專利名稱：用于尿素合成的增強(qiáng)的方法
用于尿素合成的增強(qiáng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于尿素合成的增強(qiáng)的方法。 特別是，現(xiàn)有技術(shù)中已知數(shù)種生產(chǎn)尿素的方法。
尿素的合成是這樣進(jìn)行的氨和二氧化碳在高的壓力和溫度下反應(yīng)， 接著從含有未反應(yīng)的產(chǎn)物的混合物中分離尿素，以及使未反應(yīng)的產(chǎn)物循 環(huán)回反應(yīng)器。
因此，制備尿素的所有工業(yè)方法都基于按照如下反應(yīng)的直接合成 2NH3 + C02 e CO (冊(cè)2) 2 + H20 (1) 這種合成按兩個(gè)不同的反應(yīng)步驟發(fā)生
冊(cè)3 + C02o (NH2)COONH4 (la) (NH2) C00NH4 < > CO (NH2) 2 + H20 (lb )
在笫一步驟(la)中，在室溫下發(fā)生具有高反應(yīng)速率的放熱平衡反 應(yīng)，然而，要在步驟(lb)所需的高溫下達(dá)到有利的平衡則需要高壓。
在第二步驟(lb)，發(fā)生吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)只有在高溫(>150°C) 下才達(dá)到較高的速率，具有平衡狀態(tài)，在185。C下，從化學(xué)計(jì)量比的各 反應(yīng)物的混合物開始，得到稍高于50%的C02轉(zhuǎn)化率。可以通過(guò)提高 NH3/C02比來(lái)適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)這個(gè)不能令人滿意的轉(zhuǎn)化率。
上述兩個(gè)步驟不是在反應(yīng)器的分開的區(qū)域中正常發(fā)生的，而是同時(shí) 在反應(yīng)混合物，因此，所述反應(yīng)混合物包括尿素、水、氨、二氧化碳和 氨基甲酸銨，在反應(yīng)器的不同的點(diǎn)具有相對(duì)濃度，這取決于對(duì)所述過(guò)程 做出貢獻(xiàn)的不同的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素。
在與本領(lǐng)域有關(guān)的科學(xué)文獻(xiàn)中廣泛地描述了從氨和二氧化碳開始通 過(guò)直接合成來(lái)生產(chǎn)尿素的方法。對(duì)最常見的尿素生產(chǎn)方法的大量回顧可 見于，例如，出版物'(Encyclopedia of Chemical Technology" Ed. Kirk -Othmer， Wiley Interscience， third Ed. ( 1983 ) ， vol. 23, pages 548 - 575。尿素的工業(yè)生產(chǎn)方法通常這樣進(jìn)行合成在反應(yīng)器進(jìn)料有NH3、 C02
酸鹽的水溶液，在從150至215'C范圍內(nèi)的溫度下，在至少13. 2 MPa( 130 atm)的壓力下，在從2. 5至5范圍內(nèi)的冊(cè)3/C02摩爾比，相對(duì)于包括氨 和C02在內(nèi)的進(jìn)料物流的總和、以氨基甲酸銨/碳酸銨的形式計(jì)算。除了 形成的水和進(jìn)料的過(guò)量?jī)?cè)3之外，來(lái)自反應(yīng)器的流出物還有大量的C02， 主要是未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨的形式。
控制反應(yīng)器中的熱級(jí)也是獲得最優(yōu)轉(zhuǎn)化率的 一個(gè)必不可少的方面， 因?yàn)檫^(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)由于化學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素的同時(shí)存在而導(dǎo)致轉(zhuǎn) 化率的降低。
尿素與所述水和未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的分離是在于降低著的溫度和壓力 下操作的數(shù)個(gè)段中進(jìn)行的，其中進(jìn)行氨基甲酸銨分解成麗3和C02，然后 使它們能循環(huán)到所述反應(yīng)器。氨基甲酸鹽分離和循環(huán)段具有嚴(yán)重影響最 終產(chǎn)物的成本的投資費(fèi)用。
按照前述一般方案操作的已知工藝描述于，例如，專利US 4, 092, 358、 US 4, 208, 347、 US 4, 801， 745和US 4, 354, 040。
特別是，在大體上等于或稍低于合成壓力的壓力下操作的合適分解 器或汽提塔中，將離開所述反應(yīng)器的水溶液所含的尿素與大部分的未轉(zhuǎn) 化氨基曱酸銨分離并與所述合成中使用的過(guò)量的氨分離。
在所述分解器中氨基甲酸銨的分解是這樣進(jìn)^f亍的借助于與更熱的 流體(通常是在1. 8 - 3. OMPa下的蒸氣)的間接熱交換而從外部提供熱 量，有可能用惰性氣體或氨或二氧化碳或者惰性氣體與氨和/或二氧化碳 的摻合物汽提所述分解產(chǎn)物，所述汽提可能釆用溶于尿素溶液的過(guò)量的 氨進(jìn)行(自汽提)，因此無(wú)需單獨(dú)地供給汽提劑。
除了惰性產(chǎn)物之外，氨基甲酸鹽分解產(chǎn)物與可能的汽提劑 一起通常 都在冷凝器中冷凝，獲得一種液體，該液體被循環(huán)回合成反應(yīng)器。
為了參考的目的可以提到的其它文獻(xiàn)有專利US 4, 314, 077、 GB 1， 184， 004、 GB 1， 292， 515、 US 3， 984， 469、 US 4， 137， 262、 DE 2， 116， 267、 FR 2,489,323，它們描述了具有上述特征的尿素生產(chǎn)工藝。
6尿素合成工藝中特別有技巧的步驟是其中氨基甲酸銨在最高的溫度 和濃度下存在的那些步驟，因此在上文提到的工藝中，這些步驟與所述 分解-汽提步驟和氨基甲酸銨的冷凝相一致。
這些步驟中要解決的問(wèn)題之一涉及由于在內(nèi)部產(chǎn)生的極其侵蝕性的 特性而造成的有關(guān)設(shè)備的腐蝕，所述侵蝕不僅因?yàn)榇嬖诟邼舛鹊柠}水溶 液，
為了克服這些缺點(diǎn)，已知技術(shù)提出，例如，在汽提塔的生產(chǎn)中采用
特殊材料，特別是Ti， Zr，特種不銹鋼，尿素級(jí)，或者它們的組合。仍 然根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)料一定量的空氣或其它鈍化劑是有利的，目的是延 長(zhǎng)材料、尤其是不銹鋼的耐腐蝕性，有利于在與工藝流體接觸的暴露表 面上形成穩(wěn)定的氧化物層。
