專利名稱：氨基甲酸鹽冷凝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被稱為浸沒型的氨基甲酸鹽冷凝設(shè)備，其用于由氣態(tài)二氧化碳和液態(tài)氨來生產(chǎn)合成尿素的裝置中。
而后，將未轉(zhuǎn)換的氨基甲酸鹽的剩余部分和未反應(yīng)的氨一起壓出反應(yīng)器并且至少部分地回收，例如通過本來已知的方法，用CO2汽提，以氣態(tài)氨和二氧化碳的形式回收。
必須隨后部分地冷凝這些氣態(tài)物質(zhì)，從而使它們轉(zhuǎn)換成液體氨基甲酸鹽，而后回收到合成反應(yīng)器。
已知在用于尿素生產(chǎn)的裝置中，需要通過冷凝作用，將在合成反應(yīng)器中未轉(zhuǎn)化成尿素的反應(yīng)物和中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成氨基甲酸鹽部分，并且，以氣態(tài)氨和二氧化碳的形式從其下游回收。
為了滿足上述的需要，在EP-A-1036 787中提出了一種被稱作浸沒型的冷凝設(shè)備，其包含一個圓柱形殼體，圓柱形殼體的內(nèi)部由一個管束支撐，其中的管子是直的并且與適當(dāng)?shù)睦鋮s劑存在熱交換關(guān)系。
在管束中，發(fā)生氨和二氧化碳的冷凝作用，伴隨著它們的反應(yīng)形成了氨基甲酸鹽。
盡管在其某些方面存在優(yōu)勢，但是此冷凝裝置表現(xiàn)出明顯的缺陷，我們將在下面對此缺陷進(jìn)行描述。
實(shí)際上，盡管是主要部分，但仍只是將管束中的一部分管子用于把從下端流向上端的氣態(tài)化合物轉(zhuǎn)換成氨基甲酸鹽。必須將管束的剩余部分改為用于回收從上端流向下端的冷凝的氣態(tài)化合物部分。后者為的是允許在冷凝器中的液相自然循環(huán)，以增加設(shè)備的熱交換系數(shù)。
因此，對于預(yù)定大小的管束，產(chǎn)量被嚴(yán)格地限制于其用于冷凝作用的唯一部分。
通過用于合成尿素生產(chǎn)裝置的浸沒型氨基甲酸鹽冷凝設(shè)備來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，該設(shè)備包含—一種基本上是圓柱形的殼體，該殼體通過上底和下底分別在其相對的末端封閉，其限定了該冷凝設(shè)備的中間部分、上部和下部；—一種用于氣態(tài)化合物冷凝的管束，其被裝配到所述冷凝設(shè)備的中間部分并且與上部和下部是流體相連的；特征在于其含有—一個導(dǎo)管，其在結(jié)構(gòu)上與管束相獨(dú)立，與所述的上部和下部是流體相連的，其用于冷凝氣體化合物部分的循環(huán)。
優(yōu)選地，通過在下底中的各自氣體化合物專用的孔口，將下列物質(zhì)供料給冷凝設(shè)備的下部來自合成反應(yīng)器下游氣提設(shè)備的、將要被冷凝的氣態(tài)化合物NH3和CO2；在來自尿素回收部分的含水溶液中含有氨基甲酸鹽的流動物；和任選地，含有來自合成反應(yīng)器的尿素和原料液氨的溶液。
而冷凝的氣態(tài)化合物通過至少一個在上底的孔口，從冷凝設(shè)備離開，所述上底的孔口與冷凝設(shè)備的上部是流體相連的。
由于本發(fā)明，整個管束被用來實(shí)施冷凝步驟。事實(shí)上，結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于管束、與冷凝設(shè)備的上部和下部流體相連的導(dǎo)管的存在，有利地允許管束外的氨基甲酸鹽循環(huán)。
由于將管束專門用于進(jìn)行冷凝，在管束大小相同的情況下，本發(fā)明可有利地增加這種冷凝作用的產(chǎn)量。
參照附圖，從下面對其實(shí)施方案的非限制性描述中，本發(fā)明另外的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更為清晰。
—圖2顯示了依照本發(fā)明的備選實(shí)施方案的冷凝設(shè)備的縱切面示意圖。
—圖3顯示了依照本發(fā)明的另一個實(shí)施方案的冷凝設(shè)備的縱切面示意圖。
