СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ
METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING UREA

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения мочевины из аммиака и диоксида углерода.
Уровень техники
3
2
3
2
2
4
2
2
2
[0002] Способ получения мочевины обычно включает стадию синтеза, стадию разложения при высоком давлении и стадию конденсации. Кроме того, способ получения мочевины включает стадию очистки и стадию концентрирования. В стадии синтеза мочевину получают из аммиака (NH) и диоксида углерода (CO). Более конкретно, как показано Формулой (1), в реакции аммиака (NH) и диоксида углерода (CO) образуется карбамат аммония (NHCOONH). Кроме того, как показано Формулой (2), в реакции дегидратации карбамата аммония образуются мочевина (NHCONH) и вода (HO).
3
2
2
4
2NH+CO→NHCOONH (1)
2
4
2
2
2
NHCOONH→NHCONH+HO (2)
Обе реакции представляют собой равновесные реакции, и реакция согласно Формуле (2) является скоростьопределяющей, так как она протекает медленнее, чем реакция согласно Формуле (1).
[0003] В стадии разложения при высоком давлении раствор из синтеза мочевины, полученный в стадии синтеза, нагревают для разложения карбамата аммония, содержащегося в растворе из синтеза мочевины, на аммиак и диоксид углерода, чтобы получить газообразную смесь, содержащую аммиак и диоксид углерода, и раствор из синтеза мочевины, имеющий более высокую концентрацию мочевины. В стадии конденсации проводят конденсацию газообразной смеси, образованной в стадии разложения при высоком давлении.
[0004] В стадии очистки раствор из синтеза мочевины, после обработки его в стадии разложения при высоком давлении, нагревают при более низком давлении, чем давление в стадии разложения при высоком давлении, и более высоком, чем атмосферное давление, для генерирования газовой фазы и жидкостной фазы. Отделением этой газовой фазы получают раствор из синтеза мочевины, имеющий повышенную концентрацию мочевины.
[0005] В стадии концентрирования раствор из синтеза мочевины после обработки его в стадии очистки нагревают при меньшем давлении, чем давление в стадии очистки, и равном атмосферному давлению или более низком, для получения газовой фазы и жидкостной фазы. Раствор из синтеза мочевины с дополнительно повышенной концентрацией мочевины получают отделением этой газовой фазы.
[0006] Патентный документ WO 2017/043391 описывает способ, в котором образованный из пара конденсат, который получен в стадии очистки и/или стадии конденсации, используют в качестве источника тепла для нагревания аммиака как исходного материала, подаваемого в стадию синтеза.
[0007] В работе авторов E. Dooyeweerd, и др., «Comparison of the energy consumptions of low-energy urea technologies» («Сравнение энергопотребления в технологиях получения мочевины с низким расходом энергии»), Nitrogen, № 143, май-июнь 1983 года, стр. 32-38, снижают давление парового конденсата, который образован, когда в качестве источника тепла в стадии очистки и стадии концентрирования используют пар низкого давления, по существу до атмосферного давление (1,2 бар (0,12 МПа)), и после этого продувают. Тем самым для нагревания аммиака используют пар, имеющий по существу атмосферное давление.
Список цитированной литературы
Патентная литература
[0008] [PTL 1] WO 2017/043391
Непатентная литература
[0009] [NPL 1] E. Dooyeweerd, и др., «Comparison of the energy consumptions of low-energy urea technologies», Nitrogen, № 143, май-июнь 1983 года, стр. 32-38
Сущность изобретения
Техническая задача
[0010] В описанных выше литературных источниках указано, что текучую среду, от которой должно быть отобрано тепло, подвергают теплообмену с аммиаком как исходным материалом, в результате чего тепло отводят от текучей среды.
[0011] Однако существуют ограничения в отношении расхода потока и температуры аммиака как исходного материала. Поэтому, когда для рекуперации тепла применяют только вышеуказанный подход, то есть, теплообмен между текучей средой, от которой должно быть отведено тепло, и аммиаком как исходным материалом, низка степень свободы в плане разработки устройства для получения мочевины. Рекуперация тепла от текучей среды с относительно низкой температурой может быть практически затруднительной, или может потребовать применения усложненного оборудования.
[0012] Цель настоящего изобретения состоит в создании нового способа получения мочевины и нового устройства для получения мочевины, способного выполнять рекуперацию тепла из относительно низкотемпературной текучей среды.
Решение задачи
[0013] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, представлен способ получения мочевины, включающий:
стадию синтеза с синтезированием мочевины из аммиака и диоксида углерода для формирования раствора из синтеза мочевины;
стадию разложения при высоком давлении нагреванием раствора из синтеза мочевины, образованного в стадии синтеза, для разложения карбамата аммония и выделения газообразной смеси, содержащей аммиак и диоксид углерода, из раствора из синтеза мочевины; и
стадию конденсации с поглощением и конденсацией по меньшей мере части газообразной смеси, полученной в стадию разложения при высоком давлении, в абсорбирующей среде, и образованием пара низкого давления из парового конденсата с использованием тепла, выделившегося во время конденсации,
причем способ получения мочевины дополнительно включает:
а) стадию теплообмена парового конденсата, температура которого составляет выше 90°С, с еще одной текучей средой, для охлаждения этого парового конденсата до 90°С или менее;
b) стадию нагревания парового конденсата, полученного из стадии а), теплообменом парового конденсата, полученного из стадии а), с дополнительной текучей средой, имеющей более низкую температуру, чем температура пара низкого давления; и
с) стадию подачи парового конденсата, полученного из стадии b), в стадию конденсации в виде парового конденсата, для генерирования пара низкого давления.
[0014] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, представлено устройство для получения мочевины, включающее:
реактор синтеза, предназначенный для синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода с образованием раствора из синтеза мочевины;
декомпозер высокого давления, предназначенный для того, чтобы нагреванием раствора из синтеза мочевины, образованного в реакторе синтеза, разлагать карбамат аммония и отделять газообразную смесь, содержащую аммиак и диоксид углерода, от раствора из синтеза мочевины; и
конденсатор, предназначенный для поглощения и конденсации по меньшей мере части газообразной смеси, полученной в декомпозере высокого давления, в абсорбирующей среде, и генерирования пара низкого давления из парового конденсата с использованием тепла, выделенного во время конденсации,
причем устройство для получения мочевины дополнительно включает:
первый теплообменный блок, предназначенный для теплообмена парового конденсата, температура которого составляет выше 90°С, с еще одной текучей средой, для охлаждения этого парового конденсата до 90°С или менее;
второй теплообменный блок, предназначенный для того, чтобы теплообменом парового конденсата, полученного из первого теплообменного блока, с дополнительной текучей средой, имеющей более низкую температуру, чем температура пара низкого давления, нагревать паровой конденсат, полученный из первого теплообменного блока,; и
трубопровод для подачи парового конденсата, полученного из второго теплообменного блока, в конденсатор в виде парового конденсата, для генерирования пара низкого давления.
Преимущественные результаты изобретения
[0015] Согласно настоящему изобретению, представлен новый способ получения мочевины и новое устройство для получения мочевины, способные выполнять рекуперацию тепла из текучей среды с относительно низкой температурой.
Краткое описание чертежей
[0016]
[Фигура 1] Фигура 1 представляет схематическое изображение для разъяснения примера технологической системы «пар/паровой конденсат» согласно настоящему изобретению.
[Фигура 2] Фигура 2 представляет схематическое изображение для разъяснения еще одного примера технологической системы «пар/паровой конденсат» согласно настоящему изобретению.
[Фигура 3] Фигура 3 представляет схематическое изображение для разъяснения дополнительного примера технологической системы «пар/паровой конденсат» согласно настоящему изобретению.
[Фигура 4] Фигура 4 представляет схематическое изображение для разъяснения еще одного дополнительного примера технологической системы «пар/паровой конденсат» согласно настоящему изобретению.
[Фигура 5] Фигура 5 представляет схему последовательности технологических операций, показывающую один пример схематической конфигурации устройства для получения мочевины.
[Фигура 6] Фигура 6 представляет схему технологического процесса, показывающую один пример схематической конфигурации устройства для выделения.
Описание вариантов осуществления изобретения
[0017] Способ получения мочевины согласно настоящему изобретению включает стадию синтеза, стадию разложения при высоком давлении и стадию конденсации. Способ получения мочевины согласно настоящему изобретению может дополнительно включать одну или многие из стадии очистки, стадии концентрирования, стадии генерирования текучей среды самого низкого давления, стадии выделения, стадии генерирования пара средненизкого давления и стадии гранулирования. Аммиак и диоксид углерода как исходные материалы могут быть поданы извне в одну или многие из стадии синтеза, стадии разложения при высоком давлении, стадии конденсации, стадии очистки и стадии выделения.
[0018] Устройство для получения мочевины, чтобы исполнять такой способ получения мочевины, включает реактор синтеза, декомпозер высокого давления и конденсатор, для соответствующего исполнения стадии синтеза, стадии разложения при высоком давлении и стадии конденсации. Кроме того, устройство для получения мочевины может включать одно или многие из устройства для очистки, устройства для концентрирования, устройства для генерирования текучей среды самого низкого давления, устройства для выделения, устройства для генерирования пара средненизкого давления, и гранулирующего устройства, для соответствующего исполнения стадии очистки, стадии концентрирования, стадии генерирования текучей среды самого низкого давления, стадии выделения, стадии генерирования пара средненизкого давления, и стадии гранулирования.
[0019] Паровой конденсат представляет собой воду, полученную конденсацией пара в устройстве для получения мочевины. Однако к паровому конденсату может быть извне добавлена подпиточная вода. Когда в качестве охлаждающей среды при теплообмене применяют горячую воду, горячая вода представляет собой воду, имеющую более высокую температуру, чем температура подпиточной охлаждающей воды, когда горячую воду подают для теплообмена, и она остается в виде жидкости даже после теплообмена (то есть, не закипает). При необходимости, горячая вода может быть под давлением, чтобы предотвратить вскипание. Температура горячей воды будет разъяснена ниже в отношении стадии выделения.
[0020]
Стадия синтеза
В стадии синтеза мочевину синтезируют из аммиака и диоксида углерода с образованием раствора из синтеза мочевины. В стадии синтеза мочевину также синтезируют из карбамата аммония, содержащегося в повторно используемой жидкости из стадии конденсации, которая будет описана позже.
[0021] Рабочее давление в стадии синтеза обычно составляет от 130 бар (абсолютное давление, которое также приводится в последующем описании) до 250 бар (13-25 МПа), предпочтительно от 140 бар до 200 бар (14-20 МПа). Рабочая температура в стадии синтеза обычно составляет от 160°С до 200°С, предпочтительно от 170°С до 190°С.
