專利名稱：尿素制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種制備尿素的方法，其中將由三聚氰胺制備工藝釋放的主要由氨和二氧化碳組成的氣體物流加以回收，無(wú)需進(jìn)一步處理即可用于尿素工藝的尿素合成中。更具體地說(shuō)，回收氣體物流被加到一套尿素裝置的高壓段。
2．相關(guān)技術(shù)說(shuō)明在適當(dāng)壓力，例如12.5-35MPa，和適當(dāng)溫度，例如160-250℃下，將氨和二氧化碳加入一個(gè)合成區(qū)即可制備尿素。根據(jù)下列反應(yīng)首先生成氨基甲酸銨
然后氨基甲酸銨根據(jù)下列平衡反應(yīng)通過(guò)脫水生成尿素
后一反應(yīng)進(jìn)行的程度主要取決于所用溫度和氨的過(guò)剩量。作為反應(yīng)產(chǎn)物得到的溶液由尿素、水、氨基甲酸銨和游離的氨組成。氨基甲酸銨和氨需要從溶液中除去。一旦被除去，它們通常被送回合成區(qū)。合成區(qū)可包括分開(kāi)的氨基甲酸銨生成區(qū)和尿素生成區(qū)。但這兩個(gè)區(qū)也可合并在一個(gè)設(shè)備中。
尿素可在傳統(tǒng)的一套尿素裝置中制備。在傳統(tǒng)的高壓尿素裝置中，未轉(zhuǎn)化為尿素的氨基甲酸銨的分解和常見(jiàn)過(guò)量氨的排除在1.5和10MPa之間的壓力下進(jìn)行，該壓力基本上低于尿素合成反應(yīng)器中的壓力。合成反應(yīng)器通常在大約180℃至大約210℃的溫度和大約18MPa至大約30MPa的壓力下操作。氨和二氧化碳直接被加到尿素反應(yīng)器。在傳統(tǒng)高壓尿素工藝中，尿素合成中的NH3/CO2摩爾比(N/C)一般在大約3和大約5之間。未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物在膨脹、分離和冷凝后，被循環(huán)至尿素合成反應(yīng)器。
GB-A-1309275中描述了制備尿素傳統(tǒng)工藝的一種變體。在所述工藝中，在高壓三聚氰胺方法中的三聚氰胺制備中得到的尾氣，通常也叫做廢氣，被用來(lái)合成尿素。三聚氰胺尾氣主要由氨和二氧化碳組成。來(lái)自三聚氰胺裝置氣/液分離器的尾氣物流經(jīng)過(guò)洗滌器后只被送往低壓段，即低壓第一尿素合成段。在該低壓段中，用來(lái)自三聚氰胺裝置的氨和二氧化碳在一附加反應(yīng)器中制備出尿素溶液。然后將該尿素溶液壓縮并送往同一尿素裝置的高壓段。
GB-A-1309275的工藝有很多缺點(diǎn)。需要一個(gè)附加反應(yīng)器，因?yàn)橛扇矍璋费b置供給的尾氣流即使來(lái)自高壓三聚氰胺方法，其壓力也太低，不能直接用于傳統(tǒng)高壓尿素裝置。此外，需要一個(gè)或多個(gè)附加泵以便將在第一低壓尿素合成段生產(chǎn)的尿素輸送到高壓尿素合成段。
盡管做出各種努力以便有效地將尿素和三聚氰胺生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)合，但仍然需要一種工業(yè)上既簡(jiǎn)便又節(jié)省投資的方法，來(lái)回收來(lái)自高壓三聚氰胺裝置主要由氨和二氧化碳組成的尾氣或廢氣，并直接用于高壓尿素裝置中。
發(fā)明概述和目的本發(fā)明通過(guò)有效地將來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流直接用于尿素提取裝置的高壓段來(lái)為工業(yè)上提出的各種要求提供一種有吸引力的解決方案。
來(lái)自高壓三聚氰胺方法的尾氣物流主要由氨和二氧化碳組成?！爸饕笔侵付嘤?0％(重量)的尾氣物流由氨和二氧化碳組成，最好多于95％(重量)。該尾氣物流還可能含有少量例如三聚氰胺、尿素、異氰酸和/或氫氣。尾氣物流中NH3/CO2摩爾比大約是2或更高，最好在大約2.2和大約4之間。
尿素提取裝置的高壓段可以是，例如，一個(gè)尿素反應(yīng)器、一個(gè)提取器、一個(gè)氨基甲酸鹽冷凝器、一個(gè)置于尿素反應(yīng)器和提取器之間的附加預(yù)提取器、一個(gè)安裝在提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間或任何這種裝備間管線上的閃蒸器。
