EA040529B1 - HIGH PRESSURE CARBAMATE CAPACITOR - Google Patents

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Изобретение относится к карбаматному конденсатору высокого давления. Конденсатор содержит кожухотрубный теплообменник, который содержит трубный пучок, установленный в кожух. Карбаматный конденсатор высокого давления может быть, в частности, использован для конденсирования карбамата в установках по производству карбамида, относящихся к стриппинговому типу. В некоторых вариантах осуществления коррозионные растворы, содержащие карбамат, присутствуют в процессе эксплуатации как на кожуховой стороне, так и на трубной стороне, в частности, как внутри, по меньшей мере, некоторых труб трубного пучка, так и в пространстве между трубами.The invention relates to a high pressure carbamate condenser. The condenser contains a shell-and-tube heat exchanger, which contains a tube bundle installed in the shell. The high pressure carbamate condenser can in particular be used to condense carbamate in stripping type urea plants. In some embodiments, carbamate-containing corrosive solutions are present during operation on both the shell side and the tube side, particularly both within at least some of the tubes of the tube bundle and in the space between the tubes.

Уровень техникиState of the art

Обычно используемый тип карбаматного конденсатора представляет собой бассейновый конденсатор, описанный в публикации A lower cost design for urea, Nitrogen no. 222, Июль-Август 1996, стр. 2931. Такой бассейновый конденсатор содержит трубную решетку. Трубные решетки в более общем смысле представляют собой типичную часть карбаматных конденсаторов высокого давления типа кожухотрубного теплообменника. Трубная решетка, как правило, представляет собой плоскую металлическую пластину, отделяющую межтрубное пространство в конденсаторе от коллектора. Трубная решетка, кроме того, герметизирует один торец обычно цилиндрического кожуха. Трубная решетка снабжена множеством расточенных отверстий. Трубы вставлены через расточенные отверстия или соединены с трубной решеткой, выровненной относительно отверстий, так что текучая среда может протекать между коллектором и трубами. Трубный пучок часто имеет очень большое количество труб, например более 100 труб или даже более 1000 труб. Коллектор используют для распределения текучей среды от впускного отверстия ко множеству труб или для отбора текучей среды из множества труб и подачи к выпускному отверстию.A commonly used type of carbamate condenser is the pool condenser described in A lower cost design for urea, Nitrogen no. 222, July-August 1996, p. 2931. Such a pool condenser contains a tube sheet. Tube sheets, more generally, are a typical part of high-pressure carbamate condensers of the shell-and-tube heat exchanger type. The tube sheet, as a rule, is a flat metal plate separating the annular space in the condenser from the collector. The tube sheet also seals one end of the usually cylindrical casing. The tube sheet is provided with a plurality of bored holes. The pipes are inserted through bored holes or connected to a tube sheet aligned with the holes so that fluid can flow between the manifold and the pipes. A tube bundle often has a very large number of tubes, such as over 100 tubes or even over 1000 tubes. The manifold is used to distribute fluid from an inlet to a plurality of pipes, or to withdraw fluid from a plurality of pipes and supply to an outlet.

В известных карбаматных конденсаторах трубная решетка, по существу, должна быть выполнена с возможностью выдерживать высокое давление. Кроме того, предотвращение коррозии является трудной задачей, поскольку карбамат имеет высокую коррозионную активность, особенно при высоких температурах конденсации карбамата под высоким давлением. Чтобы достичь высокой механической прочности и высокой коррозионной стойкости, известные трубные решетки часто изготавливают из углеродистой стали, покрытой слоем высококоррозионностойкой стали, такой как сплавы из дуплексной нержавеющей стали, со стороны (или сторон), подвергаемой(ых) воздействию коррозионной среды. Это увеличивает затраты на конструирование, например, из-за сложности сваривания труб с трубной решеткой.In known carbamate condensers, the tube sheet must essentially be capable of withstanding high pressure. In addition, corrosion prevention is difficult because the carbamate is highly corrosive, especially at high high pressure carbamate condensing temperatures. In order to achieve high mechanical strength and high corrosion resistance, prior art tube sheets are often made of carbon steel coated with a layer of highly corrosion resistant steel, such as duplex stainless steel alloys, on the side(s) exposed to the corrosive environment. This increases the cost of construction, for example, due to the difficulty of welding the tubes to the tube sheet.

Известная трубная решетка для карбаматного конденсатора котлового типа в установке по производству карбамида представлена в ЕР 0464307 и US 4082797.A known tubesheet for a carbamate boiler-type condenser in a urea plant is shown in EP 0464307 and US 4082797.

Конструкция трубной решетки является, по существу, сложной и дорогостоящей. В настоящем изобретении по существу рассматриваются недостатки известных карбаматных конденсаторов высокого давления с трубными решетками, такие как высокие конструкционные издержки, связанные с трубной решеткой.The design of the tube sheet is inherently complex and expensive. The present invention essentially addresses the disadvantages of prior art high pressure tubesheet carbamate condensers, such as high construction costs associated with the tubesheet.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Соответственно настоящее изобретение в первом аспекте относится к карбаматному конденсатору высокого давления, содержащему кожухотрубный теплообменник, представляющий собой сосуд, содержащий кожух и по меньшей мере один трубный пучок, содержащий трубы, имеющие концы, причем кожух заключает в себе пространство сосуда, и часть пространства сосуда, находящаяся между трубами и кожухом, образует межтрубное пространство, при этом теплообменник дополнительно содержит перераспределительную камеру, расположенную в указанном пространстве сосуда, при этом указанная перераспределительная камера содержит стенку для отделения первой текучей среды в межтрубном пространстве от второй текучей среды внутри перераспределительной камеры, и при этом множество указанных труб присоединены к одной перераспределительной камере, так что указанная вторая текучая среда может протекать между указанными трубами и указанной перераспределительной камерой, причем конденсатор дополнительно содержит патрубок, проходящий от отверстия для второй текучей среды в указанном кожухе через указанное пространство сосуда к указанной перераспределительной камере, так что вторая текучая среда может протекать между концом трубы и указанным отверстием для второй текучей среды в указанном кожухе через указанную перераспределительную камеру и указанный патрубок.Accordingly, the present invention relates in a first aspect to a high-pressure carbamate condenser comprising a shell-and-tube heat exchanger, which is a vessel containing a casing and at least one tube bundle containing pipes having ends, the casing enclosing the space of the vessel, and part of the space of the vessel, located between the pipes and the casing, forms annular space, while the heat exchanger additionally contains a redistribution chamber located in the specified space of the vessel, while the specified redistribution chamber contains a wall for separating the first fluid in the annulus from the second fluid inside the redistribution chamber, and at the same time a plurality of said pipes are connected to one redistribution chamber so that said second fluid can flow between said pipes and said redistribution chamber, wherein the condenser further comprises a branch pipe extending from the second fluid opening in said casing through said vessel space to said redistribution chamber so that the second fluid can flow between the end of the pipe and said second fluid opening in said casing through said redistribution chamber and said nozzle.

Изобретение также относится к установке по производству карбамида, содержащей секцию синтеза карбамида высокого давления, которая содержит реактор, стриппер и карбаматный конденсатор высокого давления, причем карбаматный конденсатор высокого давления выполнен в соответствии с тем, как описано выше, и причем необязательно реактор и карбаматный конденсатор высокого давления объединены в одном сосуде, который имеет выход для жидкости, соединенный со стриппером.The invention also relates to a urea production plant comprising a high pressure urea synthesis section which comprises a reactor, a stripper and a high pressure carbamate condenser, the high pressure carbamate condenser being configured as described above, and optionally the reactor and the high pressure carbamate condenser. pressures are combined in one vessel which has a liquid outlet connected to a stripper.

Изобретение также относится к способу получения карбамида, в котором карбамид формируют в реакторе с получением раствора синтеза карбамида, причем по меньшей мере часть указанного раствора синтеза карбамида отпаривают в стриппере с получением отпаренного карбамидного раствора, и при этом газ из стриппера конденсируют в карбаматном конденсаторе высокого давления, причем способ выполняют в установке, описанной выше, и/или при этом карбаматный конденсатор высокого давленияThe invention also relates to a method for producing urea, in which urea is formed in a reactor to obtain a urea synthesis solution, wherein at least a part of said urea synthesis solution is stripped in a stripper to obtain a stripped carbamide solution, and the gas from the stripper is condensed in a high pressure carbamate condenser , the process being carried out in the plant described above and/or the high pressure carbamate condenser

- 1 040529 выполнен в соответствии с тем, как описано выше.- 1 040529 is made as described above.

