專利名稱：尿素生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從連續(xù)加入到垂直的或水平的塔合成反應(yīng)器中的液氨與氣體二氧化碳連續(xù)生產(chǎn)合成尿素的方法。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)前面所述方法的合成反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
如已知，從氨和二氧化碳合成尿素基本上通過兩個反應(yīng)產(chǎn)生生成氨基甲酸酯的第一反應(yīng)和將剛剛生成的氨基甲酸酯分解為尿素和水的第二反應(yīng)。
第一反應(yīng)非?？觳⑶沂菑?qiáng)放熱反應(yīng)；第二反應(yīng)即分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；相對于由氨基甲酸酯自身的生成反應(yīng)所產(chǎn)生與提供的熱量而言，完成氨基甲酸酯分解所需要的熱量相當(dāng)少。因此，尿素合成反應(yīng)總體而言是相當(dāng)大地放熱的。此外，也是在相當(dāng)短時間產(chǎn)生的大量的熱量，將這樣決定送入到研究中的尿素生產(chǎn)工藝類型的合成反應(yīng)器的相應(yīng)量液氨的迅速蒸發(fā)。
在氣相中，氨不與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸酯并且將其作為未反應(yīng)的組分從反應(yīng)器中排放出來，在氣流中還包括未反應(yīng)的產(chǎn)品和該反應(yīng)的可能的氣體副產(chǎn)物。
當(dāng)在工業(yè)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)前面所述的合成尿素生產(chǎn)時，即其必須要達(dá)到一個可接受的收率，一方面必須控制第一反應(yīng)的放熱程度，以便盡可能控制液氨的蒸發(fā)。另一方面，必須將幾乎所有未反應(yīng)的氨回收，使其再次回到液體狀態(tài)并將其循環(huán)到反應(yīng)器中。一般而言，通過下面的方法可以完成這兩個任務(wù)將液氨轉(zhuǎn)變?yōu)榘被姿狨?通過與二氧化碳反應(yīng))并將因此得到的氨基甲酸酯循環(huán)至合成反應(yīng)器。
為了達(dá)到從工業(yè)方面考慮的可接受的收率，必須在特定設(shè)備中提供合成反應(yīng)器順流條件下，連續(xù)地重復(fù)前面所述的操作。
除了前面所述操作的技術(shù)/操作的復(fù)雜性外，下面兩個方面所認(rèn)可的負(fù)擔(dān)相當(dāng)明顯地影響研究工藝中合成的尿素生產(chǎn)的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)它們所要求的設(shè)備費(fèi)用和用于此設(shè)備的操作和維護(hù)費(fèi)用。
本發(fā)明根本的技術(shù)難題在于提供一種基于下列功能性特征的從液氨和氣體二氧化碳合成尿素生產(chǎn)的方法，即相對于現(xiàn)有技術(shù)允許增加收率，以這樣一種方式來基本上減少，如果不是完全取消的話，嚴(yán)重干涉合成反應(yīng)器順流的需要，以完成上面所提的未反應(yīng)的氨的不經(jīng)濟(jì)的回收和循環(huán)。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，通過下面的方法可以解決此難題前面所述類型的合成尿素生產(chǎn)的方法，其包括分別將分開的液氨和氣體二氧化碳流體連續(xù)地加入到基本上垂直的或水平的塔合成反應(yīng)器的步驟，其特征在于將液氨的進(jìn)料分開送入到所述塔的至少兩個相鄰的部分。
優(yōu)選將分開的液氨和氣體二氧化碳流體同向送入到合成反應(yīng)器中。
根據(jù)本發(fā)明的方法，還考慮將氣體二氧化碳的進(jìn)料分開送入到合成塔的至少兩個相鄰部分的可能性。
本發(fā)明基于下面驚人的發(fā)現(xiàn)，即如果與通過尿素生產(chǎn)的常規(guī)方法可以得到的反應(yīng)器中的收率相比而言，所有的其它操作條件相同，通過將液氨的進(jìn)料分開送入到塔合成反應(yīng)器的至少兩個相鄰部分相當(dāng)明顯地提高了在反應(yīng)器中二氧化碳和氨轉(zhuǎn)化成為尿素的轉(zhuǎn)化率。
