用于處理來自三聚氰胺設備的廢氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在用于尿素和三聚氰胺生產(chǎn)的一體化工藝中處理或利用在三聚氰胺設備中獲得的廢氣(3)的方法，所述三聚氰胺設備包括至少一個三聚氰胺合成反應器(1)和至少一個洗滌單元(2)，其中將離開三聚氰胺合成反應器(1)的廢氣(3)供給到洗滌區(qū)段(2)中，并且通過至少一條連接洗滌區(qū)段(2)和至少一個尿素合成設備(6)的管線(5)將離開洗滌區(qū)段(2)的經(jīng)洗滌廢氣(3)從洗滌區(qū)段(2)轉(zhuǎn)移到至少一個尿素合成設備(6)。該方法的特征在于，通過將至少一種氨基甲酸酯溶液(4)供給到連接洗滌區(qū)段(2)與尿素設備(6)的管線(5)中，將離開洗滌區(qū)段(2)的經(jīng)洗滌廢氣(3)與氨基甲酸酯溶液(4)在洗滌區(qū)段(2)的緊鄰的下游處混合。本發(fā)明還涉及用于實施該工藝的一體化尿素-三聚氰胺設備。
【專利說明】用于處理來自三聚氰胺設備的廢氣的方法
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于處理廢氣的工藝和根據(jù)權(quán)利要求11
的一體化的尿素三聚氰胺設備。
[0002]本發(fā)明涉及一種用于處理在三聚氰胺合成反應器中獲得的廢氣的方法，所述三聚氰胺合成反應器是用于三聚氰胺和尿素生產(chǎn)的一體化工藝的一部分。
[0003]用于尿素和三聚氰胺生產(chǎn)的一體化工藝是已知的，其中在三聚氰胺設備中、特別是在低壓型或高壓型的三聚氰胺合成工藝中生產(chǎn)三聚氰胺。三聚氰胺合成使用氨和尿素作為原料，其中在尿素生產(chǎn)設備中生產(chǎn)尿素，將來自三聚氰胺合成設備或反應器的廢氣(其基本包含氨和二氧化碳)回收至尿素生產(chǎn)設備作為原料。
[0004]就用于三聚氰胺合成的高壓工藝而言，尿素與氨在320°C至450°C的溫度和5MPa至60MPa的壓力下反應，從而獲得液態(tài)三聚氰胺和廢氣，所述廢氣主要由氨、二氧化碳和少量氣態(tài)三聚氰胺組成。在將三聚氰胺熔體與廢氣分離之后，使用不同的方法加工所述三聚氰胺熔體，以獲得純?nèi)矍璋?。?yōu)選將廢氣回收至尿素設備。
[0005]在將廢氣回收至三聚氰胺設備之前，需要處理所述廢氣以除去氣態(tài)三聚氰胺和其它副產(chǎn)物，這是因為所述氣態(tài)三聚氰胺和副產(chǎn)物可能妨礙尿素生產(chǎn)。
[0006]用于將廢氣回收至尿素設備的不同方法是已知的，這些方法包括在將廢氣回收至尿素區(qū)段之前，從廢氣中除去氣態(tài)三聚氰胺及其副產(chǎn)物的步驟。
[0007]根據(jù)US 3，723，430,離開高壓三聚氰胺合成反應器的廢氣進入廢氣洗滌單元，其中用尿素熔體洗滌或凈化廢氣。此時，離開洗滌區(qū)段的尿素包含殘留的三聚氰胺和副產(chǎn)物，并且被直接供給至三聚氰胺合成反應器。`隨后，將經(jīng)純化的或經(jīng)凈化的三聚氰胺廢氣直接轉(zhuǎn)移到低壓尿素反應器中而無需冷凝`。
`[0008]WO 2005/080321A1涉及一種用于尿素和三聚氰胺生產(chǎn)的一體化工藝，其中在洗滌單元或凈化器單元中使用尿素溶液或熔體洗滌或凈化因三聚氰胺合成的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的廢氣，并且隨后將所述廢氣供給至廢氣冷凝區(qū)段。在所述冷凝區(qū)段中，將來自三聚氰胺合成區(qū)段的廢氣與氨基甲酸酯水溶液混合在一起并冷凝。氨基甲酸酯溶液源自尿素設備的尿素回收區(qū)段。在冷凝器單元中，廢氣通過與冷卻流體(例如水)進行間接熱交換完全冷凝在氨基甲酸酯溶液中，從而獲得濃縮的氨基甲酸酯水溶液，隨后將該水溶液供給回到尿素合成區(qū)段。
[0009]WO 2008/052640A1也涉及一種用于尿素和三聚氰胺生產(chǎn)的一體化工藝，其中尿素設備為完全回收型并且三聚氰胺設備是高壓設備。三聚氰胺合成的廢氣在凈化器單元中用液態(tài)尿素來凈化或洗滌，并且在至少0.2MPa的壓力(通常使用IMPa至7MPa的壓力)下獲得。廢氣的冷凝發(fā)生在尿素設備的中壓區(qū)段，其中使用由尿素合成回收的氨基甲酸酯水溶液來實施冷凝。尿素設備的中壓區(qū)段與來自三聚氰胺設備的廢氣具有相同的壓力。因此，冷凝在廢氣的壓力下發(fā)生。用于冷凝的氨基甲酸酯水溶液只與來自三聚氰胺合成區(qū)段的廢氣在冷凝區(qū)段混合。
[0010]因此，用于處理來自三聚氰胺合成反應器之廢氣的常規(guī)方法是在洗滌單元或凈化器單元中使用液態(tài)尿素進行洗滌。廢氣洗滌使得能夠純化來自氣態(tài)三聚氰胺和副產(chǎn)物的廢氣并且離開洗滌單元的頭部，其通常具有195°C至205°C的溫度和大于IOMPa的壓力。然后將這些廢氣直接(即，以氣態(tài)形式)或者在其冷凝到氨基甲酸酯水溶液之后轉(zhuǎn)移到尿素設備的高壓部分，在該高壓部分中，將廢氣用于尿素合成。