[0022]
Стадия разложения при высоком давлении
В стадии разложения при высоком давлении раствор из синтеза мочевины, образованный в стадии синтеза, нагревают, обычно с использованием пара среднего давления в качестве источника тепла. В результате нагревания раствора из синтеза мочевины карбамат аммония, содержащийся в образованном в стадии синтеза растворе из синтеза мочевины, разлагается, и газообразную смесь, содержащую аммиак и диоксид углерода, отделяют от раствора из синтеза мочевины. Газообразная смесь, полученная в стадии разложения при высоком давлении, далее может называться «отходящим газом разложения при высоком давлении». Конденсацией пара среднего давления, использованного в качестве источника тепла, генерируют конденсат пара среднего давления.
[0023] Для нагревания в стадии разложения при высоком давлении требуется высокотемпературная нагревательная среда. Как правило, пар низкого давления, образованный в стадии конденсации, которая будет описана позже, не имеет достаточно высокую температуру для нагревания. Поэтому для нагревания применяют пар среднего давления, имеющий более высокое давление, чем давление пара низкого давления.
[0024] Давление пара среднего давления обычно составляет от 12 до 40 бар (1,2-4 МПа), предпочтительно от 14 до 25 бар (4-2,5 МПа). Пар среднего давления часто должным образом отбирают как отработавший пар из паровой турбины устройства для получения мочевины. Перегретый пар, полученный как отработавший пар, часто надлежащим образом приводят в контакт с паровым конденсатом, преобразуемым в насыщенный пар, и затем используют для нагревания. Поэтому, как правило, температура пара среднего давления представляет собой температуру насыщения воды при давлении пара среднего давления. Давление и температура конденсата пара среднего давления являются примерно такими же, как давление и температура пара среднего давления. В альтернативном варианте, пар среднего давления может быть подведен из источника вне устройства для получения мочевины.
[0025] Рабочая температура в стадии разложения при высоком давлении обычно составляет от 150°С до 220°С, предпочтительно от 160°С до 200°С.
[0026] Более конкретно, раствор из синтеза мочевины, полученный в стадии синтеза, содержит мочевину, аммиак, диоксид углерода, карбамат аммония и воду. Раствор из синтеза мочевины обычно нагревают при давлении, по существу равном давлению в стадии синтеза. Затем аммиак, диоксид углерода, карбамат аммония и воду отделяют в виде газообразной смеси, содержащей аммиак, диоксид углерода и воду (пар).
[0027] В стадии разложения при высоком давлении может быть использован способ разложения, в котором проводят только нагревание. Однако, чтобы стимулировать разложение, может быть использован способ отпаривания, в котором, в дополнение к нагреванию, раствор из синтеза мочевины приводят в контакт с газообразным диоксидом углерода.
[0028]
Стадия конденсации
В стадии конденсации по меньшей мере часть газообразной смеси (отходящего газа разложения при высоком давлении), полученной в стадии разложения при высоком давлении, поглощают и конденсируют в абсорбирующей среде. Из парового конденсата генерируют пар низкого давления с использованием тепла, выделенного во время конденсации. Когда пар низкого давления используют в качестве источника тепла для нагревания еще одной текучей среды, при конденсации пара низкого давления образуется конденсат пара низкого давления.
[0029] Пар низкого давления должен иметь давление, при котором температура насыщения воды является более низкой, чем температура технологической текучей среды в стадии конденсации. С другой стороны, если предполагают использование образованного пара низкого давления в еще одной стадии способа получения мочевины, давление пара низкого давления предпочтительно является более высоким до некоторой степени. Из этих соображений давление пара низкого давления обычно составляет от 3 бар до 9 бар (0,3-0,9 МПа), предпочтительно от 4 бар до 7 бар (0,4-0,7 МПа). Как правило, температура пара низкого давления представляет собой температуру насыщения воды при давлении пара низкого давления. Давление и температура конденсата пара низкого давления являются примерно такими же, как давление и температура пара низкого давления.
[0030] В качестве абсорбирующий среды, применяемой в стадии конденсации, может быть надлежащим образом использована абсорбирующая среда, общеизвестная в области технологии получения мочевины, такая как вода (которая может содержать мочевину, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония).
[0031] Температура жидкости (технологической текучей среды), полученной в стадии конденсации, обычно составляет от 100°С до 210°С, предпочтительно от 160°С до 190°С, в частности, когда принимают во внимание баланс реакции и конденсации. Поскольку в исполняемом при высоком давлении способе (включающем стадию синтеза, стадию разложения при высоком давлении и стадию конденсации) при получении мочевины нет ничего, что обусловливало бы снижение давления, кроме разве что потери давления, стадия синтеза, стадия разложения при высоком давлении и стадия конденсации протекают по существу при одном и том давлении. Следует отметить, что для рециркуляции выполняют сжатие с использованием эжектора, что будет описано позже.
[0032] Более конкретно, газообразную смесь (отходящий газ разложения при высоком давлении), отделенную в стадии разложения при высоком давлении, вводят в стадию конденсации, где газообразную смесь приводят в контакт с абсорбирующей средой, содержащей воду, при охлаждении, и где газообразную смесь конденсируют. Во время конденсации часть аммиака и часть диоксида углерода превращаются в карбамат аммония (смотри Формулу (1)), и также развивается реакция синтеза мочевины (смотри Формулу (2)), поддерживая на высоком уровне температуру конденсации.
[0033] Когда газообразная смесь конденсируется в стадии конденсации, выделяется большое количество тепла. Для эффективного использования тепла выполняют рекуперацию тепла. В качестве способа рекуперации тепла существует способ, в котором проводят теплообмен между раствором из синтеза мочевины после его обработки в стадии разложения при высоком давлении и внутренней текучей средой (технологической текучей средой) конденсатора. В альтернативном варианте, есть способ выполнения теплообмена между внутренней текучей средой (технологической текучей средой) конденсатора и горячей водой (часто используют воду под давлением) для получения горячей воды, имеющей более высокую температуру. Однако во многих случаях применяют способ выполнения теплообмена между внутренней текучей средой (технологической текучей средой) конденсатора и паровым конденсатом (в частности, конденсатом пара низкого давления) для генерирования пара низкого давления. Этот способ может быть использован в сочетании по меньшей мере с одним из двух описанных выше способов.
[0034] Как описано выше, в стадии конденсации необходима подача парового конденсата, чтобы генерировать пар низкого давления в результате рекуперации тепла. Например, когда применяют резервуар для хранения конденсата пара низкого давления, отдельный от конденсатора в стадии конденсации, конденсат пара низкого давления может быть направлен в резервуар и передан из резервуара в конденсатор. В настоящем описании паровой конденсат, подаваемый в стадию конденсации (в конденсатор), чтобы генерировать пар низкого давления, может быть назван «подводимым в стадию конденсации паровым конденсатом».
[0035] Давление конденсата пара среднего давления, образованного в стадии разложения при высоком давлении, часто снижают, и используют его как подводимый в стадию конденсации паровой конденсат. В этом случае конденсат пара среднего давления иногда применяют как подводимый в стадию конденсации паровой конденсат, после того, как конденсат пара среднего давления использовали в качестве источника тепла в еще одной стадии, и его температура была снижена. В любом случае, поскольку количество генерированного в стадии конденсации пара низкого давления велико, количество конденсата пара среднего давления, образованного в стадии разложения при высоком давлении, как правило, недостаточно для необходимого количества конденсата пара, подаваемого в стадию конденсации. Поэтому паровой конденсат, образованный после того, как пар низкого давления использовали в качестве источника тепла в устройстве для получения мочевины, может быть подвергнут сжатию насосом и применен как конденсат пара, подаваемый в стадию конденсации, для генерирования пара низкого давления в стадии конденсации.
[0036] Для теплообмена между внутренней текучей средой (технологической текучей средой) конденсатора и паровым конденсатом может быть применен вертикальный или горизонтальный кожухотрубный теплообменник. Газообразная смесь может быть сконденсирована на стороне труб, или газообразная смесь может быть конденсирована на стороне кожуха, так, что время пребывания в стадии конденсации может быть длительным, чтобы обеспечить протекание конденсации и реакции.
[0037] Газ, остающийся неконденсированным в стадии конденсации (на технологической части конденсатора), после надлежащего снижения давления может быть поглощен и конденсирован в абсорбирующей среде (жидкости), и абсорбирующая среда, которая поглотила газ, одновременно может быть охлаждена. Затем может быть получена (в стадии выделения) выделенная жидкость, содержащая аммиак и диоксид углерода.
[0038]
Рециркуляция
Конденсированная жидкость (абсорбирующая среда, которая поглотила по меньшей мере часть отходящего газа разложения при высоком давлении), полученная в стадии конденсации, может быть опять направлена в стадию синтеза. Соответственно этому, может быть осуществлен способ рециркуляции, совместно со стадией синтеза, стадией разложения при высоком давлении и стадией конденсации, непрореагировавшего аммиака и непрореагировавшего диоксида углерода, которые не были преобразованы в мочевину. В качестве способа рециркуляции конденсированной жидкости, полученной в стадии конденсации, существует способ, в котором реактор синтеза (для выполнения стадии синтеза) размещают ниже, и конденсатор (для выполнения стадии конденсации) размещают выше реактора синтеза так, чтобы вовлекать конденсированную жидкость в рециркуляцию с использованием силы тяжести. В качестве еще одного способа рециркуляции есть способ, в котором применяют аммиачный исходный материал, подаваемый в реактор для синтеза, в качестве рабочей текучей среды эжектора, и конденсированную жидкость, полученную в стадии конденсации, сжимают посредством эжектора для вовлечения конденсированной жидкости в рециркуляцию. Способ рециркуляции с использованием силы тяжести и способ рециркуляции с применением эжектора могут быть использованы в комбинации.
[0039]
Стадия очистки и стадия конденсации
Раствор из синтеза мочевины после обработки в стадии разложения при высоком давлении подвергают обработке со снижением давления и нагреванием. В этой обработке аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония, которые не были отделены, и воду отделяют в виде газообразной смеси (газовой фазы), содержащей аммиак, диоксид углерода и воду (пар). Затем может быть получен раствор из синтеза мочевины (жидкостная фаза), имеющий повышенную концентрацию мочевины.
[0040] Газообразная смесь может быть выделена для получения выделенной жидкости, когда газообразную смесь поглощают и конденсируют в абсорбирующей среде (жидкости), и абсорбирующую среду, которая поглотила газ, одновременно охлаждают (стадия выделения).
