[发明专利]用于供给二氧化碳以合成尿素的方法

说明书

本发明涉及一种用于从含有CO₂的气体中分离二氧化碳的方法以及用于供给二氧化碳以合成尿素的装置。

技术领域

本发明涉及一种用于从含有CO₂的气体中分离二氧化碳的方法以及用于供给二氧化碳以合成尿素的装置。

背景技术

当前，尿素的工业制备几乎仅仅是在大约150巴和大约180℃下在尿素中基于氨气和二氧化碳来高压合成的。

用于尿素合成的两种原料一般在氨装置中供给，该氨装置通常紧邻所涉及的尿素装置。尿素合成所需的二氧化碳在氨装置的合成气体产物中作为重整后的原油合成气体的组分获得。由于二氧化碳在氨气合成中充当催化剂毒物，因此它必须从合成气体中分离出来。在现有技术中，为此目的，已知使用再生气体分离器，其中存在相对大量的可用选择性作用溶剂。

由于氨通常在氨装置的界区一般以液体形式存在，因此可以在能量和装置方面的支出有限的情况下使其达到尿素装置的压力水平。然而，二氧化碳在氨装置中是以气体形式获得的。由于这一原因，为了使二氧化碳达到尿素装置的压力水平，需要在能量和装置方面不成比例地加大支出来增加压力。

现有技术中已知使用氨气或氨/水混合物来分离二氧化碳的氨装置和尿素装置的集成。二氧化碳在溶液中主要以氨基甲酸根离子和碳酸根离子的形式化学结合，然后可以通过泵送以相对较低的支出同样地引入尿素合成器中。

在过去，已经提出了用于在氨装置和尿素装置的方法侧集成的各种概念，以便减小CO₂压缩的总能量需求以及就装置而言的整体支出。所有这些概念的类似方面在于，借助于方法固有的氨气将全部数量的CO₂从合成气体中去除，并且在不对尿素合成物进行进一步处理的情况下传递所形成的混合物。这被称为“完全集成的氨-尿素复合物”。

DE 1668547公开了一种用于制备氨和尿素的方法，其特征在于，将含有二氧化碳、氮气和氢气的氨合成气体引入到第一区域中，第一区域保持在使得在含氨液体中从合成气体分离出二氧化碳以获得含有氨基甲酸铵的冷凝物的条件下，并且将剩余氨合成气体引入到氨气合成区域中，并且将冷凝物引入到第二区域中，第二区域维持在适于从冷凝物制备尿素的条件下。这是完全集成方法的典型示例，并且在此不发生CO₂的直接离析。

DE 2613102 C2公开了一种用于同时制备氨和尿素的方法，其中馈送由二氧化碳、氮气和氢气组成并且已经在烃类重整和后续的CO转化中获得的气体混合物，以借助于氨水溶液吸收二氧化碳，该氨水溶液是借助于水从氨气合成物中吸收氨气而获得的，并且将通过这种方式形成的氨基甲酸铵溶液引入到尿素合成器中。

在这两种方法中，氨基甲酸铵溶液都直接用于尿素的合成。然而，详细的研究已经显示，通过这种方式不可能实现积极有利的整体方案。用氨气和二氧化碳合成尿素整体上是放热的。它由原料生成氨基甲酸铵的相对较强和较快的放热反应以及氨基甲酸盐分解生成尿素和水的明显较慢的吸热反应组成。只有当利用氨基甲酸盐生成反应中所释放的反应热来生成尿素时，才能实现整个过程的良好能量效率。

此外，事实是，由氨装置和尿素装置组成的集成装置的启动是复杂的，并且氨装置或尿素装置的单独运行将是不可行的。