专利名称：氨基甲酸盐冷凝设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种被称为浸没型的氨基甲酸盐冷凝设备，其用于由气态二氧化碳和液态氨来生产合成尿素的装置中。
而后，将未转换的氨基甲酸盐的剩余部分和未反应的氨一起压出反应器并且至少部分地回收，例如通过本来已知的方法，用CO2汽提，以气态氨和二氧化碳的形式回收。
必须随后部分地冷凝这些气态物质，从而使它们转换成液体氨基甲酸盐，而后回收到合成反应器。
已知在用于尿素生产的装置中，需要通过冷凝作用，将在合成反应器中未转化成尿素的反应物和中间产物转换成氨基甲酸盐部分，并且，以气态氨和二氧化碳的形式从其下游回收。
为了满足上述的需要，在EP-A-1036 787中提出了一种被称作浸没型的冷凝设备，其包含一个圆柱形壳体，圆柱形壳体的内部由一个管束支撑，其中的管子是直的并且与适当的冷却剂存在热交换关系。
在管束中，发生氨和二氧化碳的冷凝作用，伴随着它们的反应形成了氨基甲酸盐。
尽管在其某些方面存在优势，但是此冷凝装置表现出明显的缺陷，我们将在下面对此缺陷进行描述。
实际上，尽管是主要部分，但仍只是将管束中的一部分管子用于把从下端流向上端的气态化合物转换成氨基甲酸盐。必须将管束的剩余部分改为用于回收从上端流向下端的冷凝的气态化合物部分。后者为的是允许在冷凝器中的液相自然循环，以增加设备的热交换系数。
因此，对于预定大小的管束，产量被严格地限制于其用于冷凝作用的唯一部分。
通过用于合成尿素生产装置的浸没型氨基甲酸盐冷凝设备来实现本发明的目的，该设备包含—一种基本上是圆柱形的壳体，该壳体通过上底和下底分别在其相对的末端封闭，其限定了该冷凝设备的中间部分、上部和下部；—一种用于气态化合物冷凝的管束，其被装配到所述冷凝设备的中间部分并且与上部和下部是流体相连的；特征在于其含有—一个导管，其在结构上与管束相独立，与所述的上部和下部是流体相连的，其用于冷凝气体化合物部分的循环。
优选地，通过在下底中的各自气体化合物专用的孔口，将下列物质供料给冷凝设备的下部来自合成反应器下游气提设备的、将要被冷凝的气态化合物NH3和CO2；在来自尿素回收部分的含水溶液中含有氨基甲酸盐的流动物；和任选地，含有来自合成反应器的尿素和原料液氨的溶液。
而冷凝的气态化合物通过至少一个在上底的孔口，从冷凝设备离开，所述上底的孔口与冷凝设备的上部是流体相连的。
由于本发明，整个管束被用来实施冷凝步骤。事实上，结构上独立于管束、与冷凝设备的上部和下部流体相连的导管的存在，有利地允许管束外的氨基甲酸盐循环。
由于将管束专门用于进行冷凝，在管束大小相同的情况下，本发明可有利地增加这种冷凝作用的产量。
参照附图，从下面对其实施方案的非限制性描述中，本发明另外的特点和优点将更为清晰。
—图2显示了依照本发明的备选实施方案的冷凝设备的纵切面示意图。
—图3显示了依照本发明的另一个实施方案的冷凝设备的纵切面示意图。
附图详述关于
图1，1是依照本发明的、总述的冷凝设备，其包含分别通过上底3和下底4封闭于相对端的圆柱形壳体2。
在壳体2中，支撑着具有预定大小，即具有预定长度和直径的、预定数量的直管6，所述的直管6分别由相对的上下管板7、8支持。所述的板7和板8分隔壳体2，限定了冷凝设备的中间部分，并从底部3和4，分别限定了冷凝设备的上部10和下部11。。
所述的部分10和11相互之间通过管束5的多个直管6流体相连。
应该注意的是所述的管束5与冷却剂如水之间是热交换关系，冷却剂在管6外(壳体侧)流动，并且通过适当的孔口和连接方法(本身没有显示)进料到冷凝设备并离开那里。
冷凝设备的上部10装备有形成于上底3的第一气体排出孔口12，并装备有形成于该部分侧部的第二孔口13。
在所述的部分10中，并且在临近于所述的第二孔口13处，装备有由一个挡板所图示的溢流装置14。
底部11装备有第一孔口15，在那里贯穿固定着用于供给要被冷凝的气体的导管16，这将在下面的说明中明示。
所述的第一导管16具有定位于气体分布室18中的自由端17，其被以常规方式支撑在冷凝设备的所述底部11内。