В более общем смысле изобретение также относится к кожухотрубному теплообменнику, содержащему такой сосуд и содержащему такие кожух, трубный пучок, перераспределительную камеру и патрубок. Кожухотрубный теплообменник, например, выполнен с возможностью конденсации соединений, отличных от карбамата, и/или эксплуатации под давлениями ниже 100 бар, и/или выполнения процессов теплообмена, отличных от конденсации. Теплообменник может быть использован в производстве карбамида и в других установках и способах.In a more general sense, the invention also relates to a shell and tube heat exchanger containing such a vessel and containing such a shell, tube bundle, redistribution chamber and nozzle. The shell and tube heat exchanger is, for example, configured to condense compounds other than carbamate and/or operate at pressures below 100 bar and/or perform heat exchange processes other than condensation. The heat exchanger can be used in the production of urea and in other plants and methods.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 представлен сравнительный карбаматный конденсатор с трубной решеткой, выполненный не в соответствии с изобретением;In FIG. 1 shows a comparative tubesheet carbamate condenser not in accordance with the invention;

на фиг. 2 представлен пример карбаматного конденсатора высокого давления в соответствии с изобретением;in fig. 2 shows an example of a high pressure carbamate condenser according to the invention;

на фиг. 3 схематично представлен пример установки по производству карбамида в соответствии с изобретением.in fig. 3 is a schematic representation of an example of a urea plant according to the invention.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

В настоящей заявке для технологических потоков (т.е. не для линий водяного пара) высокое давление (ВД) составляет более 100 бар, например от 120 до 300 бар, как правило от 150 до 200 бар. Среднее давление (СД) составляет, например, от 10 до 70 бар (включая промежуточное давление от 30 до 70 бар), в частности от 15 до 25 бар, и низкое давление (НД) составляет, например, от 0 до 10 бар, в частности от 1 до 8 бар или от 2 до 5 бар. В настоящем документе термин карбамат относится к карбамату аммония.In the present application, for process streams (ie not steam lines), high pressure (HP) is greater than 100 bar, eg 120 to 300 bar, typically 150 to 200 bar. The medium pressure (MP) is, for example, 10 to 70 bar (including an intermediate pressure of 30 to 70 bar), in particular 15 to 25 bar, and the low pressure (LP) is, for example, 0 to 10 bar, in in particular 1 to 8 bar or 2 to 5 bar. As used herein, the term carbamate refers to ammonium carbamate.

В отличие от конденсатора с падающей пленкой жидкости карбаматный конденсатор высокого давления предпочтительно представляет собой затопленный конденсатор. При эксплуатации затопленного конденсатора конденсацию выполняют в пространстве с жидкостью в качестве непрерывной фазы и с подлежащим конденсированию газом, диспергированным в жидкости. Таким образом, в пространстве конденсации присутствует уровень жидкости. Например, в процессе эксплуатации трубы покрыты конденсированной жидкостью (с внутренней или наружной стороны труб) и предпочтительно трубы погружены в конденсированную жидкость. Затопленный конденсатор, содержащий кожухотрубный теплообменник, выполнен с возможностью конденсации внутри труб или в межтрубном пространстве. В подходящем случае конденсацию выполняют в межтрубном пространстве. Межтрубное пространство представляет собой пустое пространство, к которому обращена внешняя поверхность труб. Межтрубное пространство кожуха ограничено кожухом. Конденсация в межтрубном пространстве представляет собой один вариант обеспечения относительно простой конструкции, в котором конденсат имеет достаточную продолжительность пребывания в конденсаторе. В этом случае преимуществом является то, что часть карбамида должна быть образована уже в конденсаторе. В случае конденсации в трубах также можно увеличить продолжительность пребывания конденсата путем использования большего количества и/или большего диаметра труб.Unlike the falling film condenser, the high pressure carbamate condenser is preferably a flooded condenser. When operating a flooded condenser, the condensation is carried out in space with liquid as the continuous phase and with the gas to be condensed dispersed in the liquid. Thus, there is a liquid level in the condensation space. For example, during operation, the pipes are covered with condensed liquid (on the inside or outside of the pipes) and preferably the pipes are immersed in the condensed liquid. A flooded condenser containing a shell-and-tube heat exchanger is made with the possibility of condensation inside the pipes or in the annulus. In a suitable case, the condensation is carried out in the annular space. The annular space is an empty space to which the outer surface of the pipes faces. The annular space of the casing is limited by the casing. Shell side condensation is one embodiment of a relatively simple design in which the condensate has a sufficient residence time in the condenser. In this case, the advantage is that part of the urea must already be formed in the condenser. In the case of condensation in pipes, it is also possible to increase the residence time of the condensate by using more and/or larger diameter pipes.

Конденсатор представляет собой, например, карбаматный конденсатор высокого давления, выполненный в виде затопленного конденсатора с конденсацией, выполняемой в межтрубном пространстве, например, на основе конструкции бассейнового конденсатора, но модифицированной с возможностью обеспечения одного или более таких указанных перераспределительных камер и патрубков. Пример конструкции бассейнового конденсатора показан в публикации в Nitrogen No. 222, июль-август 1996, стр. 29-31. Предпочтительно в трубах обеспечена охлаждающая текучая среда. В настоящем изобретении охлаждающая текучая среда представляет собой, например, технологический поток, такой как раствор, содержащий карбамид и карбамат, при этом раствор нагревается при прохождении через трубы, и необязательно в качестве охлаждающей текучей среды дополнительно используют воду (технологический конденсат).The condenser is, for example, a high-pressure carbamate condenser made in the form of a flooded condenser with condensation performed in the annular space, for example, based on the design of a pool condenser, but modified to provide one or more of these redistribution chambers and nozzles. An example of a pool condenser design is shown in Nitrogen No. 222, July-August 1996, pp. 29-31. Preferably, a cooling fluid is provided in the pipes. In the present invention, the cooling fluid is, for example, a process stream such as a solution containing urea and carbamate, the solution is heated while passing through the pipes, and optionally water (process condensate) is additionally used as the cooling fluid.

Карбаматный конденсатор высокого давления имеет, например, вертикальную конфигурацию с трубами (прямым участком труб), расположенными вертикально относительно силы тяжести, при монтаже в установке по производству карбамида. По существу, вертикальный карбаматный конденсатор выполнен с возможностью конденсации в межтрубном пространстве или в трубах, предпочтительно в межтрубном пространстве. Конденсатор имеет, например, U-образный или прямой трубный пучок, предпочтительно U-образный трубный пучок. Например, вертикальный карбаматный конденсатор, который представляет собой тип конденсатора, описанный в US 6518457, и/или конденсатор, имеющий трубный пучок с концами труб в нижней части, может быть модифицирован с помощью перераспределительных камер и патрубков в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, вертикальный конденсатор с трубным пучком с концами труб в верхней части может быть оснащен перераспределительными камерами и патрубками в соответствии с изобретением, которые, например, размещены в верхней части конденсатора.The high pressure carbamate condenser has, for example, a vertical configuration with pipes (straight pipe run) vertical to gravity when installed in a urea plant. Essentially, the vertical carbamate condenser is configured to condense in the annular space or in pipes, preferably in the annulus. The condenser has, for example, a U-shaped or straight tube bundle, preferably a U-shaped tube bundle. For example, a vertical carbamate condenser, which is the type of condenser described in US 6,518,457, and/or a condenser having a tube bundle with tube ends at the bottom, can be modified with redistribution chambers and nozzles in accordance with the present invention. In addition, a vertical tube-bundle condenser with tube ends at the top can be provided with redistribution chambers and nozzles according to the invention, which are placed at the top of the condenser, for example.

Карбаматный конденсатор высокого давления предпочтительно имеет горизонтальную конфигурацию с трубами (прямым участком труб), расположенными горизонтально относительно силы тяжести, при монтаже в установке по производству карбамида. Например, карбаматный конденсатор высокого давления с горизонтальной ориентацией может быть выполнен с возможностью конденсации в трубах иThe high pressure carbamate condenser preferably has a horizontal configuration with pipes (straight pipe run) horizontal to gravity when installed in a urea plant. For example, a high pressure carbamate condenser with a horizontal orientation can be configured to condense in pipes and

- 2 040529 для приема охлаждающей текучей среды в межтрубное пространство. Например, карбаматный конденсатор котлового типа, например, описанный в ЕР 0464307 или US 4899813, может быть модифицирован с помощью перераспределительной камеры и патрубка, как описано в настоящем документе.- 2 040529 for receiving the cooling fluid into the annulus. For example, a kettle-type carbamate condenser, such as that described in EP 0464307 or US 4899813, can be modified with a redistribution chamber and nozzle as described herein.