本發(fā)明的一個(gè)目的涉及改善高壓尿素裝置的效率。該目的可通過(guò)將由高壓三聚氰胺裝置得到尾氣物流用于尿素提取裝置的高壓段來(lái)實(shí)現(xiàn)，該尾氣物流主要由氨和二氧化碳組成，事實(shí)上不含水。這樣做的結(jié)果是，與由三聚氰胺裝置向尿素裝置提供含水氨基甲酸鹽物流比較，效率得到提高。
還有另外一個(gè)相關(guān)的目的是來(lái)自三聚氰胺裝置的尾氣氣流在進(jìn)入尿素裝置之前不再需要吸收或濃縮步驟。這一點(diǎn)在本發(fā)明中可以做到，因?yàn)槲矚鈿饬饕呀?jīng)事實(shí)上不含水并且有足夠高的壓力。
再有一個(gè)目的是在尿素生產(chǎn)中得到更高的能量效率。這一點(diǎn)用本發(fā)明可以做到，因?yàn)樵诶淠齺?lái)自高壓三聚氰胺裝置的尾氣氣流過(guò)程中釋放的額外熱量可以回收并用來(lái)生產(chǎn)附加(低壓)蒸氣。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的合成尿素和三聚氰胺的流程圖，它將來(lái)自高壓三聚氰胺裝置的尾氣由高壓三聚氰胺裝置循環(huán)至尿素裝置的氨基甲酸鹽冷凝器；圖2是根據(jù)本發(fā)明的合成尿素和三聚氰胺的流程圖，它將來(lái)自高壓三聚氰胺裝置的尾氣由高壓三聚氰胺裝置循環(huán)至尿素裝置安裝在提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間的閃蒸器；圖3是根據(jù)本發(fā)明的合成尿素和三聚氰胺的流程圖，它將來(lái)自高壓三聚氰胺裝置的尾氣由高壓三聚氰胺裝置循環(huán)至尿素裝置的提取器；圖4是根據(jù)本發(fā)明的合成尿素和三聚氰胺的流程圖，它將來(lái)自高壓三聚氰胺裝置的尾氣由高壓三聚氰胺裝置循環(huán)至尿素裝置安裝在尿素反應(yīng)器和提取器之間的預(yù)提取器；圖5是根據(jù)本發(fā)明的合成尿素和三聚氰胺的流程圖，它將來(lái)自高壓三聚氰胺裝置的尾氣由高壓三聚氰胺裝置直接循環(huán)至尿素裝置的高壓管線；圖6更詳細(xì)地表示根據(jù)本發(fā)明的送往尿素裝置中高壓預(yù)提取器的尾氣物流原料。
當(dāng)前本發(fā)明優(yōu)選示范實(shí)施方案詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及在至少有一個(gè)高壓段的尿素提取裝置制備尿素，其中將在高壓合成三聚氰胺中釋放的尾氣物流供給尿素提取裝置的至少一個(gè)高壓段，其中尾氣物流基本上由氨和二氧化碳組成。
在本發(fā)明最簡(jiǎn)單而優(yōu)選的實(shí)施方案中，將尾氣物流供給尿素提取裝置高壓段中的氨基甲酸鹽冷凝器或供給提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間的管線。
由高壓三聚氰胺裝置供給的尾氣物流的壓力一般高于大約12.5MPa。一般，該壓力低于大約80MPa，低于大約40MPa為優(yōu)選，低于大約20MPa更優(yōu)選。具體地說(shuō)，來(lái)自高壓三聚氰胺裝置尾氣物流的壓力比尿素反應(yīng)器中壓力高大約0至大約10MPa，特別是大約0-3MPa，更特別是高大約0-2MPa。該尾氣物流的溫度一般高于160℃，最好高于175℃。該尾氣物流的溫度一般低于285℃，低于275℃為優(yōu)選，低于235℃更優(yōu)選。
正如這里所指出的，尿素提取裝置一般指一套尿素裝置，其中未轉(zhuǎn)化為尿素的氨基甲酸銨的分解和二氧化碳及常見(jiàn)過(guò)量氨的排除在基本上與合成反應(yīng)器中相等的壓力下進(jìn)行。這種分解/排除過(guò)程在一提取器中進(jìn)行，加入或不加提取介質(zhì)。在一提取方法中，二氧化碳、氨或兩者在加入合成反應(yīng)器之前可被用作提取氣。該提取過(guò)程在一提取器中進(jìn)行，它可安裝在反應(yīng)器的下游。尿素反應(yīng)器中產(chǎn)生的溶液含有尿素、氨基甲酸銨、水，還有氨和二氧化碳。該溶液可以用附加熱量提取。該溶液也可以用熱提取技術(shù)提取，其中氨基甲酸銨的分解和存在的氨和二氧化碳由尿素溶液中的去除僅僅通過(guò)加入熱量來(lái)進(jìn)行。來(lái)自提取器的含氨和二氧化碳的物流經(jīng)過(guò)氨基甲酸鹽冷凝器回到反應(yīng)器。反應(yīng)器、提取器和氨基甲酸鹽冷凝器是尿素合成高壓段比較重要的組成部分。