[0041] При такой обработке со снижением давления и нагреванием становится более простым отделение аммиака, диоксида углерода и карбамата аммония, которые не были отделены, и воды в виде газообразной смеси при нагревании, когда снижают давление раствора из синтеза мочевины после обработки в стадии разложения при высоком давлении настолько, насколько возможно. С другой стороны, чтобы обеспечить поглощение отделенной газообразной смеси абсорбирующей средой, и чтобы возвратить полученную выделенную жидкость в процесс с высоким давлением, предпочтительно, чтобы давление раствора из синтеза мочевины было высоким, насколько возможно, при обработке со снижением давления и нагреванием. Поэтому можно разделить обработку со снижением давления и нагреванием на многочисленные ступени, в которых давления являются различными между собой, и подвергать раствор из синтеза мочевины после обработки в стадии разложения при высоком давлении обработке в указанных многочисленных стадиях. Тем самым можно эффективно отделять и повторно использовать аммиак, диоксид углерода, карбамат аммония и воду для получения высокочистого раствора из синтеза мочевины. Для этой цели выполняют стадию очистки и стадию концентрирования.
[0042] Как в стадии очистки, так и в стадии концентрирования, в качестве источника тепла применяют пар низкого давления, генерированный в стадии конденсации. Пар низкого давления имеет более низкую температуру по сравнению с температурой пара среднего давления, который используют в качестве источника тепла в стадии разложения при высоком давлении.
[0043] Как в стадии очистки, так и в стадии концентрирования, в дополнение к пару низкого давления может быть использован конденсат пара среднего давления, и/или пар, который получен снижением давления пара среднего давления. Конденсат пара среднего давления представляет собой паровой конденсат, образованный, когда пар среднего давления применяют в качестве источника тепла. Возможно получение пара и парового конденсата, которые имеют более низкое давление, чем давление пара среднего давления, снижением давления конденсата пара среднего давления.
[0044]
Стадия очистки
В стадии очистки газовую фазу и жидкостную фазу формируют нагреванием раствора из синтеза мочевины, после обработки в стадии разложения при высоком давлении, при более низком давлении, чем давление в стадии разложения при высоком давлении, и более высоком, чем атмосферное давление, с использованием в качестве источника тепла части пара низкого давления, генерированного в стадии конденсации. В это время может быть подвергнут разложению карбамат аммония, содержащийся в растворе из синтеза мочевины после обработки в стадии разложения при высоком давлении. Раствор из синтеза мочевины, имеющий повышенную концентрацию мочевины, получают отделением газовой фазы от жидкостной фазы. Конденсат пара низкого давления образуется из пара низкого давления, который был использован в качестве источника тепла.
[0045] Поэтому в стадии очистки операцию снижения давления проводят по меньшей мере однократно, и операцию нагревания выполняют по меньшей мере однократно. Стадия очистки может быть исполнена в одной ступени, или может быть проведена в многочисленных ступенях. Например, стадия очистки может быть выполнена в две ступени, состоящих из стадии разложения при среднем давлении и стадии разложения при низком давлении.
[0046] Стадия разложения при среднем давлении представляет собой стадию снижения давления раствора из синтеза мочевины непосредственно после обработки в стадии разложения при высоком давлении до более высокого давления, чем атмосферное давление, при необходимости нагревания раствора из синтеза мочевины, генерирования газовой фазы (газообразной смеси) и жидкостной фазы, и отделения газовой фазы. Однако, как разъяснено выше, иногда предусматривают рекуперацию тепла в стадии конденсации теплообменом между раствором из синтеза мочевины непосредственно после обработки в стадии разложения при высоком давлении и внутренней текучей средой (технологической текучей средой) конденсатора. В этом случае стадия разложения при среднем давлении подразумевает стадию нагревания при более низком давлении, чем давление в стадии разложения при высоком давлении, раствора из синтеза мочевины, нагретого в результате этой рекуперациию тепла для отделения газообразной смеси.
[0047] В стадии разложения при среднем давлении в качестве источника тепла может быть использован пар низкого давления. В стадии разложения при среднем давлении подвергается разложению карбамат аммония, содержащийся в растворе из синтеза мочевины после обработки его в стадии разложения при высоком давлении. Из стадии разложения при среднем давлении получают газообразную смесь, содержащую аммиак и диоксид углерода (эта газообразная смесь далее может быть названа «отходящим газом разложения при среднем давлении»), и раствор из синтеза мочевины, имеющий сниженную концентрацию карбамата аммония.
[0048] Рабочее давление в стадии разложения при среднем давлении зависит от числа ступеней обработки для снижения давления и при нагревании. Например, в случае двух стадий (стадии разложения при среднем давлении и стадии разложения при низком давлении) рабочее давление обычно составляет от 3 бар до 130 бар (0,3-13 МПа), предпочтительно от 6 бар до 70 бар (0,6-7 МПа), и более предпочтительно от 10 бар до 20 бар (1-2 МПа). Рабочая температура стадии разложения при среднем давлении зависит от рабочего давления, но обычно составляет от 100°С до 180°С, предпочтительно величину порядка от 130°С до 170°С.
[0049] В стадии разложения при низком давлении, после стадии разложения при среднем давлении, может быть снижено давление раствора из синтеза мочевины после обработки в стадии разложения при среднем давлении, и проведено нагревание при более низком давлении, чем давление в стадии разложения при среднем давлении (и равном или большем, чем атмосферное давление). Из стадии разложения при низком давлении получают газообразную смесь, содержащую аммиак и диоксид углерода (эта газообразная смесь далее может быть названа «отходящим газом разложения при низком давлении»), и раствор из синтеза мочевины, имеющий дополнительно сниженную концентрацию карбамата аммония.
[0050] Рабочее давление в стадии разложения при низком давлении обычно составляет от 1,5 бар до 6 бар (0,15-0,6 МПа), предпочтительно от 2 бар до 4 бар (0,2-0,4 МПа). Рабочая температура стадии разложения при низком давлении зависит от рабочего давления, но обычно составляет от 90°С до 170°С, предпочтительно величину порядка от 110°С до 150°С.
[0051] Очистительное устройство, в котором проводят стадию очистки, может включать понижающий давление редукционный клапан для выполнения снижения давления, теплообменный блок для выполнения нагревания, и блок газожидкостного разделения. Например, декомпозер среднего давления для выполнения стадии разложения при среднем давлении может включать блок для теплообмена между паром, который действует в качестве источника тепла, и технологической текучей средой (раствором из синтеза мочевины). Понижающий давление редукционный клапан для выполнения снижения давления может быть размещен выше по потоку относительно декомпозера среднего давления по направлению течения технологической текучей среды (раствора из синтеза мочевины).
[0052]
Стадия концентрирования
В стадии концентрирования формируют газовую фазу и жидкостную фазу нагреванием раствора из синтеза мочевины, после обработки его в стадии очистки, при более низком давлении, чем давление в стадии очистки (давлении после последней операции снижения давления в стадии очистки), и равном атмосферному давлению или более низком, с использованием, в качестве источника тепла, еще одной части пара низкого давления, образованного в стадии конденсации. Отделением газовой фазы от жидкостной фазы получают раствор из синтеза мочевины, имеющий дополнительно повышенную концентрацию мочевины. Из пара низкого давления, который был использован как источник тепла, получают конденсат пара низкого давления. В стадии концентрирования содержание воды, присутствующей в растворе из синтеза мочевины, снижается при проведении нагревания при атмосферном давлении или в вакууме.
[0053] Поэтому в стадии концентрирования операцию снижения давления выполняют по меньшей мере однократно, и операцию нагревания проводят по меньшей мере однократно. Стадия концентрирования может быть исполнена в одной ступени, или может быть проведена в многочисленных ступенях. Например, стадия концентрирования может быть выполнена в две ступени.
[0054] Условия для стадии концентрирования зависят от способа гранулирования. Например, концентрирование в две ступени может быть выполнено в условиях, описанных ниже для получения твердой мочевины в форме гранул:
- первая ступень
концентрация мочевины: от 80 до 98 масс.%,
давление: от 100 мм рт.ст. (0,13 бар, 13 кПа) до 500 мм рт.ст. (0,67 бар, 67 кПа), предпочтительно от 150 мм рт.ст. (0,20 бар, 20 кПа) до 350 мм рт.ст. (0,47 бар, 47 кПа),
температура: от 125 до 140°С.
- вторая ступень
концентрация мочевины: от 94 до 99,9 масс.%,
давление: от 10 мм рт.ст. (0,013 бар, 1,3 кПа) до 100 мм рт.ст. (0,13 бар, 13 кПа), предпочтительно от 15 мм рт.ст. (0,020 бар, 2 кПа) до 50 мм рт.ст. (0,067 бар, 6,7 кПа),
температура: от 130 до 145°С.
[0055] Устройство для концентрирования, в котором проводят стадию концентрирования, может включать понижающий давление редукционный клапан для выполнения снижения давления, теплообменный блок для выполнения нагревания, и блок газожидкостного разделения. Раствор из синтеза мочевины, полученный из стадии концентрирования, может быть получен как мочевина в виде готового продукта, или после стадии концентрирования может быть проведена стадия гранулирования для получения мочевины в виде гранулированного продукта.
[0056]
Стадия генерирования текучей среды самого низкого давления
В стадии генерирования текучей среды самого низкого давления формируют конденсат пара самого низкого давления и пар самого низкого давления снижением давления по меньшей мере части конденсата пара низкого давления, полученного из одной или обеих из стадии очистки и стадии концентрирования, до давления, равного или более высокого, чем атмосферное давление. Конденсат пара самого низкого давления и пар самого низкого давления имеет давление, равное или более высокое, чем атмосферное давление, и более низкое, чем давление конденсата пара низкого давления, полученного из одной или обеих из стадии очистки и стадии концентрирования. Поэтому конденсат пара самого низкого давления и пар самого низкого давления имеют более низкое давление, чем давление пара низкого давления, образованного в стадии конденсации. Конденсат пара самого низкого давления и пар самого низкого давления, имеющие более высокое давление, чем атмосферное давление, соответственно имеют более высокую применимость по сравнению с паровым конденсатом и паром, имеющими атмосферное давление.
[0057] Устройство для генерирования текучей среды самого низкого давления, используемое для выполнения стадии генерирования текучей среды самого низкого давления, может включать понижающий давление редукционный клапан, и может дополнительно включать газожидкостный сепаратор (резервуар).
[0058] По соображениям регулирования температуры пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления на относительно высокое значение, давление пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления предпочтительно составляет 2 бар (0,2 МПа) или более, более предпочтительно 3 бар (0,3 МПа) или более. Разность давлений между давлением пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления, и давлением пара самого низкого давления, образованного в стадии конденсации, предпочтительно составляет 1 бар или более (0,1 МПа), более предпочтительно 2 бар (0,2 МПа) или более. Когда разность давлений находится в пределах вышеупомянутого диапазона, легче побудить конденсат пара самого низкого давления перетекать в устройство генерирования текучей среды самого низкого давления и образовывать текучую среду самого низкого давления. Как правило, температура пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления представляет собой температуру насыщения воды при давлении пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления. Температура пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления может быть изменена теплообменом, который проводят после стадии генерирования текучей среды самого низкого давления.