特別是，可以將本發(fā)明插到帶有氨汽提的尿素合成裝置的特定區(qū)域 之中，也就是說(shuō)，在其中在汽提塔中通過(guò)所述合成溶液中存在的氨和/ 或通過(guò)為所述目的加料的氨而便于汽提作用的裝置中，在所述汽提塔中 發(fā)生氨基甲酸鹽的分解。
目前，在這種類型的裝置中，將一定量的空氣加到所述汽提塔的底 部，目的是實(shí)現(xiàn)不銹鋼汽提塔的鈍化。這種添加是通過(guò)利用專為此目的 制備的壓縮機(jī)適當(dāng)?shù)刈⑷肟諝舛鴮?shí)現(xiàn)的。在需要鈍化的高壓尿素合成環(huán) 路的其它部分，這種鈍化還是用空氣獲得的，將所述空氣在C02壓縮機(jī)的 入口處混合并利用壓縮機(jī)自身將其送入尿素反應(yīng)器。沒有參與反應(yīng)器的 鈍化鈍化反應(yīng)的空氣與反應(yīng)混合物一起從反應(yīng)器流出并被送入所述汽提 塔的上部，空氣從所述汽提塔轉(zhuǎn)到氨基甲酸鹽冷凝器再?gòu)乃隼淠鬓D(zhuǎn) 到氨基曱酸鹽分離器，從而借助為控制環(huán)路自身的壓力而預(yù)訂的閥離， 開所述合成環(huán)路。
在這個(gè)流通過(guò)程中，所述空氣實(shí)現(xiàn)了它遇到設(shè)備的表面的鈍化，要 不然所述這些表面將會(huì)暴露于腐蝕過(guò)程。
考慮到上述的情況，即，將鈍化空氣從反應(yīng)器送到汽提塔的上部這 個(gè)事實(shí)，汽提塔的底部就被排除在所述空氣施加的鈍化作用之外，其中為此，已知技術(shù)描述了借助只為此目的預(yù)訂的壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)空氣的適當(dāng)注入的必要性。
然而，這種解決方法使另外的特定裝置(即，所迷壓縮機(jī))成為必要，所述特定裝置除了成本之外，還需要定期的維修干預(yù)。
如前文所述，在這些裝置中要考慮的另一個(gè)方面與這樣一個(gè)事實(shí)有
關(guān)，即，通過(guò)根據(jù)進(jìn)料到所述反應(yīng)器的0)2和/或氨物流的熱級(jí)和/或基于
所述這些進(jìn)料物流在汽提塔、冷凝器和反應(yīng)器之間的分配和/或根據(jù)在冷凝器中移除的熱量進(jìn)行操作來(lái)控制產(chǎn)生的熱，更一般地說(shuō)，氨和二氧化碳的進(jìn)料和反應(yīng)步驟中反應(yīng)器的熱級(jí)，形成含有氨基甲酸銨、水、氨和尿素的液體混合物。這種熱級(jí)控制是在反應(yīng)器中獲得最優(yōu)轉(zhuǎn)化率的一個(gè)必不可少的方面，因?yàn)檫^(guò)低和過(guò)高的溫度都會(huì)由于各種化學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素的同時(shí)存在而導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率的降低。
本發(fā)明人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 一種方法，該方法克服了上述的屬于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且進(jìn)一步優(yōu)化了尿素合成工藝。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的涉及用于從氨和二氧化碳合成尿素的增強(qiáng)的方法，所述合成在高的壓力和溫度下，有作為中間產(chǎn)物的氨基甲酸銨的形成，包括高壓合成段，所述方法包含在通常稱為汽提塔的豎直設(shè)備中進(jìn)行的、通過(guò)采用氨的對(duì)未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨的分解-汽提的至少一個(gè)分離步驟，其特征在于，所述步驟還包含在所述汽提塔的下部進(jìn)料一
種C02物流，該0)2物流被加熱到從130至230°C、優(yōu)選從150至210°C范圍內(nèi)的溫度，數(shù)量相對(duì)于進(jìn)料到所述方法的新鮮C02的總重量在從1至15重量％ 、優(yōu)選從3至12重量％的范圍內(nèi)，含有鈍化劑，該鈍化劑的量使得其以摩爾計(jì)的02當(dāng)量含量相對(duì)于所述物流的C02的摩爾數(shù)在從0.05%至0.80%、優(yōu)選從O.IO至0.40%的范圍內(nèi)。
在本說(shuō)明書中，提到C02物流時(shí)的表述"加熱、受熱"指的是，所述物流經(jīng)歷了溫度升高并且其溫度高于所述壓縮機(jī)最終輸出的出口處C02物流的溫度。更優(yōu)選地，進(jìn)料入所述汽提塔的受熱C02物流設(shè)想一個(gè)從160至200匸范圍內(nèi)的溫度。
按照本發(fā)明，優(yōu)選把沒有進(jìn)料到汽提塔的新鮮C02送入反應(yīng)器，但是也可以將它在反應(yīng)器和本工藝的其它步驟之間有所側(cè)重，例如所述冷凝器和一個(gè)或多個(gè)在中壓和低壓下的分離步驟。
優(yōu)選地，所述進(jìn)料到汽提塔的受熱C02物流的量相對(duì)于進(jìn)料到反應(yīng)器的新鮮C02的總重量在從4至15 % 、更優(yōu)選從—4至12重量％的范圍內(nèi)。
進(jìn)料到反應(yīng)器的壓縮C02物流的溫度在從100至20(TC、優(yōu)選從130至185'C的范圍內(nèi)。
可以使總壓縮C02經(jīng)歷加熱，或者可以僅使要進(jìn)料到汽提塔的C02物5充經(jīng)歷力p熱。
優(yōu)選地，在0)2壓縮機(jī)的中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中加熱進(jìn)料到汽提塔的C02物流。
進(jìn)料到反應(yīng)器的壓縮C02物流也可以由一種混合物組成，所述混合物為合適百分比的壓縮0)2物流和合適百分比的、分別在0)2壓縮機(jī)的中間
步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中的一種或多種受熱co2物流，在向所述反應(yīng)器的排量中；或者更優(yōu)選地，可以由一種摻合物組成，所述摻合物為合適
百分比的壓縮0)2物流和受熱C02物流，至少在具有最高熱級(jí)的壓縮機(jī)的