在尿素提取裝置，合成反應(yīng)器最好在大約160至大約220℃溫度和大約12.5至大約17.5MPa壓力下操作。提取裝置合成過(guò)程中的典型N/C比在大約2.5和大約4之間。
因此本發(fā)明可用于被廣泛采用的方法，通過(guò)例如EuropeanChemical News,Urea Supplement,of 17 January,pages 17-20中所描述的尿素提取方法來(lái)制備尿素，在此引入所說(shuō)文獻(xiàn)的完整公開(kāi)內(nèi)容作為參考。在該方法中，尿素合成溶液在高溫和高壓下的合成區(qū)生成，而且當(dāng)加入熱量時(shí)，通過(guò)與氣態(tài)二氧化碳逆流接觸，在合成壓力下得到提取處理。在該提取操作中，溶液中存在的大部分氨基甲酸銨被分解成氨和二氧化碳。這些分解產(chǎn)物然后以氣體狀態(tài)由溶液逸出并與少量水蒸氣和用于提取的二氧化碳一起排除。正象例如US3,356,723中所述，這一提取處理可以使用二氧化碳(氣體)來(lái)進(jìn)行，在此引入該專利的完整公開(kāi)內(nèi)容作為參考。提取也可以使用熱提取技術(shù)來(lái)進(jìn)行，或者用氣相氨作提取氣進(jìn)行。此外，提取可以用以上所說(shuō)提取技術(shù)的組合來(lái)進(jìn)行。由提取處理所得氣體混合物的95％以上在氨基甲酸鹽冷凝器中被冷凝和吸附。由此生成的氨基甲酸銨被輸往合成區(qū)用于生產(chǎn)尿素。未被冷凝和吸收的氣體混合物可含有例如惰性氣體。尿素合成可在一個(gè)或兩個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。例如，純凈氨和二氧化碳可在第一反應(yīng)器中使用。純凈氨和二氧化碳加循環(huán)氨和二氧化碳，或只是循環(huán)氨和二氧化碳可在第二反應(yīng)器中使用。合成最好在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。在氣態(tài)提取介質(zhì)幫助下進(jìn)行的尿素合成溶液的提取也可在多于一個(gè)提取器中進(jìn)行。
氨基甲酸鹽冷凝器可以是，例如，NL-A-8400839中所描述的一種所謂浸沒(méi)式冷凝器，在此引入該專利的完整公開(kāi)內(nèi)容作為參考。在這種情況下，將要冷凝的氣體混合物加進(jìn)殼管式換熱器的殼程空間，還向其中加入稀氨基甲酸鹽溶液。釋放的溶解熱和冷凝熱在流過(guò)管內(nèi)的吸熱流體介質(zhì)幫助下而散發(fā)。例如，適宜的流體介質(zhì)是水，在這種情況下水可轉(zhuǎn)化為低壓水蒸氣用于該方法或裝置的其它地方。浸沒(méi)式冷凝器可垂直安裝或水平安裝。但是，在水平放置的浸沒(méi)式冷凝器中進(jìn)行冷凝特別有利，因?yàn)榕c垂直放置的浸沒(méi)式冷凝器比較，液體在冷凝器中的停留時(shí)間一般較長(zhǎng)。這樣就導(dǎo)致尿素的生成，而尿素使沸點(diǎn)升高，結(jié)果，含尿素的氨基甲酸鹽溶液和冷卻介質(zhì)的溫差加大。因此，傳熱效果更好。所謂池式冷凝器是一種示范性浸沒(méi)式冷凝器，例如，在Nitrogen No.222,July-August 1996,pp.29-31中描述了其中一種，該文獻(xiàn)完整的公開(kāi)內(nèi)容被引入作為參考。
正象例如NL-A-100416中所述，如果需要，可將冷凝器與合成區(qū)合并在一個(gè)設(shè)備中，該文獻(xiàn)完整的公開(kāi)內(nèi)容被引入作為參考。在后一種情況下，由二氧化碳和氨生產(chǎn)氨基甲酸銨和尿素可在大約12.5至大約35MPa壓力下在尿素反應(yīng)器中進(jìn)行。該尿素反應(yīng)器可以有一水平放置的冷凝區(qū)和換熱器。在例如Nitrogen No.222,July-August 1996,pp.29-31中所描述的一種所謂池式反應(yīng)器就是這種反應(yīng)器的一個(gè)例子。氨和二氧化碳被加到尿素反應(yīng)器，大部分被冷凝并被吸收在尿素合成溶液中。用換熱器回收由放熱冷凝釋放的大部分熱量并產(chǎn)生水蒸氣。尿素合成溶液在尿素反應(yīng)器中停留時(shí)間的選擇應(yīng)能使所得尿素的量至少是理論可能量的85％。一般，該尿素合成溶液然后被加工成尿素溶液或固體尿素。
提取操作后，被提取的尿素合成溶液分幾步膨脹至低壓并通過(guò)蒸發(fā)加以濃縮，這樣得到的熔融尿素可完全或部分輸送到一個(gè)“聯(lián)合”三聚氰胺裝置以合成三聚氰胺。這種尿素和三聚氰胺操作的特征是一種聯(lián)合操作。
