氨-尿素生產(chǎn)工藝及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于氨-尿素生產(chǎn)的工藝，其中氨段產(chǎn)生的液氨在氨合成壓下直接供給到尿素段，并且所述液氨在高壓下被以下步驟進(jìn)行凈化：冷卻所述液氨（20）得到冷卻的液氨流（21）；從所述冷卻的液氨中分離包括氫氣和氮?dú)獾臍怏w餾分（22），得到高壓下的凈化的液氨（23）；在分離所述氣體餾分后，再加熱所述凈化的液氨（23），得到溫度適于供給所述尿素合成工藝的再加熱的凈化的液氨（24）。本申請(qǐng)還處理包括氨冷卻器、氣液分離器以及氨再加熱器的設(shè)備，還提供了一種改裝現(xiàn)有氨-尿素設(shè)備的方法。
【專利說(shuō)明】氨-尿素生產(chǎn)工藝及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氨-尿素的生產(chǎn)。氨-尿素的生產(chǎn)被認(rèn)為是合適的烴源和合適的氮源反應(yīng)合成的氨(NH3)、以及其后所述氨與二氧化碳(CO2)反應(yīng)生成尿素的過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)已知的技術(shù)，氨是在高壓下由組成的合成氣進(jìn)行反應(yīng)而合成。該組成氣體通常是通過(guò)重整合適的烴源如天然氣或合成氣(SNG)與合適的氮源如空氣或富集空氣而產(chǎn)生。該重整過(guò)程可包括例如初級(jí)重整和二級(jí)重整。其后，由重整步驟所產(chǎn)生的粗合成氣經(jīng)過(guò)若干常規(guī)步驟處理，常規(guī)步驟包括如一氧化碳(CO)轉(zhuǎn)移，氨合成前的甲烷化和CO2的去除。氨的實(shí)際合成是高壓下運(yùn)行一個(gè)所謂的氨合成回路，所述高壓通常在80 - 200bar范圍內(nèi)，常見(jiàn)的是在150bar左右下進(jìn)行。 [0003]由于氨是尿素合成的反應(yīng)物之一，在氨合成段的下游設(shè)置尿素合成段是眾所周知的。歐洲專利EP1041038中更詳細(xì)地公開(kāi)了同時(shí)生產(chǎn)氨和尿素的一個(gè)例子。
[0004]傳統(tǒng)的尿素合成段包括高壓尿素合成回路和回收段。所述尿素合成回路通常包括反應(yīng)空間、汽提段和冷凝段。
[0005]更詳細(xì)地，合成尿素的已知方法包括使用氨作為汽提劑的自汽提或最終熱汽提方法，以及使用二氧化碳作為汽提劑的CO2的汽提方法。
[0006]在英國(guó)專利1542371以及柯克-奧斯莫的《化工百科全書》第三版，第23 卷， 第 548-562 頁(yè)(Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rdEd, Vol.23，p.548-562)中可以找到自汽提方法的公開(kāi)信息。
[0007]CO2汽提方法的特征在于，未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸鹽在合成壓下與新鮮二氧化碳逆流接觸。在典型的CO2汽提方法中，高壓下氨基甲酸鹽的冷凝完全不受影響；殘留的氣體在反應(yīng)器中濃縮并給反應(yīng)器提供熱量，即氨基甲酸鹽脫水需要的熱量以及將混合物加熱到平衡溫度(見(jiàn)烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全書，第五版，卷A27，第344-346頁(yè)，即Ullmann’ sEncyclopedia of Industrial Chemistry, 5th ed, V.A27, p.344-346)需要的熱量。然而，在CO2汽提設(shè)備的高壓冷凝段進(jìn)行全冷凝也是眾所周知的。這意味著考慮了冷凝段的特殊條件(組成、溫度、壓力等)之后，供給所述冷凝段的氣體混合物被冷凝到最大可能的程度，如上所述，與部分冷凝過(guò)程相反，部分冷凝過(guò)程中部分氣體混合物刻意地沒(méi)有被冷凝，以給反應(yīng)器提供熱量。
