专利名称：尿素的生产方法和具有不同转化率反应空间的尿素生产装置的制作方法
总的方面，本发明涉及尿素生产方法。
具体地讲，本发明涉及这种类型尿素生产方法，包括步骤—使氨和CO2在第一反应空间中反应，得到包括尿素、氨基甲酸酯和游离氨的水溶液的第一反应混合物；—上述的混合物进行水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理，得到包括氨和CO2的气相物流和包括尿素与残留的氨基甲酸酯的水溶液的物流；—上述包括氨和CO2的气相物流进行冷凝，得到第一部分氨基甲酸酯水溶液；—将上述第一部分氨基甲酸酯水溶液循环到上述第一反应空间；—将包括尿素和残留氨基甲酸酯水溶液的上述物流加到尿素回收段；—在回收段中，从尿素中分离上述残留的氨基甲酸酯，得到第二部分氨基甲酸酯水溶液；本发明还涉及实施上述方法的装置以及对现有尿素生产装置改进得到本发明装置的方法。
众所周知，在尿素生产领域中，一方面，有更大能力和操作灵活性的尿素生产装置的需要将增长，另一方面，要求比以往更少投资和操作费用，特别是在能量方面。
背景技术：
为此，在本领域中已经提出和实施了一系列的以在平行设置的反应空间中有不同产率的转化反应为主要基础的尿素生产方法，例如如EP-A-0479103号所述。
在这些方法中，总的尿素生产是在用来包括所需生产能力(通常为其60％-80％)的更大部分并在低转化率条件下操作的主反应空间与辅助反应空间-所谓的“单程”-在高转化率条件下操作和用来使生产能力达到所要求的最终量之间分配。
在上述方法的方案内，来自主反应空间的反应混合物进行初步纯化处理，得到循环到反应空间的氨基甲酸酯的浓缩溶液和尿素溶液，而尿素溶液与离开辅助反应空间的反应混合物一起，在分离和回收段进一步处理和纯化。
从这后面的回收段，得到稀的氨基甲酸酯溶液和基本上纯的尿素溶液。
按照现有技术的一贯教导，为尽可能多的提高辅助反应空间中转化率的目的，这个空间只加入基本纯的CO2和氨，同时稀的氨基甲酸酯溶液只循环到主反应空间，因此，将在其下游的纯化段中得到的全部氨基甲酸酯转化成尿素的责任就授予了主反应空间。
虽然基本上满足了需要，但是这些方法显示出了受主反应器中相当差的转化率和以与高循环流率送往主反应器的需要相连的一系列装置限制的平均加权产率和提供大型辅助反应器及高成本这两个方面。
而且，溶液中大量的水循环到主反应空间，尽管辅助反应空间的高转化率-可达到装置平均转化率的上限，但是这又造成限制了在高压水蒸汽消耗减少方面可实现的节能。
本发明的概述因此，构成本发明基础的技术问题是设想和形成能克服上述现有技术缺点可利用的尿素生产装置的改进方法。
根据本发明的第一方案，这个问题通过上述类型的方法得到了解决，这种类型方法的特征在于包括附加的步骤-在上述回收段中得到的氨基甲酸酯水溶液循环到第二反应空间；-在上述第二反应空间，上述第二部分氨基甲酸酯溶液转化成尿素，得到包括尿素，氨基甲酸酯和游离氨的水溶液的第二反应混合物；-上述第二反应混合物进行蒸馏，得到包括氨和CO2气相第二物流和包括尿素与残留氨基甲酸酯水溶液第二物流。
按照本发明，令人惊奇地发现，能够进一步降低水蒸汽消耗和进一步简化实施上述方法所代表的装置，是通过在主反应空间中在高转化率条件下生产尿素(生产限度的大部分)和在辅助反应器中低转化率条件下生产尿素(生产限度的小部分)来实现的。
按照本发明，通过将纯反应剂加入其中和只浓缩来自离开主反应空间的反应混合物的部分纯化操作的氨基甲酸酯溶液(氨基甲酸酯的部分分解，游离氨的部分分离)，就可以实现主反应空间中上述的高转化率条件。
与现有技术的一贯教导截然相反，来自位于主和辅助反应空间下游的尿素分离和回收段的稀氨基甲酸酯溶液只进行循环和只循环到辅助反应空间。
由于循环溶液中有大量的水，那么辅助反应空间将在低转化率条件下和低生产限度下操作。实施本发明的方式按照本发明的第一个方案，在主反应空间的合成反应是按下述工艺参数进行NH3/CO2mol 2.8-3.4， 优选3.0H2O/CO2mol 0.1-0.25， 优选0.18反应温度 180-195℃，优选190℃压力 140-155巴，优选145巴CO2转化率 69-71％。
通过用NH3/CO2mol比低于4，优选约3操作，可有利地实现高转化率反应空间体积和预热反应剂达反应温度所需要的热量的减少。
辅助反应空间中的合成反应是按下述工艺参数进行NH3/CO2mol4.2-4.6， 优选4.5H2O/CO2mol 1.2-1.6， 优选1.5反应温度 180-192℃，优选190℃压力 140-155巴，优选145巴CO2转化率 56-60％。
按照本发明的这个实施方案，离开辅助反应空间的反应混合物与离开主反应空间的反应混合物一起进行部分纯化处理(水溶液中氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离)。