В одном варианте осуществления конденсатор выполнен в виде горизонтального затопленного конденсатора. Это выгодным образом позволяет снизить высоту установки. В предпочтительном варианте осуществления конденсатор выполнен в виде горизонтального затопленного конденсатора, во время эксплуатации которого конденсация осуществляется на кожуховой стороне (т.е. в межтрубном пространстве). Это обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что объем конденсатора может быть легко выполнен с возможностью увеличения продолжительности пребывания конденсата. Это также можно использовать для создания бассейнового реактора. Конденсация на кожуховой стороне также приводит к тому, что среда высокого давления находится на кожуховой стороне, что упрощает процесс изготовления конденсатора и, в частности, обеспечивает более простую конструкцию перераспределительной камеры.In one embodiment, the capacitor is in the form of a horizontal flooded capacitor. This advantageously reduces the installation height. In a preferred embodiment, the condenser is in the form of a horizontal flooded condenser, during operation of which condensation takes place on the shell side (ie in the shell side). This provides the additional advantage that the volume of the condenser can easily be configured to increase the residence time of the condensate. This can also be used to create a pool reactor. Condensation on the shell side also results in the high-pressure medium being on the shell side, which simplifies the manufacturing process of the condenser and, in particular, allows for a simpler design of the redistribution chamber.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления сосуд содержит газовпускное отверстие в межтрубное пространство, предназначенное для газа, подлежащего конденсированию. Газовпускное отверстие содержит отверстие в кожухе. Газовпускное отверстие обеспечивает эксплуатацию с конденсацией в межтрубном пространстве и охлаждающей(ими) текучей(ими) средой(ами) в трубах. Сосуд дополнительно содержит выпускное отверстие для жидкости из межтрубного пространства, такой как поток жидкости, содержащей карбамат. Выпускное отверстие содержит отверстие в кожухе. Сосуд предпочтительно содержит газораспределительное устройство, соединенное с газовпускным отверстием. Газораспределительное устройство предпочтительно содержит множество каналов для подачи газа из газовпускного отверстия в межтрубное пространство. Газораспределительное устройство может быть использовано для распределения газа, подлежащего конденсированию, по всей поверхности и внутрь межтрубного пространства, в частности в жидкость, в процессе эксплуатации. Газораспределительное устройство предпочтительно расположено ниже уровня жидкости в процессе эксплуатации. Например, газораспределительное устройство содержит барботажное устройство с одной или более трубами, проходящими по всей длине сосуда, причем указанная труба оснащена отводами, проходящими по ширине сосуда с обеих сторон указанных труб, при этом отводы имеют многочисленные отверстия для газа (например, более 50 отверстий на отвод) на верхней стороне отводов. Газ, подлежащий конденсированию, представляет собой, например, смесь, содержащую СО2 и NH₃, из стриппера высокого давления. Кроме того, сосуд предпочтительно содержит впускное отверстие для жидкости в межтрубное пространство, предназначенное для введения в межтрубное пространство потока жидкости, содержащего рециркуляционный поток аммиака и/или карбамата. В иллюстративном варианте осуществления рециркуляционный поток карбамата, например, из секции среднего давления установки по производству карбамида вводят в межтрубное пространство через отверстие в кожухе в верхней части кожуха. Это может улучшить смешивание, поскольку рециркуляционная жидкость с карбаматом имеет более высокую плотность, чем конденсирующая смесь в межтрубном пространстве. Отверстие в кожухе для рециркуляции карбамата предпочтительно расположено в направлении по длине на расстоянии менее 1 м от перераспределительной камеры. Это обеспечивает хорошее смешивание текучих сред в межтрубном пространстве вблизи перераспределительной камеры.Thus, in a preferred embodiment, the vessel comprises a gas inlet to the annulus for the gas to be condensed. The gas inlet contains an opening in the casing. The gas inlet allows operation with condensation in the shell annulus and cooling fluid(s) in the pipes. The vessel further includes an outlet for fluid from the annulus, such as a fluid stream containing carbamate. The outlet contains an opening in the casing. The vessel preferably includes a gas distribution device connected to the gas inlet. The gas distribution device preferably comprises a plurality of channels for supplying gas from the gas inlet to the annulus. The gas distribution device can be used to distribute the gas to be condensed over the entire surface and inside the annular space, in particular into a liquid, during operation. The gas distribution device is preferably located below the liquid level during operation. For example, a gas distribution device comprises a bubbling device with one or more pipes extending along the entire length of the vessel, said pipe being equipped with outlets extending across the width of the vessel on both sides of said pipes, the outlets having multiple gas openings (for example, more than 50 holes per outlet) on the top side of the outlets. The gas to be condensed is, for example, a mixture containing CO2 and NH ₃ from a high pressure stripper. Further, the vessel preferably includes an annular liquid inlet for introducing into the annulus a liquid stream containing the ammonia and/or carbamate recycle stream. In an exemplary embodiment, a carbamate recycle stream from, for example, a medium pressure section of a urea plant is introduced into the annulus through a shell opening at the top of the shell. This can improve mixing because the carbamate recycle fluid has a higher density than the annular condensing mixture. The carbamate recycle opening in the housing is preferably located in the lengthwise direction at a distance of less than 1 m from the redistribution chamber. This ensures good mixing of the fluids in the annulus near the redistribution chamber.

Карбаматный конденсатор расположен, например, горизонтально или вертикально. В случае горизонтального карбаматного конденсатора с газораспределительным устройством газораспределительное устройство проходит горизонтально и параллельно трубам (прямым участкам труб) так, чтобы вводить газ, подлежащий конденсированию, в межтрубное пространство через разные выпускные отверстия газораспределительного устройства, которые разнесены друг от друга в горизонтальном направлении. В этом варианте осуществления направление по длине также является горизонтальным. Трубы предпочтительно имеют U-образную форму.The carbamate condenser is arranged, for example, horizontally or vertically. In the case of a horizontal carbamate condenser with a gas distribution device, the gas distribution device extends horizontally and parallel to the pipes (straight pipe sections) so as to introduce the gas to be condensed into the annular space through different outlet openings of the gas distribution device, which are spaced from each other in the horizontal direction. In this embodiment, the lengthwise direction is also horizontal. The pipes are preferably U-shaped.

Конденсатор предпочтительно содержит распределитель жидкости для распределения жидкости в межтрубное пространство через множество отверстий. Эти отверстия предпочтительно разнесены в направлении длины конденсатора. Распределитель жидкости, например, присоединен к элементу подачи аммиака, например, с возможностью жидкостного сообщения по потоку с компрессором для подачи аммиака. Как правило, распределитель жидкости (например, распределитель аммиака) соединен с отверстием в кожухе и при функционировании, например, погружен в жидкость, присутствующую в межтрубном пространстве.The condenser preferably includes a liquid distributor for distributing liquid into the annular space through a plurality of holes. These holes are preferably spaced apart in the direction of the length of the capacitor. The liquid distributor is, for example, connected to the ammonia supply element, for example, in fluid communication with the ammonia supply compressor. Typically, a liquid distributor (eg, an ammonia distributor) is connected to an opening in the casing and in operation, for example, is immersed in the liquid present in the annulus.

Трубный пучок, по существу, содержит множество труб, причем трубы содержат прямые участки труб или состоят из них. Как правило, прямые участки труб расположены параллельно и разнесены друг от друга. В соответствии с этой заявкой при выполнении конденсации в кожухе трубы одного трубного пучка содержат одну и ту же охлаждающую текучую среду. Соответственно перераспределительная камера предпочтительно соединена с трубами одного трубного пучка. В дополнительном варианте осуществления в трубах использовано две или более охлаждающих текучих сред (с отдельными элементами подачи), и конденсатор содержит множество трубных пучков. Трубные пучки могут быть объединены в объединенный трубный пучок. Прямые участки всех труб в объединенном трубном пучке предпочти- 3 040529 тельно параллельны друг другу.The tube bundle essentially comprises a plurality of tubes, the tubes comprising or consisting of straight sections of tubes. As a rule, straight sections of pipes are arranged in parallel and spaced apart from each other. In accordance with this application, when condensation is performed in the casing, the pipes of one tube bundle contain the same cooling fluid. Accordingly, the redistribution chamber is preferably connected to the pipes of one tube bundle. In a further embodiment, two or more cooling fluids (with separate feed elements) are used in the tubes and the condenser comprises a plurality of tube bundles. The tube bundles may be combined into a combined tube bundle. The straight sections of all tubes in the combined tube bundle are preferably parallel to each other.

Чтобы обеспечить достаточную теплообменную поверхность, карбаматный конденсатор высокого давления имеет один или более трубных пучков, например, по меньшей мере с 300 трубами в пучках суммарно, как правило от 1000 до 4000, например от 1500 до 3000 труб суммарно, например, по меньшей мере с 100 трубами в каждом трубном пучке. Например, трубы имеют постоянный внутренний диаметр по всей длине. Предпочтительно каждая перераспределительная камера присоединена только к впускным концам или только к выпускным концам одного трубного пучка.In order to provide sufficient heat exchange surface, the high pressure carbamate condenser has one or more tube bundles, for example with at least 300 tubes in the bundles in total, typically 1000 to 4000, for example 1500 to 3000 tubes in total, for example at least 100 tubes per tube bundle. For example, pipes have a constant internal diameter along their entire length. Preferably, each redistribution chamber is connected only to the inlet ends or only to the outlet ends of one tube bundle.

В некоторых вариантах осуществления трубный пучок содержит прямые трубы с концами труб на противоположных сторонах трубного пучка в направлении по длине. На каждом конце трубного пучка могут быть обеспечены перераспределительные камеры. В принципе также на одном конце можно использовать трубную решетку и перераспределительную камеру на противоположном конце. Трубный пучок может быть размещен в любом положении по длине сосуда, например, в конце или в центре сосуда. Прямой участок труб имеет, например, длину, составляющую 20-90% от длины сосуда, например предпочтительно по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50% или по меньшей мере 60% и/или, например, до 90%, до 80% или до 70% от длины сосуда. В некоторых вариантах осуществления прямые участки труб имеют длину от 60 до 90% длины сосуда, и предпочтительно конденсат, полученный путем конденсации в конденсаторе, подается в реактор высокого давления. В некоторых вариантах осуществления прямые участки труб имеют длину от 20 до 60% длины сосуда, и предпочтительно конденсат, полученный путем конденсации в конденсаторе, подается в стриппер высокого давления. Например, конденсат подается непосредственно в стриппер, так что стриппер высокого давления принимает конденсат, имеющий ту же композицию, что и жидкость на выпускном отверстии конденсатора. В установке по производству карбамида в соответствии с таким вариантом осуществления реактор и конденсатор объединены в одном сосуде.In some embodiments, the tube bundle comprises straight tubes with tube ends on opposite sides of the tube bundle in the lengthwise direction. Redistribution chambers may be provided at each end of the tube bundle. In principle, it is also possible to use a tube sheet at one end and a redistribution chamber at the opposite end. The tube bundle may be placed at any position along the length of the vessel, such as at the end or in the center of the vessel. The straight pipe section has, for example, a length of 20-90% of the length of the vessel, for example preferably at least 30%, at least 40%, at least 50% or at least 60% and/or, for example, up to 90%, up to 80% or up to 70% of the length of the vessel. In some embodiments, the straight pipe sections are 60 to 90% of the length of the vessel, and preferably the condensate obtained by condensation in the condenser is fed to the pressure reactor. In some embodiments, the straight pipe sections are between 20% and 60% of the length of the vessel, and preferably the condensate obtained by condensation in the condenser is fed to the high pressure stripper. For example, condensate is fed directly to the stripper, so that the high pressure stripper receives condensate having the same composition as the liquid at the condenser outlet. In a urea plant according to such an embodiment, the reactor and condenser are combined in one vessel.

