[其他]用二氧化碳和氨制造尿素的方法

说明书

本发明论及用二氧化碳和氨制造尿素的方法，该方法分几级压缩二氧化碳，以达到生成尿素的压力，在各级压缩间，使二氧化碳受到冷却，并使尿素合成溶液加工成尿素水溶液或尿素固体。

在工业上应用的方法中，需要高压气态二氧化碳，可用离心式压缩机和/或往复式压缩机，分几步压缩二氧化碳，使其达到所要的压力。例如，用气态二氧化碳和液态氨合成尿素时，合成是在高于125巴的压力下进行的，通常，在逐步增加压力下至少分四级压缩气态二氧化碳，以达到所要的压力。每级压缩都会产生热量。若要限制压缩所需的能量，以免压缩机零件因过热而损坏，则必须去除压缩过程释放的热量。

实际上现在通常已采用如下方法：使冷却水在各中间压力下通过各加压工序的中间冷却器，用间接热交换方法去除释放的热量。冷却水的温度升高后即排出或使其重复使用，例如，可在冷却装置中冷却。在这种方法中，在各加压工序的热交换过程中被冷却水吸收的热量是废弃的。

在制造尿素的过程中，先在合适的压力（如125-350巴）和合适的温度（如170-250℃）下，用液态氨和气态二氧化碳生成氨基甲酸铵，然后，使生成的氨基甲酸铵脱水而制成尿素。该方法得到的反应产物实质上是一种溶液，该溶液含有尿素、水、氨基甲酸铵和游离氨。从溶液中除去氨基甲酸铵和氨。然后将剩余的含尿素的溶液加工成尿素溶液或尿素固体。

在“欧洲化学通报”1969年1月17日的尿素增刊17-20页中，介绍了一种常用的尿素制造方法。该方法先在高压和高温下，在合成区中生成尿素合成溶液，然后在合成压力下，使该溶液与气态二氧化碳对流接触以进行汽提处理，同时传递热量，结果使溶液中所含的甲氨酸盐基本上分解成氨和二氧化碳，从溶液中除去气态分解产物，并带走少量水蒸气以及用于汽提的二氧化碳。除采用二氧化碳（如上述刊物中所述）外，还能用气态氨、一种惰性气体或至少上述两种气体的混合物，例如，用在处理过程中因加热释放的气体混合物来进行汽提处理。在进行汽提处理的立式换热器的管际空间中，通过15-25巴的高压蒸气冷凝可获得汽提所需的热量。

在第一冷凝区，汽提中得到的气体混合物大部分冷凝下来，并被新的液态氨和进一步处理含尿素溶液所得到的一种水溶液所吸收，在此过程中生成的甲氨酸盐水溶液以及未冷凝的气体混合物通过合成区，以生成尿素。该冷凝区中释放的热量和溶液用装有水的蒸发器带走，使水变成低压蒸气，该低压蒸气可用于合成尿素的别的工序。

接着，使汽提过的尿素合成溶液膨胀至低压，例如，2-6巴，并用低压蒸气加热，以便从溶液中除去在部分存在于汽提过的尿素合成溶液中以甲氨酸盐形式存在的剩余的氨和二氧化碳。在这些工序中得到的气体混合物（还含有水蒸气）在低压下操作的第二冷凝区中冷凝，并被吸收在水溶液中，在该过程中生成的甲氨酸盐稀溶液用泵送回合成尿素的高压区，最后使其通入合成区。其余的含尿素溶液再次降压并浓缩成尿素溶液或尿素熔体，该尿素熔体可进一步加工成固体尿素。为此，通常以两步蒸发，使尿素水溶液脱水，同时传递热量，得到的尿素熔体可加工成颗粒状，或使尿素溶液结晶。在生成所谓的中间冷凝物的同时，蒸发或结晶过程中得到的蒸气混合物（除含水蒸气以外，还含有氨、二氧化碳及夹带的尿素微粒）被冷凝。部分中间冷凝物可用作第二冷凝区中气体混合物的吸收剂。其余的中间冷凝物用高压蒸气处理，以使其中所含的尿素分解成氨和二氧化碳，并通过解吸而传递热量，回收这些分解产物以及原有的氨和二氧化碳。在粒化装置中，尿素熔体变成粒状，由于用洗涤液去除由粒化装置排出的空气中夹带的尿素粉尘，从而生成了废液流。为进一步处理这些废液流，又需要热量。

本发明目的在于提供一种经济地回收热量的方法，这种热量是在气态二氧化碳经多级压缩而达到尿素合成压力时释放的。二氧化碳经一级或多级压缩后，用一种流动的冷却介质使其间接冷却，由冷却介质吸收的热量可用于需要热量的加工步骤中，从而可达到本发明的目的。

因此，本发明是有关用二氧化碳和氨制造尿素的方法，该方法分几级压缩二氧化碳以达到生成尿素的压力，在各级压缩之间，使二氧化碳冷却，并使尿素合成溶液加工成尿素水溶液或尿素固体。该方法特征为：至少一部分加压工序中释放的热量被冷却介质所带走，带走的这部分热量可用于尿素制造过程别的需要热量的工序中。