[0059]
Стадия выделения
В стадии выделения по меньшей мере один из газа I и газа II, описываемых ниже, поглощается и конденсируется в абсорбирующей среде (жидкости), и абсорбирующая среда, которая поглотила по меньшей мере один газ, одновременно охлаждается. Тем самым получают жидкость, содержащую аммиак и диоксид углерода.
Газ I) - газ, оставшийся неконденсированным в стадии конденсации.
Газ II) - газ, полученный как газовая фаза, отделенная в стадии очистки, когда способ получения мочевины включает стадию очистки.
[0060] Давление газа I может быть надлежащим образом снижено перед поглощением и конденсацией. Когда стадию очистки выполняют в две ступени (в стадии разложения при среднем давлении и стадии разложения при низком давлении), в частности, газовая фаза, отделенная в стадии разложения при среднем давлении, может быть использована как газ II.
[0061] Возвращением выделенной жидкости, после надлежащего сжатия, в процесс с высоким давлением (включающий стадию синтеза, стадию разложения при высоком давлении и стадию конденсации), обычно в стадию конденсации, могут быть повторно использованы непрореагировавший аммиак и непрореагировавший диоксид углерода. В качестве абсорбирующей среды может быть надлежащим образом использована общеизвестная в области технологии получения мочевины, такая как вода (которая может содержать мочевину, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония).
[0062] Когда многочисленные газы применяют в качестве газа I и/или газа II, два или многие газы из этих газов могут быть надлежащим образом смешаны и поданы в стадию выделения.
[0063] Кроме того, по меньшей мере часть газа I и/или газа II может быть приведена в газожидкостный контакт с абсорбирующей средой выше по потоку относительно стадии выделения, и тепло, выделившееся во время конденсации в это время, может быть использовано для нагревания раствора из синтеза мочевины в стадии концентрирования. Как правило, в этом случае для теплообмена применяют теплообменник. Используемая в этом случае абсорбирующая среда может быть такой же, как абсорбирующая среда, применяемая в стадии выделения.
[0064] В качестве охлаждающей среды для охлаждения (охлаждения жидкости, которая абсорбировала по меньшей мере один из газа I и газа II) в стадии выделения может быть использована горячая вода. Температура охлаждающей среды (горячей воды), подаваемой в стадию выделения, составляет, например, от около 50 до 110°С, обычно от около 90 до 100°С. Например, из стадии выделения выводят горячую воду с температурой от около 70 до 120°С, обычно от около 90 до 110°С. Давление охлаждающей среды (горячей воды), использованной в стадии выделения, составляет, например, от около 2 до 6 бар (0,2-0,6 МПа).
[0065] Температура подаваемой абсорбирующей среды в стадии выделения составляет, например, от около 40 до 100°С. Температура абсорбирующей среды, выводимой из стадии выделения, составляет, например, от около 90 до 120°С. Давление абсорбирующей среды, используемой в стадии выделения, может быть примерно таким же, как давление газа, охлаждаемого в стадии выделения.
[0066]
Стадия генерирования пара средненизкого давления
Когда из стадии разложения при высоком давлении получают конденсат пара среднего давления, давление конденсата пара среднего давления может быть снижено до средненизкого давления для генерирования пара средненизкого давления и конденсата пара средненизкого давления (стадия генерирования пара средненизкого давления). Устройство для генерирования пара средненизкого давления, применяемое для этой цели, может включать надлежащий понижающий давление редукционный клапан для снижения давления, и может включать газожидкостный сепаратор для разделения образованных пара средненизкого давления и конденсата пара средненизкого давления.
[0067] Под средненизким давлением подразумевают давление, более низкое, чем давление пара среднего давления, и более высокое, чем давление пара низкого давления. Давление пара средненизкого давления и конденсата пара средненизкого давления составляет, например, от 7 бар до 18 бар (0,7-1,8 МПа), предпочтительно от 8 бар до 12 бар (0,8-1,2 МПа). Как правило, температура пара средненизкого давления и конденсата пара средненизкого давления представляет собой температуру насыщения воды при давлении пара средненизкого давления и конденсата пара средненизкого давления.
[0068] Сжатием пара низкого давления посредством эжектора с использованием пара среднего давления в качестве рабочей текучей среды может быть получен пар средненизкого давления, имеющий более низкое давление, чем давление пара среднего давления, и более высокое, чем давление пара низкого давления. Пар средненизкого давления может быть генерирован сжатием пара низкого давления посредством эжектора с использованием пара высокого давления, который имеет более высокое давление, чем пар среднего давления, в качестве рабочей текучей среды. Эжектор с использованием пара среднего давления в качестве рабочей текучей среды и эжектор с использованием пара высокого давления в качестве рабочей текучей среды могут быть применены совместно. Например, пар высокого давления представляет собой пар, подаваемый в паровую турбину. В результате этой стадии можно увеличить источники тепла, имеющие более высокую температуру, чем температура пара низкого давления, в то же время с эффективным использованием пара низкого давления.
[0069]
Стадия гранулирования
Способ получения мочевины может включать стадию гранулирования для получения гранулированной твердой мочевины, с использованием воздуха, из раствора из синтеза мочевины, который был обработан в стадии концентрирования. Стадия гранулирования может включать стадию нагревания воздуха. Нагревание воздуха выполняют, например, повышением температуры воздуха снаружи и снижением относительной влажности воздуха. Чтобы выполнить стадию гранулирования, можно использовать устройство, в котором предусмотрен надлежащий теплообменный блок в грануляторе, который является общеизвестным в области технологии получения мочевины.
[0070]
Рекуперация тепла из текучей среды, имеющей относительно низкую температуру (стадии а-с)
Способ получения мочевины согласно настоящему изобретению включает стадии а-с:
а) Стадия теплообмена парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С, с еще одной текучей средой, для охлаждения парового конденсата до 90°С или менее;
b) стадия нагревания парового конденсата, полученного из стадии а), теплообменом парового конденсата, полученного из стадии а), с дополнительной текучей средой (которая далее может быть названа «целевой для рекуперации тепла текучей средой»), имеющей более низкую температуру, чем температура пара низкого давления (пара низкого давления, образованного в стадии конденсации), и
с) стадия подачи парового конденсата, полученного из стадии b), в стадию конденсации в виде парового конденсата, для генерирования пара низкого давления.
[0071] В стадии а) снижают температуру парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С. В стадии b) тепло отводят от целевой для рекуперации тепла текучей среды с использованием парового конденсата после снижения температуры. Паровой конденсат после использования для рекуперации тепла, то есть, паровой конденсат, нагретый в стадии b), подают в стадию конденсации. Посредством этих стадий рекуперация тепла может быть проведена простым путем из текучей среды, имеющей относительно низкую температуру. Это является эффективным для сокращения количества пара, используемого в качестве источника тепла в устройстве для получения мочевины.
[0072] Часть парового конденсата, температура которого снижена в стадии а), может быть выведена наружу из устройства для получения мочевины (например, в устройство регулирования подачи воды в кипятильник), и остальная часть может быть направлена в стадию b). В этом случае, поскольку температура выводимого наружу парового конденсата является низкой, тепло, которое отведено из устройства для получения мочевины выводимым наружу паровым конденсатом, является малым. В дополнение, например, если температура парового конденсата, направляемого в в устройство регулирования подачи воды в кипятильник, является низкой, это иногда оказывается благоприятным с позиции температуры теплостойкости устройства регулирования подачи воды в кипятильник.
[0073] Для исполнения стадий а-с теплообменный блок, устройство для повышения давления, трубопроводы, и тому подобные, могут быть применены в комбинации, насколько это уместно.
[0074]
Стадия а
В стадии а) паровой конденсат, температура которого является более высокой, чем 90°С, подвергают теплообмену с еще одной текучей средой, и охлаждают до 90°С или менее.
[0075] В качестве парового конденсата, подаваемого в стадию а), возможно применение, насколько уместно, парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С, из паровых конденсатов, которые присутствуют в устройстве для получения мочевины. Температура парового конденсата, подаваемого в стадию а), составляет, например, от около 100 до 220°С, обычно от около 100 до 170°С. Температура парового конденсата, выводимого из стадии а), составляет 90°С или менее, например, от около 30 до 70°С, обычно около 50°С. Давление парового конденсата, использованного в стадии а) составляет, например, давление от атмосферного до около 25 бар (2,5 МПа).
[0076] В качестве «еще одной текучей среды», применяемой в стадии а), возможно использование, по обстоятельствам, текучей среды, имеющей температуру, равную 90°С или более низкую, например, температуру от около 30 до 50°С, из текучих сред, которые присутствуют в устройстве для получения мочевины. Температура «еще одной текучей среды», выводимой из стадии а), является более низкой, чем температура парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С, подаваемого в стадию а).
[0077] Для исполнения стадии а) может быть использован подходящий теплообменный блок (который далее может быть назван «первым теплообменным блоком». В первом теплообменном блоке паровой конденсат, температура которого составляет свыше 90°С, подают на высокотемпературную сторону, и «еще одну текучую среду» подают на низкотемпературную сторону.
[0078]
Стадия b
В стадии b) паровой конденсат, полученный из стадии а), нагревают теплообменом с паровым конденсатом, полученным из стадии а), посредством целевой для рекуперации тепла текучей среды. Другими словами, тепло отводят от целевой для рекуперации тепла текучей среды. Паровой конденсат, полученный в стадии а), может быть направлен в стадию b). Стадия b) может быть проведена только в одной ступени, или может быть исполнена в многочисленных ступенях. Например, когда стадию b) выполняют в две ступени, паровой конденсат, полученный в стадии а), может быть подан на первую ступень стадии b). Затем паровой конденсат, полученный из первой ступени стадии b), может быть направлен во вторую ступень стадии b), и дополнительно нагрет.
[0079] Температура парового конденсата, подводимого в стадию b), составляет, например, от около 30 до 70°С. Температура парового конденсата, выводимого из стадии b), является более низкой, чем температура пара низкого давления.
[0080] В качестве целевой для рекуперации тепла текучей среды возможно применение, по обстоятельствам, текучей среды, имеющей более низкую температуру, чем температура пара низкого давления, из текучих сред, которые присутствуют в устройстве для получения мочевины.
[0081] Для выполнения стадии b) может быть использован подходящий теплообменный блок (который далее может быть назван «вторым теплообменным блоком»). Во втором теплообменном блоке паровой конденсат, полученный из стадии а), подают на низкотемпературную сторону, и дополнительную текучую среду (целевую для рекуперации тепла текучую среду) подают на высокотемпературную сторону.