[0011]盡管離開廢氣洗滌單元的廢氣實際上只包含氨和二氧化碳并且因此是干燥的，但是在連接三聚氰胺設備的洗滌單元與尿素設備的廢氣管線中發(fā)現(xiàn)了不期望的腐蝕現(xiàn)象。這些不期望的腐蝕現(xiàn)象可能是由于少許痕量的水(其有利于廢氣冷凝至氨基甲酸酯)。造成腐蝕現(xiàn)象的另一個原因可能是，由絕熱不好引起廢氣冷凝，其進而引起廢氣的溫度下降并且隨后與痕量的水組合，以及廢氣的冷凝。
[0012]已知氨基甲酸酯是一種高腐蝕性的液體(Nitrogen，1996年9月/10月，Nr.223，第39至48頁)。為了避免或減少由氨基甲酸酯液體引起的不期望的腐蝕，已建議用鈍化空氣沖刷合成裝置，特別是與氨基甲酸酯溶液接觸的管線。鈍化空氣可額外地富有氧氣。鈍化空氣促進在裝置的內(nèi)表面上形成穩(wěn)定的氧化物層，并且因此防止腐蝕。例如，將鈍化空氣引入尿素凈化器的上部區(qū)域，并且因此也沖刷了廢氣管線。
[0013]可以看出，在廢氣管線中檢測到腐蝕的另一個原因是所攜帶的固體顆粒局部地沉積在廢氣管線中，例如，在表面因焊縫而不平整的位置處。這些沉積物可阻止金屬表面與鈍化空氣相接觸；從而在這些位置處可能發(fā)生腐蝕。
[0014]用于將廢氣從三聚氰胺設備轉(zhuǎn)移至尿素設備的廢氣管線是在兩個設備之間的中央連接管線，并且可以具有多至幾百米的長度。例如，通常連接管線(特別是較老的設備中)可以具有200m至300m的長度，然而在較新的設備中，管線的長度可以降低至約IOm或20m。但是，由于在這些廢氣管線中遇到的強腐蝕問題，有必要關閉整個設備綜合體，以實施必要的維修。然而，這樣成本高，因此不可取。
[0015]還已知腐蝕現(xiàn)象隨著溫度的升高而增加。因此，在尿素凈化器之后或者下游的廢氣管線中減少腐蝕的一種可能的方法可以是降低來自凈化器之廢氣的溫度。例如，可以通過在較低的溫度水平操作廢氣凈化器來將其完成。然而，該方法的缺點是廢氣熱不能照例用于進入三聚氰胺反應器的尿 素熔體的預熱。
[0016]另一種方法可以是將水供給至廢氣管線中。然而，其與尿素合成的生產(chǎn)相悖，因為額外的水不利地影響尿素的合成率，并且會導致操作原料(如蒸汽)的較高消耗。此外，有必要在廢氣進入尿素設備之前除去其中的水。
[0017]因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種方法和一種裝置，其使得能夠減少連接三聚氰胺設備與尿素設備的廢氣管線的腐蝕，而不會遇到現(xiàn)有技術中所述的問題。
[0018]通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求11的設備解決了該目的。
[0019]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法涉及在一個用于尿素和三聚氰胺生產(chǎn)的一體化工藝中處理在三聚氰胺設備(特別是高壓三聚氰胺合成設備)中獲得的廢氣，所述三聚氰胺設備包括至少一個三聚氰胺合成反應器和至少一個洗滌單元。將離開作為高壓三聚氰胺設備的一部分的三聚氰胺合成反應器的廢氣供給至所述洗滌區(qū)段中，該洗滌區(qū)段也被稱為尿素凈化器。
[0020]將離開洗滌區(qū)段或凈化器的經(jīng)洗滌廢氣從所述洗滌區(qū)段經(jīng)至少一條管線轉(zhuǎn)移到至少一個尿素合成設備。這意味著管線連接所述洗滌區(qū)段并且因此連接三聚氰胺設備與至少一個尿素合成設備。[0021]在本方法中，將離開洗滌區(qū)段或凈化器的經(jīng)洗滌廢氣與至少一種氨基甲酸酯溶液在洗滌區(qū)段下游(即，離開洗滌區(qū)段的緊(immediately)后方)混合。該混合通過將氨基甲酸酯溶液供給至連接所述洗滌區(qū)段與所述尿素設備的管線中來實施。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，選擇廢氣與供給至管線的氨基甲酸酯溶液的體積比，使得能夠在管線中獲得廢氣與氨基甲酸酯溶液的兩相混合物。
[0023]因此，當混合來自洗滌單元的廢氣與供給到管線中的氨基甲酸酯溶液時，在連接三聚氰胺設備和尿素設備的管線中獲得氣態(tài)廢氣與液態(tài)氨基甲酸酯(氣態(tài)/液態(tài))的兩相混合物或產(chǎn)物。也可以將氨基甲酸酯水溶液供給到管線中視為發(fā)生在洗滌單元或凈化器中的洗滌工藝的另一步驟。
[0024]因此，選擇廢氣與氨基甲酸酯溶液的比，使得至少供給能夠使一部分廢氣超過廢氣的飽和點而冷凝的量的氨基甲酸酯溶液。因此，廢氣與供給至管線的氨基甲酸酯溶液的體積比為2: I至10: 1，優(yōu)選為2:1至8: 1，最優(yōu)選為2.3: I至5:1。盡管存在高腐蝕性的氨基甲酸酯，但是將氨基甲酸酯水溶液供給到廢氣管線中出乎意料地降低了管線的腐蝕作用。因此，存在于管線中的腐蝕性氨基甲酸酯由供給到管線中的氨基甲酸酯溶液以及通過廢氣冷凝形成的額外的氨基甲酸酯組成。