附圖詳述關(guān)于

圖1，1是依照本發(fā)明的、總述的冷凝設(shè)備，其包含分別通過上底3和下底4封閉于相對端的圓柱形殼體2。
在殼體2中，支撐著具有預(yù)定大小，即具有預(yù)定長度和直徑的、預(yù)定數(shù)量的直管6，所述的直管6分別由相對的上下管板7、8支持。所述的板7和板8分隔殼體2，限定了冷凝設(shè)備的中間部分，并從底部3和4，分別限定了冷凝設(shè)備的上部10和下部11。。
所述的部分10和11相互之間通過管束5的多個直管6流體相連。
應(yīng)該注意的是所述的管束5與冷卻劑如水之間是熱交換關(guān)系，冷卻劑在管6外(殼體側(cè))流動，并且通過適當(dāng)?shù)目卓诤瓦B接方法(本身沒有顯示)進(jìn)料到冷凝設(shè)備并離開那里。
冷凝設(shè)備的上部10裝備有形成于上底3的第一氣體排出孔口12，并裝備有形成于該部分側(cè)部的第二孔口13。
在所述的部分10中，并且在臨近于所述的第二孔口13處，裝備有由一個擋板所圖示的溢流裝置14。
底部11裝備有第一孔口15，在那里貫穿固定著用于供給要被冷凝的氣體的導(dǎo)管16，這將在下面的說明中明示。
所述的第一導(dǎo)管16具有定位于氣體分布室18中的自由端17，其被以常規(guī)方式支撐在冷凝設(shè)備的所述底部11內(nèi)。
依照本發(fā)明，伸出殼體2的導(dǎo)管19，分別通過孔口20和21在一側(cè)與冷凝設(shè)備的上部10、在另一側(cè)與冷凝設(shè)備的下部11流體相連。
所述的導(dǎo)管19在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于管束5，并且還與第二進(jìn)料導(dǎo)管22流體相連。
現(xiàn)在通過參考附圖，對本發(fā)明的功能特征進(jìn)行簡要說明。在這些圖中，F(xiàn)g和F1通常分別表示在冷凝設(shè)備1中的氣相和液相的流動物。
關(guān)于圖1，在圖中圖示了當(dāng)進(jìn)行常規(guī)操作時(shí)，冷凝設(shè)備1的體積完全被含有氨基甲酸鹽、氨和任選的尿素的含水溶液，以及包含氨、二氧化碳和水的氣態(tài)混合物所占據(jù)。
所述的氣相物質(zhì)來自合成反應(yīng)器下游的氣提設(shè)備(未顯示)，其用于氨基甲酸鹽的分解和從來自合成反應(yīng)器的尿素溶液中氣提氨與二氧化碳。將這些物質(zhì)通過上述的第一進(jìn)料導(dǎo)管16給料到冷凝設(shè)備，并且將其通過底部11中的氣體分布室18進(jìn)行分布，所述的氣體分布室18靠近管束5的管6的底端。
這意味著所述氣態(tài)化合物和所述含水溶液的混合物早已存在于底部11中。
混合在一起的氣態(tài)化合物和含水溶液，從底部11流入管束5的直管6中。
在所述的管6中，氨、二氧化碳和水冷凝并且氨與二氧化碳反應(yīng)，從而形成氨基甲酸鹽。
將此氨基甲酸鹽添加到早已存在于冷凝設(shè)備1內(nèi)含水溶液中的氨基甲酸鹽中，以此方式在管6的出口得到的氨基甲酸鹽溶液可能還含有尿素。
該氨基甲酸鹽溶液在上部10中流動，其中其第一部分通過導(dǎo)管19被循環(huán)到底部11中，并且其第二部分通過孔口13流出設(shè)備1，其流量由溢流裝置14調(diào)節(jié)。隨后，將通過孔口13流出設(shè)備1的溶液部分送到合成反應(yīng)器，用于將其中含有的氨和氨基甲酸鹽轉(zhuǎn)換成尿素。
應(yīng)該注意的是，導(dǎo)管19提供了含水溶液在冷凝設(shè)備1中的循環(huán)，特別是從冷凝設(shè)備的上部10循環(huán)到其底部11。
所述的循環(huán)保證直管6總是充滿了溶液并且含有恒定的溶液量。另外，它提供了通過管6的最佳穿過速度，這樣可以使液相保持其與流動在管6外的冷卻劑之間的熱交換的全部有利條件，并因此能夠更有效地冷凝氣態(tài)化合物。