事實(shí)上，使用本發(fā)明的方法，所有其它的操作條件相同，在反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為尿素的轉(zhuǎn)化率高于70％，而在傳統(tǒng)的方法中此收率被限制在低于70％的數(shù)值上。
在尿素轉(zhuǎn)化收率被如上限制的常規(guī)方法中，其包括將液氨和氣體二氧化碳作為原料加入到反應(yīng)器中的常規(guī)方法，和將未反應(yīng)的循環(huán)物料如氣相中的氨和二氧化碳和氨基甲酸酯的水溶液也加入到反應(yīng)器中的許多常規(guī)方法。
具體而言，已發(fā)現(xiàn)將液氨的進(jìn)料分開送入到合成反應(yīng)塔的至少兩個相鄰部分有利地允許有效地控制尿素的第一合成反應(yīng)的放熱程度。接著在這樣的第一反應(yīng)期間產(chǎn)生的熱沿著反應(yīng)塔更均勻的分布。
這樣，相當(dāng)明顯地減少在合成反應(yīng)器內(nèi)的液氨的蒸發(fā)，得到更高的尿素轉(zhuǎn)化效率的所有益處。事實(shí)上，減少在反應(yīng)器中的氣態(tài)氨含量。如已提到的，此氣態(tài)氨不再能夠與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸酯。
因此，由于使用本發(fā)明方法獲得的尿素轉(zhuǎn)化效率的增加意味著這類未反應(yīng)的組分的量相當(dāng)明顯地減少，工廠的投資與維護(hù)費(fèi)用以及實(shí)現(xiàn)未反應(yīng)組分回收和循環(huán)至反應(yīng)器的操作費(fèi)用被相當(dāng)明顯地降低。
本發(fā)明還涉及一種從氣體二氧化碳和液氨連續(xù)生產(chǎn)尿素的反應(yīng)器，所述的反應(yīng)器具有塔形，所述塔具有水平的或垂直的縱軸和預(yù)定交叉方向，其包括配有對向底板的外殼，含有氣體二氧化碳流的進(jìn)口，液氨流的進(jìn)口，含有尿素的液體流的出口，其特征在于還包括將液氨的進(jìn)料分開送入到塔的至少兩個相鄰部分的裝置。
優(yōu)選分開液氨進(jìn)料的裝置包括至少一個內(nèi)部的輸送管，其從液氨流的進(jìn)口伸出并且穿過塔的所述至少兩個相鄰部分，和在每個所述至少兩個相鄰部分中用于分配或注入液氨的裝置，所述的裝置安裝在塔的所述至少一個輸送管的預(yù)定位置。
根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選的實(shí)施方案，連續(xù)生產(chǎn)尿素的方法包括如下步驟—提供一種具有塔形的反應(yīng)器，所述塔具有水平的或垂直的縱軸和預(yù)定的交叉方向，其包括配有對向底板的外殼，含有氣體二氧化碳的流體的進(jìn)口，液氨流的進(jìn)口，含有尿素的液體流的出口，至少一個內(nèi)部的輸送管，其從液氨流的進(jìn)口伸出并且經(jīng)過塔的所述至少兩個相鄰部分，和安裝在塔的所述至少一個輸送管的預(yù)定位置的裝置，所述的裝置在每個所述至少兩個相鄰部分中用于分配或注入液氨，—連續(xù)將所述的氣體二氧化碳流和液氨流同向加入到反應(yīng)器中，—使所述的氣體二氧化碳流在所述的反應(yīng)器中以穿過每一個所述的至少兩個相鄰部分的方式前進(jìn)，—使所述的液氨流在所述的至少一個輸送管中前進(jìn)，并且在所述至少兩個相鄰部分中的每一部分分配和注入液氨，液氨因此與氣體二氧化碳在所述至少兩個相鄰部分中的每一部分反應(yīng)，和
—從反應(yīng)器中連續(xù)排放所述的含有尿素的液體流。
從本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案指明和非限制的實(shí)施例并且結(jié)合附圖所做的下述中，本發(fā)明的特征和益處將變得更加清楚。
附圖簡述

圖1所示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明連續(xù)生產(chǎn)尿素方法所用的合成反應(yīng)器的示意圖。
詳細(xì)描述參考附圖，數(shù)字1表示連續(xù)生產(chǎn)尿素的整個合成反應(yīng)器。
反應(yīng)器1具有塔形，所述塔具有垂直的縱軸，并且該反應(yīng)器包括在兩個對向端提供一個下底板3和上底板4的外殼2。
一般而言，反應(yīng)器1在溫度為220至340℃和壓力為120-400巴下操作。