Meessen et al.,Ullmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry,Volume A27,pages 333-365(1996)，包括其中引用的文獻(xiàn)，對(duì)尿素、尿素裝置和方法作了一般性描述，在此將該文獻(xiàn)完整的公開(kāi)內(nèi)容引入作為參考。
尿素是制備三聚氰胺的優(yōu)選原料。尿素最好是以熔融狀態(tài)使用。氨和二氧化碳是制備三聚氰胺過(guò)程中生成的副產(chǎn)物，三聚氰胺制備是根據(jù)以下反應(yīng)方程
三聚氰胺制備可在無(wú)催化劑存在下，在高于12.5MPa，一般低于80MPa壓力下進(jìn)行，低于40MPa為優(yōu)選，低于20MPa更優(yōu)選。反應(yīng)溫度一般可在大約300℃和大約500℃之間變化，但最好在大約350℃和大約425℃之間變化。
一個(gè)適于實(shí)施本發(fā)明的三聚氰胺制備裝置可包括，例如，一個(gè)尿素洗滌器、一個(gè)與氣-液分離器一體地或分開(kāi)地聯(lián)合的或不聯(lián)合的反應(yīng)器、任選的一個(gè)裝在反應(yīng)器下游的反應(yīng)器后儲(chǔ)罐或老化儲(chǔ)罐和一個(gè)產(chǎn)品冷卻/產(chǎn)品加工段。Crews et al.,Melamines and Guanamines,Ullmann’sEncyclopedia of Indusyrial Chemistry,Volume A16,pages 171-185(1990)，包括其中引用的文獻(xiàn)，對(duì)三聚氰胺、三聚氰胺合成和三聚氰胺裝置作了一般性描述，在此將該文獻(xiàn)完整的公開(kāi)內(nèi)容引入作為參考。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，三聚氰胺在一個(gè)裝置中由尿素制備，該裝置包含，例如，一個(gè)尿素洗滌器K、一個(gè)制備三聚氰胺的反應(yīng)器L、一個(gè)氣/液分離器M和一個(gè)產(chǎn)品冷卻器P。任選地，一個(gè)反應(yīng)器后儲(chǔ)罐或老化儲(chǔ)罐安裝在M和P之間。
在該實(shí)施方案中，由尿素提取裝置高壓段得到的尿素合成流出物由管線5排出并流經(jīng)膨脹閥D，導(dǎo)致殘余氨基甲酸銨的分解和氣液混合物的形成。然后該混合物被送入加熱器E，氨基甲酸銨在這里被進(jìn)一步分解。該混合物由加熱器E經(jīng)管線6被送往氣-液分離器F。在分離器F中被分離出的主要由氨和二氧化碳組成的氣相被循環(huán)至氨基甲酸鹽冷凝器C。在尿素裝置可以有一個(gè)以上的加熱器E和氣-液分離器F。
尿素產(chǎn)品物流由分離器F底部經(jīng)管線8排出并在加入蒸發(fā)器(未表示)之前通過(guò)第二膨脹閥G進(jìn)一步膨脹，然后進(jìn)入熔融尿素儲(chǔ)罐H。熔融尿素可經(jīng)管線19由罐H除去，或用于三聚氰胺合成，用泵I將其經(jīng)管線9并通過(guò)加熱器J送往尿素洗滌器K。
將熔融尿素在和高于12.5MPa但一般低于大約80MPa壓力和尿素熔點(diǎn)以上的溫度下加到尿素洗滌器K，低于大約40MPa為優(yōu)選，低于大約20MPa更優(yōu)選。雖然沒(méi)有詳細(xì)表示，洗滌器K上可安裝冷卻夾套以保證附加的冷卻。尿素洗滌器K還可裝以內(nèi)部冷卻裝置。在尿素洗滌器K中，液體尿素與來(lái)自布置在反應(yīng)器L下游的氣-液分離器M的反應(yīng)氣體接觸。該反應(yīng)氣體由二氧化碳和氨組成，此外，通常還含有一定量的三聚氰胺蒸氣。熔融尿素洗滌尾氣而三聚氰胺被送回反應(yīng)器L。由洗滌器得到的尾氣主要由氨和二氧化碳組成。該尾氣由尿素洗滌器K頂部排出并回到尿素裝置的高壓段，在這里通過(guò)提取方法制備尿素，用作尿素生產(chǎn)的原料。一般，尾氣物流壓力事實(shí)上等于三聚氰胺反應(yīng)器L中的壓力，通常高于大約12.5MPa。該壓力一般比尿素反應(yīng)器中的壓力高0-10MPa，高0-3MPa為優(yōu)選，高0-2MPa更優(yōu)選。該氣體物流的溫度最好在大約175℃和235℃之間。