[0025]這種降低或減少腐蝕的作用是基于現(xiàn)有技術所預料不到的。盡管氨基甲酸酯溶液的供給降低了廢氣的溫度(就其本身而言會減少腐蝕)，但是氨基甲酸酯水溶液的腐蝕特性通常會抵消該作用，并且會增加腐蝕。此外，當混合廢氣與氨基甲酸酯溶液時，至少一部分三聚氰胺廢氣發(fā)生冷凝，并且因此進一步形成濃縮的氨基甲酸酯溶液，甚至強化了腐蝕作用。
[0026]與如剛剛所述的預期現(xiàn)象相反，根據(jù)本發(fā)明的方法強烈地降低管線的腐蝕。據(jù)推測，由于至少一部分廢氣的冷凝，在水平廢氣管線的下部形成了液體膜。由廢氣流覆蓋所述膜并且進行沖刷。該沖刷進而阻止固體顆粒及生銹顆粒沉積，否則它們會促進腐蝕。
[0027]在本發(fā)明的上下 文中，術語“緊鄰的(地)”表示使用靠近或者鄰近洗滌單元或凈化器出口(即，洗滌單元的下游)的合適入口將氨基甲酸酯溶液供給到管線中。這意味著洗滌或凈化器出口(特別是洗滌區(qū)段或凈化器的膨脹閥或壓力控制閥)與至少一個位置(例如布置在管線上的氨基甲酸酯溶液入口)之間的距離優(yōu)選地小。
[0028]洗滌單元的出口與用于供給氨基甲酸酯溶液的入口之間的距離取決于連接管線的總長度。
[0029]在本工藝的一個實施方案中，用于將氨基甲酸酯溶液供給至連接管線的入口布置在與洗滌區(qū)段距離在連接管總長度的1/3、優(yōu)選為1/4之內(nèi)的位置或地點處。
[0030]因此，在連接管線的總長度為幾百米(例如200m至300m)的情況下，入口與洗滌區(qū)段出口之間的距離不大于100m，優(yōu)選50m，更優(yōu)選20m，最優(yōu)選10m。在連接管線的總長度為IOm至20m的情況下,入口與洗漆區(qū)段出口之間的距離為6m,優(yōu)選為5m,更優(yōu)選為3m,最優(yōu)選為lm。
[0031]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，將至少一種氨基甲酸酯溶液供給到連接洗滌區(qū)段與尿素設備的管線的至少一個下游位置處，例如與洗滌區(qū)段或凈化器的距離為5m的入口。因此，根據(jù)該實施方案，洗滌區(qū)段或凈化器出口(例如合適的膨脹閥或壓力控制閥)與至少一個用于供給氨基甲酸酯溶液的入口(例如合適的噴嘴)之間的距離優(yōu)選為5m。但是，一般還可以構(gòu)思更進一步減小凈化器出口與氨基甲酸酯入口之間的距離。凈化器出口與氨基甲酸酯入口之間的距離也可以為0.5m至5m以下，優(yōu)選Im至3m。
[0032]在本方法的另一個優(yōu)選實施方案中，所述洗滌區(qū)段包括帶有膨脹閥或壓力閥的豎直洗滌裝置，所述膨脹閥或壓力閥可布置為在豎直方向上與洗滌裝置具有預定距離，例如Im至5m,優(yōu)選2m至5m。
[0033]連接管線從所述豎直洗滌區(qū)段的膨脹閥或壓力閥豎直地進一步延伸預定距離至一個點，在該處，連接管線彎曲預定的角度，優(yōu)選至少90°，最優(yōu)選90°至110°的角度。
[0034]膨脹閥或壓力閥與管線彎曲點之間的連接管線的距離或長度通常根據(jù)局部可用空間來選擇，但可以例如為Im至5m,優(yōu)選2m至5m。
[0035]在彎曲點或彎折點之后，連接管線隨后水平地或者以預定傾角朝向尿素設備(其中通過上述彎曲角度來確定該傾斜)延伸，以連接洗滌區(qū)段與尿素設備。隨后，在與所述連接管線的彎曲點的距離為至少5m、優(yōu)選至少3m、最優(yōu)選至少Im的入口處，將至少一種氨基甲酸酯溶液供給到連接管線中。
[0036]在另一個實施方案中，所述至少一種氨基甲酸酯溶液包含10重量％至50重量％的0)2和10重量％至50重量％的見13。所供給的氨基甲酸酯溶液的溫度優(yōu)選為60°C至90°C并且其壓力等于三聚氰胺設備的高壓部分中的壓力，即3MPa至15MPa，優(yōu)選SMPa至12MPa。一般而言，待供給到管線中之氨基甲酸酯溶液的壓力應高于供給到管線中的廢氣的壓力(即三聚氰胺設備的高壓部分中壓力)，以將氨基甲酸酯溶液供給或注入管線中。
[0037]離開洗滌區(qū)段的廢氣在尿素凈化器頭部的溫度為190°C至250°C，優(yōu)選195°C至230°C，最優(yōu)選195°C至205°C。廢氣的壓力通常為3MPa以上，優(yōu)選為8MPa以上。
[0038]在混合氨基甲酸酯溶液與離開洗滌區(qū)段的廢氣之后，將管線中混合物的溫度調(diào)節(jié)為 140°C至 200°C、優(yōu)選 150°C`至 190°C的值。
[0039]在一個特別優(yōu)選的實施方案中，所述至少一種氨基甲酸酯溶液源自所述尿素設備，特別地源自所述尿素設備的低壓部分。優(yōu)選在完全回收型工藝(其中所述回收包括汽提工藝)中回收作為未轉(zhuǎn)化的NH3與CO2之產(chǎn)物的源自尿素設備的氨基甲酸酯溶液。在所述汽提工藝中，隨著尿素設備的中壓和/或低壓部分的壓力降低，氨基甲酸酯在若干降壓步驟中分解為NH3、CO2和水，它們進而被回收至尿素合成反應器。