[0008]傳統(tǒng)的部分冷凝CO2汽提尿素方法作為一個(gè)例子在專利W000/00466中公開(kāi)。全冷凝過(guò)程以及由部分冷凝設(shè)備轉(zhuǎn)換成全冷凝設(shè)備的方法在專利W001/96287中被公開(kāi)。
[0009]如上所述，氨合成在相當(dāng)大的壓力下傳送液氨流，通常在150bar左右并且溫度接近0°C，例如-10至10°C (263K至283K)范圍內(nèi)。所述液氨流包含一些溶解氣體，通常包括氫氣、氮?dú)狻⒓淄楹蜌鍤?，這些氣體對(duì)于尿素合成反應(yīng)基本上是惰性的，并且被稱為尿素惰性氣體。尿素反應(yīng)空間中的尿素惰性氣體的積累是要避免的。由于它們降低了所用試劑的分壓，并且減少了一些可用的反應(yīng)空間，尿素惰性氣體實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率變低。在尿素回路的洗滌器里的游離氫的積累也可能與氧形成爆炸性混合物，后者通常作為鈍化劑引入尿素回路。
[0010]為避免上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中使膨脹至氨流為低壓，以便在供給尿素段前去除尿素惰性氣體。液氨首先膨脹到低壓，通常小于lObar，尿素惰性氣體的分離發(fā)生在低壓分離器中。其后，如此獲得的純化后的液氨被加壓回到供給尿素合成回路所需的壓力。為了盡可能地減少到達(dá)尿素合成反應(yīng)器的尿素惰性氣體的量，這些膨脹以及隨后加壓的步驟在現(xiàn)有技術(shù)中被認(rèn)為是必需的。但是，應(yīng)該理解的是，氨合成回路的流出物的壓力能有所損失。液氨的加壓消耗功率并且需要大型和昂貴的泵，即相當(dāng)大的資金成本。當(dāng)氨-尿素設(shè)備被改善時(shí)，例如提高了氨段的生產(chǎn)率后，氨供料泵不能將提高后的氨段生產(chǎn)率傳遞給下游的尿素段，因此形成了設(shè)備的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種用于將氨流從氨段供給尿素段的更有效、更便宜的方法。
[0012]此目的是根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的工藝來(lái)達(dá)到的，在給定的氨合成壓力下操作的氨合成工藝中，產(chǎn)生含有少量的氫氣、氮?dú)狻⒓淄楹妥罱K其他尿素惰性氣體的液氨，并且至少部分所述液氨被用來(lái)提供尿素合成工藝的輸入氨，所述氨-尿素生產(chǎn)工藝的特征在于，由所述氨合成工藝提供的液氨在所述氨合成壓力下被直接經(jīng)過(guò)適于去除尿素惰性氣體的凈化工藝步驟進(jìn)行處理，從而為壓力接近所述氨合成壓力的所述尿素合成工藝提供輸入氨，所述凈化工藝步驟至少包括以下步驟:
[0013]a)冷卻液氨得到冷卻的液氨流，
[0014]b)從所述冷卻的液氨中分離包含氫氣和氮?dú)獾臍怏w餾分，得到高壓下凈化的液氨，以及
[0015]c)在分離所述氣體餾分之后，再加熱所述凈化的液氨，得到溫度適于供給尿素合成工藝的再加熱后的凈化的氨。
[0016]上述冷卻和再加熱液氨的步驟基本上在同一氨合成工藝的輸出壓力下進(jìn)行，不再有現(xiàn)有技術(shù)中的減壓和再增壓過(guò)程?？捎糜谀蛩囟蔚囊喊钡膲毫咏焙铣傻膲毫Γ?，相同的壓力減去中間冷卻、加熱以及可能存在的其他凈化工藝步驟導(dǎo)致下降的壓力。
[0017]由于在液氨中氫的溶解度取決于溫度，并隨溫度降低而減小，氫氣和/或甲烷通過(guò)冷卻液氨到適當(dāng)?shù)臏囟榷换救コ??？梢岳斫鉃?，本發(fā)明提供了尿素惰性氣體的溶解度由于溫度起作用而降低，而不是壓力起作用，尤其是氫氣和甲烷。現(xiàn)有技術(shù)涉及到膨脹及其后氨的增壓以及對(duì)相關(guān)泵的需求，與現(xiàn)有技術(shù)相比，以這種方式，能夠以低得多的成本實(shí)現(xiàn)初步去除尿素惰性氣體，特別是去除氫氣。優(yōu)選地，液氨冷卻至_35°C至-15°C (約238K至258K)，以分離大量溶解的氫氣和甲烷。
[0018]更為優(yōu)選地，冷卻液氨的步驟在氨合成反應(yīng)器流出物的液-氣分離工藝后進(jìn)行，為了節(jié)約能源并更好地分離氫氣和甲烷，對(duì)進(jìn)一步用在氨合成中的循環(huán)氣進(jìn)行分離。