在处理的入口在180℃和192℃间的温度，出口在165-170℃间的温度和压力基本等于主反应空间的压力(140-155巴)下，使用原料CO2作为汽提剂，反应混合物的纯化处理可以有利地进行。
优选地，按照本发明的方法，只提供包括来自用CO2汽提操作得到的气相中的氨和CO2的物流的部分冷凝。
用这种方式，气相中部分残留氨和CO2物流加到辅助反应空间，以便使NH3/CO2mol比控制在上述的范围内和反应空间接近总的热平衡。
如果需要，也可控制辅助反应空间中的NH3/CO2mol比，并且通过将基本纯的氨，优选取自原料氨加入这个空间，可以使NH3/CO2mol比保持在最佳值。
在一个优选的方案中，为再次控制NH3/CO2mol比在上述范围内和接近总热平衡的目的，NH3和CO2的上述未冷凝的残余物流也可部分地加到主反应空间。
在本发明的另一方案中，离开辅助反应空间的反应混合物在输送去汽提处理前，进行蒸馏。
在这种情况下，就可以得到送往汽提处理以进行部分纯化的液体流率以及为实行这种处理所要求的热量的有利减少。
通过蒸馏这种反应混合物，得到了一包括NH3和CO2的气相物流，并将其循环到辅助反应空间，用于控制NH3/CO2mol比和实现其热平衡的目的。
离开辅助反应空间的反应混合物的蒸馏步骤，优选在压力基本等于辅助反应空间现存的压力，通过完全通用的已知步骤来进行。
按照本发明，在辅助反应空间中氨基甲酸酯转化成尿素的反应或在基本等于主反应空间现存的压力下，或在4-8巴较低的压力下进行。
在前一种情况下，离开两个反应空间的顶部，存在于气相中的NH3、CO2和H2O的气流，通过离开尿素回收段的稀氨基甲酸酯溶液吸收后，以液相循环到辅助反应空间。
在后一种情况下，离开主反应空间的顶部的蒸汽，可加入辅助反应空间，以便有利地控制辅助反应空间内的NH3/CO2mol比。
而且，由于辅助反应空间相对于主反应空间升高的要求的排除，就可实现装置的某些简化。
在本发明的另一方案中，在压力基本上等于主反应空间现存的压力下(优选150巴)，在所谓等压-或“自汽提”-条件下，进行反应混合物的纯化处理。
按照下述的工艺参数，进行主反应空间的合成反应NH3/CO2mol 3.0-3.4， 优选3.2H2O/CO2mol 0.08-0.2， 优选0.1反应温度185-195℃，优选190℃压力145-155巴，优选150巴CO2转化率 70-73％。
在这种情况下，仍然通过用NH3/CO2mol比小于4和优选为3.2下操作，就得到了高转化率反应空间的体积和用于预热反应剂达反应温度所要求热量同时有利的减少。
在190℃和210℃间的温度下，进行自汽提处理。
在辅助反应空间的合成反应，按下述工艺参数进行NH3/CO2mol 4.2-4.6， 优选4.5H2O/CO2mol 1.0-1.5， 优选1.3反应温度 185-195℃，优选190℃压力 145-155巴，优选150巴CO2转化率 58-62％。
在本发明的这个方案中，离开辅助反应空间的反应混合物与离开主反应空间的反应混合物一起仍然进行部分纯化处理(水溶液中的氨基甲酸酯部分分解和游离氨的部分分离)。
在这种情况下，本发明的方法还优选提供由等压汽提操作得到的包括NH3和CO2的气相物流的部分冷凝。
用这种方式，气相中的NH3和NO2的残余物流加到辅助反应空间，以便使NH3/CO2mol比控制在上述范围内，和接近合成反应的热平衡。
此外，在这个方案中，离开主反应空间的顶部的物流(包括NH3、CO2和水的气相)与反应混合物一起进行等压汽提处理，而离开辅助反应空间顶部的物流直接加到尿素回收段。
与上述的在先的方案相似，在辅助反应空间中氨基甲酸酯转化成尿素的反应或在基本等于主反应空间现存压力或在4-8巴较低压下进行。在后一种情况下，按照本发明的方法进一步包括步骤- 离开辅助反应空间的反应混合物进行蒸馏，得到包括NH3和CO2的气相物流和包括尿素与残留的氨基甲酸酯的水溶液分离物流；- 将包括NH3和CO2的气相物流循环到辅助反应空间；- 将包括尿素和残留的氨基甲酸酯的水溶液物流加到尿素回收段。
离开辅助反应空间的反应混合物的蒸馏步骤优选在135和155巴间的压力和在190℃与210℃间的温度下，用全部通用的已知设备和步骤进行。
在这种情况下，仍然可得到送往汽提处理以进行部分纯化的液体的流率以及实施这种处理所需热量的有利的减少。
