專(zhuān)利名稱(chēng)：分解來(lái)自尿素生產(chǎn)廠的尿素回收段的氨基甲酸脂水溶液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
最廣泛地說(shuō)，本發(fā)明涉及尿素的生產(chǎn)。
具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種分解來(lái)自于尿素生產(chǎn)廠的尿素回收段的氨基甲酸酯水溶液的方法。上述氨基甲酸酯水溶液在后文中也稱(chēng)作“循環(huán)的氨基甲酸酯溶液”。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中，已知一系列尿素制備方法，基本上是基于在反應(yīng)空間或反應(yīng)器中加入氨和二氧化碳進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，并回收包括在排出反應(yīng)空間的尿素溶液中的未反應(yīng)物，特別是水溶液中的氨、二氧化碳和氨基甲酸酯，并將它們循環(huán)到反應(yīng)空間中。
為此，實(shí)施上述方法的工廠包括在反應(yīng)空間的下游，在基本上與反應(yīng)空間相同壓力下操作的氨基甲酸酯分解單元，使離開(kāi)反應(yīng)空間的尿素溶液進(jìn)行氨基甲酸酯的部分分解處理和游離氨的部分分離處理。由此得到包括在汽相中的氨和二氧化碳的流體(被循環(huán)到反應(yīng)空間中)和包括在水溶液中的氨和殘留氨基甲酸酯的流體。
該工廠還包括用于從尿素中分離殘留氨基甲酸酯的尿素回收段，得到在水溶液中的氨基甲酸酯，其被循環(huán)到反應(yīng)空間中。
氨基甲酸酯分解單元通常是含有垂直管束的設(shè)備。氨基甲酸酯的分解是這樣進(jìn)行的，加熱在管內(nèi)部以降膜的形式向下流動(dòng)的尿素溶液，并使它們的內(nèi)壁與管外流動(dòng)的熱流體例如蒸汽接觸。這樣，未反應(yīng)的氨和二氧化碳就從尿素溶液中汽提出來(lái)(熱汽提)。
二氧化碳汽提時(shí)，也可以通過(guò)含有二氧化碳的氣流在管內(nèi)向上流動(dòng)進(jìn)行氨基甲酸酯的分解。
公開(kāi)在EP-A-0796244中的一種制備尿素的改進(jìn)方法包括增加了尿素回收段所得氨基甲酸酯水溶液的部分分解步驟和循環(huán)到反應(yīng)空間的步驟。
此時(shí)，可以大大降低循環(huán)到反應(yīng)空間的水量，因此提高了轉(zhuǎn)化率和實(shí)施該方法的工廠的生產(chǎn)能力。
為此，工廠里提供了分解單元，用于使至少一部分來(lái)自尿素回收段(循環(huán)的氨基甲酸酯溶液)的氨基甲酸酯溶液進(jìn)行部分分解或汽提處理，得到包括在汽相中的氨和二氧化碳的額外流體，該流體被冷凝并循環(huán)到反應(yīng)空間中。
盡管在很多方面是有利的，但是操作上述分解單元所遇到的缺點(diǎn)是其分解效率不令人滿(mǎn)意。
根據(jù)本申請(qǐng)人的研究發(fā)現(xiàn)，令人驚奇的是，在管束中向下流動(dòng)的循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的膜意外地破裂并與管內(nèi)壁分離，特別是在管的上半部分。當(dāng)發(fā)生時(shí)，沒(méi)有濕潤(rùn)內(nèi)壁。
這引起熱蒸汽和管內(nèi)流動(dòng)的循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的液膜之間熱交換效率低。這樣，循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的分解單元的汽提效率也比預(yù)料的要低。
鑒于此，為了具有可接受的分解效率，分解單元需要制造的比理論要求的尺寸更大，這隨著而來(lái)的是高的投資費(fèi)用。