[0082]
Стадия с
В стадии с) паровой конденсат, полученный из стадии b), подают в стадию конденсации в качестве подводимого в стадию конденсации парового конденсата. Для исполнения стадии с) может быть использован трубопровод для подачи парового конденсата, который получен из второго теплообменного блока, к конденсатору в качестве подводимого в стадию конденсации парового конденсата. То есть, может быть применен трубопровод, соединяющий выпускной канал низкотемпературной стороны второго теплообменного блока и впускной канал для подводимого в стадию конденсации парового конденсата (впускной канал стороны охлаждения) конденсатора.
[0083] Ниже приведены разъяснения вариантов исполнения парового конденсата, подводимого в стадию а), «еще одной текучей среды», подаваемой в стадию а), и целевой для рекуперации тепла текучей среды, от которой отводят тепло в стадии b). Разъясняемые ниже варианты исполнения могут быть использованы в комбинации, насколько это уместно.
[0084]
Вариант исполнения 1.1: первый вариант исполнения парового конденсата, подаваемого в стадию а)
В этом варианте исполнения способ получения мочевины включает стадию очистки, стадию концентрирования и стадию генерирования текучей среды с самым низким давлением. В качестве парового конденсата (превышающего 90°С), подаваемого в стадию а), частично или полностью применяют конденсат пара самого низкого давления, образованный в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления. В этом варианте исполнения давление парового конденсата, подаваемого в стадию а), является относительно низким. Поэтому расчетное давление в устройстве для выполнения стадий а) и b) может быть выбрано более низким.
[0085] Температура парового конденсата самого низкого давления, подаваемого в стадию а), обычно представляет собой температуру кипения воды при вышеуказанном давлении парового конденсата самого низкого давления (давлении, равном атмосферному давлению или более высоком). Например, снижением давления по меньшей мере части конденсата пара низкого давления, полученного из одной или обеих из стадии очистки и стадии концентрирования, до уровня атмосферного давления или более, предпочтительно до 2 бар (0,2 МПа) или более, может быть сформирован паровой конденсат, имеющий давление, равное атмосферному давлению или большее, и пар, имеющий давление, равное атмосферному давлению или большее. Этот паровой конденсат может быть использован в качестве конденсата пара самого низкого давления для подачи в стадию а). Температура парового конденсата, имеющего атмосферное давление, составляет около 100°С. Температура парового конденсата, имеющего давление 2 бар (0,2 МПа) или выше, составляет 120°С или более.
[0086]
Вариант исполнения 1.2: второй вариант исполнения парового конденсата, подаваемого в стадию а)
В этом варианте исполнения количество подводимого в стадию конденсации парового конденсата регулируют на большее значение, чем количество пара низкого давления, образованного в стадии конденсации. Текучую среду, содержащую пар низкого давления и паровой конденсат, получают из стадии конденсации. Другими словами, текучая среда на выпускном канале стороны охлаждения конденсатора включает пар низкого давления, образованный в стадии конденсации, и паровой конденсат, который не был испарен в стадии конденсации.
[0087] В дополнение, выполняют следующую стадию d:
d) Стадия разделения текучей среды, содержащей пар низкого давления и паровой конденсат (текучей среды на выпускном канале стороны охлаждения конденсатора), полученной из стадии конденсации, на пар низкого давления и паровой конденсат.
[0088] Для выполнения стадии d может быть использован подходящий газожидкостный сепаратор. Паровой конденсат, отделенный в стадии d, полностью или частично используют в качестве парового конденсата, температура которого составляет выше 90°С, для подачи в стадию а). Перед тем, как паровой конденсат, отделенный в стадии d, возвращают в конденсатор как подводимый в стадию конденсации паровой конденсат, к отделенному в стадии d паровому конденсату может быть добавлена подпиточная вода. Следует отметить, что пар низкого давления, отделенный в стадии d, может быть подходящим образом использован как источник тепла.
[0089] Температура и давление пара низкого давления и парового конденсата, разделенных в стадии d, могут быть такими же, как температура и давление, разъясненные выше в отношении пара низкого давления, образованного в стадии конденсации. Поэтому температура парового конденсата, подаваемого в стадию а) (парового конденсата, отделенного в стадии d), обычно представляет собой температуру насыщения воды при вышеупомянутом давлении пара низкого давления, генерированного в стадии конденсации.
[0090]
Вариант исполнения 1.3: третий вариант исполнения парового конденсата, температура которого превышает 90°С
В этом варианте исполнения, в стадии разложения при высоком давлении, раствор из синтеза мочевины, образованный в стадии синтеза, нагревают с использованием пара среднего давления в качестве источника тепла, и получают конденсат пара среднего давления. Этот конденсат пара среднего давления полностью или частично используют как паровой конденсат, подаваемый в стадию а). Конденсат пара среднего давления, полученный в стадии разложения при высоком давлении, может быть применен, например, как источник тепла в стадии очистки, и после этого может быть направлен в стадию а) как паровой конденсат, температура которого является более высокой, чем 90°С.
[0091] В альтернативном варианте, вместо конденсата пара среднего давления, в качестве парового конденсата, подводимого в стадию а), может быть использован конденсат пара средненизкого давления.
[0092] Температура парового конденсата (конденсата пара среднего давления или конденсата пара средненизкого давления), подводимого в стадию а), обычно представляет собой температуру насыщения воды при вышеуказанном давлении конденсата пара среднего давления или конденсата пара средненизкого давления. После надлежащего охлаждения теплообменом с еще одной текучей средой, например, до около 160°С, конденсат пара среднего давления или конденсат пара средненизкого давления может быть подан в стадию а). Таким образом, тепло может быть отведено от конденсата пара среднего давления или конденсата пара средненизкого давления.
[0093]
Вариант исполнения 2.1: первый вариант исполнения еще одной текучей среды, подаваемой в стадию а)
В этом варианте исполнения в качестве «еще одной текучей среды», которую подвергают теплообмену с паровым конденсатом, температура которого превышает 90°С в стадии а), частично или полностью применяют аммиак как исходный материал, подводимый по меньшей мере в одну стадию, выбранную из стадии синтеза, стадии разложения при высоком давлении и стадии конденсации. Другими словами, аммиак как исходный материал предварительно нагревают теплообменом с паровым конденсатом, температура которого превышает 90°С. Температура аммиака как исходного материала составляет, например, около 40°С.
[0094]
Вариант исполнения 2.2: второй вариант исполнения еще одной текучей среды, подаваемой в стадию а)
В этом варианте исполнения проводят стадию очистки, стадию концентрирования и стадию гранулирования. В качестве «еще одной текучей среды», которую подвергают теплообмену с паровым конденсатом, температура которого превышает 90°С в стадии а), частично или полностью применяют воздух, направляемый в стадию гранулирования. Другими словами, направляемый в стадию гранулирования воздух (обычно имеющий температуру атмосферы), нагревают теплообменом с паровым конденсатом, температура которого является более высокой, чем 90°С.
[0095]
Вариант исполнения 3.1: первый вариант исполнения целевой для рекуперации тепла текучей среды
В этом варианте исполнения проводят стадию выделения. В стадии b) в качестве целевой для рекуперации тепла текучей среды полностью или частично используют абсорбирующую среду, которая поглотила по меньшей мере один газ из газа I и газа II. Эту целевую для рекуперации тепла текучую среду и паровой конденсат, полученный в стадии а), подвергают теплообмену. Таким образом, проводят охлаждение в стадии выделения (охлаждение по меньшей мере одного из газа I и газа II) совместно с нагреванием в стадии b (нагреванием парового конденсата, направляемого в стадию b).
[0096]
Вариант исполнения 3.2: второй вариант исполнения целевой для рекуперации тепла текучей среды
В этом варианте исполнения проводят стадию выделения. Охлаждение (охлаждение абсорбирующей среды, которая поглотила по меньшей мере один газ из газа I и газа II) в стадии выделения выполняют теплообменом с горячей водой. В стадии b) горячую воду после использования в качестве источника охлаждения для охлаждения в стадии выделения, полностью или частично применяют в качестве целевой для рекуперации тепла текучей среды. Подвергают теплообмену эту горячую воду и паровой конденсат, полученный из стадии а). Таким образом, выполняют нагревание в стадии b (нагревание парового конденсата, подаваемого в стадию b). Тепло отводят от горячей воды после использования ее в качестве источника охлаждения для охлаждения в стадии выделения.
[0097]
Вариант исполнения 3.3: третий вариант исполнения целевой для рекуперации тепла текучей среды
В этом варианте исполнения проводят стадию очистки, стадию концентрирования, стадию генерирования текучей среды самого низкого давления и последующую стадию е):
е) Стадия охлаждения всего или части пара самого низкого давления, который образован в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления, конденсации этого пара самого низкого давления и получения парового конденсата.
[0098] Охлаждение в стадии е) проводят совместно с нагреванием в стадии b) теплообменом, в стадии b), всего или части пара самого низкого давления, который образован в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления, с паровым конденсатом, полученным из стадии а).
[0099] Поэтому во втором теплообменном блоке пар самого низкого давления может быть подвергнут теплообмену с паровым конденсатом, полученным из первого теплообменного блока. Таким образом, можно выполнить нагревание во втором теплообменном блоке (нагревание парового конденсата, полученного из первого теплообменного блока) и конденсацию пара самого низкого давления охлаждением пара самого низкого давления, и получение парового конденсата.
[0100] Например, температура пара самого низкого давления, подаваемого в стадию е), составляет от около 100 до 150°С (температура насыщения при давлении пара самого низкого давления). Когда в стадии е) не выполняют частичное охлаждение, температура парового конденсата, выведенного из стадии е), также является температурой насыщения. Если в стадии е) проводят частичное охлаждение, температура парового конденсата становится более низкой, чем температура насыщения.
[0101] В этом варианте исполнения предпочтительным является выполнение следующей стадии f:
f) Стадия возвращения парового конденсата, полученного из стадии е), в стадию генерирования текучей среды самого низкого давления, в которой паровой конденсат, полученный из стадии е), перенаправляют в стадию генерирования текучей среды самого низкого давления под действием собственного веса этого парового конденсата.
[0102] Для исполнения стадии f может быть использован трубопровод для возвращения парового конденсата, полученного конденсацией пара самого низкого давления во втором теплообменном блоке, в устройство для генерирования текучей среды самого низкого давления (то есть, трубопровод, соединяющий выпускной канал высокотемпературной стороны второго теплообменного блока и впускной канал устройства для генерирования текучей среды самого низкого давления). По этому трубопроводу можно передавать паровой конденсат, полученный конденсацией пара самого низкого давления во втором теплообменном блоке, в устройство для генерирования текучей среды самого низкого давления под действием собственного веса этого парового конденсата.
[0103] Перенос может быть выполнен следующим образом. Конденсат пара самого низкого давления, образованный в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления, собирают в контейнере или в трубе. В контейнере или в трубе возникает поверхность жидкого конденсата пара самого низкого давления. В стадии е) пар самого низкого давления конденсируется в положении выше, чем уровень этой поверхности жидкости. Этот сконденсированный паровой конденсат направляют в контейнер или трубу, используемые в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления.