按照本发明的另一方面，通过设计实施上述尿素生产方法的装置来解决上面提出的技术问题，所述的装置包括- 第一尿素合成反应器；- 汽提设备，用于进行离开上述第一反应器的第一反应混合物，存在于上述第一混合物中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 用于至少部分冷凝离开上述汽提设备的蒸汽并将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述第一反应器的设备；- 用于尿素合成的与上述第一反应器平行的第二反应器；- 用于分离在上述第一和第二反应器中所产生的来自氨基甲酸酯的第二水溶液的尿素的回收段；- 用于将在反应空间中得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器的设备；- 用于将离开第二反应器的第二反应混合物加到汽提设备的设备。
按照本发明的再一个方案，上述的尿素生产装置包括- 第一尿素合成反应器；- 汽提设备，用于进行离开上述第一反应器的第一反应混合物，存在于上述第一混合物中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨部分分离的处理；- 用于至少部分冷凝离开上述汽提设备的蒸汽，并将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述第一反应器的设备；- 与上述第一反应器平行的第二尿素合成反应器；- 用于分离在上述第一和第二反应器中产生的来自氨基甲酸酯的第二水溶液的尿素的一个回收段；- 用于将在回收段中得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器的设备；- 蒸馏设备，用于进行离开上述第二反应器的第二反应混合物，存在于第二混合物中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 用于将离开上述蒸馏设备的蒸汽循环到上述第二反应器的设备。
按照本发明，所提供的实施尿素生产方法的有代表性的装置，可以是新的，或是通过改进先前的装置，以便得到扩大生产能力，同时从节能的观点看改进了性能的装置。
根据另一方面，本发明提供了用于改进下述类型尿素生产装置的可利用的方法，所述类型的尿素生产装置包括- 一个尿素合成反应器；- 一个汽提设备，用于进行离开上述第一反应器的第一反应混合物存在于上述第一混合物中的水溶液中的氨基甲酸酯部分分解和游离氨部分分离的处理；- 用于至少部分冷凝离开上述汽提设备的蒸汽并将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述第一反应器的设备；- 用于分离在上述反应器中产生的来自氨基甲酸酯水溶液的尿素的一回收段；这个方法的特征在于它包括步骤- 在汽提设备的上游设置一个第二尿素合成反应器；- 第二反应与上述汽提设备连接；- 设置用于将在回收段中得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器。
在另一个方案中，本发明的改进方法包括步骤- 设置位于上述汽提设备上游的第二尿素合成反应器；- 设置用于将在回收段得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器的设备；- 连接上述第二反应器和蒸馏设备，用于进行离开上述第二反应器的第二反应混合物存在于上述第二混合物的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 设置用于将离开上述蒸馏设备的蒸汽循环到上述第二反应器的设备；- 连接上述蒸馏设备和尿素回收段。
本发明的进一步的特征和优点将在其一些优选方案、在下面通过非限制性实例和参考附图详细地描述。
附图的简要描述
图1示意地示出按现有技术根据所谓的CO2汽提法的尿素生产装置；图2示意地示出了本发明装置的第一方案，它或是新牌号的装置，或是图1所示装置通过改进而得到的装置；图3示意地示出了本发明装置的第二方案，它或是新牌号的装置，或是图1所示的装置通过改进而得到的装置；
图4示意地示出了本发明装置的第三方案，它或是新的牌号的装置，或是图1所示装置通过改进而得到的装置；图5示意地示出了现有技术的按所谓等压法或自汽提法的尿素生产装置；图6示意地示出了本发明装置的第四方案，它或是一新牌号的装置，或是图5所示的装置通过改进而得到的装置；图7示意地示出了本发明装置的第五方案，它或是一新牌号的装置，或是图5所示的装置通过改进而得到的装置；图8示意地示出了本发明装置的第六方案，它或是一新牌号的装置，或是图5所示的装置通过改进而得到的装置。
为了简化本发明的讨论这唯一的目的，在下装置和附图所示的装置的各种部件的连接管件利用专门符号，在本质上是通用的，但在此的确需要。
参考图1，标号1表示按现有技术的所谓CO2汽提型的整个的尿素生产方法。
装置1包括合成段2和所产生的尿素纯化与回收段3，还包括或在低压或真空下操作的许多设备，下文更详细地描述。
合成段2顺序地包括用于尿素合成的反应器R-1(在反应器形成相应的反应空间)、用于进行离开R-1的存在于反应混合物的水溶液中氨基甲酸酯的部分分解和游离氨部分分离的高压汽提器4和用于用原料氨吸收汽提蒸汽和用来自段3的氨基甲酸酯溶液吸收汽提蒸汽的氨基甲酸酯冷凝器5。