[0040]這樣的尿素合成與回收工藝的組合例如被稱為斯那姆氨汽提工藝(SnamprogettiAmmoni a-and Self-stripping process)(UIlmann ' s Encyclopedia of IndustrialChemistry,第6版,2005, Chapter Urea,第I至36頁)。該工藝包括以下步驟:通過將C02、NH3和經(jīng)回收氨基甲酸酯供給至尿素合成反應器來合成尿素，隨后將合成混合物轉(zhuǎn)移至中壓再循環(huán)和低壓再循環(huán)，其中使用汽提工藝將氨基甲酸酯溶液與尿素產(chǎn)物分離，并將氨基甲酸酯溶液回收至尿素合成反應器。然后，在整理工藝中進一步處理所得尿素。
[0041]如前面所提到的，在本發(fā)明的上下文中，優(yōu)選將源自這樣的尿素回收工藝的氨基甲酸酯溶液供給到連接三聚氰胺設備的尿素凈化器與尿素設備的管線中。因此，氨基甲酸酯溶液可以源自尿素汽提工藝的中壓區(qū)段、低壓區(qū)段和/或任何其它區(qū)段。但是，優(yōu)選使用來自尿素汽提工藝的低壓區(qū)段的氨基甲酸酯溶液。也可以添加來自任何其它合適來源的氨基甲酸酯溶液。
[0042]在一個實施方案中，在多于一個位置(例如沿著管線的入口，優(yōu)選多至4個位置或入口)處，將氨基甲酸酯溶液供給到所述連接所述洗滌區(qū)段與所述尿素設備的管線中。這表示氨基甲酸酯溶液的供給不局限于洗滌單元緊鄰的下游處的一個位置。但是，需要至少在最接近洗滌單元的位置處供給氨基甲酸酯溶液在本發(fā)明的含義范圍內(nèi)。
[0043]在本發(fā)明的一個實施方案中，在離開所述洗滌區(qū)段的緊后方之管線上的第一入口或位置(即在洗滌區(qū)段或凈化器的緊鄰的下游處，例如在洗滌區(qū)段或凈化器下游的5m之內(nèi))處，將氨基甲酸酯溶液總量的至少20%供給到所述連接所述洗滌區(qū)段與尿素設備的管線中。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，在第一位置或氨基甲酸酯入口處，將100%的氨基甲酸酯溶液引入管線中。
[0044]可以使用至少一個噴嘴或注射器作為氨基甲酸酯溶液的入口將氨基甲酸酯溶液供給至連接洗滌區(qū)段與尿素設備的管線中。所述噴嘴或注射器可布置在管線上，與管線中的流的方向成0°至90°角。如果必要的話，還可以在供給位置處安裝混合裝置，該混合裝置使得能夠使來自尿素設備的氨基甲酸酯溶液與新鮮的NH3或CO2混合。
[0045]由于優(yōu)選地來自尿 素汽提區(qū)段的氨基甲酸酯溶液的溫度較低(溫度為60°C至90°C )，所以當將氨基甲酸酯溶液供給至廢氣管線中時，管線中發(fā)生至少一部分冷凝。氨基甲酸酯水溶液支持廢氣冷凝，并且隨后與冷凝的廢氣一起被回收至尿素反應器。該方法的一個優(yōu)點是可以實施回收而無需向尿素合成反應器中添加水。
[0046]在另一個實施方案中，在管線中獲得的廢氣與氨基甲酸酯溶液的混合物進入作為尿素設備一部分的尿素合成反應器之前，將其供給到至少一個冷凝器單元。通過此操作，在所述冷凝器單元中發(fā)生存在于廢氣與氨基甲酸酯溶液的混合物中的廢氣的完全或部分冷凝，所述冷凝器單元優(yōu)選地位于尿素合成反應器的緊鄰的上游處，例如I至5m處。也可以將剛剛所述的冷凝器單元視為尿素合成設備的一部分。
[0047]在一個特別優(yōu)選的實施方案中，在混合廢氣與氨基甲酸酯溶液之后立即將在至少一條管線中獲得的廢氣與氨基甲酸酯溶液的混合物供給到至少一個冷凝器單元中，在所述冷凝器單元中發(fā)生廢氣和氨基甲酸酯溶液的完全或部分冷凝。
[0048]在這種情況下，冷凝器單元優(yōu)選地位于洗滌單元的緊鄰的下游處，其與洗滌單元的距離取決于連接管線的總長度。因此，在連接管線的總長度為幾百米(例如200m至300m)的情況下，冷凝器與洗滌單元或區(qū)段出口之間的距離不大于100m，優(yōu)選50m，更優(yōu)選20m。在連接管線的總長度為IOm至20m的情況下，冷凝器與洗滌區(qū)段出口的距離為Sm，優(yōu)選為5m，更優(yōu)選為3m。在這種情況下，不僅可以發(fā)生氨基甲酸酯溶液供給到廢氣管線中，而且在冷凝器中發(fā)生散熱，使得能夠在三聚氰胺設備的洗滌單元的幾乎緊鄰的下游處實現(xiàn)廢氣完全冷凝。這使得可以減小三聚氰胺設備與尿素設備之間的廢氣管線，并且因此更進一步減少成本。
[0049]在另一個優(yōu)選實施方案中，將在所述廢氣管線中獲得的廢氣與氨基甲酸酯溶液的混合物供給到布置在三聚氰胺設備的洗滌單元與尿素設備(特別是尿素合成反應器)之間的至少兩個冷凝器單元，其中在第一冷凝器單元中發(fā)生廢氣和氨基甲酸酯溶液的部分冷凝，在第二冷凝器單元中發(fā)生廢氣和氨基甲酸酯溶液的完全冷凝。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的工藝在一體化尿素-三聚氰胺設備中實施，該設備包括至少一個三聚氰胺設備和至少一條連接所述至少一個三聚氰胺設備(特別是至少一個洗滌區(qū)段)與至少一個尿素設備的管線，所述三聚氰胺設備包括至少一個三聚氰胺合成反應器和至少一個用于離開三聚氰胺合成反應器之廢氣的洗滌區(qū)段；所述尿素設備包括至少一個尿素合成反應器。所述一體化尿素-三聚氰胺設備還包括至少一個入口，特別地用于將氨基甲酸酯溶液供給至所述管線中以獲得包含所述廢氣和所述氨基甲酸酯溶液的兩相混合物，其中所述入口位于洗滌區(qū)段緊鄰的下游處的所述管線上。