預(yù)熱的尿素由尿素洗滌器K取出并與洗出的三聚氰胺一起，經(jīng)過(guò)例如一個(gè)高壓泵(未詳細(xì)表示)被加到反應(yīng)器L，其壓力高于12.5MPa但一般低于80MPa，低于40MPa為優(yōu)選，低于20MPa更優(yōu)選。也可以如圖所示，通過(guò)將尿素洗滌器K置于反應(yīng)器L之上，借助于重力將熔融尿素經(jīng)管線10輸送到三聚氰胺反應(yīng)器。
熔融尿素在三聚氰胺反應(yīng)器L中受熱和壓力處理使尿素轉(zhuǎn)化為三聚氰胺、二氧化碳和氨。溫度一般在大約300℃至大約500℃范圍內(nèi)，最好在大約350℃至425℃范圍內(nèi)。壓力高于大約12.5MPa但一般低于大約80MPa，低于大約40MPa為優(yōu)選，低于大約20MPa更優(yōu)選。
氨可以，例如，通過(guò)管線17供給反應(yīng)器L。供給三聚氰胺反應(yīng)器的氨可以，例如，用作凈化劑以避免反應(yīng)器底部堵塞或避免生成三聚氰胺縮合產(chǎn)物例如蜜白胺、蜜勒胺和氰尿酰胺或，由于其加入方式和位置，可促進(jìn)反應(yīng)器L中的混合。供給反應(yīng)器的氨量是每摩爾尿素大約0至大約10摩爾，最好0-5摩爾氨，雖然特別是，可以用每摩爾尿素大約0.1至大約2摩爾氨。反應(yīng)過(guò)程生成的二氧化碳和氨以及供給的多余氨被收集在分離段。如圖所示，該分離段可以是，例如，三聚氰胺反應(yīng)器頂部的一段，或者是，例如，安裝在反應(yīng)器下游的一個(gè)分離器M。二氧化碳和氨以氣體混合物形態(tài)與液體三聚氰胺分離。該氣體混合物被加到尿素洗滌器K以除去被夾帶的三聚氰胺蒸氣并預(yù)熱熔融尿素。液體三聚氰胺由三聚氰胺反應(yīng)器L取出，例如，可通過(guò)管線11送往氣-液分離器M，然后送往產(chǎn)品冷卻器P。
在氣-液分離器M中，液體三聚氰胺可以再與每摩爾三聚氰胺大約0.01至大約10摩爾，最好每摩爾三聚氰胺大約0.1至大約2摩爾經(jīng)過(guò)例如管線18加入的氨接觸。在氣-液分離器M中的停留時(shí)間一般在1分鐘和10小時(shí)之間，但最好在1分鐘和3小時(shí)之間。氣-液分離器M中的壓力一般實(shí)際上等于將尿素轉(zhuǎn)化為三聚氰胺反應(yīng)器中的壓力，或者可能低一些。溫度可以高于或低于反應(yīng)器溫度，最好在200-500℃之間，特別是在330-440℃之間。存在于氣-液分離器M中的液體三聚氰胺由氣-液分離器M排出并經(jīng)過(guò)管線14和膨脹閥N輸送到產(chǎn)品冷卻器P。產(chǎn)品冷卻器P中的液體三聚氰胺通過(guò)與，例如，U.S.Patent No.4,565,867或U.S.Patent No.5,514,796中所描述的冷卻介質(zhì)接觸而被冷卻，這里引入該專利完整的公開(kāi)內(nèi)容作為參考。冷卻介質(zhì)最好是氨，例如通過(guò)例如管線15加入的液氨。也可以象WO-A-97/20826所描述的那樣來(lái)選擇壓力和溫度，使溶解于熔融三聚氰胺中氨的蒸發(fā)可用來(lái)冷卻三聚氰胺，這里引入該專利完整的公開(kāi)內(nèi)容作為參考。三聚氰胺在該過(guò)程中轉(zhuǎn)化為粉末并經(jīng)過(guò)產(chǎn)品冷卻器P底部的管線16由冷卻裝置排出。
如果使用一個(gè)反應(yīng)器后儲(chǔ)罐或一個(gè)老化儲(chǔ)罐，液體三聚氰胺可再次與每摩爾三聚氰胺大約0.01至大約10摩爾的氨，最好每摩爾三聚氰胺大約0.1至大約2摩爾的氨接觸。在反應(yīng)器后或老化容器中的停留時(shí)間一般在1分鐘和10小時(shí)之間，但最好在1分鐘和3小時(shí)之間。反應(yīng)器后或老化容器中的溫度和壓力范圍一般與所述氣/液分離器相同。最好使用較低的溫度。
蒸發(fā)步驟可以通過(guò)在氣-液分離器和產(chǎn)品冷卻器之間安裝一個(gè)蒸發(fā)器來(lái)進(jìn)行。三聚氰胺在蒸發(fā)步驟中轉(zhuǎn)化為氣態(tài)三聚氰胺氣，而副產(chǎn)物，例如蜜白胺，則留在蒸發(fā)器中。因此，三聚氰胺中副產(chǎn)物雜質(zhì)的量減少。結(jié)果，得到純度很高的三聚氰胺。另外，如果需要，可在蒸發(fā)步驟供給氨。然后氣態(tài)三聚氰胺在產(chǎn)品冷卻器中被所選的冷卻介質(zhì)，例如氨等所冷卻。