В некоторых вариантах осуществления на обоих концах труб (предпочтительно прямого трубного пучка) обеспечены перераспределительные камеры, причем перераспределительная(ые) камера(ы) отдалена(ы) от сосуда на расстояние в направлении по длине, составляющее по меньшей мере 1%, по меньшей мере 5%, по меньшей мере 10% или по меньшей мере 20% от длины сосуда, на одном или обоих концах трубного пучка. Большее расстояние между перераспределительной камерой и сосудом на одном или обоих концах трубного пучка обеспечивает относительно большее межтрубное пространство для конденсации и может способствовать увеличению продолжительности пребывания конденсата в межтрубном пространстве. Это может обеспечивать образование карбамида и, например, эксплуатацию в качестве бассейнового реактора. Конденсированный карбамат, как правило, подается в карбамидный реактор и в некоторых вариантах осуществления непосредственно направляется в стриппер в процессе эксплуатации. Особенно в случае более длинных труб (основываясь на прямом участке труб), например, при длине свыше 5 м, свыше 10 м, свыше 20 м или свыше 30 м, изготовление прямых труб может быть проще, чем U-образных труб.In some embodiments, redistribution chamber(s) are provided at both ends of the tubes (preferably a straight tube bundle), with the redistribution chamber(s) spaced from the vessel by a lengthwise distance of at least 1%, at least 5%, at least 10% or at least 20% of the length of the vessel, at one or both ends of the tube bundle. The greater distance between the redistribution chamber and the vessel at one or both ends of the tube bundle provides a relatively larger annular space for condensation and can help increase the residence time of the condensate in the annulus. This may provide for the formation of urea and, for example, operation as a pool reactor. The condensed carbamate is typically fed into the urea reactor and, in some embodiments, is directly sent to the stripper during operation. Especially in the case of longer pipes (based on a straight pipe run), for example, over 5 m, over 10 m, over 20 m or over 30 m, straight pipes can be easier to manufacture than U-shaped pipes.

В дополнительных вариантах осуществления трубный пучок представляет собой пучок U-образных труб, причем каждая труба содержит изгиб и два колена, при этом колена представляют собой прямые участки труб. Карбаматный конденсатор необязательно содержит участок реактора между изгибом Uобразного трубного пучка и кожухом (напротив трубных колен), например, но не исключительно, в случае бассейнового реактора. Пример бассейнового реактора описан в US 5767313. Прямые участки труб U-образного трубного пучка расположены в направлении по длине кожуха. В некоторых вариантах осуществления кожух содержит, по существу, цилиндрическую среднюю часть, имеющую диаметр и длину, с колпачковыми частями на обоих концах. В случае U-образного трубного пучка, например, по существу, полусферическая крышка (необязательно с люком) присоединена к концу средней части, которая находится рядом с изгибом трубного пучка, а также с другого конца средней части. В предшествующем уровне техники, например, как описано в US 5767313, на конце, удаленном от изгиба U-образного трубного пучка, обеспечена трубная решетка для присоединения концов труб к подающим и сливным линиям через коллектор.In further embodiments, the tube bundle is a bundle of U-shaped tubes, each tube having a bend and two elbows, the elbows being straight pipe sections. The carbamate condenser optionally includes a reactor section between the bend of the U-shaped tube bundle and the casing (opposite the tube bends), for example, but not exclusively, in the case of a pool reactor. An example of a pool reactor is described in US 5,767,313. The straight pipe sections of the U-shaped tube bundle are located in the direction along the length of the casing. In some embodiments, the housing comprises a substantially cylindrical middle portion having a diameter and length, with cap portions at both ends. In the case of a U-shaped tube bundle, for example, a substantially hemispherical cover (optionally with a manhole) is attached to the end of the middle part that is adjacent to the bend of the tube bundle, as well as to the other end of the middle part. In the prior art, for example as described in US 5767313, at the end remote from the bend of the U-shaped tube bundle, a tube sheet is provided for connecting the ends of the tubes to the supply and drain lines through the header.

Изобретение в целом основано на разумном осознании возможности размещения перераспределительной камеры внутри кожуха и соединения труб трубного пучка к перераспределительной камере, и обеспечения патрубка, соединяющего перераспределительную камеру с подающей или сливной линией через отверстие в кожухе. Патрубок расположен внутри кожуха и обеспечивает возможность расположения перераспределительной камеры на расстоянии от кожуха. В процессе эксплуатации патрубок с одной стороны находится в контакте с охлаждающей текучей средой и с другой стороны с газом, подлежащим конденсированию, и/или конденсатом, образованным в конденсаторе. То же самое применимо к стенке перераспределительной камеры. В вариантах осуществления с конденсацией на кожуховой стороне (вне труб) кожух представляет собой часть оборудования, которая содержит конденсирующую среду высокого давления и находится с внутренней стороны в контакте с этой средой. С наружной стороны кожух как правило подвергается воздействию окружающей среды.The invention as a whole is based on a reasonable understanding of the possibility of placing the redistribution chamber inside the casing and connecting the pipes of the tube bundle to the redistribution chamber, and providing a nozzle connecting the redistribution chamber to the supply or drain line through the opening in the casing. The branch pipe is located inside the casing and makes it possible to locate the redistribution chamber at a distance from the casing. During operation, the nozzle is on one side in contact with the cooling fluid and on the other side with the gas to be condensed and/or condensate formed in the condenser. The same applies to the wall of the redistribution chamber. In embodiments with shell-side condensation (outside the tubes), the shell is a piece of equipment that contains and is in contact with the high-pressure condensing medium from the inside. From the outside, the casing is usually exposed to the environment.

В типичном варианте осуществления каждая труба трубного пучка имеет два конца трубы, и для каждой трубы один конец трубы соединен с впускной перераспределительной камерой (для распределе- 4 040529 ния текучей среды ко множеству труб), а другой конец трубы - к выпускной перераспределительной камере (для сбора текучей среды из множества труб).In a typical embodiment, each tube of the tube bundle has two tube ends, and for each tube, one end of the tube is connected to an inlet redistribution chamber (for distributing fluid to a plurality of tubes) and the other end of the tube to an outlet redistribution chamber (for collection of fluid from a plurality of pipes).

В предпочтительном варианте осуществления сосуд содержит два трубных пучка, например, для двух разных охлаждающих текучих сред, причем каждый трубный пучок с впускной перераспределительной камерой и выпускной перераспределительной камерой, так что сосуд содержит четыре перераспределительные камеры.In a preferred embodiment, the vessel contains two tube bundles, for example, for two different cooling fluids, each tube bundle with an inlet redistribution chamber and an outlet redistribution chamber, so that the vessel contains four redistribution chambers.

Перераспределительная камера содержит стенку. Стенка включает в себя участок стенки с расточенными отверстиями. В процессе эксплуатации текучая среда протекает между перераспределительной камерой и присоединенными к ней трубами через расточенные отверстия. Однако в отличие от традиционной трубной решетки этот участок стенки и конкретнее вся перераспределительная камера расположены на расстоянии от кожуха. Таким образом, как правило, ни одна из частей перераспределительной камеры не находится в прямом контакте с кожухом (внутренней поверхностью кожуха).The redistribution chamber contains a wall. The wall includes a section of the wall with bored holes. During operation, the fluid flows between the redistribution chamber and the pipes connected to it through the bore holes. However, in contrast to a conventional tube sheet, this section of the wall, and more particularly the entire redistribution chamber, is located at a distance from the casing. Thus, as a rule, none of the parts of the redistribution chamber is in direct contact with the casing (inner surface of the casing).

Перераспределительная камера соединена с концами труб. В частности, участок стенки с расточенными отверстиями соединен с концами труб, например, с помощью бесщелевых соединений.The redistribution chamber is connected to the ends of the pipes. In particular, the wall section with bored holes is connected to the ends of the pipes, for example, by means of gapless joints.

Соответственно, по меньшей мере, некоторые концы труб размещены внутри пространства, заключенного в кожух (пространство сосуда), и соединены (для потока текучей среды) с отверстием в кожухе через перераспределительную камеру и патрубок, проходящий между перераспределительной камерой и кожухом. Перераспределительная камера отдалена от отверстия в кожухе, например, по меньшей мере на 5 см, по меньшей мере на 10 см или по меньшей мере на 40 см. Перераспределительная камера также отдалена, предпочтительно целиком, от кожуха предпочтительно по меньшей мере на 5 см, по меньшей мере на 10 см или по меньшей мере на 40 см. Эти расстояния предпочтительно обеспечены пустым пространством, которое в процессе эксплуатации может быть заполнено охлаждающей текучей средой или конденсирующей средой. Между перераспределительной камерой и кожухом, а также патрубками могут присутствовать опорные элементы.Accordingly, at least some of the ends of the pipes are placed within the space enclosed in the casing (vessel space) and are connected (for fluid flow) to the opening in the casing through the redistribution chamber and the nozzle passing between the redistribution chamber and the casing. The redistribution chamber is spaced from the opening in the casing, for example, at least 5 cm, at least 10 cm, or at least 40 cm. The redistribution chamber is also distant, preferably entirely, from the casing, preferably at least 5 cm, by at least 10 cm or at least 40 cm. These distances are preferably provided with a void space which can be filled with a cooling fluid or a condensing medium during operation. Support elements may be present between the redistribution chamber and the casing, as well as the branch pipes.

Выгодным образом в предпочтительном варианте осуществления с охлаждающей(ими) текучей(ими) средой(ами) в трубах высокое давление находится снаружи перераспределительной камеры, а не внутри нее.Advantageously, in a preferred embodiment with the cooling fluid(s) in the pipes, the high pressure is outside the redistribution chamber, not inside it.