[0051]此外，洗滌單元出口與用于供給氨基甲酸酯溶液的入口之間的距離取決于連接管線的總長度，并且優(yōu)選為連接管線總長度的1/3，最優(yōu)選1/4。因此，在連接管線的總長度為幾百米(例如200m至300m)的情況下，入口與洗滌區(qū)段出口之間的距離不大于100m，優(yōu)選50m,更優(yōu)選20m,最優(yōu)選10m。在連接管線的總長度為IOm至20m的情況下,入口與洗漆區(qū)段出口之間的距離為6m,優(yōu)選為5m,更優(yōu)選為3m,最優(yōu)選為lm。
[0052]在一個優(yōu)選實施方案中，所述一體化尿素-三聚氰胺設備包括至少一個用于混合物(包含所述廢氣和所述氨基甲酸酯溶液)的部分或完全冷凝的冷凝器單元，其中所述冷凝器單元位于所述洗滌區(qū)段和所述入口的緊鄰的下游處。因此，冷凝器單元位于用于將氨基甲酸酯溶液供給至管線中的入口的下游。該洗滌器單元與凈化器出口之間的距離優(yōu)選如前所述。
[0053]在一個最優(yōu)選的實施方案中，所述一體化尿素-三聚氰胺設備包括至少一個入口和至少一個冷凝器單元，所述至少一個入口位于與三聚氰胺洗滌區(qū)段出口下游相距5m的用于供給氨基甲酸酯溶液的三聚氰胺設備與尿素設備之間的管線處，并且所述至少一個冷凝器單元布置在洗滌區(qū)段出口下游20m的距離處。因此，氨基甲酸酯入口與冷凝器單元之間的優(yōu)選距離為15m。
[0054]在另一個實施方案中，所述一體化尿素-三聚氰胺設備包括至少一個用于混合物(包含所述廢氣和所述氨基甲酸酯溶液)部分或完全冷凝的冷凝器單元，其位于所述尿素合成反應器的緊鄰的上游處。
[0055]所述一體化尿素-三聚氰胺設備還可包括至少一個用于混合物(包含所述廢氣和所述氨基甲酸酯溶液)的部 分冷凝的冷凝器單元，該冷凝器單元位于所述洗滌區(qū)段的緊鄰的下游處；和至少一個用 于混合物(包含所述廢氣和所述氨基甲酸酯溶液)的完全冷凝的冷凝器單元，該冷凝器單元位于所述尿素合成反應器的緊鄰的上游處。但是，這兩個冷凝器單元也可以布置在沿著連接三聚氰胺設備洗滌區(qū)段與尿素設備的尿素合成反應器的管線的任意位置處。
[0056]所述一體化尿素-三聚氰胺設備還可以包括多于一個入口，特別是多至四個入口，用于將氨基甲酸酯溶液供給至所述管線中，以獲得包含所述廢氣和所述氨基甲酸酯溶液的混合物。
[0057]現(xiàn)基于下述實施例并結(jié)合附圖進一步更詳細地說明本發(fā)明。附圖示出:
[0058]圖1根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖；
[0059]圖2根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖；
[0060]圖3根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖；
[0061]圖4根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖；
[0062]圖5根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖，以及
[0063]圖6根據(jù)本發(fā)明第六實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖。
[0064]圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的一體化尿素-三聚氰胺設備的示意圖，其中所述三聚氰胺設備包括三聚氰胺合成反應器I和尿素凈化器2。在三聚氰胺合成反應器I中，優(yōu)選地來自尿素設備6的尿素7在NH3的存在下反應生成三聚氰胺，所述尿素設備6包括尿素合成反應器和進一步處理系統(tǒng)(further work-up sages)。三聚氰胺熔體12包含作為主要產(chǎn)物的三聚氰胺以及廢氣3NH3和CO2和副產(chǎn)物(例如三聚氰胺冷凝產(chǎn)物密勒胺或蜜白胺和三聚氰胺的氧化產(chǎn)物例如三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺)。
[0065]從三聚氰胺熔體12中分離廢氣3。三聚氰胺熔體12離開三聚氰胺合成反應器I并經(jīng)歷若干個純化步驟，其可包括用含氨或堿的溶液進行三聚氰胺熔體的淬火工藝，并且進一步處理固化三聚氰胺。這些工藝是本領域的技術人員公知的。