可將三聚氰胺裝置的尾氣加入尿素提取裝置的高壓段。接受氣體混合物的段可以位于，例如，由提取器起，上至并包括尿素反應(yīng)器本身的高壓段中的任意位置。于是，來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流可以加到例如尿素反應(yīng)器、提取器、氨基甲酸鹽冷凝器、附加在尿素反應(yīng)器與提取器之間的預(yù)提取器、附加在提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間的閃蒸器或這些設(shè)備之間的管線中。
圖1說(shuō)明第一實(shí)施方案，其中來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流經(jīng)管線13被加到高壓尿素裝置的氨基甲酸鹽冷凝器C。在該實(shí)施方案中，象本發(fā)明其它實(shí)施方案一樣，管線13可包括一個(gè)或多個(gè)控制閥門(未具體表示)。根據(jù)該工藝，不需要來(lái)自三聚氰胺裝置尾氣物流的吸收和/或濃縮步驟，因?yàn)樵摎怏w物流實(shí)際上已經(jīng)不含水而且有足夠高的壓力。后面的實(shí)施例1為本發(fā)明這一實(shí)施方案提供了更詳細(xì)的解釋。下面將會(huì)看到，與圖2和4/6的實(shí)施方案比較，本實(shí)施方案和后面討論的圖3和5的實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以直接將尾氣物流由三聚氰胺裝置供給尿素裝置的高壓段而不需要在裝置中另外安裝價(jià)格可能很高的容器和其它設(shè)備。
圖2說(shuō)明另一實(shí)施方案，其中來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流經(jīng)管線213被加到加裝在提取器B和氨基甲酸鹽冷凝器C之間的閃蒸器Q。如果三聚氰胺工藝中的壓力比尿素工藝中的壓力高很多，這樣做有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
圖3說(shuō)明另一實(shí)施方案，其中來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流經(jīng)管線313被加到高壓尿素裝置中的主提取器B。優(yōu)點(diǎn)是尾氣物流被用作提取氣，可額外回收熱量。在該示范性實(shí)施方案中，尿素和三聚氰胺裝置的流程不同于以上參照?qǐng)D1所描述的流程。
在本方法另一實(shí)施方案中，如圖4和6所示，其中來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流被加到加裝在尿素反應(yīng)器A和主提取器B之間的預(yù)提取器。在該實(shí)施方案中，尿素合成溶液借助于由高壓三聚氰胺工藝經(jīng)管線413供給的尾氣物流，在預(yù)提取器R中被提取。該尾氣物流也主要由氨和二氧化碳所組成。這樣會(huì)額外節(jié)省高壓蒸汽并改善提取效果。此外還發(fā)現(xiàn)，在氨基甲酸鹽冷凝器C中生產(chǎn)額外的蒸汽。預(yù)提取器R最好是絕熱操作的預(yù)提取器。后者是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如果三聚氰胺裝置和尿素裝置是高度聯(lián)合的，情況尤其是這樣。高度聯(lián)合的裝置意味著相當(dāng)大量的生產(chǎn)出的尿素被三聚氰胺裝置使用，例如，尿素提取裝置所產(chǎn)尿素的50％以上，更特別的是80％以上被用來(lái)生產(chǎn)三聚氰胺。將會(huì)看到，本發(fā)明的“聯(lián)合”三聚氰胺和尿素裝置并不局限于本實(shí)施方案。
加到尿素裝置高壓預(yù)提取器R的尾氣物流原料在圖6中得到更詳細(xì)的描述。和圖4一樣，A表示尿素反應(yīng)器，其中由氨和二氧化碳制備尿素。由尿素、氨基甲酸銨、水和氨組成的尿素合成溶液經(jīng)管線2供給預(yù)提取器R。主要由氨和二氧化碳組成的尾氣物流由高壓三聚氰胺裝置經(jīng)管線413送來(lái)并在R中部分地提取尿素合成溶液。尿素合成溶液經(jīng)管線2’被送到主提取器B，尿素合成溶液在這里被經(jīng)管線20供給的提取介質(zhì)所提取。尿素合成溶液在該操作中被分離成氣體物流和尿素溶液。尿素溶液經(jīng)管線5排出以作進(jìn)一步處理。由提取器經(jīng)管線3出來(lái)的主要由氨和二氧化碳組成的氣體物流與由預(yù)提取器R經(jīng)管線3’出來(lái)的也主要由氨和二氧化碳組成的氣體物流合并，一起加到氨基甲酸鹽冷凝器C。由氨基甲酸鹽冷凝器出來(lái)的液體氨基甲酸銨溶液經(jīng)管線4被送往尿素反應(yīng)器A。
