[发明专利]高压氨基甲酸盐冷凝器

说明书

本发明描述了高压氨基甲酸盐冷凝器、尿素装置和尿素生产方法。如所述的高压氨基甲酸盐冷凝器为具有管束的管壳式换热器类型，并且具有连接到所述管束的管和管道的再分配室。管道在所述再分配室和所述壳体之间延伸。

本申请是2020年4月26日提交到中华人民共和国国家知识产权局的发明名称为“高压氨基甲酸盐冷凝器”、申请号为“201880069799.6”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及高压氨基甲酸盐冷凝器。所述冷凝器包括管壳式换热器，所述管壳式换热器包括安装在壳体内的管束。高压氨基甲酸盐冷凝器能够具体地用于冷凝汽提型的尿素生产装置中的氨基甲酸盐。在一些实施方案中，包含氨基甲酸盐的腐蚀性溶液在操作时存在于壳体侧和管侧两者处，具体地讲存在于管束中的至少一些管的内部以及管之间的空间两者中。

背景技术

常用类型的氨基甲酸盐冷凝器是描述于“A lower cost design for urea”，Nitrogen，第222期，1996年7月-8月，第29-31页中的池式冷凝器。此类池式冷凝器包括管板。管板更一般地为管壳式换热器型的高压氨基甲酸盐冷凝器的典型部件。管板通常为平面金属板，其从集管界定冷凝器中的壳体空间。此外，管板密封典型圆柱形壳体的一端。管板设置有多个镗孔。将管穿过镗孔插入或接合到与孔对齐的管板，使得流体能够在集管和管之间流动。管束通常具有大量管，例如多于100个管或甚至超过1000个管。集管用于将流体从入口分配到多个管，或用于将来自多个管的流体收集到出口。

在已知的氨基甲酸盐冷凝器中，管板一般需要能够承受高压。此外，防止腐蚀是一个挑战，因为氨基甲酸盐是高度腐蚀性的，尤其是在高压氨基甲酸盐缩合的高温下。为了实现高机械强度和高耐腐蚀性，已知的管板通常由碳钢制成，所述碳钢在暴露于腐蚀性介质的一侧(或多侧)上衬有一层高度耐腐蚀性钢，诸如双相不锈钢合金。这增加构造成本，例如由于难以将管焊接到管板。

用于尿素装置中的釜型氨基甲酸盐冷凝器的已知管板示于EP 0464307和US4082797中。

管板的构造一般具有挑战性并且是昂贵的。本发明总体上解决了具有管板的已知高压氨基甲酸盐冷凝器的缺点，诸如与管板相关联的高构造成本。

发明内容

因此，本发明在第一方面涉及包括管壳式换热器的高压氨基甲酸盐冷凝器，所述管壳式换热器包括容器，所述容器包括壳体和至少一个管束，其中所述壳体包封容器空间，其中所述管束包括具有端部的管，并且其中壳体空间设置在所述管和所述壳体之间，其中所述换热器还包括位于所述容器空间中的再分配室，其中所述再分配室包括壁，所述壁用于将所述壳体空间中的第一流体与所述再分配室内部的第二流体分隔开，其中多个所述管连接到单个再分配室，使得所述第二流体能够在所述管和所述再分配室之间流动，其中所述冷凝器还包括管道，所述管道从所述壳体中的第二流体的开口通过所述容器空间延伸至所述再分配室，使得所述第二流体能够通过所述再分配室和所述管道在管端和所述壳体中的第二流体的所述开口之间流动。

本发明还涉及一种尿素生产装置，其包括高压尿素合成区段，所述高压尿素合成区段包括反应器、汽提器和高压氨基甲酸盐冷凝器，其中所述高压氨基甲酸盐冷凝器如所述，并且其中任选地，所述反应器和所述高压氨基甲酸盐冷凝器组合在单个容器中，其中容器具有连接到所述汽提器的液体出口。

本发明还涉及一种尿素生产方法，其中尿素在反应器中形成以产生尿素合成溶液，所述尿素合成溶液中的至少一部分在汽提器中汽提以产生汽提的尿素溶液，并且其中来自所述汽提器的气体在高压氨基甲酸盐冷凝器中冷凝，其中所述方法在所述的装置中进行，和/或其中所述高压氨基甲酸盐冷凝器如所述。

更一般地，本发明还涉及一种管壳式换热器，其包括此类容器并且包括此类壳体、管束、再分配室和管道。管壳式换热器例如被构造用于除氨基甲酸盐之外的化合物的冷凝，和/或用于在低于100巴的压力下操作，和/或用于除冷凝之外的热交换过程。换热器能够用于尿素生产以及其他装置和工艺。

附图说明