[0066]廢氣3主要包括NH3XO2，還包括氣態(tài)三聚氰胺和最終的三聚氰胺副產(chǎn)物。為了回收見13和CO2用于尿素生產(chǎn)，期望從廢氣流中除去氣態(tài)三聚氰胺和副產(chǎn)物。因此，將來自三聚氰胺反應器的廢氣3轉(zhuǎn)移至洗滌單元或尿素凈化器2。在洗滌單元或尿素凈化器2中，用來自尿素設備的尿素7洗滌或凈化廢氣流3。尿素7通過從廢氣流中除去氣態(tài)三聚氰胺和副產(chǎn)物來洗滌或凈化廢氣。同時，尿素7被溫度通常為195°C至205°C的廢氣3加熱。然后，將離開凈化器2的尿素7供給至三聚氰胺合成反應器I。
[0067]不含氣態(tài)三聚氰胺及其副產(chǎn)物的廢氣3通過適當?shù)某隹趶膬艋?的頭部離開尿素凈化器2進入連接尿素凈化器2與尿素設備6的管線中。尿素設備6包括尿素合成反應器和至少一個再循環(huán)段(stage)(未示出)。在凈化器2出口的緊鄰的下游處處提供有用于將氨基甲酸酯溶液4供給到管線5中的入口 10。氨基甲酸酯溶液4是尿素合成的副產(chǎn)物并且轉(zhuǎn)移自氨基甲酸酯再循環(huán)段之一，例如作為尿素設備6的一部分的低壓再循環(huán)區(qū)段(未示出)。
[0068]入口 10以噴嘴的形式布置在凈化器2的下游，與凈化器2的距離小于10m，例如5m。入口或噴嘴10布置為與流和管線5的方向成45°角。這使得能夠快速混合氨基甲酸酯溶液4和廢氣流3。
[0069]經(jīng)入口 10將溫度為60°C至9`0°C的氨基甲酸酯溶液4供給到管線5中。由于氨基甲酸酯溶液4的較低溫度，廢氣3被冷卻并且在管線5中的供給位置處發(fā)生廢氣3的部分冷凝。
[0070]廢氣3與液態(tài)氨基甲酸酯溶液4的混合物是兩相體系，即氣-液體系，隨后將該體系通過管線5直接轉(zhuǎn)移到尿素設備6的尿素合成反應器中，在此將混合物與新鮮的NH3和CO2以及經(jīng)回收氨基甲酸酯溶液混合。
[0071]如下文中通過實施例進一步描述的，盡管使用了高腐蝕性的氨基甲酸酯，但是將氨基甲酸酯水溶液4供給到廢氣管線5中，并且由此混合廢氣3與氨基甲酸酯溶液4出乎意料地減少了管線的腐蝕作用。
[0072]因此，如圖1以及后面圖2至圖5中示例性描述的一體化尿素-三聚氰胺設備出乎意料地使得能夠以簡單且意想不到的方式將來自三聚氰胺設備的廢氣3回收到尿素設備中，而無需關閉用于除去管線腐蝕部分的設備，并且因此用于成本效益更好的三聚氰胺生產(chǎn)。
[0073]圖2涉及本發(fā)明的第二實施方案和在圖2中示意性示出的一體化尿素三-聚氰胺設備，并且包括圖1的設備的全部特征。另外，冷凝器8并入到三聚氰胺廢氣3回收系統(tǒng)中。所述冷凝器8布置在尿素設備6的緊鄰的上游處。[0074]冷凝器8在與三聚氰胺設備的高壓部分中的壓力相一致的壓力下操作，并且因此低于尿素設備6中的壓力。通常通過泵將冷凝液體從冷凝器8轉(zhuǎn)移至尿素設備6。冷凝器8中的溫度通常為150°C至180°C，并且因此略低于尿素設備6中190°C至200°C的溫度。
[0075]因此，廢氣3和氨基甲酸酯溶液4的兩相混合物在所述冷凝器8中完全冷凝，并且在冷凝器中獲得高度濃縮的氨基甲酸酯溶液，該溶液隨后供給至尿素設備6。還可以將新鮮的NH3*C02以及來自其它來源(例如來自中壓或低壓尿素處理區(qū)段)的氨基甲酸酯溶液供給到冷凝器8中。
[0076]圖3涉及本發(fā)明的第三實施方案和在圖1和圖2中示意性示出的一體化尿素-三聚氰胺設備。另外，另一個冷凝器9并入三聚氰胺設備與尿素設備之間的廢氣管線5中。
[0077]冷凝器9位于尿素凈化器2和用于氨基甲酸酯溶液的噴嘴10的緊鄰的下游處。特別地，冷凝器9位于與尿素洗滌器2相距20m并且與噴嘴10相距15m處。
[0078]因此，在入口 10處獲得的廢氣3和氨基甲酸酯溶液4的兩相體系可以在冷凝器9中部分冷凝，提供高度濃縮的氨基甲酸酯溶液。隨后，將部分冷凝的氨基甲酸酯溶液通過管線5轉(zhuǎn)移至冷凝器8，該溶液在冷凝器8進一步冷凝，并且任選地與來自尿素設備的汽提部分或回收部分的氨基甲酸酯溶液或者與新鮮的NH3和CO2混合。
[0079]圖4涉及本發(fā)明的第四實施方案。圖4的一體化尿素-三聚氰胺設備包括圖1的設備的全部特征。除圖1的設備之外，冷凝器9布置在尿素凈化器2的緊鄰的下游處(例如20m處)和管線上入口 10的緊鄰的下游處(15m處)。
[0080]就圖4的設備而言，不僅氨基甲酸酯溶液4到廢氣管線5中的供給發(fā)生在尿素凈化器2的緊鄰的下游處，而且散熱也發(fā)生在冷凝器9中，使得能夠在三聚氰胺設備的尿素凈化器2的緊鄰的下游處實現(xiàn)廢氣完全冷凝。這使得可以減小三聚氰胺設備與尿素設備之間的廢氣管線5的長度，并且因.此更進一步減少成本。
[0081]圖5涉及本發(fā)明的第五實施方案，并且包括圖1的設備的全部特征。除用于氨基甲酸酯溶液4的入口 10之外，還可提供用于在沿著管線5的不同位置處供給氨基甲酸酯溶液的若干個其它入口，例如3個入口。因此，發(fā)生來自尿素凈化器2的廢氣3與氨基甲酸酯溶液4逐步混合。該逐步混合使得廢氣3的溫度逐步下降，并且因此逐步地冷凝。在這種情況下，將氨基甲酸酯溶液4的總量的至少20%供給到位于尿素凈化器2緊鄰的下游處的第一入口 10中。
