用于改造自汽提尿素設(shè)備的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于改造自汽提尿素設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自汽提工藝或熱汽提工藝及相關(guān)設(shè)備的公開(kāi)內(nèi)容可以在德國(guó)專利GB1542371中找到。該工藝還以其研發(fā)者的名字命名為斯納姆(Snamprogetti)。
[0003]自汽提尿素設(shè)備主要包括高壓(HP)合成回路、中壓(MP)工段和低壓(LP)回收工段。
[0004]HP回路通常包括大體上在同一壓力(通常大約140bar至160bar)下運(yùn)轉(zhuǎn)的合成反應(yīng)器、蒸汽加熱汽提塔、和水平釜冷凝器。氨和0)2在合成反應(yīng)器中反應(yīng)，獲得包括氨與未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨的尿素水溶液；所述溶液在高壓汽提塔中被加熱以分解氨基甲酸鹽且回收氨；包含氣提塔中產(chǎn)生的氨及0)2的氣相在高壓冷凝器中冷凝且回收到所述反應(yīng)器中。借助例如由熱蒸汽提供的熱量(熱汽提)或利用在溶液中可得到的一部分氨作為汽提劑(氨汽提)，進(jìn)行汽提工藝。因此，在該說(shuō)明書(shū)中自汽提尿素設(shè)備的術(shù)語(yǔ)被用來(lái)表示包括高壓熱汽提工段或氨汽提工段的尿素設(shè)備。
[0005]MP工段和LP工段大體上用來(lái)分解未反應(yīng)的氨基甲酸鹽和從離開(kāi)HP工段的尿素水溶液中回收氨。離開(kāi)LP工段且具有通常約70%至80%的濃度的尿素水溶液可以被送往精加工工段，例如制粒裝置或造粒塔，用來(lái)進(jìn)一步濃縮和轉(zhuǎn)化成固體產(chǎn)品。
[0006]—些自汽提尿素設(shè)備包括多個(gè)并行的尿素生成線，每個(gè)尿素生成線包括單獨(dú)的高壓工段、中壓工段、低壓工段、可能地和單獨(dú)的精加工工段。所述并行的尿素生成線通常是完全相同的或大體上彼此相同。
[0007]二氧化碳通過(guò)合適的壓縮工段被送到一個(gè)或多個(gè)高壓工段。由于需要將氣態(tài)介質(zhì)壓縮至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)10bar的高壓，所述CO2壓縮工段通常包括數(shù)個(gè)壓縮階段，從而是成本和能量消耗的重要的來(lái)源。
[0008]自汽提尿素設(shè)備占當(dāng)前尿素生產(chǎn)的大部分，且被安裝在世界各地。在改造現(xiàn)有的自汽提尿素設(shè)備，尤其是增加其產(chǎn)能，即尿素的產(chǎn)量(MTD，每天公噸尿素)方面，存在濃厚的興趣。
[0009]增加尿素產(chǎn)量的最簡(jiǎn)單的方法是增加氨和二氧化碳的輸入(輸入越多，輸出越多);然而，在大部分情況下，現(xiàn)有設(shè)備，尤其是HP工段和MP工段的那些設(shè)備為額外的流量提供了非常有限的余地，因此，該方法是不適用的。在這方面已經(jīng)提出了其他解決方案，例如EP-A-2397463公開(kāi)了在現(xiàn)有的HP工段和MP工段之間加入中高壓工段，其中離開(kāi)高壓工段的尿素溶液被至少部分地重新送往所述新設(shè)置的工段。
[0010]改造現(xiàn)有自汽提尿素設(shè)備引起了許多問(wèn)題，包括:需要高價(jià)改造高壓工段和/或中壓工段；需要用以處理增加的流量的額外設(shè)備(例如新的栗)；現(xiàn)場(chǎng)可利用的有限空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種新型的用于提高現(xiàn)有的自汽提尿素設(shè)備的性能的方法。
[0012]本發(fā)明下的主題是安裝新的合成工段，該新的合成工段根據(jù)CO2-汽提工藝運(yùn)行。該新的工段生產(chǎn)尿素溶液，該尿素溶液優(yōu)選在現(xiàn)有設(shè)備的可利用的LP工段中被處理。