發(fā)明的描述本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是提高進(jìn)行循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的汽提(分解)的尿素生產(chǎn)廠的分解單元的分解效率。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的基本思想是以用于代表該分解的分解單元的效率的方式，改變分解循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的現(xiàn)有方法，而不是改變這些單元的結(jié)構(gòu)，后者復(fù)雜并且牽扯相當(dāng)大的費(fèi)用。
基于上述思想，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是通過(guò)根據(jù)后面權(quán)利要求1-5中分解來(lái)自于尿素回收段的氨基甲酸酯水溶液(循環(huán)的氨基甲酸酯溶液)的方法來(lái)解決的。
循環(huán)的氨基甲酸酯溶液中，在尿素回收段出口處的水濃度一般為10％-70％，水溫一般為70℃-120℃。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了分解效率的顯著增加，因?yàn)樗軌蚩刂品纸鈫卧墓苁鴥?nèi)流動(dòng)的循環(huán)氨基甲酸酯溶液的膜的蒸發(fā)。
特別是，驚奇地發(fā)現(xiàn)，循環(huán)氨基甲酸酯溶液膜與現(xiàn)有單元的管壁的分離主要是由于下述事實(shí)，即該溶液在管內(nèi)，特別是管的上半部分進(jìn)行了過(guò)量和劇烈的蒸發(fā)。換句話說(shuō)，正是這種意料不到的蒸發(fā)擾亂了液膜在管內(nèi)的正常向下流動(dòng)。
為了有效地抑制這種蒸發(fā)現(xiàn)象，根據(jù)本發(fā)明提出了有利地降低加熱流體的操作溫度(例如210℃)和進(jìn)入分解單元管內(nèi)的循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的溫度(70-120℃)之間的溫度差。
根據(jù)本發(fā)明驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果上述溫度差不高于70℃，優(yōu)選為20℃-40℃之間，不利的劇烈蒸發(fā)現(xiàn)象基本上消失，同時(shí)增加了分解單元的分解效率。
如果我們認(rèn)為，原則上，循環(huán)的氨基甲酸酯溶液溫度和加熱流體的操作溫度之間的低溫度差是期望減少氨基甲酸酯分解為氣體氨和二氧化碳，那么該結(jié)果完全是意料不到的。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面以非限定性實(shí)施例的方式給出的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，并參考附圖給出。
附圖的詳細(xì)描述

圖1表示簡(jiǎn)要表示尿素生產(chǎn)廠的方框圖，其中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)來(lái)自于尿素回收段的氨基甲酸酯溶液的分解。
圖2簡(jiǎn)要地表示了根據(jù)本發(fā)明用于分解循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的適當(dāng)設(shè)備。
實(shí)施本發(fā)明的方式參考圖1，方框1表示用于合成尿素的高壓反應(yīng)空間，它是通過(guò)基本上是純氨的氣流21加料的。
方框2和3都是表示高壓分解單元，方框4表示高壓冷凝單元。
分解單元2和3以及冷凝單元4通常是在基本上與反應(yīng)空間1相同的壓力下工作。
尿素回收段整個(gè)用方框5表示。
流線23表示來(lái)自方框1的反應(yīng)混合物的液流，含有尿素和未反應(yīng)物，尤其是水溶液中的氨基甲酸酯和游離氨。
液流23流入方框2，在此進(jìn)行氨基甲酸酯的部分分解處理和游離氨的部分分離處理。
方框2表示的分解單元含有汽提設(shè)備，它以加入的二氧化碳?xì)饬?4作為汽提劑進(jìn)行工作。