反应器R-1在其底部用管6与汽提器4连接，来自汽提器4的气相(包括氨、二氧化碳和水蒸汽)通过管7送往氨基甲酸酯冷凝器5，而液相(包括部分纯化过的尿素溶液)通过管14送往回收和纯化段3。
反应器R-1在其顶部用管31还与洗涤器8连接，在洗涤器8中，反应R-1出来的蒸汽(主要包括氨、二氧化碳和水蒸汽)用经管9从回收纯化段3来的循环氨基甲酸酯的稀溶液吸收。
标号10和11分别表示将CO2经管30a送往汽提器4的离心压缩机和将氨经管30b加到氨基甲酸酯冷凝器5的高压泵。
喷射器12通过管9a将来自洗涤器8的循环氨基甲酸酯溶液送往氨基甲酸酯冷凝器5，或从反应器R-1的底部附近取出氨基甲酸酯水溶液。
管13在氨基甲酸酯冷凝器5和反应器R-1间延伸，循环包括循环的氨基甲酸酯以及氨和原料CO2的水溶液。
如上所述，管14将离开合成段2的部分纯化的尿素溶液送往回收段3 。
回收段3还顺序地包括与一对通用的真空蒸馏器16、17连接的低压蒸馏器15(在约3-4巴压力下操作)，尿素溶液收集罐18设置在低压蒸馏器15与真空蒸馏16、17之间。
标号19表示用于将离开段3的纯化的尿素送往通用精制设备(没示出)的管。
用标号20和21表示将含氨蒸汽的管加到真空段22的两根管，在真空段22中，这些蒸汽按已知方式冷凝。
得到的冷凝物和含一定量残留氨的冷凝物经管23送往水处理段。
离开蒸馏器15的蒸汽与来自段22的回收的稀氨溶液合并后，在24处冷凝，作为稀的氨基甲酸酯溶液通过高压泵25和上述的管9送往洗涤器8。
参考上述的装置1，现在将描述图2-4所示的本发明装置的一些方案。
在下述的描述和图中，与图1的上述讨论的在结构上或功能上等效的装置1的部件都用相同的标号表示，且不进一步描述。
此外，在本发明的特征中，装置1的下述方案，或表示一新牌号装置，或表示通过改进先存装置得到的装置，下文更详细解释。
参考图2，按照本发明的装置1的合成段2进一步包括与反应器R-1平行的第二尿素合成反应器R-2。
按照本发明的一个特征，反应器R-1将用作主反应器，在转化率和尿素生产方面都占优，而R-2将用作辅助反应器，在转化率和尿素生产方面都占少，这是因为辅助反应器执行将来自回收段3的稀氨基甲酸酯溶液转化成尿的任务。
为此，装置1包括适当的设备，在这种具体情况下，管26用于将离开洗涤器8的稀氨基甲酸酯溶液循环到辅助反应器R-2。
按照本发明的另一特征，辅助反应器R-2(其中构成相应的反应空间)通过管27与洗涤器4连接，在洗涤器4中进行离开反应器R-1和R-2的反应物中存在的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理。
管27在辅助反应器(R-2)和管6的支管6a间延伸，使装置相当有利地简化。
为了控制NH3/CO2mol比和在主反应器R-1中与在辅助反应器R-2中的反应接近热平衡，管28的支管28a、28b将使在氨基甲酸酯冷凝器5中不冷凝的氨和CO2蒸汽部分送往主反应器R-1和辅助反应器R-2。
通过在NH3原料管30b和管26间延伸的管29排出部分原料氨，可以进一步有利地控制辅助反应器R-2内的NH3/CO2mol。
按照本发明的另一个特征，辅助反应器R-2的底部，相对于地面比主反应器R-1的底部设置在一较高处，便于经管28b将来自氨基甲酸酯冷凝器5未冷凝的富氨蒸汽加入R-2。
标号32表示将离开辅助反应器R-2的顶部蒸汽送到洗涤器8的一管件。
如上所述，图2的装置1或是一新牌号的装置，或是一先存装置如图1所示装置通过改进得到的一装置。
图1所示装置的改进，优选用下述步骤进行，所述的步骤是- 在洗涤器4的上游，设置与现有反应器R-1平行的辅助反应器R-2；- 用管27连接反应器R-2和汽提器4；- 设置用于将在回收段3得到的和离开洗涤器8的稀氨基甲酸酯溶液循环到反应器R-2的管26。
按照图2所示的方案，辅助反应器2优选排列成它的底部设置在相对于地面比反应器R-1的底部的较高处。
本发明的改进方法还优选包括设置用于将在氨基甲酸酯冷凝器5中不冷凝的富氨蒸汽循环到反应器R-2的管28b和设置用于将离开反应器R-2的顶部的蒸汽送往洗涤器8的管32。
在按照本发明的装置1的另一方案中，如图3所示，合成段2包括蒸馏器35，经管27离开反应器R-2的反应混合物在其中被蒸馏，以便产生通过另一管36循环到反应器R-2的富氨蒸汽流。
蒸馏器35经管37与汽提器连接，管37将通过蒸馏而部分纯化过的反应混合物加入汽提器。
而且，在装置1的这个方案中，来自氨基甲酸酯冷凝器5的富氨蒸汽通过管28的支管28b加到蒸馏器35，不加到反应器R-2，因此简化了蒸馏操作。
蒸馏器35允许有利地减少送往汽提器4的液体流率(在R-2中产生的反应混合物)，因此那个设备的热负荷减少了。