Выгодным образом стенки перераспределительной камеры могут быть тоньше, чем для известных трубных решеток, из-за меньших размеров перераспределительной камеры по сравнению с трубной решеткой. В частности, перераспределительная камера имеет меньшую площадь поверхности в поперечном сечении, перпендикулярном длине сосуда, по сравнению с кожухом и трубной решеткой, герметизирующей кожух. Это приводит к значительному уменьшению сил (напряжений), воздействие которых должна выдерживать конструкция стенок перераспределительной камеры.Advantageously, the walls of the redistribution chamber can be thinner than known tube sheets due to the smaller dimensions of the redistribution chamber compared to the tube sheet. In particular, the redistribution chamber has a smaller surface area in a cross section perpendicular to the length of the vessel compared to the shell and the tube sheet sealing the shell. This leads to a significant reduction in the forces (stresses), the impact of which must withstand the design of the walls of the redistribution chamber.

В предпочтительном варианте осуществления элемент (пластина) с расточенными отверстиями перераспределительной камеры (или общий для пакета перераспределительных камер) имеет, например, только относительно небольшой фланец вокруг трубных пучков, например менее 40 см, менее 20 см или менее 10 см, вокруг каждого трубного пучка с каждой стороны от внешних труб каждого трубного пучка.In a preferred embodiment, the redistribution chamber bored element (or plate) (or common to the redistribution chamber stack) has, for example, only a relatively small flange around the tube bundles, such as less than 40 cm, less than 20 cm, or less than 10 cm, around each tube bundle. on each side of the outer tubes of each tube bundle.

Перераспределительная камера может, например, быть снабжена внутренней несущей нагрузку конструкцией, такой как разделитель. Стенки перераспределительной камеры могут быть изготовлены или состоять из одного листа коррозионностойкого материала, такого как дуплексная нержавеющая сталь. Для предпочтительного варианта осуществления трубы легче приваривать к перераспределительной камере с однолистовой стенкой особенно по причине отсутствия риска воздействия углеродистой стали.The redistribution chamber may, for example, be provided with an internal load-bearing structure, such as a divider. The walls of the redistribution chamber may be fabricated or comprised of a single sheet of corrosion resistant material such as duplex stainless steel. For the preferred embodiment, pipes are easier to weld to a redistribution chamber with a single sheet wall, especially because there is no risk of exposure to carbon steel.

Кроме того, выгодным образом стенки перераспределительных камер также вносят вклад в теплообменную поверхность, поскольку в процессе эксплуатации они могут находиться, с одной стороны, в контакте с охлаждающей текучей средой и, с другой стороны, с конденсирующей средой.In addition, the walls of the redistribution chambers advantageously also contribute to the heat exchange surface, since during operation they can be in contact with the cooling fluid on the one hand and on the other hand with the condensing medium.

Изобретение также относится к установке по производству карбамида, содержащей секцию синтеза карбамида высокого давления, которая содержит карбаматный конденсатор высокого давления в соответствии с тем, как описано выше, реактор и стриппер. Каждый из реактора, конденсатора и стриппера эксплуатируют под высоким давлением. Стриппер имеет газопроводную линию к конденсатору, конденсатор имеет линию потока жидкости в реактор, и реактор имеет линию потока жидкости в стриппер для по меньшей мере части карбамидного раствора. Реактор и конденсатор необязательно объединены в одном сосуде, который, например, расположен горизонтально, и из которого конденсат подается непосредственно в стриппер. Такой единый сосуд, например, содержит конденсаторную часть и реакторную часть. Также в случае конденсатора и реактора, обеспеченных в виде отдельных сосудов (как правило, с вертикальным сосудом реактора), необязательно в конденсаторе формируется уже некоторое количество карбамида. Например, установка содержит газопроводную линию от стриппера к межтрубному пространству и линию потока жидкости от стриппера к трубному пучку карбаматного конденсатора, или, например, установка содержит газопроводную линию от стриппера к трубному пучку и линию потока жидкости от стриппера к межтрубному пространству карбаматного конденсатора, при этом указанная линия потока к трубному пучку проходит через патрубок и перераспределительную камеру в соответст- 5 040529 вии с тем, как описано выше.The invention also relates to a urea production plant comprising a high pressure urea synthesis section which comprises a high pressure carbamate condenser as described above, a reactor and a stripper. Each of the reactor, condenser and stripper is operated under high pressure. The stripper has a gas line to the condenser, the condenser has a liquid flow line to the reactor, and the reactor has a liquid flow line to the stripper for at least a portion of the urea solution. The reactor and condenser are optionally combined in a single vessel, which is, for example, horizontal and from which the condensate is fed directly to the stripper. Such a single vessel, for example, contains a capacitor part and a reactor part. Also in the case of a condenser and reactor provided as separate vessels (generally with a vertical reactor vessel), optionally some urea is already formed in the condenser. For example, the installation contains a gas pipeline from the stripper to the annulus and a liquid flow line from the stripper to the tube bundle of the carbamate condenser, or, for example, the installation contains a gas pipeline from the stripper to the tube bundle and a liquid flow line from the stripper to the annulus of the carbamate condenser, while said flow line to the tube bundle passes through the nozzle and the redistribution chamber as described above.

В процессе эксплуатации поток синтеза карбамида из реактора, содержащий карбамид, воду, CO2 и NH3 (частично в виде карбамата), по меньшей мере частично, подают в стриппер. Карбамат диссоциирует на CO2 и NH₃ в стриппере и часть непрореагировавших компонентов удаляют из раствора в виде газа. В стриппере разложение карбамата стимулируют нагреванием и противоточным контактом с отпарочным газом для стимуляции диссоциации. В стриппере используют нагревание и, например, подачу CO₂ под высоким давлением в качестве отпарочного агента, так называемое термическое отпаривание также возможно. Нагревание в стриппере, как правило, представляет собой косвенный теплообмен с водяным паром, обычно с водяным паром на кожуховой стороне и потоком синтеза карбамида в трубах кожухотрубного теплообменника, используемого в качестве стриппера. Отпаренный карбамидный раствор, все еще содержащий некоторое количество карбамата и NH3, обычно расширяют до более низкого давления и подают в секцию регенерации, в которой из карбамидного раствора удаляют больше карбамата; секция регенерации включает в себя, например, секцию регенерации СД с секцией регенерации НД, расположенные последовательно ниже по потоку, или только секцию регенерации НД. Поток смешанного газа из стриппера, содержащий NH₃ и CO₂, подают в конденсатор высокого давления, либо в трубы, либо в межтрубное пространство.During operation, the urea synthesis stream from the reactor, containing urea, water, CO2 and NH3 (partially as carbamate), is at least partially fed to the stripper. The carbamate dissociates into CO2 and NH ₃ in the stripper and some of the unreacted components are removed from the solution as a gas. In the stripper, decomposition of the carbamate is stimulated by heating and counter-current contact with a boil-off gas to promote dissociation. The stripper uses heat and, for example, high pressure CO ₂ supply as stripping agent, so-called thermal stripping is also possible. Heating in the stripper is typically indirect heat exchange with steam, typically with steam on the jacket side and the urea synthesis stream in the tubes of the shell and tube heat exchanger used as the stripper. The stripped urea solution, still containing some carbamate and NH3, is typically expanded to a lower pressure and fed to a regeneration section that removes more carbamate from the urea solution; the regeneration section includes, for example, an LP regeneration section with an LP regeneration section arranged downstream in series, or only an LP regeneration section. The mixed gas stream from the stripper, containing NH ₃ and CO ₂ , is fed into the high pressure condenser, either into the tubes or into the annulus.

В предпочтительном варианте осуществления поток смешанного газа подают в межтрубное пространство через отверстие в кожухе. В трубы подают одну или более охлаждающих текучих сред через патрубок и перераспределительную камеру в соответствии с тем, как описано выше (с отдельными патрубками и перераспределительными камерами для разных охлаждающих текучих сред). Жидкий конденсат формируется и в этом предпочтительном варианте осуществления присутствует в межтрубном пространстве, при этом в верхней части межтрубного пространства необязательно присутствует газ. Конденсированная жидкость находится в контакте с трубами, так что конденсат обычно переохлаждается.In a preferred embodiment, the mixed gas flow is fed into the annulus through an opening in the shell. The pipes are supplied with one or more cooling fluids through a nozzle and a redistribution chamber as described above (with separate nozzles and redistribution chambers for different cooling fluids). Liquid condensate is formed and in this preferred embodiment is present in the annular space, with gas optionally present in the upper part of the annulus. The condensed liquid is in contact with the pipes, so that the condensate is usually supercooled.

В этом предпочтительном варианте осуществления для распределения газа, подлежащего конденсированию в межтрубном пространстве, используют газораспределительное устройство, такое как барботажное устройство, в частности, для распределения в направлении по длине конденсатора. Барботажное устройство представляет собой, например, трубу, имеющую впускное отверстие, соединенное с впускным отверстием кожуха, необязательно с отводами, и при этом труба имеет множество выпускных отверстий для газа, причем выпускные отверстия разнесены друг от друга в направлении по длине. Отводы проходят по ширине сосуда и имеют отверстия для газа. Предпочтительный карбаматный конденсатор содержит такое барботажное устройство. Для горизонтальных конденсаторов газораспределительное устройство и прямые участки труб проходят параллельно в направлении по длине; предпочтительно по меньшей мере часть газораспределительного устройства расположена под прямыми участками. Это выгодным образом обеспечивает улучшенное распределение тепла конденсации в кожухе.In this preferred embodiment, a gas distribution device, such as a bubbling device, is used to distribute the gas to be condensed in the annular space, in particular for distribution in the direction along the length of the condenser. The bubbling device is, for example, a pipe having an inlet connected to the inlet of the casing, optionally with branches, and the pipe has a plurality of gas outlets, the outlets being spaced from each other in the direction along the length. The outlets run along the width of the vessel and have holes for gas. The preferred carbamate condenser contains such a bubbling device. For horizontal condensers, the gas distributor and the straight pipe sections run parallel in the lengthwise direction; preferably at least part of the gas distribution device is located under the straight sections. This advantageously provides improved distribution of the heat of condensation in the shell.