中間步驟中。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別的實(shí)施方案中，送到反應(yīng)器的、溫度在從130至185。C的范圍內(nèi)的C02物流由數(shù)量相對(duì)于所述物流的總重量在從0至40重量％范圍內(nèi)的、在從100至120'C范圍內(nèi)的溫度下離開反應(yīng)器的壓縮C02以及數(shù)量相對(duì)于所述物流的總重量在從60至100重量％范圍內(nèi)的、在壓縮機(jī)的熱交換中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中的、高ii^l40至200'C范圍內(nèi)的溫度的受熱C02物流組成。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在C02壓縮機(jī)的熱交換中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中，將進(jìn)料入汽提塔的新鮮C02物流(該新鮮C02物流相當(dāng)于送到反應(yīng)器的0)2的4至12重量％ )加熱到從160至200。C范圍內(nèi)的溫度。在向所述反應(yīng)器的排量中，將經(jīng)受加熱的C02物流在C02壓縮機(jī)的中
間步驟的一個(gè)或多個(gè)步驟中在外側(cè)或管程加熱。采用氨的氨基甲酸銨的分解-汽提步驟優(yōu)選是自汽提步驟。
所述鈍化劑一般是氧化劑，它優(yōu)選地選自空氣、氧氣、增濃空氣、過(guò)氧化氫或其混合物，優(yōu)選是空氣。
本文中提到鈍化劑時(shí)采用的表述"02當(dāng)量含量"是指代替所述鈍化劑在氧化還原反應(yīng)中獲得相同的轉(zhuǎn)化率所需使用的02摩爾數(shù)。該表述相當(dāng)于02摩爾數(shù)，在空氣或氧氣的情形中，相當(dāng)于仏02摩爾數(shù)的一半和臭氧摩爾數(shù)的3/2。
本發(fā)明的方法優(yōu)選地包含尿素的合成階段，其中所述氨/二氧化碳摩爾比在從2. 7至5. 0、更優(yōu)選從3. 0至4. 0的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的增強(qiáng)的方法的 一個(gè)根本優(yōu)點(diǎn)在于，它使反應(yīng)器和汽提塔的操作性能得以同時(shí)優(yōu)化。
需要牢記的是，反應(yīng)器溫度的調(diào)節(jié)對(duì)于轉(zhuǎn)化率的優(yōu)化是十分重要的，而且為了在反應(yīng)器中有最優(yōu)轉(zhuǎn)化率，對(duì)C02物流進(jìn)^f亍了特殊的加熱，實(shí)際上還應(yīng)當(dāng)記住的是，過(guò)度的加熱導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率的降低。因此，通過(guò)將所述受熱C02物流的等分部分送到所述汽提塔而還有利地獲得了對(duì)熱級(jí)的這種控制，從而同時(shí)優(yōu)化了反應(yīng)器和汽提塔兩者的操作性能。
通過(guò)將所述受熱C02物流的等分部分送到所述汽提塔并且同時(shí)提高進(jìn)料到所述反應(yīng)器的壓縮C02物流的溫度以補(bǔ)償數(shù)量的減少，同時(shí)獲得了特別有利的效果反應(yīng)器在使產(chǎn)率最大化的最佳溫度下操作，而通過(guò)所述受熱C02物流中存在的鈍化劑(特別是空氣)的鈍化作用，防止了汽提塔底部的腐蝕。這種解決方式還導(dǎo)致熱的回收，因此實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的焓增加，這賦予本發(fā)明工藝增加的價(jià)值。此外，所述反應(yīng)器可以在最佳溫度下操作，也加熱了正在進(jìn)料到所述反應(yīng)器的氨物流。
本發(fā)明方法的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，不需要為了將鈍化空氣送到汽提塔底部而預(yù)設(shè)的壓縮機(jī)，而壓縮機(jī)意味著成本并且需要定期維修。
本發(fā)明方法還有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，通過(guò)在已經(jīng)存在的傳統(tǒng)裝置中做幾個(gè)簡(jiǎn)單的改造就可以輕易地、出乎預(yù)料地實(shí)現(xiàn)，只要所述傳統(tǒng)裝置有高壓汽提段即可。特別是，對(duì)所述裝置進(jìn)行改造以便將C02壓縮機(jī)向反應(yīng)器的排量中的受熱C02物流送到所述汽提段就足夠了 。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用任何耐尿素的鋼材料的汽提塔的可能性。借助附
圖進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的方法，附圖中


圖1示意性地表示0)2物流的壓縮和預(yù)先加熱步驟的實(shí)施方案；
圖2示意性地表示尿素合成工藝的反應(yīng)步驟和分解-汽提(合成環(huán)路)的實(shí)施方案，它代表本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。
圖3示意性地表示尿素合成工藝的反應(yīng)步驟和分解-汽提(合成環(huán)路)的實(shí)施方案，它是現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案。
上述圖中沒有顯示那些對(duì)于完全理解所示工藝來(lái)說(shuō)不必要的功能細(xì)節(jié)，例如泵、閥和其它裝備。決不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明的方法局限于附圖中顯示和描述的那些，提供這些附圖僅僅是處于闡釋的目的。在本發(fā)明的方法中，其中所述反應(yīng)器釆用相對(duì)于與生成氨基甲酸銨、隨后生產(chǎn)尿素所需的二氧化碳的化學(xué)計(jì)量比過(guò)量的氨操作，離開所述反應(yīng)器的物流，一般而言，在所述方法中形成的大部分液體物流，通常含有過(guò)量的氨。在本問(wèn)的敘述過(guò)程中，提到這些液體物流和混合物(也是兩相的)的組成，習(xí)慣上認(rèn)為所有的二氧化碳以氨基曱酸銨的形式存在，而剩下的過(guò)量氨以游離氨或更簡(jiǎn)單地說(shuō)氨的形式存在。
此外，為了簡(jiǎn)化本文的描述，關(guān)于由單一液相或混合的液體-蒸氣相組成的物流或混合物，采用"液體"這一表述。相反，對(duì)于其中大體上沒有液相的物流或混合物，采用"液體"這一表述。
