[发明专利]含有尿素、氨和二氧化碳的水溶液的处理方法及其处理设备

说明书

本发明提供一种处理方法及处理设备，所述处理方法包括：(1)将含有尿素、氨和二氧化碳的水溶液引入到第一汽提塔(PCS1)中并进行汽提，将汽提后的水溶液引入到尿素水解器中(UHY)的工序；(2)将水溶液中的尿素在尿素水解器(UHY)中水解，将水解后的水溶液引入到第二汽提塔(PCS2)的工序；(3)在第二汽提塔(PCS2)中对水溶液进行汽提的工序；以及(4)将在第一汽提塔(PCS1)中汽提之前的一部分水溶液和/或在第一汽提塔(PCS1)中汽提之后但在尿素水解器(UHY)中水解之前的一部分水溶液引入到配备有氨洗涤设备(ASCR)的废气处理设备中的工序。

技术领域

本发明涉及一种将含有尿素、氨和二氧化碳的水溶液中的尿素水解，并分离和回收该水溶液中的氨和二氧化碳的处理方法及处理设备。更具体地说，本发明涉及一种处理方法及处理设备，其在不降低尿素的水解效率的情况下，通过降低尿素水解器的负荷，能够减少加热蒸汽的量并使设备紧凑，进而，即使将一部分水溶液引入尿素生产设备的废气处理设备中，也能抑制向大气中的氨排放。

背景技术

通过使氨和二氧化碳在高温和高压下反应获得的尿素合成溶液中含有生成的尿素、水、未反应的氨和二氧化碳。对该尿素合成溶液在减压下依次进行汽提或蒸馏以分离未反应的物质，在进入浓缩工序之前，未反应的氨和二氧化碳的量分别为约1质量％以下，而水量为20至40质量％。在浓缩工序中，使尿素合成溶液中的水蒸发。但是，该浓缩工序的排水(蒸发的水)中也含有少量未反应的氨和二氧化碳。另外，尿素虽然量少，但混入的情况也很多。因此，需要从含有尿素、未反应的氨和二氧化碳的排水中回收各组分的处理。

例如，专利文献1公开了一种处理方法，其包括：在第一汽提塔中汽提含有尿素、氨和二氧化碳的水溶液以分离氨和二氧化碳，从而获得基本上不含氨的尿素水溶液的工序；将该尿素水溶液中的尿素水解的工序；以及在第二汽提塔中汽提水解后的水溶液以分离氨和二氧化碳的工序。

专利文献1的处理方法具体包括图3中所示的工序。首先，将由尿素(U)、氨(N)、二氧化碳(C)和水(H)组成的排水从工艺冷凝罐(PCT)引入到第一汽提塔(PCS1)中。通过用该第一汽提塔(PCS1)进行汽提，分离氨(N)和二氧化碳(C)并作为气体排出。将汽提后由尿素(U)和水(H)组成的排水(然而，实际上还残留有痕量的氨(N))引入到尿素水解器(UHY)中。在该尿素水解器(UHY)中，将尿素(U)水解，得到氨(N)和二氧化碳(C)。然后，将水解后由氨(N)、二氧化碳(C)和水(H)组成的排水引入到第二汽提塔(PCS2)。此时，通过再次进行汽提来分离氨(N)和二氧化碳(C)。如专利文献1的附图所示，第一汽提塔(PCS1)和第二汽提塔(PCS2)分别布置为一个塔的上部区域和下部区域，并在第二汽提塔(PCS2)中分离的氨(N)和二氧化碳(C)被引入到上部的第一汽提塔(PCS1)中。

另外，需要给予尿素水解器(UHY)进行水解反应所需的热量。因此，在专利文献1中，将加热蒸汽(STM)供给至尿素水解器(UHY)。此外，在专利文献1中，第一汽提塔(PCS1)和第二汽提塔(PCS2)布置为一个塔的上部区域和下部区域，并且针对第一汽提塔(PCS1)说明了利用再沸器和低压蒸汽进行的间接加热、通过低压蒸汽以及来自第二汽提塔的蒸汽进行的直接加热，针对第二汽提塔(PCS2)说明了通过低压蒸汽进行的直接加热、利用再沸器进行的间接加热。

专利文献1描述了如下效果：由于在尿素水解器(UHY)中的尿素(U)水解之前，在第一汽提塔(PCS1)中分离了氨(N)和二氧化碳(C)，因此提高了尿素水解器(UHY)中尿素的水解效率。还描述了该发明的一个目的为减少加工所需的加热蒸汽的量。

在专利文献1的该处理方法中，尿素水解器(UHY)的水解效率得以提高，结果，降低了供给尿素水解器(UHY)的加热蒸汽(STM)的量。特别是，与供给至每个汽提塔的加热蒸汽(STM)相比，供给至尿素水解器(UHY)的加热蒸汽(STM)的温度和压力更高，因此减少其使用量是非常重要的。因此，如果能够进一步改进专利文献1的处理方法并找到进一步减少具有高温高压的加热蒸汽(STM)的量的方法，那么在工业上将是非常有用的发明。