当在必须改进的先存的装置中的汽提器已经以满负载操作时，这种特征特别有利。
在图4所示的本发明装置1的另一方案中，辅助反应器R-2的底部与主反应器R-1的底部在同一水平面上，而且在任何情况下，都基本在地面上，这样就避免了必须升高反应器R-2的工作，这种工作常常是复杂而昂贵的。
在这种情况下，辅助反应空间中的压力相对于主要反应空间减少4-8巴。
在这个方案中，在辅助反应器R-2中的NH3/CO2mol比和热平衡都通过将经管33离开主反应器R-1顶部的蒸汽，代替从氨基甲酸酯冷凝器5排出未冷凝蒸汽送到辅助反应器R-2来控制。
在这种情况下，管28仅在氨基甲酸酯冷凝器5和主反应器R-1之间延伸。
由于在反应器R-2中存在较低的合成压力，因此，离开这里的反应混合物就用设置在汽提器上游的管27上的泵34送往汽提器4。
参考图5，下面将描述按照现有技术的所谓等压汽提(自汽提)型的尿素生产装置。
同样，在这种情况下，在结构或功能方面都与图1-4所示的上述的讨论过部件相当的装置1的部件都用同一标号表示，并且不进一步地描述。
在图5所示装置1的合成段2中，和按照自汽提装置的通用的工艺条件下，所加入的CO2和NH3分别直接送往反应器R-1和收集罐38，收集罐38是尿素回收段3的组成部分。
因此，装置1包括在离心压缩机和高压泵(没示出)之间适当延伸的管39、40和上述的反应器R-1和罐38。
在反应段2中，在氨基甲酸酯冷凝器5的下游，还设置分离器41，用来分离通过管42和喷射器43循环到反应器R-1的氨基甲酸酯溶液中不冷凝的包括NH3、CO2和水蒸汽的蒸汽。
离开分离器41的蒸汽经管44送往中间压力蒸馏器45(在约18巴压力下操作)，蒸馏器45直接设置在汽提器4的下游。
在这种情况下，除了上述中间压力蒸馏器45、低压蒸馏器15和真空蒸馏器16、17外，回收段3还包括一蒸馏塔46，它用于从稀氨基甲酸酯溶液和循环到反应器R-1的物料中分离基本上纯的氨。
特别是，离开蒸馏塔46的底部的稀氨基甲酸酯溶液经管47和泵48循环到氨基甲酸酯冷凝器5，而在塔46顶部的纯氨蒸汽在49中冷凝后，经管50送往罐38。
因此，氨与加入的新鲜氨经泵51、52和安装在喷射器43上的管53循环到R-1。
标号54表示泵51下游的另一管的延长，它用于将足够的液态氨加入塔46，用于精馏操作的回流。
在蒸馏塔46进行稀氨基甲酸酯溶液的精馏中，通过冷凝离开中压和低压蒸馏器45和15的顶部的蒸汽而得到的相应冷凝物用55和56表示。
回收段3还包括收集来自冷凝器56的稀氨基甲酸酯溶液的罐57和将稀氨基甲酸酯溶液加入塔46的泵58。
参考图5的装置1，现有描述图6-8所示的本发明装置的一些其它的方案。
参考图6，装置1的合成段2包括与反应器R-1平行设置的第二尿素合成反应器R-2。
与上述的本发明在先的方案相似，反应器R-1用作主反应器，在转化率和生产能力方面起主要作用，而反应器R-2用作辅助反应器，在尿素转化率和尿素生产方面起次要作用，辅助反应器(反应器R-2)是执行将来自回收段3的稀氨基甲酸酯溶液转化成尿素的任务。
装置1包括适当的设备，在这种具体的情况下，管66用于将来自泵48和离开蒸馏塔46的底部的稀氨基甲酸酯溶液循环到辅助反应器R-2。
辅助反应器R-2通过管59又与进行离开反应器R-1和R-2的反应混合物中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的汽提器4连接。
为了控制辅助反应器R-2中的NH3/CO2mol比和热平衡，管44将离开氨基甲酸酯冷凝器5的未冷凝的富氨蒸汽加入辅助反应器R-2。
在本发明的这一方案中，通过另一管60将离开辅助反应器R-2的顶部的蒸汽加入蒸馏器45。
将辅助反应器R-2的底部比主反应器R-1的底部相对于地面支撑在一较高的位置是有利的，这样简化了将来自分离器41的未冷凝蒸汽加入R-2的操作。
图6所示的装置可以是新牌号的装置，或是通过改进的先存装置，例如，图5所示装置，用一系列与上述相当的步骤进行改进，参考图2的装置。
在本发明的装置1的另一方案中，如图7所示，辅助反应器R-2设置在低于或等于主反应器R-1的一水平面，而辅助反应空间的压力相对于存在的主反应空间的压力降低4-8巴。
由于反应器R-2中的低合成压力，从这里离开的反应混合物就用设置在反应器R-2的上游的管59上的泵61送往汽提器4。
同样，在这种情况下，当辅助反应器R-2在以低于主反应器R-1的压力操作时，就能够实现装置简化，和装置1的制造(或改造)费用就可减少。
在本发明装置1的另一方案中，如图8所示，合成段2包括蒸馏器62，在其中对通过管63离开反应器R-2的反应混合物进行蒸馏，结果产生了通过另一管64循环到反应器R-2的富氨蒸汽物流。
蒸馏器62经管65又与中压蒸馏器45连接，管65用来将蒸馏反应混合物加入中压蒸馏器45 。