[0019]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，凈化的氨的再加熱溫度在10至120°C取值范圍內(nèi)。
[0020]在適當(dāng)時(shí)，或當(dāng)尿素合成工藝的壓力高于氨合成工藝的壓力時(shí)，凈化和再加熱氨的壓力進(jìn)一步升高，以補(bǔ)償壓力損失。但是，在任何情況下，液氨的壓力能被保存。與液氨的壓力能丟失、壓力必須由昂貴的泵來(lái)恢復(fù)的現(xiàn)有技術(shù)相比，這是一個(gè)相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。例如， 申請(qǐng)人:已估計(jì)氨泵可吸收約6千瓦時(shí)(KW 4)/噸尿素，這意味著消耗25%至30%的電量。
[0021]供應(yīng)給所述尿素合成工藝的液氨可以是氨合成中的全部的輸出氨，或只是其中一部分輸出氨。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，僅合成氨的一部分用于生產(chǎn)尿素，得到氨和尿素的混合輸出物。
[0022]再加熱的液氨在進(jìn)入尿素段之前可任選地經(jīng)過(guò)脫氫工藝，以獲得在尿素反應(yīng)空間中更低的氫氣比率。所述脫氫工藝可以加入合適的催化劑操作，如德含氧催化劑(De-Oxocatalysts)等已知的催化劑。
[0023]為防止在反應(yīng)空間中氫氣的積聚，另一個(gè)可選的措施是尿素工藝的尾氣流的脫氫作用。例如，本領(lǐng)域中已知的，從冷凝段以及反應(yīng)空間中獲得尾氣，并將所述尾氣用循環(huán)的氨基甲酸鹽溶液洗滌，所述氨基甲酸鹽溶液可以來(lái)自中間物或低壓氨基甲酸鹽的分解。所述洗滌步驟產(chǎn)生含有氨基甲酸鹽的液體流，最后通過(guò)冷凝段被回收到反應(yīng)空間內(nèi)。本發(fā)明的一個(gè)特征是在常規(guī)洗滌步驟前的尾氣的脫氫作用。
[0024]所述尿素工藝的CO2供料的脫氫作用雖然是可選的，但也是適用的。CO2供料可以通過(guò)CO2供料與含氧流以及適當(dāng)?shù)拇呋瘎┙佑|而被脫氫，所述含氧流優(yōu)選為空氣，以這種方式，氧化二氧化碳供料中含的氫氣，以水的形式被去除。氨供料、CO2供料以及尾氣流的脫氫作用的上述選擇能被單獨(dú)實(shí)施或以任意組合來(lái)實(shí)施。
[0025]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選特征是，由于氫氣從氨供料分離并且可能從所述尾氣中分離，從而避免CO2供料的脫氫作用。由于CO2供料的脫氫作用由引入空氣實(shí)現(xiàn)，例如在CO2壓縮機(jī)的兩個(gè)階段之間引入空氣，這是相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)?？諝馓峁┭鯕馀c氫氣反應(yīng)生成水，但還引入了空氣中大量的氮?dú)?N2),氮?dú)馐悄蛩囟栊詺怏w并會(huì)降低反應(yīng)器的效率。相反，根據(jù)本發(fā)明，從氨供料中去除氫氣不影響尿素反應(yīng)器；利用任何時(shí)候引入作為汽提塔鈍化劑的有效的氧氣，從尾氣中去除氫氣。換句話說(shuō)，本發(fā)明減少了引入尿素回路中的空氣的量，有利于轉(zhuǎn)化率，特別是反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)化率。
[0026]更詳細(xì)地，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在位于汽提器下游的洗滌器中洗滌之前，提供了尾氣的脫氫作用。由于鈍化氧的需要主要集中在所述汽提器中，這意味著，為了保護(hù)所述洗滌器，與實(shí)際上所需的氧氣總量相比，在洗滌步驟具有過(guò)量的氧氣。因此，在洗滌步驟之前的脫氫作用消耗部分氧氣，由于需要保護(hù)汽提塔，從而用到過(guò)量的氧氣。