[0082]圖6涉及本發(fā)明的第六實施方案，其與圖1所述的實施方案基本一致，但不同之處在于所使用的洗滌區(qū)段(2)包括具有膨脹閥或壓力閥(2a)的豎直洗滌裝置，其布置為與洗滌裝置的距離在5m之內(nèi)。
[0083]因此，連接管線(5)從洗滌區(qū)段(2)豎直地延伸并且從所述豎直洗滌區(qū)段的膨脹閥或壓力閥(2a)進一步豎直地延伸至少lm。在該距離處，連接管線(5)朝向尿素設備(6)彎曲100°的角度。
[0084]在彎曲點或彎折點(13)之后，連接管線(5)隨后朝向尿素設備(6)傾斜延伸，以連接洗滌區(qū)段與尿素設備，其中通過100°的彎曲角度來確定傾斜。隨后，將至少一種氨基甲酸酯溶液⑷從與所述連接管線(5)的彎曲點(13)相距5m的入口(10)處供給到連接管線(5)中。
[0085]當閱讀本發(fā)明時，本領域技術人員當然理解上述和附圖所示實施方案的任何組合都是可以的，并且因此都涵蓋在本公開中。
[0086]實例I (比較例)
[0087]將來自在375°C和10.5MPa下操作的高壓三聚氰胺反應器的包含NH3和CO2的廢氣以23噸/小時供給至尿素凈化器。在尿素凈化器中，使廢氣與冷的尿素熔體接觸，以除去廢氣中所包含的痕量三聚氰胺。如此純化和冷卻的廢氣離開具有10.5MPa和205°C的尿素凈化器，進入在尿素合成設備方向連接三聚氰胺設備與尿素設備的廢氣管線中。
[0088]在僅幾個星期的短暫操作期之后，在廢氣管線中發(fā)現(xiàn)由于腐蝕現(xiàn)象造成的嚴重泄漏。必須將全部設備關閉幾天以更換廢氣管線的被腐蝕部分。
[0089]實例 2
[0090]將來自在375°C和10.5MPa下操作的高壓三聚氰胺反應器的包含NH3和CO2的廢氣以23噸/小時供給至尿素凈化器。在尿素凈化器中，使廢氣與冷的尿素熔體接觸，以除去廢氣中所包含的痕量三聚氰胺。如此純化和冷卻的廢氣離開具有10.5MPa和205°C的尿素凈化器。
[0091]在與尿素凈化器壓力調(diào)節(jié)閥相距5m處，通過噴嘴以10噸/小時向廢氣管線中添加溫度為70°C的氨基甲酸酯溶液。所產(chǎn)生的兩相混合物的溫度約為165°C。在隨后三聚氰胺廢氣在冷凝器單元中完全冷凝之后，將所得氨基甲酸酯溶液回收至尿素設備。
[0092]在操作幾年之后，未發(fā)現(xiàn)廢氣管線腐蝕。
[0093]附圖標記列表
[0094]I三聚氰胺合成反應器`
[0095]2尿素凈化器
[0096]2a膨脹閥或壓力閥
[0097]3來自三聚氰胺合成的廢氣
[0098]4氨基甲酸酯溶液
[0099]5連接三聚氰胺設備與尿素設備的管線
[0100]6尿素設備
[0101]7 尿素
[0102]8 一個冷凝器
[0103]9另一個冷凝器
[0104]10用于氨基甲酸酯溶液4的入口
[0105]11用于氨基甲酸酯溶液4的其它入口
[0106]12三聚氰胺熔體
[0107]13彎曲點
【權(quán)利要求】
1.一種在用于尿素和三聚氰胺生產(chǎn)的一體化工藝中利用在三聚氰胺設備中獲得的廢氣(3)的方法，所述三聚氰胺設備包括至少一個三聚氰胺合成反應器(I)和至少一個洗滌區(qū)段(2)，其中將離開所述三聚氰胺合成反應器(I)的所述廢氣(3)供給到所述洗滌區(qū)段(2)中，并且通過至少一條管線(5)將離開所述洗滌區(qū)段(2)的經(jīng)洗滌廢氣(3)從所述洗滌區(qū)段(2)轉(zhuǎn)移到至少一個尿素設備￠)，所述至少一條管線(5)連接所述洗滌區(qū)段(2)與所述至少一個尿素設備￠)，其中通過將至少一種氨基甲酸酯溶液(4)供給到連接所述洗滌區(qū)段(2)與所述尿素設備(6)的管線(5)中，將離開所述洗滌區(qū)段(2)的經(jīng)洗滌廢氣(3)與所述氨基甲酸酯溶液(4)在所述洗滌區(qū)段(2)的緊鄰的下游處混合， 其特征在于， 選擇廢氣(3)與供給至所述管線(5)的氨基甲酸酯溶液(4)的體積比，使得在所述管線(5)中獲得廢氣(3)與氨基甲酸酯溶液(4)的兩相混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢氣(3)與供給至所述管線(5)的氨基甲酸酯溶液(4)的體積比為2:1至10: 1，優(yōu)選2:1至8: 1，最優(yōu)選2.3: I至5: 10
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在至少一個距離為連接管線總長度的1/3、優(yōu)選1/4的入口(10)處，將所述至少一種氨基甲酸酯溶液(4)供給到連接所述洗滌區(qū)段(2)與所述尿素設備(6)的管線(5)中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述管線(5)起初從豎直的所述洗滌區(qū)段(2)的膨脹閥或壓力閥(2a)豎直地延伸預定距離至點(13)，在此處，所述管線(5)彎曲預定角度，優(yōu)選至少90°，并且隨后水平地或以預定傾角朝向所述尿素設備(6)延伸以連接所述洗滌區(qū)段(2)與所述尿素設備￠)，并且其中將所述至少一種氨基甲酸酯溶液(4)在與所述管線(5)的所述彎曲點(13)后相距至少5m、優(yōu)選至少3m、最優(yōu)選至少Im的距離內(nèi)供給到所述管 線(5)中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述至少一種氨基甲酸酯溶液(4)源自所述尿素設備￠)，特別地源自所述尿素設備￠)的低壓部分或中壓部分。