В некоторых вариантах осуществления аммиак также вводят в межтрубное пространство, например, с использованием распределителя жидкости, особенно в случае использовании стриппера с CO2.In some embodiments, ammonia is also introduced into the annular space, for example, using a liquid distributor, especially if a CO2 stripper is used.

В некоторых вариантах осуществления тепло конденсации, по меньшей мере частично, отводят за счет образования водяного пара (испарения воды) по меньшей мере в некоторых трубах, в случае конденсации в межтрубном пространстве, и в межтрубном пространстве, в случае конденсации в трубах, при этом водяной пар, например, образуется из технологического конденсата.In some embodiments, the heat of condensation is at least partially removed by the formation of water vapor (evaporation of water) in at least some of the pipes, in the case of condensation in the annular space, and in the annulus, in the case of condensation in the pipes, while water steam, for example, is generated from process condensate.

Части карбаматного конденсатора, которые находятся в контакте с технологической средой, особенно при более высокой температуре (например, технологическая среда, конденсирующая под высоким давлением в конденсаторе) обычно изготовлены из коррозионностойких материалов, в частности из стали карбамидного класса, такой как аустенитно-ферритная дуплексная нержавеющая сталь (дуплексная сталь). Например, на кожухе с внутренней стороны, как правило, предусмотрена наплавка (т.е. наплавленный слой) или внутренняя облицовка, изготовленная из стали карбамидного класса или другого коррозионностойкого металла, например, дуплексной аустенитно-ферритной нержавеющей стали, стали марки AISI 316L или стали марки INOX 25/22/2 Cr/Ni/Mo. Такая внутренняя облицовка является типичной для кожуха карбаматного конденсатора высокого давления. Снаружи кожух, например, представляет собой кожух из углеродистой стали и имеет толщину, например, по меньшей мере 30 мм или по меньшей мере 40 мм.Parts of a carbamate condenser that are in contact with the process fluid, especially at higher temperatures (for example, the process fluid condensing under high pressure in the condenser) are usually made of corrosion resistant materials, in particular urea grade steel such as austenitic-ferritic duplex stainless steel. steel (duplex steel). For example, on the inside of the casing, there is usually a hardfacing (i.e. welded layer) or an internal lining made of carbamide grade steel or other corrosion resistant metal, such as duplex austenitic-ferritic stainless steel, AISI 316L steel, or steel grade INOX 25/22/2 Cr/Ni/Mo. Such an inner lining is typical of a high pressure carbamate condenser shell. On the outside, the casing is, for example, a carbon steel casing and has a thickness of, for example, at least 30 mm or at least 40 mm.

В некоторых вариантах осуществления карбаматный конденсатор ВД содержит два трубных пучка. Их можно использовать для реализации способа, в котором используют две разные охлаждающие текучие среды, например, первый трубный пучок для получения водяного пара из воды и второй трубный пучок, в котором водный раствор, содержащий карбамид и карбамат, нагревают, чтобы вызвать разложение карбамата.In some embodiments, the carbamate HP capacitor comprises two tube bundles. They can be used to implement a process in which two different cooling fluids are used, for example, a first tube bundle to produce water vapor from water and a second tube bundle in which an aqueous solution containing urea and carbamate is heated to cause decomposition of the carbamate.

Такой конденсатор, например, может быть использован в установке и способе, описанных в US 2015/0119603.Such a capacitor, for example, can be used in the apparatus and method described in US 2015/0119603.

В одном варианте осуществления конденсатор ВД с двумя трубными пучками используют в способе получения карбамида, в котором в первом трубном пучке водяной пар получают из воды (также упоминается как конденсат). Во втором трубном пучке раствор, содержащий карбамат (и, как правило, также карбамид), нагревают теплом конденсации, полученным от технологической среды высокого давлеIn one embodiment, a dual tube bundle HP condenser is used in a urea production process in which water vapor (also referred to as condensate) is produced in the first tube bundle. In the second tube bundle, the solution containing the carbamate (and usually also the urea) is heated with the heat of condensation obtained from the high pressure process fluid.

- 6 040529 ния на кожуховой стороне, так что по меньшей мере часть карбамата в растворе во втором трубном пучке диссоциирует с образованием NH3 и CO2. Этот раствор, например, получают в виде отпаренного карбамидного раствора из стриппера ВД или как часть раствора синтеза карбамида из реактора, который не отпарен в стриппере ВД. Например, карбамидный раствор, который является частью жидкости из реактора (необязательно из комбинированного сосуда, содержащего конденсатор и реактор), и/или карбамидный раствор, который является по меньшей мере частью жидкости из стриппера, подают во второй трубный пучок, в частности, через впускную перераспределительную камеру и впускной патрубок ко второму трубному пучку, необязательно с промежуточными стадиями, такими как расширение и разделение газ/жидкость (мгновенное испарение). Например, весь карбамидный раствор, выходящий из стриппера, или его часть расширяют, необязательно подвергают мгновенному испарению и необязательно дополнительно расширяют и подают под средним давлением (например, 10-35 бар) во второй трубный пучок.- 6 040529 on the shell side, so that at least part of the carbamate in solution in the second tube bundle dissociates to form NH3 and CO2. This solution is, for example, obtained as stripped urea solution from the HP stripper or as part of the urea synthesis solution from the reactor that is not stripped in the HP stripper. For example, the urea solution, which is part of the liquid from the reactor (optionally from the combination vessel containing the condenser and reactor), and/or the urea solution, which is at least part of the liquid from the stripper, is fed into the second tube bundle, in particular through the inlet a redistribution chamber and an inlet to the second tube bundle, optionally with intermediate steps such as expansion and gas/liquid separation (flash). For example, all or part of the urea solution exiting the stripper is expanded, optionally flashed and optionally further expanded and fed at medium pressure (eg 10-35 bar) into the second tube bundle.

В некоторых вариантах осуществления второй трубный пучок принимает содержащий карбамат раствор, например, в способах получения карбамида, включающих в себя подачу карбамидного раствора во второй трубный пучок непосредственно или опосредованно из реактора (или реакторной части), например из реактора, стриппера или из секции регенерации, предпочтительно через впускной патрубок и впускную перераспределительную камеру. В таких вариантах осуществления термическое разложение карбамата (на CO₂ и газ NH₃) может происходить во втором трубном пучке.In some embodiments, the second tube bundle receives a solution containing carbamate, for example, in methods for producing urea, including feeding the urea solution into the second tube bundle directly or indirectly from the reactor (or reactor part), for example from a reactor, a stripper, or from a regeneration section, preferably through the inlet pipe and the inlet redistribution chamber. In such embodiments, thermal decomposition of the carbamate (into CO ₂ and NH ₃ gas) may occur in the second tube bundle.

Конденсатор высокого давления можно, например, использовать в способе получения карбамида, относящемся к стриппинговому типу, в котором часть карбамидного раствора из реактора направляют в стриппер высокого давления и другую часть раствора подают в обход стриппера и направляют на стадию обработки под средним давлением с использованием разложения карбамата путем нагревания раствора под средним давлением. Изобретение также относится к такому способу. Пример такого способа с использованием конденсатора высокого давления другого типа описан в US 2004/0116743. В процессе эксплуатации карбаматного конденсатора высокого давления настоящего изобретения и в предпочтительном способе изобретения стадию обработки под средним давлением выполняют, например, путем подачи карбамидного раствора через (второй) трубный пучок карбаматного конденсатора высокого давления при косвенном теплообменном контакте с конденсирующими газами в конденсаторе, которые принимают из стриппера. В дополнительном варианте осуществления карбаматный конденсатор используют для генерации водяного пара (например, в трубном пучке), причем водяной пар используют для подачи тепла на стадию разложения под средним давлением карбамидного раствора, полученного из стриппера, или неотпаренного карбамидного раствора из реактора.The high pressure condenser can, for example, be used in a stripping type urea production process in which part of the urea solution from the reactor is sent to the high pressure stripper and another part of the solution is fed bypassing the stripper and sent to a medium pressure stage using carbamate decomposition. by heating the solution under medium pressure. The invention also relates to such a method. An example of such a process using another type of high pressure condenser is described in US 2004/0116743. In operation of the high pressure carbamate condenser of the present invention, and in the preferred process of the invention, the medium pressure treatment step is carried out, for example, by feeding the urea solution through the (second) tube bundle of the high pressure carbamate condenser in indirect heat exchange contact with the condensing gases in the condenser, which are taken from stripper. In a further embodiment, the carbamate condenser is used to generate steam (e.g., in a tube bundle), the steam being used to supply heat to the medium pressure decomposition step of the stripper-derived urea solution or the unstripped urea solution from the reactor.