圖5說(shuō)明另一實(shí)施方案，其中如圖所示，來(lái)自高壓三聚氰胺工藝的尾氣物流經(jīng)管線513被直接送往高壓尿素裝置的高壓管線，為此，B和C之間的管線最好是高壓管線。在本示范性實(shí)施方案中，通過(guò)尿素和三聚氰胺平衡的流動(dòng)與前面參照?qǐng)D1所描述的相同。
尿素和三聚氰胺的生產(chǎn)，包括將來(lái)自高壓三聚氰胺裝置的主要由二氧化碳和氨組成的氣體加入尿素裝置的高壓段，在分別于1996年8月30日和1996年11月8日申請(qǐng)的Netherlands Patent Applications1003923和10004475中作了描述，它們完整的公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為參考。
實(shí)施例將參照以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)解釋。
實(shí)施例1處于200℃溫度和15MPa壓力，N/C比為2.7，主要由氨和二氧化碳組成的氣體由生產(chǎn)能力為5噸三聚氰胺/小時(shí)的高壓三聚氰胺合成工藝三聚氰胺洗滌器頂部流出。該物流被直接加到一1200噸/天的尿素提取裝置的氨基甲酸鹽冷凝器，其中的壓力是14MPa，其結(jié)果與處理來(lái)自傳統(tǒng)的0.7MPa低壓三聚氰胺裝置聯(lián)合段的氨基甲酸鹽比較，每小時(shí)少輸入7.6噸高壓蒸汽(2.7MPa)，由尿素裝置每小時(shí)少輸出1.3噸低壓蒸汽(0.4MPa)。在傳統(tǒng)的聯(lián)合段中，來(lái)自三聚氰胺裝置的氨基甲酸鹽物流被濃縮以便使它適用于尿素提取裝置。此外，在本發(fā)明的聯(lián)合段每小時(shí)可節(jié)省20噸高壓蒸汽(2.7MPa)，但是在尿素裝置的蒸發(fā)段需要增加5.5噸高壓蒸汽(2.7MPa)。每噸三聚氰胺總計(jì)節(jié)省5.5噸高壓蒸汽(2.7MPa)，而每噸三聚氰胺少輸出1.4噸低壓蒸汽(0.4MPa)。
實(shí)施例2處于200℃溫度和15MPa壓力，N/C比為2.7，主要由氨和二氧化碳組成的氣體由生產(chǎn)能力為5噸三聚氰胺/小時(shí)的高壓三聚氰胺合成工藝三聚氰胺洗滌器頂部流出。該物流被直接加到一尿素提取裝置的高壓段。在本實(shí)施例中，蒸汽被加到安裝在尿素反應(yīng)器和CO2提取器之間的絕熱操作的預(yù)提取器。結(jié)果，與實(shí)施例1比較，在CO2提取器中少消耗2.2噸高壓蒸汽(2.7MPa)，在氨基甲酸鹽冷凝器中少產(chǎn)生2.4噸低壓蒸汽(0.4MPa)
權(quán)利要求
1．一種在至少有一個(gè)高壓段的一套尿素提取裝置中制備尿素的方法，其中所說(shuō)方法包括將在高壓制備三聚氰胺工藝中釋放的氣體物流供給所說(shuō)一套尿素提取裝置的至少一個(gè)高壓段的步驟，其中所說(shuō)氣體物流基本上由氨和二氧化碳組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)向其供給氣體物流的高壓段包括至少一個(gè)尿素反應(yīng)器、提取器、氨基甲酸鹽冷凝器、安裝在反應(yīng)器和提取器之間的預(yù)提取器、安裝在提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間的閃蒸器、或上述任何裝備之間的管線。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)高壓段包括一個(gè)高壓尿素反應(yīng)器和高壓提取器，所說(shuō)氣體物流被供應(yīng)至安裝在尿素反應(yīng)器和所說(shuō)提取器之間的絕熱操作預(yù)提取器。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)尿素提取裝置的高壓段包括一個(gè)氨基甲酸鹽冷凝器、一個(gè)提取器和其間的一段管線，其中所說(shuō)氣體物流被供應(yīng)給所說(shuō)氨基甲酸鹽冷凝器，或所說(shuō)其間的管線。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一方法，其中所說(shuō)尿素提取裝置包括一個(gè)尿素反應(yīng)器而且所說(shuō)尿素反應(yīng)器在160℃至220℃溫度下操作。