[0104] Когда давление парового конденсата, полученного в стадии е), является более высоким, чем атмосферное давление (например, рабочее давление в стадии генерирования текучей среды самого низкого давления составляет 2 бар (0,2 МПа) или более), то вместо стадии f паровой конденсат, полученный из стадии е), может быть направлен в резервуар, в котором хранят паровой конденсат, имеющий атмосферное давление, посредством разности давлений. Когда давление парового конденсата, полученного в стадии е), равно атмосферному давлению, то вместо стадии f паровой конденсат, полученный из стадии е), может быть подвергнут сжатию насосом и возвращен в стадию генерирования текучей среды самого низкого давления, или может быть выведен из устройства для получения мочевины наружу.
[0105]
Другие стадии
Способ получения мочевины может включать следующую стадию g:
g) Стадия теплообмена парового конденсата, полученного в стадии b), с паром низкого давления, образованным в стадии конденсации, для нагревания этого парового конденсата перед подачей его в стадию конденсации в качестве парового конденсата для подачи в стадию концентрирования.
[0106] Для исполнения стадии g может быть использован подходящий теплообменный блок. Низкотемпературная сторона теплообменного блока, который выполняет стадию g, может находиться на линии, соединяющей выпускной канал низкотемпературной стороны второго теплообменного блока, и впускной канал для подаваемого в стадию конденсации парового конденсата (впускной канал на стороне охлаждения) конденсатора. Пар низкого давления, образованный в стадии конденсации, может быть направлен на высокотемпературную сторону теплообменного блока, который исполняет стадию g.
[0107] Когда температура подаваемого в стадию конденсации парового конденсата является низкой, сокращается количество парового конденсата, необходимое для генерирования пара низкого давления в стадии конденсации. В этом случае может снижаться количество парового конденсата, охлажденного в стадии а) и нагретого в стадии b), и может уменьшаться количество тепла для рекуперации тепла стадией b). Чтобы избежать такого снижения величины рекуперации тепла, паровой конденсат, нагретый в стадии b), может быть подан в стадию конденсации после нагревания в стадии g).
[0108] Поскольку реакция синтеза мочевины также развивается в стадии конденсации, стадия конденсации и стадия синтеза могут быть исполнены в едином резервуаре под давлением. Поэтому возможно применение единого резервуара под давлением, в котором объединены встроенные конденсатор и реактор синтеза.
[0109]
Пример способа
Настоящее изобретение будет описано подробно ниже со ссылкой на чертежи, но настоящее изобретение этим не ограничено. В чертежах «MP STM» означает пар среднего давления, «LP STM» означает пар низкого давления, «LLP STM» означает пар самого низкого давления, «MP SC» означает конденсат пара среднего давления, «LP SC» означает конденсат пара низкого давления, и «LLP SC» означает конденсат пара самого низкого давления. В Фигурах 1-4 сплошные линии представляют пар, и пунктирные линии представляют паровой конденсат. Строго говоря, когда снижается давление парового конденсата, имеющего высокое давление, паровой конденсат превращается в двухфазный поток из пара и парового конденсата. Однако здесь такой двухфазный поток обозначен также пунктирными линиями.
[0110]
Пример способа в варианте исполнения 1.1
Пример способа (система «пар/паровой конденсат») варианта исполнения 1.1 разъяснен со ссылкой на Фигуру 1. В этом примере конденсат пара самого низкого давления используют как паровой конденсат, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а). В этом примере применяют подогреватель Е аммиака в качестве устройства (первого теплообменного блока), в котором выполняют стадию а). Другими словами, этот пример соответствует также варианту исполнения 2.1.
[0111] Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 1 образуется из конденсата пара среднего давления, полученного конденсацией пара среднего давления в декомпозере высокого давления. Более конкретно, снижают давление конденсата пара среднего давления из декомпозера высокого давления, например, с использованием понижающего давление редукционного клапана (не показан) с образованием пара низкого давления и конденсата пара низкого давления. Пар низкого давления и конденсат пара низкого давления подвергают газожидкостному разделению в резервуаре (не показан), и получают конденсат пара низкого давления.
[0112] Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 1 нагревают посредством технологической текучей среды в конденсаторе А (используемом для отведения теплоты конденсации) с преобразованием в пар низкого давления.
[0113] Часть пара низкого давления, выведенного из конденсатора А по трубопроводу 2, направляют в очистительное устройство В через трубопровод 3 и используют в качестве источника тепла. Еще одну часть пара низкого давления в трубопроводе 2 направляют в устройство С для концентрирования по трубопроводу 4, и используют в качестве источника тепла. Остальная часть пара низкого давления в трубопроводе 2 может быть использована надлежащим образом как иной источник тепла, нежели вышеупомянутые источники тепла. Однако этот источник тепла в Фигуре 1 не показан.
[0114] Конденсаты пара низкого давления, полученные конденсацией пара низкого давления, выводят из очистительного устройства В и устройства С для концентрирования, соответственно по трубопроводу 5 и трубопроводу 6. Конденсаты пара низкого давления объединяют друг с другом и направляют в устройство D для генерирования текучей среды самого низкого давления по трубопроводу 7.
[0115] В устройстве D для генерирования текучей среды самого низкого давления снижают давление конденсата пара низкого давления для образования конденсата пара самого низкого давления и пара самого низкого давления, выполняют газожидкостное разделение конденсата пара самого низкого давления и пара самого низкого давления в резервуаре, получают пар самого низкого давления в трубопроводе 8, и получают конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 9 (оба из пара самого низкого давления и конденсата пара самого низкого давления имеют температуру, например, 140°С).
[0116] Пар самого низкого давления в трубопроводе 8 используют надлежащим образом. Например, пар самого низкого давления в трубопроводе 8 направляют в подогреватель Е аммиака (не показан в Фигуре 1, но показан в Фигуре 5 с условным обозначением «N»), и нагревают аммиак как исходный материал.
[0117] Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 9 направляют в подогреватель Е аммиака как «паровой конденсат, температура которого превышает 90°С», в стадии а), и охлаждают до 90°С или ниже (например, до 50°С) теплообменом с аммиаком как исходным материалом (стадия а). Охлажденный конденсат пара самого низкого давления выводят по трубопроводу 10. Подогреватель Е аммиака может быть размещен выше по потоку относительно подогревателя N аммиака по направлению течения аммиака как исходного материала.
[0118] Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 9 разделяют в трубопроводы 12 и 13. Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 12 выводят из устройства для получения мочевины наружу (например, в сторону устройства регулирования подачи воды в кипятильник). Конденсат пара самого низкого давления может быть дополнительно охлажден охлаждающей водой (подпиточной) перед выведением из устройства для получения мочевины наружу. Когда давление конденсата пара самого низкого давления является до некоторой степени более высоким, чем атмосферное давление, давление конденсата пара самого низкого давления может быть дополнительно снижено перед выведением из устройства для получения мочевины наружу, и он может быть отправлен на временное хранение в резервуар при атмосферном давлении, и затем выведен из устройства для получения мочевины наружу. Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 13 подают в теплообменник F (второй теплообменный блок), в котором выполняют стадию b).
[0119] В теплообменник F, в котором исполняют стадию b), конденсат пара самого низкого давления, подаваемый из трубопровода 13 (то есть, паровой конденсат, полученный из стадии а), нагревают теплообменом с целевой для рекуперации тепла текучей средой. Например, целевая для рекуперации тепла текучая среда соответствует по меньшей мере одному из вариантов исполнения 3.1-3.3.
[0120] Конденсат пара самого низкого давления, нагретый в теплообменнике F, выводят в трубопровод 11 из теплообменника F. Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 11 направляют в конденсатор А в виде подаваемого в стадию конденсации парового конденсата. Однако следует отметить, что конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 11 подают в резервуар (не показан), и из резервуара направляют в конденсатор А. Должно быть понятно, что в Фигуре 1 резервуар включен в блок, обозначающий конденсатор А. Хотя это не показано в Фигуре 1, должно быть понятно, что в трубопроводе 9, 10, 13 или 11 предусмотрено повышающее давление устройство для сжатия парового конденсата. Даже если паровой конденсат, сжатый в повышающем давление устройстве, имеет давление, эквивалентное давлению конденсата пара низкого давления, температура парового конденсата по существу не изменяется до и после повышающего давление устройства. Чтобы отличать сжатый в повышающем давление устройстве паровой конденсат от конденсата пара низкого давления, образованного конденсацией пара низкого давления, сжатый в повышающем давление устройстве паровой конденсат также обозначен как «конденсат пара самого низкого давления». Например, конденсат пара самого низкого давления (трубопровод 11) может быть подвергнут сжатию до такого же давления, как давление конденсата пара низкого давления (трубопровод 1). Тогда эти паровые конденсаты (трубопроводы 1 и 11) могут быть объединены и поданы в конденсатор А как подаваемый в стадию конденсации паровой конденсат.
[0121]
Пример способа в варианте исполнения 1.2
Пример способа (система «пар/паровой конденсат») в варианте исполнения 1.2 разъяснен со ссылкой на Фигуру 2. Разъяснение опущено в отношении элементов, которые являются общими для примера, показанного в Фигуре 1. В этом примере текучую среду, содержащую пар низкого давления и паровой конденсат, выделяют из стадии конденсации как текучую среду на выпускном канале стороны охлаждения конденсатора А. Текучую среду на выпускном канале стороны охлаждения конденсатора разделяют на пар низкого давления и паровой конденсат (стадия d). Отделенный в стадии d) паровой конденсат используют как паровой конденсат, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а).
[0122] Текучую среду на выпускном канале стороны охлаждения конденсатора А разделяют с использованием газожидкостного сепаратора (резервуара, не показанного в Фигуре 2), пар низкого давления выводят по трубопроводу 2, и конденсат пара низкого давления выводят по трубопроводу 20 (оба из пара низкого давления и конденсата пара низкого давления имеют температуру, например, 160°С).
[0123] Конденсат пара самого низкого давления, образованный в устройстве D для генерирования текучей среды самого низкого давления, подают в конденсатор А как подводимый в стадию конденсации паровой конденсат, через трубопровод 29. В трубопроводе 29 предусмотрено непоказанное устройство для повышения давления для сжатия этого парового конденсата.
[0124] Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 20 направляют в подогреватель Е аммиака как паровой конденсат, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а), и охлаждают до 90°С или менее (например, до 50°С) теплообменом с аммиаком как исходным материалом (стадия а). Охлажденный конденсат пара низкого давления выводят по трубопроводу 24.
[0125] Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 24 разделяют по трубопроводам 22 и 23. Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 22 выводят из устройства для получения мочевины наружу (например, к установке синтеза аммиака). Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 23 подают в теплообменник F, в котором проводят стадию b.