Для традиционных карбаматных конденсаторов ВД проблема в случае наличия в процессе эксплуатации карбаматсодержащей жидкости(ей), по меньшей мере, в некоторых трубах, а также в межтрубном пространстве заключается в риске коррозии и способе присоединения трубы к трубной решетке, например, для бассейнового конденсатора с трубной решеткой, как описано в US 2015/0119603. Настоящее изобретение обеспечивает важное преимущество, заключающееся в том, что перераспределительная камера, в частности участок стенки с расточенными отверстиями, который с обеих сторон подвергается воздействию коррозионного карбаматсодержащего раствора, в варианте осуществления может быть изготовлен из (и состоять из) однолистовой коррозионностойкой стали, такой как однолистовая дуплексная нержавеющая сталь. Это, в частности, относится к ситуации, когда конденсация происходит на кожуховой стороне. Также возможны многослойные стенки камеры, особенно если все слои выполнены из коррозионностойкого материала. В некоторых вариантах осуществления толщина участка стенки с расточенными отверстиями для труб в 0,5-2 раза превышает толщину любого другого участка стенки перераспределительной камеры, причем участок стенки с расточенными отверстиями представляет собой плоскую пластину. Например, если другие части перераспределительной камеры имеют стенки толщиной 12 см, участок стенки с расточенными отверстиями для труб имеет толщину 0,5-4 см. В некоторых вариантах осуществления толщина участка стенки с расточенными отверстиями для труб в 0,9-1,1 раза превышает толщину других участков стенки перераспределительной камеры. Преимущество изобретения заключается в том, что участок стенки с расточенными отверстиями для труб не обязательно должен представлять собой очень толстую пластину, такую как в случае трубной решетки.For traditional carbamate HP condensers, the problem with carbamate-containing liquid(s) present during operation in at least some of the tubes as well as in the annulus is the risk of corrosion and the way the tube is attached to the tubesheet, e.g. grid as described in US 2015/0119603. The present invention provides the important advantage that the redistribution chamber, in particular the bored wall section which is exposed on both sides to the corrosive carbamate-containing solution, can in an embodiment be made of (and consist of) a single sheet of stainless steel such as single sheet duplex stainless steel. This applies in particular to the situation where condensation occurs on the shell side. Multi-layered chamber walls are also possible, especially if all layers are made of a corrosion-resistant material. In some embodiments, the thickness of the wall section with bored holes for pipes is 0.5-2 times the thickness of any other section of the wall of the redistribution chamber, and the wall section with bored holes is a flat plate. For example, if the other portions of the redistribution chamber have walls 12 cm thick, the pipe bore wall portion is 0.5-4 cm thick. In some embodiments, the pipe bore wall portion is 0.9-1.1 times thick. exceeds the thickness of other sections of the wall of the redistribution chamber. An advantage of the invention is that the wall section with bored holes for tubes does not have to be a very thick plate, such as in the case of a tube sheet.

В иллюстративном варианте осуществления конденсатор содержит два U-образных трубных пучка, расположенных в вертикальном направлении с конфигурацией АВВА, где А представляет собой прямой участок первого трубного пучка, и В представляет собой прямой участок второго трубного пучка, или где А представляет собой прямой участок второго трубного пучка (используемый в процессе эксплуатации, например, для разложения карбамата), и В представляет собой прямой участок первого трубного пучка (используемый в процессе эксплуатации, например, для генерации водяного пара), и предпочтительно с вертикальным пакетом из четырех перераспределительных камер, присоединенных к двум трубным пучкам. В таком варианте осуществления изгибы U-образного трубного пучка могут быть расположены концентрическим образом (в частности, в поперечном сечении в плоскости длина-высота). В альтернативном варианте осуществления конструкция может представлять собой конфигурацию ААВВ, которая обеспечивает, например, два набора изгибов в каждом трубном пучке с концентричным распоIn an exemplary embodiment, the condenser comprises two U-shaped tube bundles arranged in a vertical direction in an ABBA configuration, where A is a straight section of the first tube bundle and B is a straight section of the second tube bundle, or where A is a straight section of the second tube bundle. bundle (used in-service, for example, to decompose carbamate), and B is a straight section of the first tube bundle (used in-service, for example, to generate steam), and preferably with a vertical stack of four redistribution chambers connected to two tube bundles. In such an embodiment, the bends of the U-shaped tube bundle may be arranged in a concentric manner (particularly in cross section in the length-height plane). In an alternative embodiment, the design may be an AABB configuration that provides, for example, two sets of concentric bends in each tube bundle.

- 7 040529 ложением и два набора, расположенных друг над другом.- 7 040529 position and two sets located one above the other.

В предпочтительном варианте осуществления установки по производству карбамида согласно изобретению карбаматный конденсатор высокого давления содержит трубный пучок, который соединен с питающей линией через перераспределительную камеру и патрубок. Питающая линия используется для подачи карбамидного раствора, который также содержит карбамат, в трубы трубного пучка. Питающая линия соединена со стриппером для приема отпаренного карбамидного раствора из стриппера и/или соединена с реактором для приема части карбамидного раствора из реактора. В предпочтительном варианте осуществления питающая линия содержит расширительное устройство и предпочтительно сепаратор газ/жидкость для отделения газа от расширенного карбамидного раствора. Предпочтительно питающая линия выполнена с возможностью подачи по меньшей мере части расширенного карбамидного раствора в патрубок.In a preferred embodiment of the urea plant according to the invention, the high pressure carbamate condenser comprises a tube bundle which is connected to the feed line via a redistribution chamber and a pipe. The feed line is used to supply the urea solution, which also contains carbamate, to the tubes of the tube bundle. The feed line is connected to the stripper to receive the stripped urea solution from the stripper and/or connected to the reactor to receive part of the urea solution from the reactor. In a preferred embodiment, the feed line comprises an expansion device and preferably a gas/liquid separator for separating the gas from the expanded urea solution. Preferably, the supply line is configured to supply at least a portion of the expanded urea solution to the nozzle.

В предпочтительном варианте осуществления трубный пучок (принимающий карбамидный раствор, также содержащий карбамат) соединен с сепаратором газ/жидкость через выпускную перераспределительную камеру и патрубок. Сепаратор газ/жидкость предпочтительно сообщается по потоку жидкости с секцией регенерации и сообщается по потоку газа со вторым конденсатором. Аммиак и CO2, полученные в результате термического разложения карбамата в трубах, по меньшей мере частично, конденсируют во втором конденсаторе. Предпочтительно второй конденсатор эксплуатируют под средним давлением. Предпочтительно конденсацию выполняют в теплообменном контакте с секцией испарения установки по производству карбамида, так что для испарения воды из карбамидного раствора используют тепло конденсации. Предпочтительно второй конденсатор для рециркуляционного потока карбамата сообщается по потоку жидкости с карбаматным конденсатором высокого давления и более предпочтительно с межтрубным пространством.In a preferred embodiment, the tube bundle (receiving the urea solution also containing carbamate) is connected to the gas/liquid separator via an outlet redistribution chamber and a duct. The gas/liquid separator is preferably in liquid communication with the regeneration section and in gas communication with the second condenser. Ammonia and CO2 from the thermal decomposition of carbamate in the tubes are at least partially condensed in a second condenser. Preferably the second condenser is operated at medium pressure. Preferably the condensation is carried out in heat exchange contact with the evaporation section of the urea plant so that the heat of condensation is used to evaporate the water from the urea solution. Preferably, the second carbamate recycle stream condenser is in fluid communication with the high pressure carbamate condenser, and more preferably with the annulus.

Кроме того, конденсатор ВД может содержать второй трубный пучок, соединенный с питающей линией для технологического конденсата (т.е. воды) и присоединенный к отводящей линии для водяного пара.Additionally, the HP condenser may include a second tube bundle connected to a process condensate (ie water) feed line and connected to a steam outlet line.

В предпочтительном варианте осуществления конденсатор содержит одну или более пар патрубков, причем каждая пара включает в себя впускной патрубок и выпускной патрубок. Конденсатор предпочтительно содержит одну или более пар перераспределительных камер, причем каждая пара включает в себя впускную перераспределительную камеру для распределения охлаждающей текучей среды, которую подают от впускного патрубка ко множеству труб, и выпускную перераспределительную камеру для объединения нагретой охлаждающей текучей среды от множества труб к выпускному патрубку. Для каждой пары перераспределительные камеры, как правило, расположены на одной стороне прямых участков труб в случае U-образного трубного пучка или на противоположных сторонах (в направлении по длине) труб в случае прямого трубного пучка.In a preferred embodiment, the condenser comprises one or more pairs of pipes, each pair including an inlet and an outlet. The condenser preferably comprises one or more pairs of redistribution chambers, each pair including an inlet redistribution chamber for distributing cooling fluid that is supplied from an inlet to a plurality of pipes, and an outlet redistribution chamber for combining heated cooling fluid from a plurality of pipes to an outlet. . For each pair, the redistribution chambers are typically located on the same side of the straight tubes in the case of a U-shaped tube bundle or on opposite sides (in the longitudinal direction) of the tubes in the case of a straight tube bundle.