在圖l的圖解中，可以把相繼的壓縮步驟加以區(qū)分，Cl、 C2、 C3和C4以及交換器SC1、 SC2、 SC3、 SC4和SC5。由管線1供料的壓縮步驟Cl通過(guò)管線2連接至具有最高熱級(jí)的第一交換器SC1，其中將管線9d的壓縮C02加熱并送到出口管線3，該出口管線3通過(guò)管線3b (圖2中的15b)直接連接至汽提塔S1。來(lái)自管線2的C02被冷卻并通過(guò)管線4離開SC1，管線4在經(jīng)過(guò)交換器SC2 (配有冷卻用水)之后連接至第二壓縮步驟C2。離開壓縮步驟C2的C02通過(guò)管線5進(jìn)料到交換器SC3， 0)2通過(guò)管線6從交換器SC3出來(lái)，所述管線6在經(jīng)過(guò)交換器SC4 (配有冷卻用水)
ii之后與壓縮步驟C3相連。冷卻用C02通過(guò)管線9b進(jìn)料到交換器SC3的另一側(cè)，該C02通過(guò)管線7離去并且可以借助管線7b和9d送到交換器SC1，和通過(guò)管線7a送到反應(yīng)器，管線7a連接至管線3a，隨后連接至管線9a(相應(yīng)于圖2中的15a)。管線3還連接至管線3a，該管線3a來(lái)自交換器SC1，用于可能在反應(yīng)器和具有最高熱級(jí)的C02汽提塔之間的分配。
然后，借助管線8并在經(jīng)過(guò)交換器SC5 (配有冷卻用水)之后，壓縮步驟C3連接至壓縮步驟C4，該壓縮步驟C4又包括出口管線9，該管線9借助管線9b直接連接至交換器SC3，通過(guò)管線9a (圖2中的15a)連接至反應(yīng)器R1。步驟C4還可以接連通過(guò)管線9、 9c和9d連接至交換器SC1。
通過(guò)調(diào)節(jié)借助蝴蝶形標(biāo)記表示的閥門，圖1中圖示的這些管線可以產(chǎn)生各種流量組成，目的是為了讓正在進(jìn)料到反應(yīng)器和汽提塔的0)2獲得按照本發(fā)明選擇的熱級(jí)和流率。在本發(fā)明的該實(shí)施方案中，圖1中顯示的一些管線在必要時(shí)可以不用。
圖2的圖解顯示了反應(yīng)器R1，它通過(guò)溢流T和管線10與汽提塔S1相連。汽提塔S1通過(guò)管線11與尿素分離和提純段P相連，通過(guò)管線12將氨基曱酸鹽從尿素分離和提純段P循環(huán)至冷凝器CC1 ，通過(guò)管線2 0獲得純的、固體或水溶液形式的尿素。來(lái)自汽提塔S1的氣體的出口通過(guò)管線13連接至冷凝器CC1。冷凝器CC1的出口由管線14表示，管線14再與分離器連接。
二氧化碳的壓縮和加熱單元C連接至反應(yīng)器(管線15a)并連接至汽提塔的底部(管線15b)。管線16a是氨向反應(yīng)器的進(jìn)料管線，由新鮮的和回收的氨的進(jìn)料管線16和在分離器V的出口的氨基甲酸鹽循環(huán)管線17組成。在分離器V的頂部設(shè)置了出口管線18，用于惰性產(chǎn)物的排出和壓力控制。
圖3中所示的圖解大體上復(fù)制了圖2圖解中的相同部件，釆用相同的含義。然而，這涉及用于尿素合成的傳統(tǒng)工藝。與圖2相比，顯著區(qū)別在于，沒有管線15b而是通過(guò)來(lái)自壓縮單元C的管線15向反應(yīng)器總進(jìn)料新鮮C02，以及存在為向汽提塔S1的底部提供鈍化空氣的壓縮機(jī)19。本發(fā)明的方法可以在具有上述特征、配有包含前文參照?qǐng)D2的圖解 提到的設(shè)備和連接方式的合成段的裝置中實(shí)施。可以從新結(jié)構(gòu)開始原樣 獲得這種裝置；也可以通過(guò)改造配有適合在自汽提條件下操作的汽提塔 的已有尿素合成裝置來(lái)簡(jiǎn)單、便利地獲得這種裝置，所述改造是借助在 C02壓縮機(jī)和所述汽提塔的下段之間的連接管線進(jìn)行的，所述連接管線適 合于向汽提塔提供C02物流，該C02物流的量相對(duì)于進(jìn)料到所述裝置的新 鮮C02的總重量在從1至15 % 、優(yōu)選從4至12重量％的范圍內(nèi)。
參照?qǐng)D1和2，現(xiàn)在描述了本發(fā)明方法的各種可能的實(shí)施方案。然 而，所述敘述不是對(duì)本發(fā)明自身的總體范圍的限制。
新鮮C02物流被進(jìn)料到圖1中詳細(xì)表示的所述壓縮和加熱單元C。相 當(dāng)于所述反應(yīng)器的輸送壓縮機(jī)的這個(gè)單元由一系列壓縮步驟(通常為四 個(gè))組成，這些壓縮步驟有逐漸更高的壓力，被相同數(shù)量的用于調(diào)節(jié)C02 溫度的熱交換步驟間隔開。在不同的壓縮步驟中達(dá)到的壓力取決于壓縮 機(jī)的構(gòu)造和操作特性而且通常是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。用于與壓縮步 驟結(jié)合的熱交換中間步驟的實(shí)施方案也是已知的。
根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施方案，借助管線2、 4、 5、 6和8通過(guò)了四個(gè)壓 縮步驟C1、 C2、 C3和C4的所有壓縮C02物流通過(guò)管線9和9b,皮送到交 換器SC3。該交換器SC3設(shè)想了 ，將進(jìn)一步加熱過(guò)的通過(guò)管線7在出口 處的0)2物流借助管線7b部分地送到管線9d，該管線9d給交換器SC1 進(jìn)料，然后借助管線3和3b送到汽提塔Sl，而絕大部分通過(guò)管線7a送 到管線3a,從管線3a借助管線9a直接送到反應(yīng)器Rl。
作為一種選擇，也可以通過(guò)管線7、 7b和9d把來(lái)自交換器SC3的所 有壓縮C02物流送到交換器SC1，在進(jìn)一步加熱后，通過(guò)管線3把它部分 地送到汽提塔Sl，而絕大部分借助管線3a和9a送到反應(yīng)器Rl。
根據(jù)另一個(gè)選項(xiàng)，借助管線2、 4、 5、 6和8使壓縮C02物流通過(guò)四 個(gè)壓縮步驟C1、 C2、 C3和C4中的通路，利用管線9和9a將其部分地直 接送到反應(yīng)器R1，而借助管線9b部分地送到交換器SC3。在交換器SC3 的流出口 ，進(jìn)一步加熱過(guò)的C02物流可以遵循前面段落中所述的途徑。根據(jù)另一種選項(xiàng)，借助管線9在步驟C4的出口處的壓縮C02物流， 通過(guò)管線9c和9d被部分地直接送到交換器SC3，再?gòu)倪@一點(diǎn)通過(guò)管線3 和3b送到汽提塔，而絕大部分#>送到交換器SC3，再?gòu)倪@里通過(guò)管線7、 7a、 3a和9a送到反應(yīng)器Rl。
根據(jù)圖2的圖解，通過(guò)管線16壓縮和進(jìn)料的新鮮的和回收的氨，被 作為強(qiáng)制流體(force fluids)送到噴射器El，在這里與回收和循環(huán)物 流(管線n)混合，所述回收和循環(huán)物流含有氨、氨基甲酸鹽和水，來(lái) 自分離器V并且包含CC1中產(chǎn)生的冷凝物和來(lái)自段P的回收產(chǎn)物。得到 的物流通過(guò)管線16a被送到反應(yīng)器Rl。