[0013]因此，以上目的通過(guò)用于改造自汽提尿素設(shè)備的方法來(lái)達(dá)到，所述設(shè)備包括:至少包括反應(yīng)器、熱汽提塔或氨汽提塔、和冷凝器的高壓尿素合成工段；中壓處理工段；低壓回收工段，所述方法特征在于以下步驟:
[0014]-安裝CO2-汽提合成工段，其中，根據(jù)CO2-汽提工藝，氨和二氧化碳被轉(zhuǎn)化成尿素水溶液，
[0015]-離開(kāi)所述新的CO2-汽提工段的尿素水溶液的至少一部分繞過(guò)現(xiàn)有的自汽提高壓工段和中壓處理工段，被送往所述現(xiàn)有的低壓回收工段。
[0016]CO2-汽提工藝和相關(guān)設(shè)備對(duì)于技術(shù)人員是已知的。例如在Ullmann’ sEncyclopedia of industrial chemistry (ffiley-VCH Verlag，第 669 頁(yè)至第 674 頁(yè))中可以找到描述。因此，CO2-汽提合成工段被理解為至少包括尿素反應(yīng)器；用于未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的汽提塔，其中，二氧化碳被用作汽提介質(zhì)；氨基甲酸鹽冷凝器；和可選地反應(yīng)器尾氣洗滌塔。所述反應(yīng)器、汽提塔、氨基甲酸鹽冷凝器和(如果提供的話)所述可選的洗滌塔形成回路且在通常在120bar至150bar的范圍內(nèi)的大體上相同的壓力下運(yùn)行。汽提塔優(yōu)選被實(shí)施作為立式降膜式管熱交換器，其中，來(lái)自反應(yīng)器的尿素溶液流到立式管內(nèi)部，熱量例如通過(guò)中壓蒸汽被供應(yīng)到管的外部，對(duì)于管內(nèi)部的尿素溶液，新鮮的二氧化碳逆流，從而充當(dāng)汽提介質(zhì)且促進(jìn)氨從液相中轉(zhuǎn)移到氣相。
[0017]新的CO2-汽提合成工段與現(xiàn)有的自汽提合成工段大體上并行運(yùn)行。
[0018]自汽提設(shè)備通常提供液氨流和氨基甲酸鹽溶液流從中壓工段到高壓工段的再循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述液氨的一部分和/或所述氨基甲酸鹽溶液的一部分被重新送往新的CO2-汽提工段，以便提供必要的氨輸入。
[0019]當(dāng)現(xiàn)有的自汽提尿素設(shè)備包括并行的兩個(gè)或多個(gè)尿素生產(chǎn)線時(shí)，每一條生產(chǎn)線具有其本身的高壓工段、中壓工段和低壓工段，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式提供了在新的CO2-汽提工段生產(chǎn)的尿素水溶液在可利用的低壓工段中的一些或全部之間進(jìn)行分配。因此，離開(kāi)所述CO2-汽提工段且繞過(guò)MP工段的溶液被分成多個(gè)流，所述流中的每一個(gè)流被送往相應(yīng)的低壓回收工段。
[0020]類似地，自多生產(chǎn)線設(shè)備的中壓工段回收的液氨和/或氨基甲酸鹽溶液的相應(yīng)部分可被送往新的CO2汽提工段。
[0021]當(dāng)提及流的送往或重新送往時(shí)，應(yīng)該理解到，本發(fā)明包括相關(guān)流控部件，例如管道、閥門等的供應(yīng)和安裝。由于它們對(duì)于技術(shù)人員而言屬于習(xí)慣做法，故這些細(xì)節(jié)不被描述。
[0022]本發(fā)明的很大優(yōu)點(diǎn)是，生產(chǎn)力可被提高而不增加現(xiàn)有的HP工段和MP工段的負(fù)荷，額外的尿素溶液繞過(guò)該HP工段和MP工段。該額外的溶液被直接送往LP工段，該LP工段通常能夠容許比HP工段和MP工段多的增加的流量，該HP工段和MP工段通常以(或非常接近)其最大的生產(chǎn)力來(lái)運(yùn)行。一旦改造完成，一條或多條自汽提生產(chǎn)線的HP工段和MP工段可以基本上在和以前相同的條件下運(yùn)行，額外的生產(chǎn)力由新安裝的CO2汽提高壓工段來(lái)提供。