[0126] В теплообменнике F, в котором проводят стадию b), конденсат пара низкого давления из трубопровода 23, то есть, паровой конденсат, полученный из стадии а), нагревают теплообменом с целевой для рекуперации тепла текучей средой. Целевая для рекуперации тепла текучая среда представляет собой, например, текучую среду, соответствующую по меньшей мере одному из вариантов исполнения 3.1-3.3.
[0127] Конденсат пара низкого давления, нагретый в теплообменнике F, выводят по трубопроводу 21 из теплообменника F. Конденсат пара низкого давления в трубопроводе 21 направляют в конденсатор А в виде подаваемого в стадию конденсации парового конденсата. Хотя это не показано в Фигуре 2, должно быть понятно, что в трубопроводе 20, 24, 23 или 21 предусмотрено повышающее давление устройство для сжатия парового конденсата.
[0128]
Пример способа в варианте исполнения 1.3
Пример способа (система «пар/паровой конденсат») в варианте исполнения 1.3 разъяснен со ссылкой на Фигуру 3. Разъяснение опущено в отношении элементов, которые являются общими для примера, показанного в Фигуре 2. В этом примере, в стадии разложения при высоком давлении, пар среднего давления используют в качестве источника тепла для нагревания раствора из синтеза мочевины, образованного в стадии синтеза, и получения конденсата пара среднего давления. Конденсат пара среднего давления используют как «паровой конденсат, температура которого является более высокой, чем 90°С», в стадии а).
[0129] Конденсат пара среднего давления (трубопровод 35), полученный из декомпозера высокого давления, разделяют на потоки в трубопровод 1 и трубопровод 36. Давление конденсата пара среднего давления в трубопроводе 1 снижают, например, с помощью понижающего давление редукционного клапана (не показан) для создания пара низкого давления и конденсата пара низкого давления. Пар низкого давления и конденсат пара низкого давления подвергают газожидкостному разделению в резервуаре (не показан). Конденсат пара низкого давления подают в конденсатор А.
[0130] Конденсат пара среднего давления в трубопроводе 36 направляют в подогреватель Е аммиака как паровой конденсат, температура которого превышает 90°С, в стадии а), и охлаждают до 90°С или ниже (например, до 50°С) теплообменом с аммиаком как исходным материалом (стадия а).
[0131] Подогреватель Е аммиака, теплообменник F и трубопроводы 31-34 являются такими же, как подогреватель Е аммиака, теплообменник F и трубопроводы 21-24 в варианте исполнения, показанном в Фигуре 2, за исключением того, что паровой конденсат, протекающий через них, представляет собой не конденсат пара низкого давления, но является конденсатом пара среднего давления. Однако, когда конденсат пара среднего давления в трубопроводе 31 подают в конденсатор А как подводимый в стадию конденсации паровой конденсат, конденсат пара среднего давления при необходимости подвергают такой обработке, как снижение давления и газожидкостное разделение.
[0132]
Пример способа, в котором объединены вариант исполнения 3.2 и вариант исполнения 3.3
Пример еще одного способа (система «пар/паровой конденсат») разъяснен со ссылкой на Фигуру 4. Этот пример представляет собой пример, в котором более подробно разъяснены устройства для стадии b (теплообменник F и оборудование, связанное с теплообменником F) в примере способа, показанном в Фигуре 1. В этом примере в качестве теплообменника (второго теплообменного блока), в котором выполняют стадию b), используют теплообменник F1 (смотри вариант исполнения 3.2) и теплообменник F2 (смотри вариант исполнения 3.3). Тем самым могут присутствовать многочисленные вторые теплообменные блоки, или может наличествовать только один второй теплообменный блок. То же применимо к первому теплообменному блоку.
[0133] Конденсат пара самого низкого давления (например, с температурой 50°С) в трубопроводе 13 нагревают в теплообменнике F1 и выводят в трубопровод 40 (например, с температурой 100°С). С другой стороны, горячую воду (например, при 100°С) после использования в качестве источника охлаждения в стадии выделения, выводят по трубопроводу 41 из устройства G для выделения, в котором выполняют стадию выделения. Затем горячую воду в трубопроводе 41 разделяют на трубопровод 42 и трубопровод 43. Горячую воду в трубопроводе 42 подают в теплообменник F1 в качестве целевой для рекуперации тепла текучей среды, охлаждают (подвергают рекуперации тепла) и выводят по трубопроводу 44. Тем самым в теплообменнике F1 (стадия b) проводят теплообмен конденсата пара самого низкого давления в трубопроводе 13 и горячей воды в трубопроводе 42.
[0134] Горячую воду в трубопроводе 43 охлаждают теплообменом с охлаждающей водой (подпиточной) в охладителе Н, и выводят по трубопроводу 45. Трубопровод для этой охлаждающей воды в Фигуре 4 не показан. Горячую воду в трубопроводе 44 и горячую воду в трубопроводе 45 объединяют в трубопроводе 46, возвращают в устройство G для выделения, и используют для охлаждения технологической текучей среды в стадии выделения. Температура горячей воды, возвращаемой в устройство G для выделения, составляет, например, 90°С. Давление этой горячей воды составляет, например, 15 бар (1,5 МПа). Охлаждающую воду (подпиточную) после использования для охлаждения в охладителе Н обычно надлежащим образом охлаждают опять снаружи охладителя Н.
[0135] Величину теплообмена в теплообменнике F1 можно регулировать разделением горячей воды в трубопроводе 41 на трубопроводы 42 и 43.
[0136] Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 40 (паровой конденсат, полученный из стадии а) дополнительно нагревают в теплообменнике F2 и выводят по трубопроводу 11 (например, при 120°С). С другой стороны, пар самого низкого давления (например, при 140°С) в трубопроводе 8 подают в теплообменник F2 в качестве целевой для рекуперации тепла текучей среды, охлаждают (подвергают рекуперации тепла) и конденсируют (стадия е). Полученный при этой конденсации конденсат пара самого низкого давления выводят по трубопроводу 47. Этим путем проводят теплообмен конденсата пара самого низкого давления в трубопроводе 40 и пара самого низкого давления в трубопроводе 8.
[0137] Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 11 возвращают в конденсатор А в качестве подводимого в стадию конденсации парового конденсата.
[0138] Конденсат пара самого низкого давления в трубопроводе 47 переводят в устройство D генерирования текучей среды самого низкого давления под действием собственного веса этого конденсата пара самого низкого давления. Поэтому положение, где пар самого низкого давления в трубопроводе 8 конденсируют в стадии е) в теплообменнике F2, находится выше (то есть выше по вертикальному направлению), чем поверхность жидкости в устройстве D (поверхность жидкого конденсата пара самого низкого давления, образованного снижением давления конденсата пара низкого давления в трубопроводе 7).
[0139] В этом варианте исполнения может быть также надлежащим образом применено устройство для повышения давления.
[0140]
Пример технологии способа получения мочевины
Как показано в Фигуре 5, аммиак как исходный материал, надлежащим образом сжатый насосом (не показан), подают в реактор М синтеза по трубопроводам 101, 102, 103 и 104. Диоксид углерода как исходный материал подают в реактор М синтеза по трубопроводам 105 и 106. Аммиак как исходный материал (трубопровод 101) нагревают теплообменом с конденсатом пара самого низкого давления в теплообменнике (подогревателе аммиака) Е. Нагретый аммиак как исходный материал (трубопровод 102) затем нагревают теплообменом с паром самого низкого давления в теплообменнике (подогревателе аммиака) N. Пар самого низкого давления конденсируется в теплообменнике N с образованием конденсата пара самого низкого давления. После этого нагретый аммиак как исходный материал (трубопровод 103) может быть использован как рабочая текучая среда для эжектора I. Хотя это не показано в Фигуре 5, к трубопроводу 103 для дополнительного нагревания аммиака как исходного материала теплообменом с паром низкого давления может быть добавлен теплообменник.
[0141] Раствор из синтеза мочевины направляют из реактора М синтеза в декомпозер L высокого давления по трубопроводу 110. В декомпозере L высокого давления раствор из синтеза мочевины нагревают в нагревательной секции (теплообменный блок), которая производит нагревание с использованием пара среднего давления. Пар среднего давления становится конденсатом пара среднего давления, и его выводят из нагревательной секции. Диоксид углерода подают от дна декомпозера L высокого давления в качестве отпарного газа по трубопроводам 105 и 107.
[0142] Отходящий газ декомпозера высокого давления вводят в конденсатор А из декомпозера L высокого давления через трубопровод 112. Кроме того, раствор из синтеза мочевины, от которого был отделен отходящий газ декомпозера высокого давления, направляют к очистительное устройство В по трубопроводу 111.
[0143] Отходящий газ декомпозера высокого давления, введенный в конденсатор А, поглощается абсорбирующей жидкостью (абсорбирующей средой), вводимой из трубопровода 120, и конденсируется. Полученный жидкостный конденсат подвергают сжатию эжектором I после протекания через трубопровод 121, и возвращают рециркуляцией в реактор М синтеза из трубопровода 104. Газ, который остается неконденсированным (отходящий газ конденсатора), выводят из трубопровода 122 и снижают его давление посредством понижающего давление редукционного клапана J. В конденсатор А вводят конденсат пара низкого давления в качестве источника охлаждения. Конденсат пара низкого давления нагревают внутренней текучей средой (технологической текучей средой) конденсатора А для образования пара низкого давления.
[0144] Очистительное устройство В включает понижающий давление редукционный клапан В1, декомпозер В2 среднего давления, понижающий давление редукционный клапан В3 и декомпозер В4 низкого давления. Давление раствора из синтеза мочевины из трубопровода 111 снижают понижающим давление редукционным клапаном В1, и направляют в декомпозер В2 среднего давления, в котором проводят стадию разложения при среднем давлении, через трубопровод 113. Раствор из синтеза мочевины (который может представлять собой двухфазный газожидкостный поток), вводимый в декомпозер В2 среднего давления, нагревают в нагревательной секции (теплообменном блоке), в которой производят нагревание с использованием пара низкого давления, декомпозера В2 среднего давления. Пар низкого давления превращается в конденсат пара низкого давления, и его выводят из этой нагревательной секции.
[0145] Отходящий газ разложения при среднем давлении выводят из трубопровода 132. Раствор из синтеза мочевины, от которого был отделен отходящий газ разложения при среднем давлении, выводят из трубопровода 131, снижают его давление понижающим давление редукционным клапаном В3, и вводят из трубопровода 134 в декомпозер В4 низкого давления, в котором проводят стадию разложения при низком давлении. Диоксид углерода подают из трубопровода 144 в декомпозер В4 низкого давления, чтобы стимулировать разложение карбамата.