依照本发明，伸出壳体2的导管19，分别通过孔口20和21在一侧与冷凝设备的上部10、在另一侧与冷凝设备的下部11流体相连。
所述的导管19在结构上独立于管束5，并且还与第二进料导管22流体相连。
现在通过参考附图，对本发明的功能特征进行简要说明。在这些图中，Fg和F1通常分别表示在冷凝设备1中的气相和液相的流动物。
关于图1，在图中图示了当进行常规操作时，冷凝设备1的体积完全被含有氨基甲酸盐、氨和任选的尿素的含水溶液，以及包含氨、二氧化碳和水的气态混合物所占据。
所述的气相物质来自合成反应器下游的气提设备(未显示)，其用于氨基甲酸盐的分解和从来自合成反应器的尿素溶液中气提氨与二氧化碳。将这些物质通过上述的第一进料导管16给料到冷凝设备，并且将其通过底部11中的气体分布室18进行分布，所述的气体分布室18靠近管束5的管6的底端。
这意味着所述气态化合物和所述含水溶液的混合物早已存在于底部11中。
混合在一起的气态化合物和含水溶液，从底部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与二氧化碳反应，从而形成氨基甲酸盐。
将此氨基甲酸盐添加到早已存在于冷凝设备1内含水溶液中的氨基甲酸盐中，以此方式在管6的出口得到的氨基甲酸盐溶液可能还含有尿素。
该氨基甲酸盐溶液在上部10中流动，其中其第一部分通过导管19被循环到底部11中，并且其第二部分通过孔口13流出设备1，其流量由溢流装置14调节。随后，将通过孔口13流出设备1的溶液部分送到合成反应器，用于将其中含有的氨和氨基甲酸盐转换成尿素。
应该注意的是，导管19提供了含水溶液在冷凝设备1中的循环，特别是从冷凝设备的上部10循环到其底部11。
所述的循环保证直管6总是充满了溶液并且含有恒定的溶液量。另外，它提供了通过管6的最佳穿过速度，这样可以使液相保持其与流动在管6外的冷却剂之间的热交换的全部有利条件，并因此能够更有效地冷凝气态化合物。
通过这样的流动物，从外部提供流动在冷凝设备1中的一部分含水溶液，所述的流动物在来自尿素循环部分(未显示)的含水溶液中含有氨基甲酸盐，并且含有来自合成反应器的可能未反应的物质和原料液氨。将所述的流动物通过与导管19垂直相连的导管22进料到壳体2的底部11，为的是将其加入到循环含水溶液中。按照这种方法，不应该在冷凝设备1的下底4另外提供孔口。
一旦将含水溶液引入冷凝设备1的底部11，此含水溶液与来自分布室18中的气态化合物混合，并且如上所述在冷凝设备1内循环。
如果有任何气态物质仍然出现在上部10中，它们将会通过上底3的孔口12从冷凝设备1中排出。
合成反应器、汽提设备和冷凝设备1都是用于尿素工业生产装置的被称为高压合成回路的一部分。这些设备实际上的确以基本上相同的压力进行操作，并且被相互连接以使得将出自于这些设备的至少一部分包含于尿素溶液中的未反应的物质，分离并循环到合成反应器。
对上述的冷凝设备1进行变型和改变。
这样，本发明的备选实施方案例如见图2。
在这张图中，结构和功能上等价于图1中那些部分的冷凝设备1的细节部分，使用了与图1相同的参照数字，下面将不再进行描述。
冷凝设备1含有外向安置在上底3的罐27。
罐27含有至少一个第一下孔口33(在图2的实例中有2个)、一个与导管19流体相连的第二下孔口32、在上部的第三气体排出口28、和在一侧的第四孔口29。
依次，冷凝设备1的上底3具有至少一个与管口31相连的上孔口34(在图2的实例中有2个)。
在图2中，罐27通过固定到上底3的相应管口31的下孔口33与设备1的上部10有流体相连。
在第四孔口29附近，装备有由隔板所图示的溢流装置30。
参照附图2，将对本发明备选实施方案的功能性特征进行描述。
依照本实施方案，通过孔口34、管口31和孔口33，将从管束5流向上部10的含水溶液提供给罐27。
先后通过孔口32和导管19，将收集在罐27内的含水溶液的第一部分循环到设备1的底部11中，而通过孔口29离开冷凝设备1的第二部分被进料到尿素合成反应器。溢流装置30控制着从孔口29的出流。
