一种新的尿素合成方法技术

本发明专利技术提供一种新的尿素合成方法，在现有尿素合成塔的物料进口处设置高压液气管式快速混合反应器，将液体的氨和液体的甲铵雾化成１００～２５０μｍ的雾滴与气体二氧化碳混合成为均匀的两相流后再进入尿素合成塔，完成甲铵脱水生成尿素。本发明专利技术从根本上改善了传统的尿素合成流程。由于采用了高压液气管式快速混合反应器，可保证在合成塔的任一横截面上，反应物、中间产物、生成物的浓度、密度、温度都非常均匀，解决了物料的返混问题；同时缩短了反应时间，使尿素合成塔中甲铵脱水生成尿素的时间和空间延长和加大，提高合成的效率，二氧化碳的转化率提高３～６％，达到节能和提高产量的效果。本发明专利技术的方法流程简单，改造安装费用低，节省投资，设备的维护使用费用低，适用于新系统的设计和老系统的改造，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种尿素合成方法,M地说是对传统尿素合成系统的改进方法。
技术介绍
尿素的合成^^应分为两步首先是液氨和气体二氧化碳的合成反应生成液体 氨基曱酸铵(一般简称曱铵)，其反应式为2NH3(液)+C02(气户NH4COONH2 (液) 随后是氨基甲酸铵脱水生成水和尿素，其反应式为NH4COONH2 (液)CO(NH2)2(液)+H20(液) 众所周知，第一步的合成反应纟睹易完成，反应条件相对要求不高，而第二 步脱水反应则必须在高压的合成塔中完成，并且需要足够的停留时间予以保证。 现有的尿素合成系统中，为了实现高的尿素生产效率，即高的二氧化碳转化率， 普遍采用的方法有1、 ft^应物料在高压条件下尽可能地停留时间加长，通#尿素合成塔的周 围增加高压设备(汽提器、冷凝器、分离器等)，加大循环流程，加大各种反应 物和反应生成物的接触才几会。例如CN1139669A，CN1180071A,CN1290693A, CN85106856A等专利。2、 在合成塔内部增加各种内件，加强气、液的^/^过程、防止液气的返混。 例如CN2415033Y, CN2463044Y， CN1157581A, CN2522419Y， CN2675672Y, CN2698786Y等专利。3、 改善物料iiA合成塔的条泮，使物料在合成塔内的流动^f牛尽可能适应于 尿素生成的要求。例如CN1224635，CN1157581等专利。以上所述的各种工艺改进和设备改进，虽然各自独立i械出了各自的观点， 有些工艺方法互有借用，但一个共同之处就是，大家都认识到，在反应过程中， 尽量^^应物之间加强扩散，混合均匀，并JL^合成塔中停留期间，尽可能使整 个横截面上的浓度、密度、温度、流速均匀，这样一方面可以保证^jS屯i,另 一方面可以防止气液的分离，从而防止物料的返混，即防止可i^gjl的进行， 最终保证较高的反应效率，即高的二氧化碳转化率。实际上，在氨基甲酸铵合成及氨基曱酸铵脱7jc生成尿素的高压条件下，液气 的混合问题一直是人们追求的目标，但也是一直困扰该项技术发展的瓶颈所在。 为了追求较高的尿素合成工艺的效率，人们不得不将重心放在了提高反应压力、 延长工艺流程、增加高压设备以增加反应物在高压情况下的接触机会和停留时间，这一切均是建立以增加投资、提高运行和维护使用成本为代价。在合成塔中增加 各种内件以提高物流的混合强度、P方止气液分离、防止生成物的返混、气液进料 尽量均布，都对合成效率的提高起到了一定的作用，但都是非常有限的。
技术实现思路
根据
技术介绍
所述，本专利技术的主要内容在于提供，它 是在现有尿素合成塔的物料进口处设置高压液气管式快速^^反应器，将尿素合 成塔的功能进行分解，使三种物料(气t氧^f灰，液钱，液体甲铵)的混合 及反应在高压液气管式快速混合反应器中彻底完成，而尿素合成i割又完成甲铵脱 水生成尿素的过程。将长期以来困拔尿素合成效率的很多问题彻底地予以解决。在"fi^运行的系统中，仅增加一台高压设备，即高压液气管式快速混合反应器 (2),投资比起其它各种工艺流程来说要小得多，并且流程简单，设备的维护使 用费用也很小。本专利技术的尿素合成系统，主要由尿素合成塔(l)，高压液气管式快速混合 反应器(2 )，液氨供应系统(3 ) , 二氧化碳供应系统(4 )和甲##应系统(5 ) 组成。