在这个方案中，也使用管65-用管65的最后一段-将经管14来自汽提器4的反应混合物输送到中压蒸馏器45。
蒸馏器62允许有利地减少送往汽提器4的液体流率(在R-2中产生的反应混合物)，和有利地减少了汽提器4的热负荷。
这一特征是特别有利的，但是，希望在改进的先存装置中，汽提器已经以满负载操作。
权利要求
1.这种类型的尿素生产方法，包括步骤- 使氨和CO2在第一反应空间(R-1)中反应，得到包括尿素、氨基甲酸酯和游离氨的水溶液的第一反应混合物；- 上述的混合物进行水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理，得到包括氨和CO2的气相物流和包括尿素与残留的氨基甲酸酯的水溶液的物流；- 上述包括氨和CO2的气相物流进行冷凝，得到第一部分氨基甲酸酯水溶液；- 将上述第一部分氨基甲酸酯水溶液循环到上述第一反应空间(R-1)；- 将包括尿素和残留氨基甲酸酯水溶液的上述物流加到尿素回收段(3)；- 在回收段(3)中，从尿素中分离上述残留的氨基甲酸酯，得到第二部分氨基甲酸酯水溶液；其特征在于进一步包括步骤- 将在上述回收段中得到的第二部分氨基甲酸酯水溶液循环到第二反应空间(R-2)；- 在上述第二反应空间(R-2)中将上述第二部分氨基甲酸酯水溶液转化成尿素，得到包括尿素、氨基甲酸酯和游离氨的水溶液的第二反应混合物；- 上述第二反应混合物与上述第一反应混合物一起进行水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离处理。
2.按权利要求1的方法，其特征在于包括氨和CO2的气相上述物流进行部分冷凝步骤后，氨和CO2的未冷凝的残余物流加到上述第二反应空间(R-2)。
3.按权利要求2的方法，其特征在于氨和CO2的上述未冷凝的残余物流至少部分加到上述第一反应空间(R-1)。
4.按权利要求1的方法，其特征在于上述第一(R-1)和第二(R-2)反应空间保持在140巴和155巴间的压力，而温度保持180℃和195℃间。
5.按权利要求4的方法，其特征在于上述第二反应空间(R-2)保持在135巴和150巴间的压力。
6.按权利要求1的方法，其特征在于在第一反应空间(R-1)中的NH3/CO2比保持在2.8和3.4之间的一个值。
7.按权利要求1的方法，其特征在于在第二反应空间(R-2)中NH3/CO2的比保持在4.2和4.6之间的一个值。
8.按权利要求4的方法，其特征在于水溶液中氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的上述处理是在140巴和155巴间的压力下，利用CO2原料气作汽提剂进行。
9.按权利要求4的方法，其特征在于氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的上述处理是在140巴和155巴间的压力下在过量氨存在下进行。
10.按权利要求1的方法，其特征在于进一步包括将基本上纯的氨加到上述第二反应空间(R-2)的步骤。
11.按权利要求1的方法，其特征在于进一步包括将包括氨和CO2的离开上述第一反应空间(R-1)的气相物流加到上述第二反应空间(R-2)的步骤。
12.按权利要求1或8的方法，其特征在于进一步包括将包括氨和CO2的离开上述第二反应空间(R-2)的气相物流加到上述尿素回收段(3)。
13.按权利要求1的方法，其特征在于还包括步骤- 上述反应混合物进行蒸馏，得到包括氨和CO2的气相第二物流和包括尿素与残留氨基甲酸酯的水溶液的第二物流；- 将这样得到的包括氨和CO2的气相物流循环到第二反应空间(R-2)；- 这样得到的包括氨和残留氨基甲酸酯水溶液的物流与第一反应混合物一起进行氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的上述处理。
14.这种类型的尿素生产方法包括步骤- 氨和CO2在第一反应空间(R-1)中反应，生成包括尿素、氨基甲酸酯和游离氨的水溶液的第一反应物流；- 上述的混合物进行水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理，得到包括氨和CO2的气相物流和包括尿素与残留的氨基甲酸酯的水溶液的物流；- 包括氨和CO2气相的上述物流进行冷凝，得到第一部分的氨基甲酸酯水溶液；- 将上述第一部分氨基甲酸酯水溶液循环到上述第一反应空间(R-1)；- 将包括尿素和残留氨基甲酸酯的水溶液物流加到尿素回收段(3)；- 在回收段(3)中从尿素中分离上述残留的氨基甲酸酯，得到第二部分氨基甲酸酯的水溶液；其特征在于还包括步骤- 将在上述回收段(3)中得到的第二部分氨基甲酸酯水溶液循环到第二反应空间(R-2)；- 在上述第二反应空间(R-2)中，上述第二部分氨基甲酸酯水溶液转化成尿素，得到包括尿素、氨基甲酸酯和游离氨的水溶液的第二反应混合物；- 上述第二反应混合物进行蒸馏，得到包括氨和CO2气相的第二物流和包括尿素与残留氨基甲酸酯水溶液的第二物流；- 包括氨和CO2的气相上述第二物流循环到上述第二反应空间(R-2)；- 包括尿素和残留氨基甲酸酯的水溶液的上述第二物流加到上述尿素回收段(3)。