[0027]本發(fā)明適用于任何合成尿素工藝的氨-尿素的生產(chǎn)，包括非汽提工藝、總回收工藝、氨的汽提、自汽提、CO2汽提。一個(gè)特定的實(shí)施例提供了具有全冷凝的CO2汽提工藝的尿素生產(chǎn)，包括具有至少一個(gè)反應(yīng)空間的高壓尿素合成回路、CO2汽提段以及全冷凝段。在這種情況下，尿素段的氨供料優(yōu)選完全或部分被定向到所述全冷凝段，優(yōu)選地所述氨供料的大部分被定向到所述全冷凝段，并且輸入氨的其余部分被定向到所述反應(yīng)空間。
[0028]本發(fā)明的另一 方面是根據(jù)所附權(quán)利要求提供適合于實(shí)現(xiàn)上述工藝以及對(duì)現(xiàn)有的氨-尿素設(shè)備改進(jìn)的氨-尿素設(shè)備。
[0029]參照附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)可以從如下指示性和非限制性實(shí)施例的描述中更為清楚的得出。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氨-尿素設(shè)備的示意圖。
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的氨-尿素設(shè)備的示意圖。
[0032]圖3是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的氨-尿素的尿素段的尿素合成回路的示意圖。
[0033]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的氨-尿素設(shè)備的簡(jiǎn)化示意圖。
[0034]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例對(duì)圖4的設(shè)備改進(jìn)后的例子。
[0035]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】
[0036]如圖1所示，氨-尿素設(shè)備包括氨段10和尿素段16。所述氨段10包括前端11，用于生產(chǎn)適當(dāng)?shù)陌毖a(bǔ)充氣；氨合成回路12 ;熱交換器或氨冷卻器13，用于冷卻通過(guò)所述合成回路11傳遞的液氨；氣液分離器14 ;以及另外的熱交換器15，用于再加熱由氣液分離器14分離的液氨。
[0037]所述氨段10的前端11被供有脫硫的天然氣或合成天然氣或其他烴源、用于蒸汽重整的蒸汽流以及空氣流或富氧空氣流。烴源的重整產(chǎn)生粗合成氣，然后對(duì)其處理得到補(bǔ)充氣19。這些步驟在本領(lǐng)域中是已知的，參見(jiàn)如EP2065337，在此將不再進(jìn)一步描述。所述補(bǔ)充氣19在回路12中反應(yīng)產(chǎn)生含有少量氫氣、氮?dú)狻⒓谉?、IS氣的高壓液氨流20。由于所述微量組分對(duì)于用于生產(chǎn)尿素的氨和二氧化碳的合成反應(yīng)大體上是惰性的，它們被稱為尿素惰性氣體。所述液氨20通常溫度為-10°C至10°C，壓力約150bar。
[0038]在圖1所示的例子中，所述氨流20的全部被用于所述尿素段16生產(chǎn)尿素，但是本發(fā)明的其他實(shí)施例中提供了 所述氨流20的一部分被用于生產(chǎn)氨作為最終產(chǎn)品，并且其余部分被用來(lái)生產(chǎn)尿素。在這個(gè)例子中，為了降低氫氣和甲烷的溶解度，所述氨流20通過(guò)氨冷卻器13被冷卻至溫度優(yōu)選為-35°C至_15°C，更為優(yōu)選地溫度為-33°C至_20°C。由于較低的溶解度，包括氫氣和甲烷的氣流22容易地在氣體/液體分離器14內(nèi)被分離；凈化的液氨23，現(xiàn)在與含量降低的尿素惰性氣體，特別是氫氣和甲烷，在熱交換器15中再加熱到一個(gè)合適的溫度，用于供給尿素段16，優(yōu)選地加熱至10至120°C溫度范圍內(nèi)。