通過這樣的流動物，從外部提供流動在冷凝設(shè)備1中的一部分含水溶液，所述的流動物在來自尿素循環(huán)部分(未顯示)的含水溶液中含有氨基甲酸鹽，并且含有來自合成反應(yīng)器的可能未反應(yīng)的物質(zhì)和原料液氨。將所述的流動物通過與導(dǎo)管19垂直相連的導(dǎo)管22進(jìn)料到殼體2的底部11，為的是將其加入到循環(huán)含水溶液中。按照這種方法，不應(yīng)該在冷凝設(shè)備1的下底4另外提供孔口。
一旦將含水溶液引入冷凝設(shè)備1的底部11，此含水溶液與來自分布室18中的氣態(tài)化合物混合，并且如上所述在冷凝設(shè)備1內(nèi)循環(huán)。
如果有任何氣態(tài)物質(zhì)仍然出現(xiàn)在上部10中，它們將會通過上底3的孔口12從冷凝設(shè)備1中排出。
合成反應(yīng)器、汽提設(shè)備和冷凝設(shè)備1都是用于尿素工業(yè)生產(chǎn)裝置的被稱為高壓合成回路的一部分。這些設(shè)備實(shí)際上的確以基本上相同的壓力進(jìn)行操作，并且被相互連接以使得將出自于這些設(shè)備的至少一部分包含于尿素溶液中的未反應(yīng)的物質(zhì)，分離并循環(huán)到合成反應(yīng)器。
對上述的冷凝設(shè)備1進(jìn)行變型和改變。
這樣，本發(fā)明的備選實(shí)施方案例如見圖2。
在這張圖中，結(jié)構(gòu)和功能上等價(jià)于圖1中那些部分的冷凝設(shè)備1的細(xì)節(jié)部分，使用了與圖1相同的參照數(shù)字，下面將不再進(jìn)行描述。
冷凝設(shè)備1含有外向安置在上底3的罐27。
罐27含有至少一個第一下孔口33(在圖2的實(shí)例中有2個)、一個與導(dǎo)管19流體相連的第二下孔口32、在上部的第三氣體排出口28、和在一側(cè)的第四孔口29。
依次，冷凝設(shè)備1的上底3具有至少一個與管口31相連的上孔口34(在圖2的實(shí)例中有2個)。
在圖2中，罐27通過固定到上底3的相應(yīng)管口31的下孔口33與設(shè)備1的上部10有流體相連。
在第四孔口29附近，裝備有由隔板所圖示的溢流裝置30。
參照附圖2，將對本發(fā)明備選實(shí)施方案的功能性特征進(jìn)行描述。
依照本實(shí)施方案，通過孔口34、管口31和孔口33，將從管束5流向上部10的含水溶液提供給罐27。
先后通過孔口32和導(dǎo)管19，將收集在罐27內(nèi)的含水溶液的第一部分循環(huán)到設(shè)備1的底部11中，而通過孔口29離開冷凝設(shè)備1的第二部分被進(jìn)料到尿素合成反應(yīng)器。溢流裝置30控制著從孔口29的出流。
最后，如果在罐27中仍然存在任何氣態(tài)物質(zhì)，將其通過孔口28從設(shè)備1中排出。
此備選實(shí)施方案對于改裝原有的冷凝設(shè)備例如膜類型的冷凝設(shè)備非常有利。
在所述的設(shè)備中，液相在重力作用下在管束的管中作為液膜，與將要被冷凝的氣態(tài)化合物并流。
在原有的冷凝設(shè)備中，對其特別是對殼體進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造不可能是既經(jīng)濟(jì)又方便的。
為了使設(shè)備內(nèi)的含水溶液循環(huán)，而同時(shí)不需要干擾殼體2和底3、4的現(xiàn)存結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的實(shí)施方案有利地提供了罐27以建立設(shè)備1的上部10與其下部11之間的流體聯(lián)系。
關(guān)于附圖3，其顯示了本發(fā)明的另一個實(shí)施方案。
在此圖中，結(jié)構(gòu)和功能上等價(jià)于圖1中那些部分的冷凝設(shè)備的細(xì)節(jié)部分，使用了與圖1相同的參照數(shù)字，下面將不再進(jìn)行描述。
作為在前面附圖中表示的外向?qū)Ч?9的備選物，本實(shí)施方案提供了導(dǎo)管23的安置方法，其在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于管束5，其通過殼體2內(nèi)向地延伸到冷凝設(shè)備1并且由管板7和8支撐。導(dǎo)管23分別通過上下末端25和26與上部10和下部11流體相連，其用于在冷凝設(shè)備1內(nèi)冷凝的氣體化合物的循環(huán)。