15.按权利要求14的方法，其特征在于上述第一(R-1)和第二(R-2)反应空间保持在140巴和155巴间的压力，而温度保持在180℃和195℃之间。
16.按权利要求14的方法，其特征在于上述第二反应混合物的蒸馏步骤在135巴和155巴之间的压力下进行。
17.按权利要求14的方法，其特征在于包括，包括氨和CO2的气相的上述第一物流进行部分冷凝的步骤后，氨和CO2气相的残留物流加到上述第二反应空间(R-2)。
18.按权利要求14的方法，其特征在于还包括，将包括氨和CO2的离开上述第二反应空间(R-2)的物流加到上述尿素回收段(3)。
19.尿素生产装置包括- 第一尿素合成反应器(R-1)；- 汽提设备(4)，用于进行离开第一反应器(R-1)的第一反应混合物，存在于上述第一混合物的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 设备(5)，用于至少部分冷凝离开上述汽提器(4)的蒸汽，并将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述第一反应器(R-1)；- 与上述第一反应器(R-1)平行的第二尿素合成反应器(R-2)；- 回收段(3)，用于自第二氨基甲酸酯水溶液中分离在上述第一反应器(R-1)和第二反应器(R-2)中产生的尿素；- 设备(9、25、26、47、48、66)，用于将在回收段(3)中得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器(R-2)；- 设备(27、34、37、59、61)，用于将离开上述第二反应器(R-2)的第二反应混合物加到上述汽提设备(4)。
20.按权利要求19的装置，其特征在于还包括将原料CO2物流加到上述汽提设备(4)的设备(10、30a)。
21.按权利要求19的装置，其特征在于上述第二反应器(R-2)的底部高于上述第一反应器(R-1)的底部。
22.按权利要求19的装置，其特征在于还包括将来自上述汽提设备(4)的未冷凝的蒸气循环到上述第一反应器(R-1)和/或第二反应器(R-2)的设备(28a、28b、44)。
23.按权利要求19的设备，其特征在于还包括用于冷凝离开上述第一反应器(R-1)和/或第二反应器(R-2)的顶部的蒸汽并将这样得到的溶液循环到上述第二反应器(R-2)的设备(8、26)。
24.按权利要求19的装置，其特征在于还包括至少一管件(33)，用于将离开上述第一反应器(R-1)的蒸汽循环到上述第二反应器(R-2)。
25.按权利要求19的装置，其特征在于还包括至少一管件(60)，用于将离开上述第二反应器(R-2)的顶部的蒸汽加到上述尿素回收段(3)。
26.尿素生产装置包括- 第一尿素合成反应器(R-1)；- 汽提设备(4)，用于进行离开上述第一反应器(R-1)的第一反应混合物，存在于其中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 设备(5)，用于至少部分冷凝离开上述汽提设备(4)的蒸汽，并将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述第一反应器(R-1)；- 第二尿素合成反应器(R-2)，与上述第一反应器(R-1)平行；- 回收段(3)，用于自第二氨基甲酸酯水溶液中分离在上述第一(R-1)和第二(R-2)反应器中产生的尿素；- 设备(9、25、26、47、48、66)，用于将回收段(3)中得到的第二氨基甲酸酯溶溶循环到上述第二反应器(R-2)；- 设备(35、62)，用于进行离开上述第二反应器(R-2)的第二反应混合物的蒸馏，得到包括氨和CO2的气相物流和部分纯化过的反应混合物；- 设备(36、64)用于将包括氨和CO2的气相的上述物流循环到上述第二反应器(R-2)。
27.按权利要求26的装置，其特征在于还包括设备(65)，用于将离开上述蒸馏设备(62)的部分纯化过的反应混合物加到尿素回收段(3)。
28.按权利要求26的装置，其特征在于还包括设备(37)，用于将离开上述蒸馏设备(35)的部分纯化过的反应混合物加到上述汽提设备(4)。
29.按权利要求26的装置，其特征在于还包括设备(44)，用于将离开上述汽提设备(4)的未冷凝蒸汽循环到上述第二反应器(R-2)。
30.按权利要求26的装置，其特征在于还包括设备(28b)，用于将离开上述汽提设备(4)的未冷凝蒸汽循环到上述蒸馏设备(35)。