[0039]應(yīng)當(dāng)指出，所述冷卻器13、分離器14以及再熱器15基本上在合成回路12的同一輸出壓力下操作。換句話說(shuō)，所述液氨20通過(guò)冷卻、分離以及再加熱步驟直接在輸出壓力下被輸出，使得凈化的液氨24的壓力是回路12的輸出壓力，減去通過(guò)13、14和15項(xiàng)的壓力損失。因此，所述凈化的液氨24保留了大量合成回路12的液體流出物20的能源壓力，可被用于高壓力下的所述尿素段16，所述高壓力接近氨合成壓力，并通常也接近尿素合成壓力。因此，所述凈化的液氨24可在沒(méi)有廣泛增壓下被供給所述尿素段。在必要的時(shí)候，可使用氨循環(huán)泵。最后，當(dāng)被供給所述尿素段16有所需要時(shí)，所述氨流24可進(jìn)一步被增壓。
[0040]由流量25表示相同尿素段16的CO2源。可選地，部分CO2供料25可作為所述氨段的副產(chǎn)品重新獲得，特別是通過(guò)從前端的粗合成氣中去除co2。
[0041]圖2是凈化的液氨24在供給尿素段16之前經(jīng)過(guò)脫氫過(guò)程的另一實(shí)施例的示意圖。所述脫氫過(guò)程在脫氫單元30中進(jìn)行，所述脫氫單元30也在所述氨合成的高壓下操作。所述液氨的脫氫作用分離出富氫流31，所述富氫流31可以被回收以供進(jìn)一步使用。被脫氫的以及此后被進(jìn)一步凈化的液氨27被定向到所述尿素段16。
[0042]所述尿素段16可以根據(jù)任何已知用于生產(chǎn)尿素的技術(shù)進(jìn)行操作，包括:氨汽提工藝、自汽提工藝、二氧化碳汽提工藝、包括總循環(huán)過(guò)程的非汽提工藝。
[0043]所述尿素段16通常包括高壓合成回路和包括中壓和/或低壓處理區(qū)段的回收段。圖3中公開(kāi)了在尿素段16高壓回路的特別優(yōu)選的實(shí)施例?，F(xiàn)參考圖3，高壓回路100包括反應(yīng)器101、汽提器102、氨基甲酸鹽冷凝器103以及洗滌器104。所述冷凝器103優(yōu)選地適于完全冷凝，并且在這種情況下，被稱為全凝器。優(yōu)選地，所述汽提器102是一個(gè)垂直的蒸汽加熱管殼式換熱器；所述全凝器103優(yōu)選為降膜管冷凝器，例如在W001/96287中公開(kāi)的。
[0044]所述回路100的輸入物為所述氨源24，或圖2中進(jìn)一步脫氫的氨流27，以及CO2供料25。所述輸入氨優(yōu)選為分成兩部分，一部分定向到反應(yīng)器中，一個(gè)部分定向到冷凝器。該例子顯示了所述氨輸入24分成部分24a和24b。優(yōu)選地定向到冷凝器的部分是較多的24b部分，例如，約總量的三分之二。
[0045]在反應(yīng)器101產(chǎn)生并含有尿素、氨基甲酸鹽以及未轉(zhuǎn)化的氨的所述混合物110與CO2供料25被汽提，得到濃縮的尿素溶液111以及含有氨和二氧化碳的蒸汽112。所述蒸汽112優(yōu)選分成定向到所述全冷凝器103的第一汽流113，以及定向到所述反應(yīng)器101的第二汽流114。
[0046]冷凝物119通過(guò)一個(gè)噴射器120連同氨供料部分24a被供給所述反應(yīng)器。來(lái)自冷凝器103的頂部的尾氣114與來(lái)自所述反應(yīng)器的尾氣116混合后，被輸送給所述洗滌器104。所述尾氣117被用從回收段(未顯示)返回的氨基甲酸鹽溶液130洗滌，即，包含在濃縮溶液111中的氨基甲酸鹽被分解而得到的氨基甲酸鹽溶液。未冷凝部分115從所述洗滌器104的頂部排放；通過(guò)第二噴射器121，殘留的含有氨基甲酸鹽的液體部分118與所述氨供料的其余部分24b —起被返回到所述全凝器103。
[0047]圖3的布局的有益特征是，所述洗滌器104是防止反應(yīng)空間內(nèi)積累尿素惰性氣體的另一阻擋物，所述反應(yīng)空間 即在本例中的反應(yīng)器101。事實(shí)上，溶解于所述氨供給24的部分24b中的大部分尿素惰性氣體與汽流115在到達(dá)所述反應(yīng)器101之前排放?？梢岳斫猓瑘D3的布局可以承受所述氨供給24中相對(duì)高含量的尿素惰性氣體，特別是在所述部分24b占所述氨供料24大部分的優(yōu)選實(shí)施例中。
[0048]本發(fā)明的可選特征包括:為了避免爆炸性混合物的任何風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步去除氫氣，尤其是在洗滌器104里。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述蒸汽117在進(jìn)入所述洗滌器104之前進(jìn)行脫氫處理，即一個(gè)合適的脫氫單元被安裝于所述洗滌器104的上游。另一個(gè)可選特征為CO2源流25的脫氫作用。