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在沿著所述管線(5)的多于一個位置(10)、優(yōu)選多至4個其它位置(11)處，將所述氨基甲酸酯溶液(4)供給到連接所述洗滌區(qū)段(2)與所述尿素設備(6)的管線(5)中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在離開所述洗滌區(qū)段(2)之后立即將氨基甲酸酯溶液(4)總量的至少20%供給到連接所述洗滌區(qū)段(2)與所述尿素設備(6)的管線(5)中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述管線(5)中獲得的廢氣(3)與氨基甲酸酯溶液(4)的混合物進入所述尿素設備(6)之前將其供給到至少一個冷凝器單元(8，9)，其中在所述至少一個冷凝器單元(8，9)中發(fā)生所述廢氣(3)的完全或部分冷凝。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在將所述廢氣(3)與所述氨基甲酸酯溶液(4)混合之后立即將在所述至少一條管線(5)中獲得的廢氣(3)與氨基甲酸酯溶液(4)的混合物供給到至少一個冷凝器單元(9)中，在所述至少一個冷凝器單元(9)中發(fā)生廢氣(3)的完全或部分冷凝。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將在所述管線(5)中獲得的廢氣⑶與氨基甲酸酯溶液⑷的混合物供給到至少兩個冷凝器單元(8，9)中，其中在第一冷凝器單元(9)中發(fā)生廢氣(3)的部分冷凝，并且在第二冷凝器單元(8)中發(fā)生廢氣的完全冷凝。
11.一種用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的一體化尿素-三聚氰胺設備，其包括: -至少一個三聚氰胺設備，其包括至少一個三聚氰胺合成反應器(I)和至少一個用于離開所述三聚氰胺合成反應器(I)的廢氣(3)的洗滌區(qū)段(2); -至少一條管線(5)，其將所述至少一個三聚氰胺設備、特別是所述至少一個洗滌區(qū)段(2)連接至至少一個尿素設備(6)， 其特征在于， 所述至少一條管線(5)包括至少一個入口(10)，特別地用于將氨基甲酸酯溶液(4)供給到所述管線(5)中以獲得包含所述廢氣(3)與所述氨基甲酸酯溶液(4)的兩相混合物，其中所述入口(10)位于所述洗滌區(qū)段(2)的緊鄰的下游處。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一體化尿素-三聚氰胺設備，其特征在于，所述至少一個用于將所述氨基甲酸酯溶液(4)供給到所述管線(5)中的入口(10)布置為與所述洗滌區(qū)段(2)的距離在所述管線(5)總長度的1/3、優(yōu)選1/4之內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一體化尿素-三聚氰胺設備，其特征在于，所述管線(5)起初從豎直的所述洗滌區(qū)段(2)的膨脹閥或壓力閥(2a)豎直地延伸預定距離至點(13)，在此處，所述管線彎曲預定角度，優(yōu)選至少90°，并且隨后水平地或以預定傾角朝向所述尿素設備(6)延伸以連接所述 洗滌區(qū)段(2)與所述尿素設備(6)，并且其中所述至少一個入口(10)被布置在與所述管線(5)的彎曲點(13)的距離在至少5m、優(yōu)選至少3m、最優(yōu)選至少Im之內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的一體化尿素-三聚氰胺設備，其特征在于:至少一個用于使包含所述廢氣(3)的混合物部分冷凝的冷凝器單元(9)，其位于所述洗滌區(qū)段(2)的緊鄰的下游處；和/或至少一個用于使包含所述廢氣(3)的混合物完全冷凝的冷凝器單元(8)，其位于所述尿素設備￠)的緊鄰的上游處。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的一體化尿素-三聚氰胺設備，其特征在于若干個入口(I I)，特別是多至4個入口，所述入口用于將氨基甲酸酯溶液(4)供給到所述管線(5)中，以獲得包含所述廢氣(3)的混合物。
【文檔編號】C07C273/12GK103429568SQ201280014447
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】阿爾內(nèi)·沙特, 克里斯托夫·諾伊米勒 申請人:博里利斯阿格羅林茨三聚氰胺有限公司