[发明专利]在不同收率的反应空间生产尿素的工艺和设备

说明书

从一般观点看，本发明涉及生产尿素的工艺。

更具体地说，本发明涉及一种包括下列步骤的生产尿素的工艺：

——在第一个反应空间把基本纯净的氨和二氧化碳进行反应，以得到一个包含尿素和氨基甲酸盐的第一反应混合物；

——把第一反应混合物进行氨基甲酸盐的热分解处理，以得到一个氨和二氧化碳的料流以及一个独立的尿素料流、未分解的氨基甲酸盐和水溶液中的游离氨的料流；

——把氨和二氧化碳料流进料到第二个反应空间；

——加入尿素料流和在尿素回收部分的未分解的氨基甲酸盐，以获得独立的尿素、氨和氨基甲酸盐的料流；

——把在第二个反应空间这样得到的氨基甲酸盐料流重新循环；

——把从热分解处理得到的氨和二氧化碳和第二个反应空间再循环的氨基甲酸盐进行反应，以得到第二反应混合物。

本发明也涉及实施上述工艺的设备。像已经知道的那样，在尿素生产中，一方面感到愈来愈需要有更高生产能力和操作灵活性的设备，另一方面又要求较低的投资和操作费用，特别是在能量方面。

为这一目的，已经提出了各种尿素生产工艺，并已付诸本专业的实践中，它们主要是基于在彼此平行配置的反应器中以不同的收率实施的转化反应，例如，在欧洲专利申请EP-A-0479103中所描述的方法。

更具体地，这类工艺提出在主要是高收率反应器中，通过进料基本纯净的二氧化碳和氨，也可用高度纯净的回收氨，来实施第一个反应，并在一个与上述反应器平行的辅助性的较低收率的反应器中，通过进料来自尿素回收部份的溶液(主要包含未反应的氨基甲酸盐)来实施第二个反应。

在第二个已知的工艺中，例如由同一申请人在欧洲专利申请EP-A0544056中所描述的，往辅助性的较低收率的反应器中不仅送进来自尿素回收部份的溶液，还送进由离开高收率反应器的反应混合物经热分解处理得到的氨和二氧化碳。

即使这些工艺，特别是最后这种工艺已基本上达到了前述目的，但它们在操作中却可能由于缺乏变通性而受到影响。

辅助反应器的操作条件，特别是温度和氨/二氧化碳摩尔比，事实上完全是通过调节离开主反应器的反应混合物的热分解处理的温度来控制的，结果是为了在辅助反应器内维持所需的温度，氨/二氧化碳摩尔比可能偏离最佳值，反过来也一样。

实施上述工艺的车间受到一些不同的结构强制因素的影响，使它们的制造变得更为复杂和昂贵。

为了保证给由离开高收率反应器的反应混合物的热分解所得到的蒸气的辅助反应器正确进料，事实上，设备必须提供一特定结构，使辅助反应器能安置在相对于发生热分解处理的装置的更高位置。

构成本发明基础的技术问题是提供一种生产尿素的工艺，它将能克服在所引证的先有技术中的这些缺点。

按照本发明，这一问题可通过上面指出的工艺来解决，其特征为氨/二氧化碳摩尔比和在所说的第二个反应空间的反应温度可通过分别调节所说的热分解处理的温度和所说的再循环的氨基甲酸盐料流的温度而独立地被控制。

有利地是，在基本纯净的氨和二氧化碳之间在第一个反应空间发生的反应，是在210至280巴压力之间、不高于210℃的温度、不大于4的氨/二氧化碳摩尔比的条件下部份地除去热量来进行的。

最好是，上面所引证的反应是在两个连续的步骤中进行的，即先往冷凝器——预反应器中送进纯氨和二氧化碳以获得包含尿素和氨基甲酸盐的溶液，后者再被送往所谓“单程”型的高收率反应器中。

按照本发明的一个特色，热量的除去是在氨和二氧化碳之间发生预反应过程中进行的，并有利于中压蒸气(9-10巴)的生产，它可被应用于实施本工艺的其它步骤。

有利地是，也可能在氨/二氧化碳摩尔比低于4、最好等于3.6的条件下操作，从而使高收率反应器的体积有利地减小并且减少为把试剂预热到反应温度所需的能量。

为此目的并按本发明的另一特色，应当指出氨和二氧化碳之间在第一反应空间进行的反应的热控制，只将进料氨的温度控制在40至150℃之间就可实施。

按照本发明，存在于离开第一个反应空间的反应混合物中的氨基甲酸盐的热分解处理，是在140至160巴压力和180-210℃的温度条件下实施的。

按照本发明的另外一个有利的特色是，上述分解一步可以更容易地并且在比先有技术工艺更低的温度条件下进行，这是由于遭受热处理的料流中水量——只限于反应水——减少的缘故。