當(dāng)單元2中的氨基甲酸酯分解僅僅是通過(guò)熱交換(熱汽提)進(jìn)行時(shí)，流線24消失，二氧化碳進(jìn)料氣流直接進(jìn)入反應(yīng)空間1(參見(jiàn)點(diǎn)劃線流線22)。
在方框2的出口處，表示了代表汽相中含有氨和二氧化碳的氣流的流線25和水溶液中含有尿素和殘留氨基甲酸酯的液流的流線26。
流線25通過(guò)用方框4表示的冷凝單元，其中汽相中的氨和二氧化碳至少部分冷凝，得到水溶液中含有氨基甲酸酯的液流，以及可能的汽相中含有氨和二氧化碳的氣流。隨后，這兩股流體都通過(guò)流線27循環(huán)到反應(yīng)空間1中。
用流線26表示的含有尿素和殘留氨基甲酸酯的流體通過(guò)尿素回收段5，該回收段5是由幾個(gè)單元組成的，在此殘留的氨基甲酸酯從尿素溶液中分離出來(lái)，得到水溶液中的附加部分的氨基甲酸酯。
流線28表示尿素回收段5出口處，上述水溶液中的附加部分的氨基甲酸酯。該氨基甲酸酯溶液的水含量通常為10％-70％，溫度為70℃-120℃。
尿素溶液在尿素回收段5的適當(dāng)單元中進(jìn)行造粒，在此，熔融的尿素被固化為最終產(chǎn)品，通過(guò)管線29離開(kāi)尿素生產(chǎn)廠。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，將通過(guò)流線28離開(kāi)方框5的水溶液中的附加部分氨基甲酸酯有利地在方框6表示的換熱器中預(yù)熱。然后，將這樣預(yù)熱的氨基甲酸酯水溶液在方框3表示的分解單元中進(jìn)行部分分解處理，這將在下面進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
優(yōu)選的是，方框6中的氨基甲酸酯溶液的上述預(yù)熱和方框3中的熱分解是利用冷卻器(方框4)中除去的熱以蒸汽的形式進(jìn)行的，以確保最小的能耗。
事實(shí)上，至少部分該蒸汽作為外部加熱方式通過(guò)流線32通過(guò)換熱器6，并通過(guò)管線33通過(guò)分解單元3。
在方框3的出口處，得到在汽相中含有氨和二氧化碳的流線30和在水溶液中含有殘留氨基甲酸酯的流線31。
流線30在方框4中至少部分冷凝得到水溶液中的氨基甲酸酯，該水溶液通過(guò)流線27循環(huán)到反應(yīng)空間1中。
相反，水溶液中含有殘留氨基甲酸酯的流線31被送入尿素回收段5用于進(jìn)一步加工。
圖2中，簡(jiǎn)要表示了本發(fā)明用于分解循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的分解單元3的優(yōu)選實(shí)施方式。
該分解單元3包括含有多個(gè)水平多孔板38的上區(qū)36和含有管束的低汽提區(qū)37，其中管束中含有多個(gè)垂直安裝于其內(nèi)的管39。
管39內(nèi)部通過(guò)加熱流體例如蒸汽加熱，其中該加熱流體是通過(guò)流線33表示的，其溫度例如大約為210℃-230℃。這樣，汽提區(qū)37就在大約170℃-大約210℃的溫度范圍內(nèi)工作。
根據(jù)該實(shí)施方式，流線28表示的循環(huán)氨基甲酸酯溶液首先在換熱器6中通過(guò)流線32表示的蒸汽進(jìn)行間接熱交換而部分預(yù)熱，然后在接近其上端部輸入到冷凝單元3。
特別是，當(dāng)離開(kāi)尿素回收段5時(shí)，上述循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的溫度一般為70℃-120℃，并在方框6中部分預(yù)熱到例如大約110℃-160℃。
輸入分解單元3、且預(yù)熱的循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的液流28依靠重力作用向下流過(guò)上區(qū)36的板38，與來(lái)自汽提區(qū)37且含有氨和二氧化碳的氣流相遇。
圖2中，冷凝單元3中汽相和液相的流動(dòng)分別用參考標(biāo)記Fg和Fl表示。
這種接觸的結(jié)果是，循環(huán)的氨基甲酸酯溶液在上區(qū)36被進(jìn)一步預(yù)熱，以使進(jìn)入冷凝單元3的汽提區(qū)37之前，氨基甲酸酯溶液的溫度達(dá)到例如大約150℃-190℃。