反應(yīng)器1還包括在下底板3上，含有氣體二氧化碳流6的進(jìn)口5，液氨流8的進(jìn)口7，和由循環(huán)的氨基甲酸酯溶液形成的流12的進(jìn)口1。
將液流8、12和氣流6、10同向加入并且向上穿過反應(yīng)器1，即從下底板3到上底板4。
在上底板4上，反應(yīng)器1還包括含有與未反應(yīng)物質(zhì)在一起的尿素的含水溶液流14的進(jìn)口13，具體而言，未反應(yīng)物質(zhì)指氨基甲酸酯和氨。
反應(yīng)器1還包括在不同高度水平安置的多塊多孔塔盤15(在本例中為6塊塔盤)，并且優(yōu)選其互相的距離相等。
具體而言，多孔塔盤15在反應(yīng)器1中限定多個相鄰反應(yīng)部分(在本例中為7個相鄰部分)，所述的每個部分通過多孔塔盤15或反應(yīng)器1的下底板3確定在其下部的界線。
多孔塔盤15本身是常規(guī)的并且有利地允許在反應(yīng)器1中從下底板3到上底板4同向流動的液流和氣流間的均勻混合。
在本實(shí)施方案中，在反應(yīng)器1中限定下端反應(yīng)部分Z1，由下底板3確定其下部的界線和由塔盤15確定其上部的界線；5個中間反應(yīng)部分Z2、Z3、Z4、Z5和Z6，分別通過一對相鄰的塔盤確定其下部的和上部的界線；還有上端反應(yīng)部分Z7，由塔盤15確定其下部的界線和上底板4確定其上部的界線。
根據(jù)本發(fā)明，在圖中所示的實(shí)例中，反應(yīng)器1還包括基本上中心的內(nèi)部輸送管16，其從進(jìn)口7垂直地伸出并且穿過下端反應(yīng)部分Z1，中間反應(yīng)部分Z2-Z6和部分上端反應(yīng)部分Z7。
液氨流8流經(jīng)輸送管16并且在其預(yù)定的位置配備有分布或注入的裝置(例如噴嘴分布器)，以便將液氨分開送入相鄰反應(yīng)部分Z1-Z7的每一部分。
具體而言，在本實(shí)施方案中，將進(jìn)料液氨分布和注入到反應(yīng)器1內(nèi)的裝置被安置在Z1-Z7的每一個部分中，由箭頭示意性的指示，彼此隔開的離開輸送管16。
使用本發(fā)明，通過提供反應(yīng)物即液氨和氣體二氧化碳間的接觸，在多個分開的部分分開并且同向送入至反應(yīng)器1，得到通過第一放熱的氨基甲酸酯生成反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱沿著反應(yīng)器1真實(shí)的分布。
這種分布允許合適地控制第一反應(yīng)的放熱程度和有益地限制液氨的蒸發(fā)，因而提高二氧化碳和氨轉(zhuǎn)化為尿素的轉(zhuǎn)化率。
為了滿足附屬的和特定的要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對合成反應(yīng)器做所有落入如后附權(quán)利要求所定義的發(fā)明范圍內(nèi)的大量的改進(jìn)和改變。
例如，可以根據(jù)特定的要求任意改變液氨被分開加入的相鄰反應(yīng)部分的數(shù)目與形狀，和至在所述的部分裝備有相應(yīng)的分布或注入液氨裝置的反應(yīng)器內(nèi)的輸送管數(shù)目。
此外，取代前面所解釋的解決方法，即提供具有相應(yīng)液體分布裝置的輸送管的方法，可以通過下面的方法實(shí)現(xiàn)液氨分開送入相鄰反應(yīng)部分，在所述部分的每一部分提供一個或多個液氨送入到反應(yīng)器中的進(jìn)口。
權(quán)利要求
1.從液氨和氣體二氧化碳生產(chǎn)合成尿素的方法，該方法包括分別將分開的液氨和氣體二氧化碳流體(6，8)連續(xù)地加入到基本上垂直的或水平的塔合成反應(yīng)器(1)的步驟，其特征在于將液氨的進(jìn)料分開送入到所述塔的至少兩個相鄰的部分(Z1-Z7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將氣體二氧化碳的進(jìn)料分開送入到所述塔的相鄰部分(Z1-Z7)。