31.按权利要求26的装置，其特征在于还包括管件(60)，用于将离开上述第二反应器(R-2)的顶部的蒸汽加到上述尿素回收段(3)。
32.按权利要求26的装置，其特征在于还包括设备(8)，用于冷凝离开上述第一(R-1)和/或第二(R-2)反应器的顶部的蒸汽，并将这样得到的溶液循环到上述第二反应器(R-2)。
33.用于改进这种类型尿素生产装置的方法，所述方法包括- 尿素合成反应器(R-1)；- 汽提设备(4)，用于进行离开上述第一反应器(R-1)的第-反应混合物，存在于其中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 设备(5)，用于至少部分冷凝离开上述汽提设备(4)的蒸汽和将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述反应器(R-1)；- 回收段(3)，用于自第二氨基甲酸酯水溶液中分离在上述反应器(R-1)中产生的尿素；其特征在于还包括步骤- 在上述汽提设备(4)的上游，设置第二尿素合成反应器(R-2)；- 连接上述第二反应器(R-2)与上述汽提设备(4)；- 设置设备(9、25、26、47、48、66)，用于将在回收段(3)中得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器(R-2)。
34.按权利要求33的方法，其特征在于设置的上述第二反应器(R-2)的底部高于第一反应器(R-1)的底部。
35.按权利要求33的方法，其特征在于包括设置设备(28a、28b、44)的步骤，这些设备用于将来自汽提设备(4)的未冷凝蒸汽循环到上述第二反应器(R-2)。
36.按权利要求33的方法，其特征在于还包括设置设备(8、26)的步骤，用于冷凝离开上述第一(R-1)和/或第二(R-2)反应器顶部的蒸汽和并将这样得到的溶液循环到上述第二反应器(R-2)。
37.按权利要求33的方法，其特征在于还包括设置管件(33)的步骤，管件(33)用于将离开上述第一反应器(R-1)顶部的蒸汽循环到上述第二反应器(R-2)。
38.按权利要求33的方法，其特征在于还包括设置管件(60)的步骤，管件(60)用于将离开上述第二反应器(R-2)顶部的蒸汽加到上述尿素回收段(3)。
39.按权利要求33的方法，其特征在于还包括步骤- 连接上述第二反应器(R-2)和蒸馏设备(35)，用于进行离开上述第二反应器(R-2)的第二反应混合物，存在于其中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 设置设备(36)，用于将离开上述蒸馏设备的蒸汽循环到上述反应器(R-2)；- 连接上述蒸馏设备(35)与上述汽提设备(4)。
40.这种类型的尿素生产装置的改进方法包括- 尿素合成反应器(R-1)；- 汽提设备(4)，用于进行离开上述反应器(R-1)的第一反应混合物，存在于其中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 装置(5)，用于至少部分冷凝离开汽提设备(4)的蒸汽，和将第一氨基甲酸酯溶液循环到上述反应器(R-1)；- 回收段(3)，用于自第二氨基甲酸酯水溶液中分离在上述反应器(R-1)中产生的尿素；其特征在于包括步骤- 在汽提设备(4)的上游设置第二尿素合成反应器(R-2)；-设置设备(47、48、66)，用于将在回收段(3)中得到的第二氨基甲酸酯溶液循环到上述第二反应器(R-2)；- 连接上述第二反应器(R-2)与蒸馏设备(62)，用于进行离开上述第二反应器(R-2)的上述第二反应物，存在于其中的水溶液中的氨基甲酸酯的部分分解和游离氨的部分分离的处理；- 设置设备(64)，用于将离开上述蒸馏设备(62)的蒸汽循环到上述反应器(R-2)；- 连接上述蒸馏设备(62)与上述尿素回收段(3)。
41.按权利要求40的方法，其特征在于还包括设置设备(44)的步骤，用于将离开汽提设备(4)的蒸汽循环到上述第二反应器(R-2)。
42.按权利要求40的方法，其特征在于还包括设置管件(60)的步骤，用于将离开上述反应器(R-2)的顶部的蒸汽加到上述尿素回收到段(3)。
全文摘要
在尿素的生产方法中,基本上纯的氨和二氧化碳在主反应空间(R－1)中反应,从主反应空间离开的反应混合物进行汽提,得到部分纯化的混合物送往尿素回收段(3)。从段(3)得到的稀氨基甲酸酯溶液循环到辅助反应空间(R－2),在辅助反应空间(R－2)中将残留的氨基甲酸酯转化成尿素。这种方法达到高平均转化率,并降低了能耗。
文档编号B01D1/00GK1173171SQ95197460
公开日1998年2月11日 申请日期1995年12月21日 优先权日1994年12月23日
发明者G·帕加尼 申请人:乌里阿·卡萨勒有限公司