在圖3的實(shí)例中，將導(dǎo)管23與殼體2同軸地安置，并且使其從靠近隔板14的上部10向臨近下底14的下部11縱向地延伸。
用24來表示冷凝設(shè)備1的下底4中的第二孔口。該孔口是用于將下述的流動物供料給冷凝設(shè)備1的下部11，所述的流動物含有來自尿素循環(huán)部分的含水溶液中的氨基甲酸鹽，并且任選地含有這樣的溶液，此溶液包含來自合成反應(yīng)器的尿素和原料液氨。
依照此實(shí)施方案，除了與原有技術(shù)相比冷凝設(shè)備1的產(chǎn)量增加了，而且還有利地降低了冷凝設(shè)備1自身的總體積。另外，由于沒有外向的高壓導(dǎo)管，制造這種設(shè)備的費(fèi)用要比先前描述的本發(fā)明設(shè)備的費(fèi)用低。
實(shí)際上，為了使冷凝設(shè)備1中的含水溶液進(jìn)行循環(huán)，導(dǎo)管23被有利地安置在冷凝設(shè)備1內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于合成尿素生產(chǎn)裝置的浸沒型的氨基甲酸鹽冷凝設(shè)備(1)，其包含—一種基本上是圓柱形的殼體(2)，該殼體通過上底(3)和下底(4)分別在其相對的末端封閉，其限定了該冷凝設(shè)備的中間部分(9)、上部(10)和下部(11)；—一種用于氣態(tài)化合物冷凝的管束(5)，其被裝配到冷凝設(shè)備的所述的中間部分(9)并且與所述的上部(10)和所述的下部(11)流體相連；特征在于其含有—一個導(dǎo)管(19)，其在結(jié)構(gòu)上與所述的管束(5)相獨(dú)立，與所述的上部和下部(10，11)流體相連，其用于所述冷凝的氣體化合物部分的循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的冷凝設(shè)備(1)，其特征在于所述的導(dǎo)管(19)在所述殼體(2)的外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的冷凝設(shè)備(1)，其特征在于還包含罐(27)，該罐與所述的上底(3)相連，并且與所述的上部(10)和所述殼體(2)外部的所述導(dǎo)管(19)流體相連。
4.用于合成尿素生產(chǎn)裝置的浸沒型的氨基甲酸鹽冷凝設(shè)備(1)，其包含—一種基本上是圓柱形的殼體(2)，該殼體通過上底(3)和下底(4)分別在其相對的末端封閉；—一種用于氣態(tài)化合物冷凝的管束(5)，其被裝配到所述的殼體(2)中并且分別包含上管板(7)和下管板(8)，而且其支撐著多個直管(6)，所述的管板(7，8)在所述的冷凝設(shè)備內(nèi)限定了中間部分(9)、上部(10)和下部(11)；特征在于其含有—一個導(dǎo)管(23)，其在結(jié)構(gòu)上與所述的管束(5)相獨(dú)立，其延伸到所述冷凝設(shè)備的內(nèi)部并且由所述的管板(7，8)支撐，所述導(dǎo)管(23)與所述的上部和下部(10，11)流體相連，其用于所述冷凝的氣體化合物部分的循環(huán)。
全文摘要
一種用于合成尿素生產(chǎn)裝置的浸沒型的氨基甲酸鹽冷凝設(shè)備(1)，其包含用于氣態(tài)化合物冷凝的管束(5)，該設(shè)備的區(qū)別特征在于其還含有結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于管束(5)的導(dǎo)管(19，23)，此導(dǎo)管用于所述冷凝的氣體化合物部分在冷凝設(shè)備(1)中的循環(huán)。
文檔編號C01B21/12GK1469774SQ01817322
公開日2004年1月21日 申請日期2001年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者弗德里科·扎迪, 弗德里科 扎迪 申請人:烏里阿·卡薩勒有限公司, 烏里阿 卡薩勒有限公司