最后，如果在罐27中仍然存在任何气态物质，将其通过孔口28从设备1中排出。
此备选实施方案对于改装原有的冷凝设备例如膜类型的冷凝设备非常有利。
在所述的设备中，液相在重力作用下在管束的管中作为液膜，与将要被冷凝的气态化合物并流。
在原有的冷凝设备中，对其特别是对壳体进行结构改造不可能是既经济又方便的。
为了使设备内的含水溶液循环，而同时不需要干扰壳体2和底3、4的现存结构，本发明的实施方案有利地提供了罐27以建立设备1的上部10与其下部11之间的流体联系。
关于附图3，其显示了本发明的另一个实施方案。
在此图中，结构和功能上等价于图1中那些部分的冷凝设备的细节部分，使用了与图1相同的参照数字，下面将不再进行描述。
作为在前面附图中表示的外向导管19的备选物，本实施方案提供了导管23的安置方法，其在结构上独立于管束5，其通过壳体2内向地延伸到冷凝设备1并且由管板7和8支撑。导管23分别通过上下末端25和26与上部10和下部11流体相连，其用于在冷凝设备1内冷凝的气体化合物的循环。
在图3的实例中，将导管23与壳体2同轴地安置，并且使其从靠近隔板14的上部10向临近下底14的下部11纵向地延伸。
用24来表示冷凝设备1的下底4中的第二孔口。该孔口是用于将下述的流动物供料给冷凝设备1的下部11，所述的流动物含有来自尿素循环部分的含水溶液中的氨基甲酸盐，并且任选地含有这样的溶液，此溶液包含来自合成反应器的尿素和原料液氨。
依照此实施方案，除了与原有技术相比冷凝设备1的产量增加了，而且还有利地降低了冷凝设备1自身的总体积。另外，由于没有外向的高压导管，制造这种设备的费用要比先前描述的本发明设备的费用低。
实际上，为了使冷凝设备1中的含水溶液进行循环，导管23被有利地安置在冷凝设备1内。
权利要求
1.用于合成尿素生产装置的浸没型的氨基甲酸盐冷凝设备(1)，其包含—一种基本上是圆柱形的壳体(2)，该壳体通过上底(3)和下底(4)分别在其相对的末端封闭，其限定了该冷凝设备的中间部分(9)、上部(10)和下部(11)；—一种用于气态化合物冷凝的管束(5)，其被装配到冷凝设备的所述的中间部分(9)并且与所述的上部(10)和所述的下部(11)流体相连；特征在于其含有—一个导管(19)，其在结构上与所述的管束(5)相独立，与所述的上部和下部(10，11)流体相连，其用于所述冷凝的气体化合物部分的循环。
2.根据权利要求1的冷凝设备(1)，其特征在于所述的导管(19)在所述壳体(2)的外部。
3.根据权利要求2的冷凝设备(1)，其特征在于还包含罐(27)，该罐与所述的上底(3)相连，并且与所述的上部(10)和所述壳体(2)外部的所述导管(19)流体相连。
4.用于合成尿素生产装置的浸没型的氨基甲酸盐冷凝设备(1)，其包含—一种基本上是圆柱形的壳体(2)，该壳体通过上底(3)和下底(4)分别在其相对的末端封闭；—一种用于气态化合物冷凝的管束(5)，其被装配到所述的壳体(2)中并且分别包含上管板(7)和下管板(8)，而且其支撑着多个直管(6)，所述的管板(7，8)在所述的冷凝设备内限定了中间部分(9)、上部(10)和下部(11)；特征在于其含有—一个导管(23)，其在结构上与所述的管束(5)相独立，其延伸到所述冷凝设备的内部并且由所述的管板(7，8)支撑，所述导管(23)与所述的上部和下部(10，11)流体相连，其用于所述冷凝的气体化合物部分的循环。
全文摘要
一种用于合成尿素生产装置的浸没型的氨基甲酸盐冷凝设备(1)，其包含用于气态化合物冷凝的管束(5)，该设备的区别特征在于其还含有结构上独立于管束(5)的导管(19，23)，此导管用于所述冷凝的气体化合物部分在冷凝设备(1)中的循环。
文档编号C01B21/12GK1469774SQ01817322
公开日2004年1月21日 申请日期2001年10月1日 优先权日2000年10月24日
发明者弗德里科·扎迪, 弗德里科 扎迪 申请人:乌里阿·卡萨勒有限公司, 乌里阿 卡萨勒有限公司