或者，按照需要，可以將一部分氨進(jìn)料到汽提塔S1(通過(guò)管線16b)。
在按照本發(fā)明的正常操作條件下，上述物流主要含有液體狀態(tài)的氨。
通過(guò)管線15a和15b，將含有鈍化劑(例如，它可以是空氣)的新 鮮C02分別送到反應(yīng)器R1和汽提塔S1 。
大部分新鮮二氧化碳在壓縮之后被直接送到反應(yīng)器(超過(guò)85% )， 部分被送到汽提塔S1，正如前面參照?qǐng)Dl詳細(xì)解釋的那樣。
反應(yīng)器的總體進(jìn)料由物流15a和16a組成，而物流16a由循環(huán)管線 17供料。
借助溢流T和管線IO排放的、含有尿素、水、氨、氨氨基甲酸鹽和 空氣的液體物流反應(yīng)器Rl,被進(jìn)料到汽提塔S1。
來(lái)自單元P而且含有水、氨和氨基曱酸銨的回收物流通過(guò)管線12被 送到冷凝器CC1。
從汽提塔S1的頂部排出的、含有NH" C02和水的氣體物流13,被循 環(huán)到冷凝器CC1。所述氣體物流13在冷凝器CC1中，在類似于或稍低于 反應(yīng)器壓力的壓力下和可能的最高溫度下(優(yōu)選高于140°C、更優(yōu)選從 150至18(TC)冷凝，得到主要含有氨基甲酸銨和氨，以及少量水和可能 的尿素的液體物流。在冷凝步驟中形成了尿素，操作條件已經(jīng)有利于前 文提到的化學(xué)平衡(lb )部分地向右移動(dòng)。所得液體物流通過(guò)管線14被 送入分離器V。通過(guò)管線18從分離器V的頂部排出一種氣體物流，該氣體物流除了包含少量的氨、0)2和1120之外，還含有惰性氣體和可能的剩 余氧氣。
從汽提塔Sl的底部排出的、含有產(chǎn)生的所有尿素的物流11，被送
(管線ll)到后來(lái)的提純和濃縮步驟，這兩個(gè)步驟被示意性地結(jié)合于圖
2的段P。上文已經(jīng)提到過(guò)的、NH3、氨基曱酸鹽和回收的水的物流(物 流12)來(lái)自這一點(diǎn)，分別通過(guò)管線20和21回收純尿素和水。本發(fā)明的 從氨和二氧化碳合成尿素的增強(qiáng)的方法被用于，例如，包含如下階段的
合成方法
(a) 在至少一個(gè)反應(yīng)器中將氨和二氧化碳進(jìn)料并反應(yīng)，其中NH3/C02 摩爾比在從2. 7至5，優(yōu)選從3. 0至4. 0的范圍內(nèi)，所述0)2是原樣的或者 是氨基甲酸銨形式的，形成含有氨基曱酸銨、水、氨和尿素的第一液體混 合物；
(b) 將所述第一液體混合物轉(zhuǎn)入分解-汽提步驟；
(c) 通過(guò)大體上在與所述反應(yīng)器相同的壓力下操作，在所述分解-汽提步驟中加熱這種第 一 液體混合物而實(shí)現(xiàn)部分氨基曱酸銨分解為氨和 二氧化碳，同時(shí)使所述液體混合物經(jīng)歷用氨汽提，形成含有氨、二氧化 碳和水的笫一氣體混合物，和含有尿素、水、氨和未分解部分的氨基甲 酸銨的第二液體混合物；還將含有鈍化劑的受熱C02物流進(jìn)料入汽提塔的 底部，
(d) 將所述笫一氣體混合物轉(zhuǎn)入、可能通過(guò)噴射器轉(zhuǎn)入大體上在與 反應(yīng)器相同的壓力下操作的冷凝步驟，并且冷凝所述混合物，形成含有 氨基曱酸銨和氨的第三液體混合物，將該第三液體混合物送到分離器；
(e )在一個(gè)或多個(gè)后繼的分解和分離步驟中回收所述第二液體混合 物中所含的尿素，形成大體上純的尿素，含有水、氨和氨基曱酸銨的第 四液體混合物和，可能地，大體上含有氨的第五物流，步驟(e)中形成 的所述第四液體混合物被送到所述冷凝步驟。
這個(gè)合成方法通常在合適的裝置中連續(xù)進(jìn)行，新鮮的氨和二氧化碳 被連續(xù)地進(jìn)料到所述裝置中以抵消被轉(zhuǎn)化成尿素并在最終分離和"造粒" 段的流出口移出的相應(yīng)量的反應(yīng)物。
15新鮮的氨可以被直接進(jìn)料到反應(yīng)器，或者可以將它部分地或全部地 作為汽提流體送入汽提塔和/或直接送到冷凝器。
壓縮并進(jìn)料入反應(yīng)器的氨的溫度一般在從0至130。C，優(yōu)選從30至 IOO'C的范圍內(nèi)。如果為了保持反應(yīng)器中令人滿意的熱級(jí)而將占總量從8 至15%范圍內(nèi)的一定量的新鮮C02進(jìn)料入汽提塔，那么氨物流的更大熱 含量可能是優(yōu)選的。
合成反應(yīng)器一般在從150至215°C、優(yōu)選從160至195'C范圍內(nèi)的溫 度下，在從8. 9MPa至20 MPa、優(yōu)選從11 MPa至18 MPa范圍內(nèi)的壓力 下操作，其中氨/二氧化碳摩爾比優(yōu)選在從2. 7至5. 0、更優(yōu)選在3. 0和 4. O之間的范圍內(nèi)。
可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何方法將反應(yīng)器的溫度調(diào)節(jié)到所需的 水平，例如，除了上文提到的加熱進(jìn)料中的氨物流之外，還可以采用給 反應(yīng)器配備加熱電阻，或者采用將從汽提塔出來(lái)的氣體的一部分直接送 到反應(yīng)器。
所述反應(yīng)器一般裝有選自本領(lǐng)域已知類型的數(shù)個(gè)板，目的是提供最 優(yōu)活塞流條件，可能還在雙相體系的存在下。
所述反應(yīng)器還可以包含各種反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)適當(dāng)?shù)乇舜讼嗷ミB 接，可能具有不同的進(jìn)料物流。反應(yīng)器必須具有液體滯留量，該滯留量 例如能使反應(yīng)器的停留時(shí)間在從數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的范圍內(nèi)，從而使在 所述冷凝步驟和/或在所述反應(yīng)器自身中氨與二氧化碳的反應(yīng)所形成的 氨基甲酸銨能脫水形成尿素。
所述分解-汽提步驟通常在受熱的汽提塔中進(jìn)行， 一般利用在高壓 下的間接蒸氣。汽提塔的溫度通常在從160至220°C、優(yōu)選從190至210 'C的范圍內(nèi)，而壓力與反應(yīng)器的壓力相同或稍低于反應(yīng)器的壓力。
在上述條件下，所述氨基甲酸銨往往迅速分解，形成氨和二氧化碳， 而反應(yīng)器中已經(jīng)形成的尿素大體上保持不變。使用氨作為載氣進(jìn)行汽提。 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，采用離開反應(yīng)器的物流中過(guò)量的所述 氨作為栽氣進(jìn)行分解-汽提步驟。有關(guān)這種優(yōu)選技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可見于，例如SNAMPRO-GETTI的US專利3, 876, 696，其內(nèi)容附于此作為參 考。這后一種技術(shù)被稱為"自汽提"。