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一方法，其中所說(shuō)尿素提取裝置包括一個(gè)在12.5-17.5MPa壓力下操作的尿素合成反應(yīng)器。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一方法，其中所說(shuō)由三聚氰胺工藝釋放的氣體物流的溫度在大約175℃和大約235℃之間。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一方法，其中所說(shuō)由三聚氰胺工藝釋放的氣體物流的的壓力高于12.5MPa。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所說(shuō)由三聚氰胺工藝釋放的氣體物流的壓力比所說(shuō)高壓段中高0-10MPa。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所說(shuō)由三聚氰胺工藝釋放的氣體物流的壓力比所說(shuō)高壓段中高0-2MPa。
11．一套用來(lái)制備尿素的尿素提取裝置，該裝置至少有一個(gè)高壓段，它包含至少一個(gè)尿素反應(yīng)器、一個(gè)提取器、一個(gè)氨基甲酸鹽冷凝器、以及連接它們的流體流動(dòng)管線、和將在制備三聚氰胺的高壓工藝中釋放的尾氣物流供應(yīng)至所說(shuō)高壓段的三聚氰胺尾氣管線，其中所說(shuō)氣體物流主要由氨和二氧化碳組成。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所說(shuō)向其中供給所說(shuō)氣體物流的至少一個(gè)高壓段還含有至少一個(gè)安裝在反應(yīng)器和提取器之間的預(yù)提取器，一個(gè)安裝在提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間的閃蒸器，和上述任何設(shè)備之間的管線。
13．根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所說(shuō)高壓段包含一個(gè)安裝在尿素反應(yīng)器和提取器之間絕熱操作的預(yù)提取器。
14．一種合成尿素和三聚氰胺的設(shè)備，它包括一套尿素裝置，該裝置包括一個(gè)高壓段，高壓段中有一個(gè)尿素反應(yīng)器、一個(gè)提取器、一個(gè)氨基甲酸鹽冷凝器、和連接它們的流體流動(dòng)管線；一套高壓三聚氰胺裝置，該裝置包括一個(gè)接受熔融尿素的尿素洗滌器、一個(gè)三聚氰胺反應(yīng)器、和一個(gè)生產(chǎn)粉狀三聚氰胺的冷卻器、以及連接它們的流體流動(dòng)管線；和將來(lái)自至少一個(gè)所說(shuō)三聚氰胺反應(yīng)器和所說(shuō)尿素洗滌器的尾氣直接供應(yīng)至所說(shuō)高壓段的尾氣供應(yīng)管線，其中的壓力等于或高于所說(shuō)高壓段中的壓力。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所說(shuō)向其供給所說(shuō)尾氣物流的高壓段還包括至少一個(gè)安裝在反應(yīng)器和提取器之間的預(yù)提取器，一個(gè)安裝在提取器和氨基甲酸鹽冷凝器之間的閃蒸器，和上述任何設(shè)備之間的管線。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所說(shuō)尾氣供應(yīng)管線與安裝在尿素反應(yīng)器和提取器之間絕熱操作的預(yù)提取器進(jìn)行耦合操作。
全文摘要
在用于制備尿素的本方法中,將在高壓三聚氰胺合成工藝中合成三聚氰胺時(shí)釋放的主要由氨和二氧化碳組成的尾氣物流引入一套尿素提取裝置的至少一個(gè)高壓段并由于尿素合成。該尾氣物流不經(jīng)過(guò)任何進(jìn)一步處理便可直接使用。
文檔編號(hào)C07C275/00GK1234022SQ97198961
公開(kāi)日1999年11月3日 申請(qǐng)日期1997年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月30日
發(fā)明者J·G·T·范維賈克 申請(qǐng)人:Dsm有限公司