[0023]如果可行，則來(lái)自CO2汽提工段的一些尿素溶液可被送往現(xiàn)有的中壓工段。這通常是當(dāng)MP工段提供處理額外流量的剩余余地時(shí)的情況。然而，在大多數(shù)情況下，被送往MP工段的這部分尿素溶液將是較少的部分。因此，所述尿素溶液的更多的部分(多于50%)繞過(guò)MP工段，流向LP工段。
[0024]繼續(xù)上文，申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)另一重要的且預(yù)料之外的優(yōu)點(diǎn)，即現(xiàn)有自汽提HP工段的轉(zhuǎn)化率提高，這是因?yàn)樵诜磻?yīng)器中發(fā)現(xiàn)較少的水。該理由可以概括如下。
[0025]由于利用新鮮的二氧化碳的強(qiáng)烈的汽提，離開(kāi)新的CO2-汽提工段的尿素溶液含有少量的未轉(zhuǎn)化的游離氨。通過(guò)將該低氨尿素溶液送往LP工段，本發(fā)明提供了對(duì)于過(guò)量氨的補(bǔ)償，換句話說(shuō)，過(guò)量氨是自汽提設(shè)備的不利條件。在大多數(shù)情況下，與用于合成尿素的化學(xué)計(jì)算量相比，現(xiàn)有的LP工段(改造前)接收具有相當(dāng)大的過(guò)量的氨的尿素溶液，也就是說(shuō)，氮與碳的比例(N/C)高于最佳值。為此，LP工段需要相當(dāng)大數(shù)量的水以冷凝回收所述過(guò)量的氨。在根據(jù)本發(fā)明改造之后，來(lái)自新工段的低氨尿素溶液將N/C的比例調(diào)整到較低的值，從而減少供給到LP工段的水。在供水的成本方面這是優(yōu)勢(shì)，但最重要的是，這將引起較少的氨基甲酸鹽的單位產(chǎn)量(相對(duì)于在所生產(chǎn)的尿素方面的生產(chǎn)力)，并且由于氨基甲酸鹽被回收作為水溶液，因此將引起較少的水引入到HP合成工段中。水不利于轉(zhuǎn)化率，因?yàn)樗寝D(zhuǎn)化的副產(chǎn)物，這意味著以上所有導(dǎo)致更好的轉(zhuǎn)化。
[0026]總而言之，本發(fā)明的CO2-汽提工段的添加可以不僅提供了增加的生產(chǎn)力，而沒(méi)有現(xiàn)有的HP工段/MP工段的額外負(fù)荷，而且還由于LP工段中N/C比例的有利的再平衡而在現(xiàn)有的HP合成工段的產(chǎn)量方面提供了積極效果。
[0027]本發(fā)明的其他目的包括:根據(jù)所附的權(quán)利要求11和權(quán)利要求12所述的一種用于合成尿素的設(shè)備和一種用于合成尿素的工藝。優(yōu)選地，權(quán)利要求12的工藝可以在根據(jù)本發(fā)明、特別是根據(jù)權(quán)利要求1的方法已被改造的設(shè)備中實(shí)施。
[0028]參照示出一些優(yōu)選的實(shí)施方式的附圖，將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式改造的自汽提尿素設(shè)備的示意圖。
[0030]圖2為同樣根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式改造的具有兩條并行生產(chǎn)線的自汽提尿素設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]參照?qǐng)D1，方塊I表示二氧化碳?jí)嚎s工段，方塊2至方塊5表示常規(guī)的自汽提尿素設(shè)備。更詳細(xì)地，方塊2表示自汽提HP工段，方塊3為中壓工段，方塊4為低壓回收工段，方塊5為可選的精加工工段。
[0032]這些工段在本技術(shù)中是熟知的，不需要全面詳細(xì)地描述?；旧?，高壓工段2包括反應(yīng)器、熱汽提塔或氨汽提塔、和冷凝器；中壓工