所述分解步驟一般在帶有液膜降落的、豎直取向的管束設(shè)備中進(jìn)行。 優(yōu)選把離開所述反應(yīng)器的混合物進(jìn)料到設(shè)備的頂部并形成沿著管束的壁 下降的膜。適合于所述目的的其它已知設(shè)備也可以用于本發(fā)明的方法。
所述冷凝步驟通常在合適的冷凝器中，例如在管束式冷凝器或表面 冷凝器中進(jìn)行，其中冷凝熱被用于加熱其它流體。所述冷凝熱優(yōu)選用于 產(chǎn)生蒸氣，但它也可以用于給中壓或低壓氨基曱酸銨的后繼分解步驟之 一提供熱。
所述冷凝步驟可以在用于已知過(guò)程的正常條件(溫度、壓力和組成) 下進(jìn)行，只要所述已知過(guò)程是為了防止冷凝器中和/或離開冷凝器的管線 中形成固體氨基曱酸銨。
尿素與離開所述分解-汽提步驟的液體物流中仍然存在的氨和氨基 曱酸銨的分離在中壓(從l. lMPa至2. 5MPa)和/或低壓(從0. 2至0. 8 MPa)下操作的分解和分離段中進(jìn)行。這個(gè)分離步驟可以借助本領(lǐng)域科學(xué) 文獻(xiàn)中描述的任何方法進(jìn)行，它能獲得含有氨基甲酸銨和氨的水溶液 的循環(huán)液體物流，也可能獲得基本上由氨組成的物流。合適的分離和提 純段是，例如，前文提到的出版物"Encyclopaedia of Chemical Technology"的圖1至5中圖解的那些。
這樣與氨基甲酸銨和氨分離的尿素通常以水溶液的形式獲得，使所 述水溶液經(jīng)歷最終的真空脫水步驟(低至0. 001 MPa)， 一方面獲得水， 另一方面獲得大體上純的尿素，該尿素被送到正常的"造粒"過(guò)程等。
在尿素的分離和提純步驟中，也包括最終脫水步驟和離開合成裝置 的廢水的提純段。
將來(lái)自所述分離和提純步驟的不同的分段(中壓和低壓下的氨基曱 酸鹽分解，氨基甲酸鹽的再冷凝，尿素的脫水，廢水的提純)的、含有 氨基曱酸銨的不同的液體或雙相物流收集在單一循環(huán)物流中并送到所述 冷凝步驟。
17根據(jù)尿素的分離和提純的某些實(shí)施方案，在本發(fā)明范圍內(nèi)包含的任 何情況中，所述循環(huán)氨和二氧化碳可以以碳酸鹽、碳酸氫鹽或氨基甲酸 銨、或其摻合物的形式存在，這隨著所述摻合物的溫度和壓力而不同。
為更好地理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，在下文提供了一些實(shí)例，但它 們決不是對(duì)權(quán)利要求書范圍的限制。
在下面的實(shí)例中，不同物流的組成是參照基礎(chǔ)組分，尿素，氨，二 氧化碳和水提供的，而不顧含氨的液體物流中的二氧化碳大體上是氨基 曱酸銨形式的這一事實(shí)?？諝夂投栊援a(chǎn)物被無(wú)差別地表示為"空氣"， 因?yàn)樵诤铣芍芷谥械墓r條件下氧氣的消耗幾乎是可以忽略的。
實(shí)施例1
進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明操作的尿素合成工藝，其中將來(lái)自所述壓縮和加熱
單元C的、含有適量空氣的C02物流進(jìn)料到汽提塔S1的底部。不在所述
汽提塔的底部單獨(dú)進(jìn)入其它用量的空氣或其它鈍化劑。參照?qǐng)D1和2中 所示的圖解。
將下述組分進(jìn)料到反應(yīng)器Rl:
663 kg/hr的C02和5 kg/hr的空氣，從管線15a;
470 kg/hr的C02、 650 kg/hr的麗3和300 kg/hr的水，以氨基曱酸 銨溶液的形式，從管線17;
717 kg/h的純冊(cè)3，從管線16。
所述反應(yīng)器在15. 9 MPa和188'C下操作，所述冷凝器CC1在15. 4 Mpa 和大約155'C下操作。
從所述汽提塔S1的下游的提純和濃縮段P回收富含氨基曱酸鹽的、 特別由如下組分組成的含水物流12:
H20 = 202 kg/hr
C02 - 172 kg/hr
NH3 = 380 kg/hr
將所述含水物流12在與來(lái)自汽提塔SI的物流13結(jié)合后通過(guò)管錢12送 到冷凝器CCl。在分離器V中，使由H20 = 2 kg/hr、 C02 = 2 kg/hr、 Nh3 - 50 kg/hr 和空氣=5.5 kg/hr組成的氣體物流18與離開冷凝器CCl的物流14分 離開，剩余的物流17被循環(huán)到反應(yīng)器R1。
總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)管線16a將如下組分送到反應(yīng)器Rl，而冷凝器CC1 中尿素的形成被形式上假定為零
H20 = 300 kg/hr
C02 = 470 kg/hr
NH3 = 1367 kg/hr
將從反應(yīng)器的溢流T排放的、含有產(chǎn)生的所有尿素的液體物流10送 到汽提塔S1。特別是，它的特征在于如下組成 尿素=1， 000 kg/hr H20 - 600 kg/hr C02 - 400 kg/hr NH3 = 800 kg/hr 空氣- 5 kg/hr。
所述汽提塔在自汽提條件下、在15. 2MPa下，在205。C的底部溫下 操作。
從汽提塔S1的頂部排出特征在于如下組成的氣體物流13: C02 = 300 kg/hr NH3 = 320 kg/hr H20 = 100 kg/hr 空氣- 5. 5 kg/hr。
借助管線15b，將含有作為鈍化劑的空氣、特征在于如下組成的C02 物流進(jìn)料到所述汽提塔的底部， C02 = 70 kg/hr 空氣=Q. 5 kg/hr
參照?qǐng)D1，根據(jù)下面的圖解，通過(guò)將離開最后一個(gè)壓縮步驟的等分 部分的C02物流重新送到同一壓縮機(jī)的熱交換中間步驟，而將所述C02物 流在單元C中加熱至197。C的溫度。將與5.5 kg/hr的空氣的混合物形式的733 kg/hr的新鮮0)2在16. 2 MPa下壓縮并且通過(guò)所述四個(gè)壓縮步 驟C1、C2、C3和C4之間的通路被加熱至110'C。借助管線9b，將668 kg/hr 的這種混合物從管線9送到交換器CS3，由于與來(lái)自管線5、在190。C下 的C02物流的熱交換，165'C的溫度下的混合物借助管線7離開交換器 CS3，而在115'C下的所述C02物流借助管線6出來(lái)。借助管線7a、 3a和 9a，將管線7的全部C02物流進(jìn)料到反應(yīng)器R1，而管線7b保持關(guān)閉。
借助管線9c和9d，將剩余的70. 5 kg/hr的C(V空氣混合物從管線 9送到交換器SC1，通過(guò)與來(lái)自管線2、在200'C下的0)2物流的熱交換而 在197。C的溫度下的0)2/空氣混合物借助管線3離開所述交換器SC1，而 在185'C下的所述0)2物流借助管線6出來(lái)。通過(guò)管線3b，將所述0)2/ 空氣混合物從管線3送到汽提塔Sl。