其中液氨供应系统(3)由柱塞式液氨泵和供应管路构成，甲^#应系统 (5)由柱塞式曱铵泵和供应管路构成，二氧化碳供应系统(4)由离心式二氧化 碳压缩机和供应管路构成，尿素合成塔(1)是目前尿素合成工艺中广泛使用的高 压容器，高压液气管式快速混合反应器(2)是一种专利产品(专利申请号 200610065020.2 ),是本专利技术的核心设备，也是本专利技术能够实施的前提。本专利技术尿素合成的具体流程如下1、 将液体的氨和液体的甲铵在高压液气管式快速〉'^^反应器中雾化成100 ~ 250jam的雾滴；2、 然后与气体二氧化碳混合成为均匀的两相流；3、 随之进入尿素合成塔，完成曱铵脱水生成尿素。其中，物料的引入高压液气管式快速混合反应器的顺序可做如下变化 方案l:将气体二氧化碳与液氨引入高压液气管式快速混合反应器(2),使 气体二氧化碳均匀地分布在液氨之中，然后在合成塔中再与液体的甲铵实现二次混合。方案2:将气体二氧化碳与液体的曱铵引入高压液气管式快速混合反应器 (2)，使气体二氧化碳均匀地分布在液体的曱铵之中，然后在合成塔中再与液氨 实现二次混合。方案3:将气体二氧化碳与液体的甲铵及液氨同时引入高压液气管式快速混 合反应器(2),使液体的氨和液体的甲铵和气体二氧化碳混合成为均匀的两相流 后在ii^尿素合成塔，彻底地解决液气的混合问题。如果将高压液气管式快速混合反应器(2 )安a尿素合成塔内，就可以将它变为一个低压容器，但随之而来，就需要对合成塔内部进行一定的改造。目前，实际运行的水溶液全循环法尿素工艺(国内大约有250套在运行)， 是将三种物料(液氨、液^J^曱酸铵、气体二氧化碳)直接引4素合成塔中， 生产每。緣素所需的三种物料流量为波氨1333.75Kg (2.27M3)，液^tj^甲 酸铵1275.5Kg(1.16M3),气体二氧化碳743.37Kg(1.71 M3)。可以看出如果仅 用 一种液体介质和气体二氧^^混合，当然应该首选液氨；如果将两种液体介质 和气体二氧化碳混合，所iiJij的效果最佳；提高反应效率及二氧化碳转化率的多 少，取决于参加混合的液体介质的数量及种类。作为典型情况，我们对采用方案3时的水溶液全循环法工艺流程的工艺##: 进行以下描述。通常情况下，对于生产每^^素来讲，i^l素合成塔(1)的介质錄为 从液氨泵(3 )来的液氨参数为压力220Kg/cm2，流量1333. 75Kg，密度587. 5Kg/m3，浓度訓。从二氧4城压缩机来的气^氧化碳#^:为压力220Kg/cm2,流量743. 37Kg,密度435Kg/W，其中:二氧化碳735.06 Kg,水0. 279 Kg,氧气2，89Kg,氮气5. 14Kg。从曱铵泵来的液体甲铵参数为压力220Kg/cm2,流量1275. 5Kg，密度 1100Kg/m3,其中尿素2. 5Kg， 二氧化碳437. 63 Kg,氨523. 84 Kg，水311.53Kg。 从尿素合成塔(1)顶部流出的物料参数为尿素IOIO. 04Kg， 二氧化碳433.84Kg,液氨1286.73Kg, 水613.98Kg， 氧 气2. 89 Kg,氮气5. 14 Kg(如果将三种物料经过高压液气管式快速混合反应器(2 )的混合;s^应，然后 进入尿素合成塔(1),从尿素合成塔(1)顶部流出的物料参数为尿素1027. 8-1045. 55Kg, 二氧化碳407. 8-420. 82Kg， 液氨 1266. 6-1276. 67Kg, 水619. 31-624， 63Kg, 氧气2. 89Kg， 氮气5.14 Kg。比较两种方法流程，安装高压液气管式快速混洽反应器(2)以后，从尿素合 成塔(1)流出的##:中,增加重量的有尿素(17. 76-35. 51 Kg)、水(5. 33-10.65 KgJ ,减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新的尿素合成系统，主要由尿素合成塔（１），高压液气管式快速混合反应器（２），液氨供应系统（３），二氧化碳供应系统（４）和甲铵供应系统（５）组成，其特征在于：尿素合成塔（１）的物料进口处设置高压液气管式快速混合反应器（２），液氨供应系统（３）由柱塞式液氨泵和供应管路构成，甲铵供应系统（５）由柱塞式甲铵泵和供应管路构成，二氧化碳供应系统（４）由离心式二氧化碳压缩机和供应管路构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孝弟，王军，王文善，李兵科，崔晓兰，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]