預(yù)熱的循環(huán)氨基甲酸酯溶液從上區(qū)36進(jìn)入汽提區(qū)37的管39，并通過(guò)重力作用以降膜的形式向下流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，來(lái)自上區(qū)36的循環(huán)氨基甲酸酯溶液有利地具有類(lèi)似于加熱流體(流線33)的操作溫度的溫度，以使上述溫度之間的差值不高于70℃，優(yōu)選20℃-40℃之間。
這樣，與現(xiàn)有方法相比，管39內(nèi)部特別是管39的較上部分中的不利蒸發(fā)現(xiàn)象不再那么劇烈、難以控制。
正是由于控制了循環(huán)氨基甲酸酯溶液在汽提區(qū)37內(nèi)流動(dòng)時(shí)液膜的蒸發(fā)，該膜連續(xù)并且保持與管39的內(nèi)壁接觸，由此使氨基甲酸酯在整個(gè)所有管長(zhǎng)中實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了均勻的分解。
因此，提高了分解單元3的分解效率，并實(shí)現(xiàn)了汽相中氨和二氧化碳的高回收率。
圖2中簡(jiǎn)要表示的分解單元3僅僅是能夠用于分解本發(fā)明的循環(huán)氨基甲酸酯溶液的優(yōu)選設(shè)備的一個(gè)實(shí)例。
另一方面，分解單元可以不使用板38，僅僅包括汽提區(qū)37。這樣，循環(huán)的氨基甲酸酯溶液的所有預(yù)熱步驟都在方框6中進(jìn)行。
此外，在特殊情況下，方框6的換熱器可以省略，單元3內(nèi)的循環(huán)氨基甲酸酯溶液僅僅在分解單元3的上區(qū)36中進(jìn)行預(yù)熱。
最后，分解單元3也可以用二氧化碳?xì)饬髯鳛槠釀┻M(jìn)行工作(沒(méi)有表示)。
權(quán)利要求
1.分解來(lái)自于尿素生產(chǎn)廠的尿素回收段中的氨基甲酸酯水溶液的方法，該方法通過(guò)在預(yù)定溫度下與具有不同預(yù)定溫度的加熱流體間接熱交換進(jìn)行，包括降低所述氨基甲酸酯水溶液和所述加熱流體之間的溫度差值到不高于70℃的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述溫度差值被降低到20℃-40℃之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括下述步驟—將所述氨基甲酸酯水溶液輸入到至少具有汽提區(qū)(37)的分解單元(3)中；—通過(guò)與加熱流體的間接熱交換，使氨基甲酸酯水溶液在所述至少一個(gè)汽提區(qū)(37)中至少進(jìn)行部分分解處理，得到汽相中含有氨和二氧化碳的流體；其特征在于所述氨基甲酸酯水溶液是在所述至少一個(gè)汽提區(qū)(37)中進(jìn)行分解之前被加熱的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述氨基甲酸酯溶液是在進(jìn)入所述分解單元(3)中之前，在換熱器(6)中加熱的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4的方法，其特征在于所述氨基甲酸酯溶液是通過(guò)與所述流體發(fā)生熱交換而被加熱的，其中該流體是在所述至少一個(gè)汽提區(qū)(37)中得到的，且汽相中含有氨和二氧化碳。
全文摘要
一種分解來(lái)自尿素生產(chǎn)廠的尿素回收段的氨基甲酸酯水溶液的方法，該方法通過(guò)在預(yù)定溫度下與具有不同預(yù)定溫度的熱流體間接熱交換來(lái)進(jìn)行，其中所述氨基甲酸酯水溶液和所述熱流體之間的溫度差降低到不高于70℃。
文檔編號(hào)B01J12/02GK1433400SQ01810764
公開(kāi)日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月15日
發(fā)明者喬治·帕加尼, 費(fèi)代里科·扎爾迪, 多梅尼科·羅米蒂 申請(qǐng)人:烏里阿·卡薩勒有限公司