從汽提塔S1的底部排放由在如下產(chǎn)物組成的液體物流11:
尿素=1， 000 kg/hr
H20 = 500 kg/hr
C02 = 170 kg/hr
跳=480 kg/hr
該液體物流11被送到后繼的尿素提純和濃縮步驟。這些步驟大體上由典 型的中壓和低壓分離段以及濃縮段組成，以傳統(tǒng)的尿素SNAMPROGETTI工
藝為特征，所述工藝的總體圖解示于，例如，前面提到的出版物 "Encyclopaedia of Chemical Technology"的第561頁(yè)。
實(shí)施例2
大體上重復(fù)實(shí)施例1的工藝，區(qū)別在于，借助管線15b進(jìn)料到汽提 塔底部的、含有空氣的0)2物流的特征在于如下組成 C02 = 50 kg/hr 空氣- 0. 36 kg/hr
還按照不同于實(shí)施例1的如下圖解，利用通過(guò)所述壓縮機(jī)的各中間 步驟的通路將這個(gè)物流加熱到197'C的溫度。利用通過(guò)四個(gè)壓縮步驟Cl、 C2、 C3和C4的通路，將與5.5 kg/hr 的空氣的混合物形式的733 kg/hr的新鮮002壓縮至16. 2 MPa并加熱至 IIOX:。借助管線9離開C4的全部0)2物流(738. 5 kg/hr)和空氣被借 助管線9b送到交換器SC3，該由于與來(lái)自管線5、在190'C下的CO2物流 的熱交換作用而在150'C的溫度下的物流借助管線7離開交換器SC3，而 所述來(lái)自管線5的0)2物流借助管線6在125'C下離開交換器SC3。
借助管線7b，將借助管線7離開SC3、由50. 36 kg/hr組成的等分 部分的所述物流送到交換器SC1，并且在此通過(guò)與來(lái)自管線2、在200'C 下的0)2物流的熱交換作用而被進(jìn)一步加熱至197'C,而所述來(lái)自管線2 的C02物流借助管線4在195。C下離開SC1,而所述被進(jìn)一步加熱至197 。C的物流借助管線3和3b (相應(yīng)于圖2的管線15b)被送到汽提塔S1。 借助管線7、 7a、 3a和9 (相應(yīng)于圖2的管線15a)，將150。C的溫度下 的、剩余部分的管線7的物流(由688. 14 kg/hr組成)直接送到反應(yīng)器 Rl。管線9c保持關(guān)閉。
由于借助管線15b進(jìn)料到汽提塔底部的物流的流率從70. 50 kg/hr 變化為50. 36 kg/hr，相對(duì)于實(shí)施例1，圖2的管線13、 14和17中的 C02的量相應(yīng)地降低大約20 kg/hr。
實(shí)施例3
大體上重復(fù)實(shí)施例1的工藝，區(qū)別在于，借助管線15b進(jìn)料到汽提 塔底部的、含有空氣的0)2物流的特征在于如下組成 C02 = 30 kg/hr 空氣=0.21 kg/hr
還按照不同于實(shí)施例1的如下圖解，將這個(gè)物流加熱到183。C的溫度。
將與5. 5 kg/hr的空氣的混合物形式的733 kg/hr的新鮮C02壓縮至 16. 2 MPa并且利用通過(guò)四個(gè)壓縮步驟C1、 C2、 C3和C4的通路加熱至110 。C。借助管線9b，將借助管線9離開C4的全部C02物流(738.5 kg/hr) 和空氣被送到交換器SC3,通過(guò)與來(lái)自管線5、在190'C下的0)2物流的熱交換作用而在147匸的溫度下的該物流借助管線7離開交換器SC3，所 述來(lái)自管線5的0)2物流借助管線6在127C下離開交換器SC3。
借助管線7b，將借助管線7離開SC3的全部物流送到交換器SC1， 并且通過(guò)與來(lái)自管線2、在200。C下的0)2物流的熱交換作用而被進(jìn)一步 加熱到183。C，而所述來(lái)自管線2的0)2物流借助管線4在150。C下離開 交換器SC1。借助管線3和3b，將借助管線3離開SC1的、30. 21kg/hr 的物流的大部分送到汽提塔Sl,而借助管線3a和9a，將仍在183'C的 溫度下的剩余部分703. 29 kg/hr送到反應(yīng)器R1。管線9c和7a保持關(guān) 閉。
由于借助管線15b進(jìn)料到汽提塔底部的物流的流率從70.50 kg/hr 變化為30. 21 kg/hr，相對(duì)于實(shí)施例1，圖2的管線13、 14和17中的 C02的量相應(yīng)地降低大約40 kg/hr。
對(duì)按照上述實(shí)施例實(shí)施的方法進(jìn)行的操作期為1年的測(cè)試沒有出現(xiàn) 任何顯著的腐蝕現(xiàn)象，即使沒有向所述汽提塔單獨(dú)提供鈍化劑。
權(quán)利要求
1.用于從氨和二氧化碳合成尿素的增強(qiáng)的方法，所述合成在高的壓力和溫度下，有作為中間體的氨基甲酸銨的形成，包括高壓合成段，所述方法包含在通常稱為汽提塔的豎直設(shè)備中進(jìn)行的、通過(guò)采用氨的對(duì)未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨的分解-汽提的至少一個(gè)分離步驟，其特征在于，所述步驟還包含在所述汽提塔的下部進(jìn)料一種CO2物流，該CO2物流被加熱到從130至230℃范圍內(nèi)的溫度，數(shù)量相對(duì)于進(jìn)料到所述方法的新鮮CO2的總重量為1至15重量％，含有鈍化劑，該鈍化劑的量使得其以摩爾計(jì)的O2當(dāng)量含量相對(duì)于所述物流的CO2的摩爾數(shù)從0.05％至0.80％不等。
2. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述汽提^t荅的受熱C02物流的溫度在從150至210'C的范圍內(nèi)。
3. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述汽提塔的受熱C02物流的溫度在從160至200。C的范圍內(nèi)。
4. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述汽提塔的受熱C02物流的量相對(duì)于進(jìn)料到所述方法的新鮮C02的總重量在從3至12重量％的范圍內(nèi)。
5. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述汽提塔的受熱C02物流的量相對(duì)于進(jìn)料到所述反應(yīng)器的新鮮C02的總重量在從4至12重量%的范圍內(nèi)。
6. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述反應(yīng)器的受熱C02物流的溫度在從100至200。C的范圍內(nèi)，優(yōu)選在130和185。C之間。
7. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使進(jìn)料到所述汽提塔的C02物流和進(jìn)料到所述反應(yīng)器的C02物流兩者都經(jīng)受加熱。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中在配有熱交換中間步驟的多步壓縮才幾中壓縮新鮮C02。
9. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在所述C02壓縮機(jī)的中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中加熱進(jìn)料到所述汽提塔的底部的C02物流。
10. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在所述C02壓縮機(jī)的中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中加熱進(jìn)料到所述反應(yīng)器的C02物流的至少一個(gè)等分部分，優(yōu)選加熱進(jìn)料到所述反應(yīng)器的C02物流的整體。
11. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述反應(yīng)器的C02物流由一種混合物組成，該混合物有合適百分?jǐn)?shù)的壓縮0)2物流和合適百分?jǐn)?shù)的、至少在具有最高熱級(jí)的所述壓縮機(jī)的中間步驟中被加熱的C02物流。
12. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，進(jìn)料到所述反應(yīng)器的、溫度在從130至185。C范圍內(nèi)的C02物流由如下兩部分組成在從100至120'C范圍內(nèi)的溫度下離開所述反應(yīng)器的壓縮C02，其量相對(duì)于所述物流的總重量在從0至40重量％的范圍內(nèi)；在所述壓縮機(jī)的熱交換中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中^皮加熱到從140至200。C范圍內(nèi)的溫度的C02物流，其量相對(duì)于所述物流的總重量在從60至100重量％的范圍內(nèi)。
13. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在所述C02壓縮^/L的熱交換中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中，將進(jìn)料到所述汽提塔中的、占送入所述反應(yīng)器的0)2的從4至12重量％的C(V物流加熱到在從160至200°C的范圍內(nèi)的溫度。
14. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在所述C02壓縮機(jī)的中間步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟中，在外側(cè)或管程加熱所述經(jīng)歷加熱的C02物流。
15. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，采用氨的氨基甲酸銨分解/汽提步驟是自汽提步驟。
16. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述鈍化劑的存在量使得其以摩爾計(jì)的02當(dāng)量含量相對(duì)于所述物流的C02摩爾數(shù)在從0. 10至0. 40%的范圍內(nèi)。
17. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于，所述鈍化劑是氧化劑。
18. 權(quán)利要求17的方法，其特征在于，所述氧化劑選自空氣、氧氣、增濃空氣、過(guò)氧化氫或其混合物。
19. 權(quán)利要求17的方法，其特征在于，所述氧化劑是空氣。
20. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，它包含尿素的合成階段，其中所述氨/二氧化碳摩爾比在2. 7和5. Q之間，優(yōu)選在3和4之間。
21. 用于實(shí)施權(quán)利要求1至20任一項(xiàng)的增強(qiáng)的尿素合成方法的裝置，該裝置包含合成段，其中反應(yīng)器R1通過(guò)管線IO與適合在"自汽提"條件下操作的汽提塔Sl相連，所述汽提塔Sl本身又在其下部通過(guò)管線11與尿素的分離和提純段P相連，且在其上部通過(guò)管線13與氨基甲酸鹽冷凝器CC1相連，所述冷凝器CC1本身又接連通過(guò)管線l4、 U和l"與反應(yīng)器Rl相連，其中所述反應(yīng)器Rl還借助用于新鮮二氧化碳進(jìn)料的管線15a與壓縮機(jī)C相連，其特征在于，所述壓縮機(jī)C還通過(guò)管線Ub與所述汽提塔S1的下部相連，所述管線15b適合于以相對(duì)于進(jìn)料到所述裝置的總的新鮮C02為1至15重量％、優(yōu)選從4至12重量％的量將0)2物流轉(zhuǎn)移到所述汽提塔。
22. 前述權(quán)利要求21的裝置，其特征在于，它是通過(guò)改造配有適合在自汽提條件下操作的汽提塔的已經(jīng)存在的尿素合成裝置而獲得的，改造方法是在所述C02壓縮機(jī)與所述汽提塔的下部之間配備連接管線，該連接管線適合將C02物流進(jìn)料到汽提塔自身，所述C02物流的進(jìn)料量相對(duì)于進(jìn)料到所述裝置的新鮮COs的總重量在從1至15重量％ 、優(yōu)選從4至12重量％的范圍內(nèi)。
全文摘要
描述了一種用于從氨和二氧化碳合成尿素的增強(qiáng)的方法，所述合成在高的壓力和溫度下，有作為中間體的氨基甲酸銨的形成，包括高壓合成段，所述方法包含在通常稱為汽提塔的豎直設(shè)備中進(jìn)行的、通過(guò)采用氨的對(duì)未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨的分解-汽提的至少一個(gè)分離步驟，其特征在于，所述步驟還包含在所述汽提塔的下部進(jìn)料一種CO₂物流，該CO₂物流被加熱到從130至230℃范圍內(nèi)的溫度，數(shù)量相對(duì)于進(jìn)料到所述方法的新鮮CO₂的總重量為1至15重量％，含有鈍化劑，該鈍化劑的量使得其以摩爾計(jì)的O₂當(dāng)量含量相對(duì)于所述物流的CO₂的摩爾數(shù)從0.05％至0.80％不等。
文檔編號(hào)C07C273/04GK101679224SQ200880019434
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者A·詹納薩, L·卡利西 申請(qǐng)人:塞彭公司