，它還包括下 列步驟安置下列裝置(40)，所述裝置(40)用于將來自所述汽提單元(7)的流供給 至所述低壓尿素回收部分(4)，所述流包含處于水溶液的尿素和殘留的氨基 甲酸酯。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的改裝方法，其特征在于，它還包括下 列步驟安置下列裝置(50)，所述裝置(50)用于將全部二氧化碳給料供給到所述 汽提單元(7)中以用作從所述反應(yīng)器出來的所述反應(yīng)混合物的汽提劑，所述反應(yīng)混合物包含處于水溶液的尿素、氨基甲酸酯和游離氨；安置下列裝置(51)，所述裝置(51訴于將從所述汽提單元(7)出來的所述流的小部分直接供給至所述尿素合成用反應(yīng)器(5)，所述流包含處于氣相的 氨和二氧化碳；-安置下列裝置(32)，所述裝置(32)用于將從所述汽提單元(7)出來的所 述流的大部分供給至所述冷凝單元(6)，所述流包含處于氣相的氨和二氧化 碳。
全文摘要
一種用于改裝下述類型的尿素設(shè)備的方法，所述尿素設(shè)備包含合成部分(2)，具有尿素合成反應(yīng)器(5)、熱汽提單元(7)和至少一個(gè)水平冷凝單元(6)；在中壓下操作的處理部分(3)；和在低壓下操作的回收部分(4)，所述方法預(yù)見將所述至少一個(gè)水平冷凝單元(6)改變成包含管束的浸沒型垂直冷凝單元，并且安置裝置(37，41)，用于將包含處于氣相的氨和二氧化碳的流和包含氨基甲酸酯的冷凝液流同時(shí)且獨(dú)立供給至所述管束的每根管，其中在所述管中以等流形式從底部向頂部循環(huán)；和裝置(39，50)，用于將至少一部分給料二氧化碳供給至所述汽提單元(7)以用作汽提劑。由于本發(fā)明的改裝方法，充分改善冷凝部分(6)的效率，從而允許增加其能力，并可以省去中壓處理部分(3)，從而獲得能量和維護(hù)成本的降低。
文檔編號(hào)C07C273/04GK101219971SQ20071019322
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者喬治·帕加尼 申請(qǐng)人:烏里阿·卡薩勒有限公司