[0049]任何的尾氣17或CO2供料25的脫氫作用優(yōu)選與可用的DeOxo催化劑進(jìn)行，例如選自巴斯夫公司(BASF)的適合的催化劑，并且是專門設(shè)計(jì)為用于從氣流中去除氧氣和/或氫氣。產(chǎn)生的副產(chǎn)品是水和二氧化碳。
[0050]本發(fā)明的另一個(gè)方面是對(duì)現(xiàn)有的氨-尿素設(shè)備的改進(jìn)。圖4和圖5給出了例子。
[0051]圖4所示為現(xiàn)有氨-尿素設(shè)備的示意圖，其中氨段包括前端211和高壓合成回路212。液氨220通過(guò)膨脹器230和發(fā)生在低壓分離器231的尿素惰性氣體的分離被膨脹。凈化的氨隨后用泵送段232再加壓，以形成所述尿素段216的高壓氨的供料。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該設(shè)備可以按圖5進(jìn)行改進(jìn)，加入高壓氨冷卻器213、分離器214以及再熱器215，由此不需要泵232而獲得高壓凈化的氨流224。由于泵232的輸出速度通常是整個(gè)設(shè)備的瓶頸，并且更換較大的泵或安裝額外的泵相當(dāng)昂貴的，因此本發(fā)明是非常有用的，尤其是當(dāng)提升氨合成段的容量后(即改造后流220更大)。應(yīng)指出的是，包括閥230、分離器231以及泵232 (圖5中的虛線)的低壓設(shè)備可能會(huì)被中斷，或可能仍然與新安裝的213、214以及 215項(xiàng)的高壓分離段平行運(yùn)轉(zhuǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氨-尿素生產(chǎn)的工藝，其中:在給定的氨合成壓力下操作的氨合成工藝中，產(chǎn)生含有少量的氫氣、氧氣、甲烷和最終其他尿素惰性氣體的液氨(20)，并且至少部分所述液氨被用來(lái)提供尿素合成工藝(16)的輸入氨(24)， 所述氨-尿素生產(chǎn)工藝，其特征在于，由所述氨合成工藝提供的液氨在所述氨合成壓力下，被直接經(jīng)過(guò)凈化工藝步驟處理，所述凈化工藝步驟適于去除尿素惰性氣體，從而所述輸入氨(24)可用于壓力接近所述氨合成工藝壓力的所述尿素合成工藝，所述凈化工藝步驟包括至少以下步驟: a)冷卻所述液氨(20)得到冷卻的液氨流(21)； b)從所述冷卻的液氨中分離包括氫氣和氮?dú)獾臍怏w餾分(22)，得到高壓下的凈化的液氨(23);以及 c)在分離所述氣體餾分后，再加熱所述凈化的液氨(23)，得到溫度適于供給所述尿素合成工藝的再加熱后的凈化的液氨(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述液氨被冷卻到溫度為_(kāi)35°C至_15°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，所述凈化的氨的再加熱溫度為10至120。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的工藝，其特征在于，所述再加熱后的凈化的液氨(24)在進(jìn)入所述尿素工 藝之前經(jīng)過(guò)脫氫工藝，得到用于所述尿素工藝的帶有低含量氫氣的進(jìn)一步凈化的氨供料(27)。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，包括洗滌步驟，其中所述尿素工藝中的冷凝步驟產(chǎn)生的尾氣(114)和/或轉(zhuǎn)化到尿素過(guò)程產(chǎn)生的尾氣(116)用再循環(huán)的氨基甲酸鹽溶液洗滌，得到含有氨基甲酸鹽的液體流(118)，所述液體流(118)被再回收到尿素反應(yīng)空間，并且所述尾氣(114，116)在所述洗滌步驟之前經(jīng)過(guò)脫氫作用。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，還包括所述尿素工藝的二氧化碳供料(25)的脫氫作用步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的工藝，其特征在于，所述尿素工藝(16)為具有全冷凝的CO2汽提工藝，包括帶有至少一個(gè)反應(yīng)空間(101)的高壓尿素合成回路(100)、C02汽提段以及全冷凝段(103)，所述尿素工藝的輸入氨(24，27)被完全或部分地定向到所述全冷凝段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于，所述輸入氨(24，27)的大部分被定向到所述全冷凝段，并且所述輸入氨的其余部分被定向到所述反應(yīng)器。