[0146] Раствор из синтеза мочевины (который может представлять собой двухфазный газожидкостный поток), вводимый в декомпозер В4 низкого давления из трубопровода 134, нагревают в нагревательной секции (теплообменном блоке), в которой производят нагревание с использованием пара низкого давления, декомпозера В4 низкого давления. Отходящий газ разложения при низком давлении выводят из трубопровода 142. Раствор из синтеза мочевины, от которого был отделен отходящий газ разложения при низком давлении, выводят из трубопровода 141 и направляют в устройство С для концентрирования.
[0147] Устройство С для концентрирования включает понижающий давление редукционный клапан С1, нагреватель С2, газожидкостный сепаратор С3, нагреватель С4 и газожидкостный сепаратор С5. Давление раствора из синтеза мочевины из трубопровода 141 снижают понижающим давление редукционным клапаном С1, и вводят в нагреватель С2 из трубопровода 145. В этом нагревателе (в частности, теплообменном блоке нагревателя) раствор из синтеза мочевины нагревают паром низкого давления, и образуется конденсат пара низкого давления. Нагретый раствор из синтеза мочевины становится газожидкостным двухфазным потоком, и его вводят в газожидкостный сепаратор С3 из трубопровода 151. Газовую фазу выводят по трубопроводу 153, и жидкостную фазу (раствор из синтеза мочевины, в котором была дополнительно сконцентрирована мочевина) выводят по трубопроводу 152.
[0148] Раствор из синтеза мочевины в трубопроводе 152 вводят в нагреватель С4. В этом нагревателе (в частности, теплообменном блоке нагревателя) раствор из синтеза мочевины нагревают паром низкого давления, и образуется конденсат пара низкого давления. Нагретый раствор из синтеза мочевины становится газожидкостным двухфазным потоком, и его вводят в газожидкостный сепаратор С5 из трубопровода 161. Газовую фазу выводят по трубопроводу 163, и жидкостную фазу (раствор из синтеза мочевины, в котором была дополнительно сконцентрирована мочевина) выводят по трубопроводу 162. Жидкостную фазу направляют в стадию гранулирования.
[0149] Отходящий газ конденсатора (трубопровод 122; после снижения давления, трубопровод 123), выведенный из конденсатора В, представляет собой вышеупомянутый газ I. Отходящий газ разложения при среднем давлении (трубопровод 132) и отходящий газ разложения при низком давлении (трубопровод 142), соответственно выведенные из декомпозера В2 среднего давления и декомпозера В4 низкого давления, представляют собой вышеупомянутый газ II. В стадии выделения могут быть выделены аммиак, диоксид углерода и вода, содержащиеся в этих газах. В такой обработке с выделением газ может быть поглощен и конденсирован в абсорбирующей среде, и абсорбирующая среда, которая поглотила газ, может быть одновременно охлаждена. В качестве абсорбирующей среды может быть надлежащим образом использована общеизвестная в области технологии получения мочевины абсорбирующая среда, такая как вода (которая может содержать мочевину, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония). В дополнение, может быть выделена вода (пар), содержащаяся в газах, выводимых из газожидкостного сепаратора С5.
[0150] Один пример такой обработки разъяснен ниже. Как показано в Фигуре 5, газообразную смесь (трубопровод 133) получают смешением отходящего газа разложения при среднем давлении (трубопровод 132) и отходящего газа конденсатора (трубопровод 123) после снижения давления понижающим давление редукционным клапаном J. Как показано в Фигуре 6, устройство G для выделения включает поглотитель G1 среднего давления, поглотитель G2 низкого давления и насосы G3 и G4. В поглотителе G1 среднего давления газообразная смесь (трубопровод 133) поглощается и конденсируется в жидкости, подаваемой из трубопровода 173, и эта жидкость одновременно охлаждается с использованием горячей воды для получения выделенной жидкости в трубопроводе 171. Выделенную жидкость подвергают сжатию насосом G3 и подают из трубопровода 120 в конденсатор А в качестве абсорбирующей среды.
[0151] В поглотителе G2 низкого давления отходящий газ разложения при низком давлении (трубопровод 142) поглощается и конденсируется в жидкости, подводимой из трубопровода 175, и эта жидкость одновременно охлаждается с использованием горячей воды для получения выделенной жидкости в трубопроводе 172. Выделенную жидкость подвергают сжатию насосом G4 и направляют из трубопровода 173 в поглотитель G1 среднего давления в качестве абсорбирующей среды.
[0152] Газ в трубопроводе 153, выведенный из газожидкостного сепаратора С3, направляют в теплообменник К1. Газ в трубопроводе 163, выведенный из газожидкостного сепаратора С5, направляют в теплообменник К2. Эти газы соответственно охлаждаются и конденсируются в этих теплообменниках. Водный конденсат (трубопровод 174) подвергают сжатию насосом К3 и направляют из трубопровода 175 в поглотитель G2 низкого давления в качестве абсорбирующей среды. Для охлаждения в теплообменниках К1 и К2 может быть использована подходящая охлаждающая среда, такая как охлаждающая (подпиточная) вода.
[0153] Ниже разъяснены примеры, в которых вышеупомянутые варианты исполнения применимы к устройству для получения мочевины, имеющему показанную в Фигурах 5 и 6 конфигурацию.
[0154]
- Вариант исполнения 1.1
В стадии генерирования при самом низком давлении давление по меньшей мере части конденсата пара низкого давления, полученного из одного или многих устройств из очистительного устройства В и устройства С для концентрирования (более конкретно, декомпозера В2 среднего давления, декомпозера В4 низкого давления, нагревателя С2 и нагревателя С4), снижают понижающим давление редукционным клапаном (не показан), и разделяют в газожидкостном сепараторе (не показан) для получения конденсата пара самого низкого давления и пара самого низкого давления. В варианте исполнения 1.1 этот конденсат пара самого низкого давления используют в качестве парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а).
[0155]
- Вариант исполнения 1.2
В варианте исполнения 1.2 регулированием величины расхода потока подводимого в стадию конденсации парового конденсата на большее значение, чем количество, в расчете на массовый расход потока, пара низкого давления, генерированного в конденсаторе А, из конденсатора А получают текучую среду, содержащую пар низкого давления и конденсат пара низкого давления, в качестве текучей среды на выпускном канале стороны охлаждения конденсатора А. Эту текучую среду разделяют на пар низкого давления и паровой конденсат с использованием газожидкостного сепаратора (не показан) (стадия d). Паровой конденсат, отделенный в стадии d), используют в качестве парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а).
[0156]
- Вариант исполнения 1.3
В варианте исполнения 1.3 пар среднего давления используют как источник тепла в декомпозере L высокого давления для получения конденсата пара среднего давления конденсацией этого пара среднего давления. Этот конденсат пара среднего давления применяют в качестве парового конденсата, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а).
[0157]
- Вариант исполнения 2.1
В варианте исполнения 2.1 аммиак как исходный материал 101 используют в качестве текучей среды, подвергаемой теплообмену с паровым конденсатом, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а). Теплообменник в стадии а) выполняют в подогревателе Е аммиака.
[0158]
- Вариант исполнения 2.2
В стадии гранулирования получают гранулированную твердую мочевину из раствора из синтеза мочевины в трубопроводе 162 с использованием нагретого воздуха. В варианте исполнения 2.2 воздух, подаваемый в стадию гранулирования, используют в качестве текучей среды, которую подвергают теплообмену с паровым конденсатом, температура которого является более высокой, чем 90°С, в стадии а). Воздух нагревают теплообменом в стадии а). Гранулирующее устройство включает теплообменник (не показан), используемый для этого теплообмена.
[0159]
- Вариант исполнения 3.1
В варианте исполнения 3.1 в качестве целевой для рекуперации тепла текучей среды применяют абсорбирующую среду, которая поглотила газ, подводимый для стадии выделения (газ в трубопроводах 133 и 142). Паровой конденсат, полученный из стадии а), используют в виде горячей воды, применяемой для охлаждения в поглотителе G1 среднего давления и поглотителе G2 низкого давления. Этим путем в поглотителе G1 среднего давления и поглотителе G2 низкого давления соответственно подвергают теплообмену газы в трубопроводах 133 и 142 с паровым конденсатом, полученным из стадии а (стадии b). Охлаждение в стадии выделения (охлаждение газа, подводимого в стадию выделения) выполняют этим теплообменом одновременно с нагреванием в стадии b (нагреванием парового конденсата, полученного из стадии а).
[0160] Когда температура конденсации в поглотителе G2 низкого давления, в который подают газ в трубопроводе 142, является низкой, и теплообмен этого газа с паровым конденсатом, полученным из стадии а), становится затруднительным, выполняют стадию b в поглотителе G1 среднего давления, но она не может быть проведена в поглотителе G2 низкого давления. Когда стадию b не выполняют в поглотителе G1 среднего давления, например, охлаждающая (подпиточная) вода может быть применена вместо горячей воды в качестве охлаждающей среды, используемой для охлаждения в поглотителе G2 низкого давления.
[0161]
- Вариант исполнения 3.2
В варианте исполнения 3.2 горячую воду после использования в качестве источника охлаждения для охлаждения в стадии выделения, то есть, горячую воду, выведенную по меньшей мере из одного из поглотителе G1 среднего давления и поглотителе G2 низкого давления, подвергают теплообмену с паровым конденсатом, полученным из стадии а).
[0162]
- О стадии g
В стадии g может быть проведен теплообмен парового конденсата, подводимого в конденсатор А, с паром низкого давления, образованным в конденсаторе А, в теплообменнике (не показан), для нагревания этого парового конденсата перед подачей в конденсатор А.
[Список ссылочных позиций]
[0163]
MP STM пар среднего давления
LP STM пар низкого давления
LLP STM пар самого низкого давления
MP SC конденсат пара среднего давления
LP SC конденсат пара низкого давления
LLP SC конденсат пара самого низкого давления
A конденсатор
B очистительное устройство
B1, B3 понижающий давление редукционный клапан
B2 декомпозер среднего давления
B4 декомпозер низкого давления
C устройство для концентрирования
C1 понижающий давление редукционный клапан
C2 нагреватель
C3 газожидкостный сепаратор
C4 нагреватель
C5 газожидкостный сепаратор
D устройство для генерирования текучей среды самого низкого давления
E теплообменник, который выполняет стадию а (подогреватель аммиака)
F теплообменник, который выполняет стадию b
F1 теплообменник, который выполняет стадию b (первую ступень))
F2 теплообменник, который выполняет стадию b (вторую ступень)
G устройство для выделения
G1 поглотитель среднего давления
G2 поглотитель низкого давления
G3, G4 насос
H охладитель
I эжектор
J понижающий давление редукционный клапан
K1, K2 теплообменник
K3 насос
L декомпозер высокого давления
M реактор синтеза
N теплообменник (подогреватель аммиака).