3.用于從氣體二氧化碳和液氨連續(xù)生產(chǎn)尿素的反應(yīng)器(1)，所述的反應(yīng)器為塔形，具有水平的或垂直的縱軸和預(yù)定的交叉方向，包括配有對向的底板(3，4)的外殼(2)，含有氣體二氧化碳的流體(6)的進(jìn)口(5)，液氨流(8)的進(jìn)口(7)，含有尿素的液體流(14)的出口(13)，其特征在于，還包括裝置(16)，其用于將液氨的進(jìn)料分開送入到塔的至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的反應(yīng)器(1)，其特征在于，其包括將二氧化碳的進(jìn)料分開送入到所述塔的相鄰部分(Z1-Z7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的反應(yīng)器(1)，其中用于分開液氨進(jìn)料的裝置包括至少一個內(nèi)部的輸送管(16)，其從液氨流(8)的進(jìn)口(7)伸出并且經(jīng)過所述塔的至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)，和安裝在所述至少一個內(nèi)部輸送管(16)的預(yù)定位置的裝置，所述的裝置在所述至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)中用于分配或注入液氨。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的反應(yīng)器(1)，其中用于分開二氧化碳進(jìn)料的裝置包括至少一個內(nèi)部的輸送管(16)，其從液氨流(8)的進(jìn)口(7)伸出并且經(jīng)過所述塔的至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)，和安裝在所述至少一個內(nèi)部輸送管(16)的預(yù)定位置的裝置，所述的裝置在所述至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)中用于分配或注入液氨。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求3-6中任何一項(xiàng)的反應(yīng)器(1)，其特征在于，其包含多塊多孔塔盤(15)，其以與塔的縱軸基本上垂直的關(guān)系安置在塔的相鄰部分，所述多孔塔盤(15)在塔中限定所述的相鄰部分(Z1-Z7)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求3-7中任何一項(xiàng)的反應(yīng)器(1)，其特征在于，其包含循環(huán)的氨基甲酸酯溶液流(12)的進(jìn)口(11)。
9.從氣體二氧化碳和液氨生產(chǎn)合成尿素的方法，該方法包括如下步驟—提供具有塔形的反應(yīng)器(1)，所述塔具有水平的或垂直的縱軸和預(yù)定的交叉方向，所述反應(yīng)器包括配有對向的底板(3，4)的外殼(2)，含有氣體二氧化碳的流體(6)的進(jìn)口(5)，液氨流(8)的進(jìn)口(7)，含有尿素的液體流(14)的出口(13)，至少一個內(nèi)部的輸送管(16)，其從液氨流(8)的進(jìn)口(7)伸出并且經(jīng)過塔的至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)，和安裝在塔的所述至少一個輸送管(16)的預(yù)定位置的裝置，所述的裝置在每個所述至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)中用于分配或注入液氨，—連續(xù)將所述的氣體二氧化碳流(6)和液氨流(8)同向送入到反應(yīng)器(1)中，—使所述的氣體二氧化碳流(6)在所述的反應(yīng)器(1)中以穿過每一個所述的至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)的方式前進(jìn)，—使所述的液氨流(8)在所述的至少一個輸送管(16)中前進(jìn)，并且在所述至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)中的每一部分分配和注入液氨，液氨因此與氣體二氧化碳在所述至少兩個相鄰部分(Z1-Z7)的每一部分中反應(yīng)，和—從反應(yīng)器(1)中連續(xù)排放所述的含有尿素的液體流(14)。
全文摘要
一種從液氨和氣體二氧化碳生產(chǎn)合成尿素的方法，該方法包括分別將分開的液氨和氣體二氧化碳流體(6，8)連續(xù)地送入到基本上垂直的或水平的塔合成反應(yīng)器(1)中，其特征在于將液氨的進(jìn)料分開送入到所述塔的至少兩個相鄰部分(Z1－Z7)。
文檔編號C07C273/04GK1498204SQ02806654
公開日2004年5月19日 申請日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者埃爾曼諾·菲利皮, 多梅尼科·羅米蒂, 埃爾曼諾 菲利皮, 科 羅米蒂 申請人:烏里阿·卡薩勒有限公司, 烏里阿 卡薩勒有限公司