9.適于實(shí)施權(quán)利要求1-8任一所述的工藝的氨-尿素設(shè)備，所述設(shè)備至少包括氨段和尿素段，所述氨段包括氨合成回路(12)，其提供含有少量氫氣、氮?dú)狻⒓淄橐约白罱K其他尿素惰性氣體的高壓液氨(20)，所述液氨或其部分分別地提供所述尿素段的氨源， 其特征在于，所述氨段包括高壓凈化段，所述高壓凈化段基本在所述氨合成回路的輸出壓力下運(yùn)行，并且適于從所述液氨中去除尿素惰性氣體，所述高壓凈化段至少包括: a)接收所述液氨的氨冷卻器(13)； b)氣液分離器，從所述氨冷卻器接收冷卻的液氨，并且將包括氫氣和氮?dú)獾臍饬?22)從所述冷卻的液氨中分離；以及 c)氨再加熱器，來(lái)自所述氣液分離器的所述凈化的液氨(23)被再加熱至適于供給所述尿素合成工藝的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氨-尿素設(shè)備，包括: 在供給所述尿素段之前接收所述再加熱的凈化的液氨(24)的脫氫裝置(30)，所述裝置為所述氨-尿素設(shè)備的所述尿素段提供進(jìn)一步凈化的具有低含量氫的氨供料(27)，和/或 用于從所述尿素段的CO2供料(25)中去除氫的脫氫裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，包括尿素合成回路(100)，所述尿素合成回路(100)包括洗滌器(104)，所述尿素工藝的冷凝步驟中產(chǎn)生的尾氣(114)和/或轉(zhuǎn)化成尿素的過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣(116)用再循環(huán)的氨基甲酸鹽溶液在所述洗滌器(104)中洗滌，所述設(shè)備還包括設(shè)置于所述洗滌器(104)上游的脫氫裝置，用于從導(dǎo)入所述洗滌器的尾氣(117)中去除氫氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11任一所述的氨-尿素設(shè)備，其特征在于，所述尿素段包括帶有至少一個(gè)反應(yīng)器(101)的高壓尿素合成回路(100)、CO2汽提段(102)以及全冷凝段(103)，在所述氨段產(chǎn)生的凈化的氨被完全或部分地定向到所述全冷凝段。
13.—種改進(jìn)氨-尿素設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括氨段、尿素段、凈化段和至少一個(gè)泵送段(232)，所述氨段產(chǎn)生含有尿素惰性氣體的高壓氨流(220)，所述凈化段在膨脹后的氨流的低壓下運(yùn)行，在凈化后所述泵送段(232)對(duì)氨加壓，所述方法包括以下步驟: 增加高壓凈化段，所述高壓凈化段基本在所述氨合成回路的輸出壓力下運(yùn)行，并且適于從所述液氨中去除尿素惰性氣體，所述高壓凈化段包括至少一個(gè)用于接收所述液氨的氨冷卻器(13);還包括氣液分離器，用于從所述氨冷卻器接收冷卻的液氨，并且適于將含有氫氣和氮?dú)獾臍饬?22)從所述冷卻的液氨中分離；還包括氨再加熱器，用于將所述凈化的液氨(23)再加熱至適于供給所述 尿素合成工藝的溫度； 將在所述氨段產(chǎn)生的所述高壓氨流的至少部分定向到所述新設(shè)置的高壓凈化段。
【文檔編號(hào)】C07C273/04GK103764564SQ201280022698
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】埃爾曼諾·菲利皮, 馬爾科·巴達(dá)諾, 弗德里科·扎迪, 安德里亞·斯考托 申請(qǐng)人:烏里阿·卡薩勒有限公司