В предпочтительном варианте осуществления перераспределительная камера содержит множество элементов (таких как элементы - пластины) и, следовательно, не является полностью цельной. Эти элементы вместе образуют стенку перераспределительной камеры. По меньшей мере один из элементов обеспечен расточенными отверстиями для трубы, и этот же или другой элемент (например, другая пластина) обеспечен отверстием для патрубка. Предпочтительно по меньшей мере один другой элемент выполнен с возможностью открытия и закрытия, например, с возможностью отсоединения, таким образом обеспечивая доступ к внутреннему пространству перераспределительной камеры. Этот элемент представляет собой, например, пластину крышки. Этот элемент можно использовать для обеспечения доступа к внутреннему пространству перераспределительной камеры, например, для людей и/или для устройств. Таким образом, внутреннее пространство перераспределительной камеры, т.е. пространство для приема текучей среды, доступно для технического обслуживания и осмотра перераспределительной камеры изнутри и труб, в частности для осмотра внутренних поверхностей труб и для закупоривания труб. Закупоривание труб может включать в себя помещение пробки в трубу на конце трубы, соединенном с перераспределительной камерой. В предпочтительном варианте осуществления перераспределительная камера содержит крепежные элементы для прикрепления элемента, выполненного с возможностью открытия, к по меньшей мере одному другому элементу, такие как болты. Например, перераспределительная камера в форме короба, имеющая переднюю пластину, выполненную с возможностью открытия, может содержать переднюю пластину, имеющую отверстия, и боковые пластины с пазами (например, резьбовым отверстием), выровненными в соответствии с отверстиями. Эти отверстия и пазы могут принимать крепежный элемент, такой как болт.In a preferred embodiment, the redistribution chamber contains many elements (such as elements - plates) and, therefore, is not completely integral. These elements together form the wall of the redistribution chamber. At least one of the elements is provided with bored holes for the pipe, and the same or another element (for example, another plate) is provided with a hole for the branch pipe. Preferably, at least one other element is openable and closed, for example detachable, thus providing access to the interior of the redistribution chamber. This element is, for example, a cover plate. This element can be used to provide access to the interior of the redistribution chamber, for example, for people and/or devices. Thus, the interior space of the redistribution chamber, i.e. a fluid receiving space accessible for maintenance and inspection of the redistribution chamber from the inside and pipes, in particular for inspection of the internal surfaces of pipes and for plugging pipes. Plugging the pipes may include placing a plug in the pipe at the end of the pipe connected to the redistribution chamber. In a preferred embodiment, the redistribution chamber includes fasteners for attaching the openable element to at least one other element, such as bolts. For example, a box-shaped redistribution chamber having an openable front plate may include a front plate having holes and side plates with slots (eg, a threaded hole) aligned with the holes. These holes and slots can receive a fastener such as a bolt.

Перераспределительная камера может дополнительно содержать разделители для отделения участков стенки (например, элементов - пластин) друг от друга, например, для обеспечения сопротивления силам сжатия.The redistributing chamber may additionally contain spacers for separating wall sections (eg plate elements) from each other, for example to provide resistance to compressive forces.

Сосуд предпочтительно содержит опоры для перераспределительной камеры, например, расположенные ниже перераспределительной камеры и на кожухе. Например, опорные элементы могут быть предусмотрены ниже (и, например, в одном и том же расположении в направлении по длине сосуда) участка стенки, обеспеченного расточенными отверстиями. Опора может содержать паз для приема выступа перераспределительной камеры для фиксации перераспределительной камеры на месте. Перераспреде- 8 040529 лительная камера или, например, пакет перераспределительных камер, например, обеспечены средствами фиксации для удержания камер на месте в кожухе.The vessel preferably includes supports for the redistribution chamber, for example located below the redistribution chamber and on the casing. For example, support elements may be provided below (and, for example, at the same location in the lengthwise direction of the vessel) the portion of the wall provided with the counterbores. The support may include a slot for receiving a protrusion of the redistribution chamber for locking the redistribution chamber in place. The redistribution chamber or, for example, the stack of redistribution chambers, for example, is provided with locking means for holding the chambers in place in the housing.

Предпочтительно площадь поверхности поперечного сечения перераспределительной камеры (поперечное сечение, перпендикулярное оси по длине сосуда) составляет менее 90%, или менее 80%, или менее 40% площади поверхности поперечного сечения сосуда (в частности, площади поверхности, заключенной в кожух в указанном поперечном сечении).Preferably, the surface area of the cross section of the redistribution chamber (the cross section perpendicular to the axis along the length of the vessel) is less than 90%, or less than 80%, or less than 40% of the surface area of the cross section of the vessel (in particular, the surface area enclosed in the casing in the specified cross section ).

В случае (вертикального) пакета перераспределительных камер площадь поверхности поперечного сечения пакета в плоскости ширина-высота (перпендикулярной центральной оси по длине сосуда) составляет, например, менее 90%, или менее 80%, или менее 70% площади поверхности поперечного сечения сосуда (в частности, площади поверхности, заключенной в кожух в указанном поперечном сечении).In the case of a (vertical) stack of redistribution chambers, the cross-sectional surface area of the stack in the width-height plane (perpendicular to the central axis along the length of the vessel) is, for example, less than 90%, or less than 80%, or less than 70% of the cross-sectional surface area of the vessel (in in particular, the surface area enclosed by the casing in the indicated cross section).

Предпочтительно межтрубное пространство представляет собой единое неразделенное пространство, в котором все части пространства сообщаются по текучей среде друг с другом; также в таких вариантах осуществления межтрубное пространство может включать в себя перегородки для разделения межтрубного пространства на отсеки, которые не полностью изолированы друг от друга. Предпочтительно кожух находится в контакте с межтрубным пространством, и предпочтительно вся внутренняя поверхность кожуха находится в контакте с межтрубным пространством. Предпочтительно каждый патрубок проходит через межтрубное пространство. Предпочтительно каждый патрубок содержит сегмент длины, в котором вся наружная стенка патрубка обращена к межтрубному пространству. Предпочтительно передняя пластина перераспределительной камеры (или каждой перераспределительной камеры) в форме короба (с отверстиями для соединения с трубами на противоположной задней пластине) находится на внешней стороне, обращенной к межтрубному пространству.Preferably, the annular space is a single undivided space in which all parts of the space are in fluid communication with each other; also in such embodiments, the annulus may include baffles to divide the annulus into compartments that are not completely isolated from each other. Preferably the casing is in contact with the annulus, and preferably the entire inner surface of the casing is in contact with the annulus. Preferably, each nozzle extends through the annulus. Preferably, each nozzle contains a length segment in which the entire outer wall of the nozzle faces the annulus. Preferably, the front plate of the redistribution chamber (or each redistribution chamber) in the form of a box (with holes for connection with pipes on the opposite back plate) is on the outside facing the annulus.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна перераспределительная камера при эксплуатации, по меньшей мере частично, погружена в конденсированную жидкость, при этом предпочтительно каждая перераспределительная камера, по меньшей мере частично, погружена в конденсированную жидкость, и предпочтительно по меньшей мере одна перераспределительная камера полностью погружена в конденсированную жидкость, причем конденсированная жидкость конденсирована в межтрубном пространстве.In some embodiments, at least one redistribution chamber is at least partially immersed in condensed liquid in operation, preferably each redistribution chamber is at least partially immersed in condensed liquid, and preferably at least one redistribution chamber is completely immersed into a condensed liquid, wherein the condensed liquid is condensed in the annulus.

В предпочтительном варианте осуществления кожух содержит, по существу, цилиндрическую среднюю часть и две колпачковые части. Каждая колпачковая часть может содержать множество частей кожуха. Колпачковая часть представляет собой, например, по существу, полусферическую деталь, необязательно имеющую люк и пластину. Две колпачковые части закрывают среднюю часть на противоположных концах, в частности, на противоположных концах в направлении по длине. Предпочтительно межтрубное пространство представляет собой единое межтрубное пространство, образованное средней частью и колпачковыми частями. Предпочтительно межтрубное пространство не разделено, например, разделительными стенками, но тем не менее может включать в себя перегородки. Предпочтительно текучая среда может протекать от газораспределительного устройства в обе колпачковые части.In a preferred embodiment, the casing comprises a substantially cylindrical middle portion and two cap portions. Each cap portion may comprise a plurality of casing portions. The cap portion is, for example, a substantially hemispherical piece, optionally having a hatch and a plate. The two cap parts close the middle part at opposite ends, in particular at opposite ends in the lengthwise direction. Preferably, the annulus is a single annulus formed by the middle portion and cap portions. Preferably, the annulus is not divided, for example, by dividing walls, but may nevertheless include baffles. Preferably, fluid can flow from the gas distributor into both cap portions.

Карбаматные конденсаторы высокого давления отличаются от других типов теплообменников, в частности охладителей горячего газа, за счет ряда отличительных признаков, которые являются предпочтительными для обладающего признаками изобретения карбаматного конденсатора. Горизонтальный карбаматный конденсатор, выполненный с возможностью конденсации в кожухе, может, например, включать в себя перегородки (или переборки), разделяющие межтрубное пространство на отсеки в направлении по длине и проходящие от дна сосуда, но не полностью к верхней его части, таким образом оставляя зону подачи газа в верхней части кожуха; верхняя часть перегородок определяет уровень жидкости конденсата в процессе эксплуатации. Некоторые перегородки могут иметь отверстия, например, на вертикальной высоте трубного пучка. Обычно перегородка, расположенная ниже всего по направлению потока, не имеет отверстий, так что жидкий конденсат протекает через верх перегородки к выходу для жидкости в кожухе. Таким образом, секция кожуха содержит переливную перегородку. Это позволяет контролировать уровень конденсата в конденсаторе, в особенности для полного погружения трубного пучка. Более того, обычно трубный пучок, в особенности U-образный трубный пучок, имеет однопроходную конфигурацию для каждой охлаждающей текучей среды (карбамидный раствор и/или технологический конденсат).High pressure carbamate condensers differ from other types of heat exchangers, in particular hot gas coolers, in a number of features that are advantageous for the inventive carbamate condenser. A horizontal carbamate condenser capable of condensing in a shell may, for example, include baffles (or bulkheads) separating the annular space into compartments in the length direction and extending from the bottom of the vessel, but not completely to the top of it, thus leaving gas supply zone in the upper part of the casing; the upper part of the baffles determines the level of the condensate liquid during operation. Some baffles may have openings, for example, at the vertical height of the tube bundle. Typically, the baffle located lowest in the direction of flow has no holes, so that liquid condensate flows through the top of the baffle to the liquid outlet in the casing. Thus, the casing section contains an overflow weir. This makes it possible to control the level of condensate in the condenser, especially for complete submersion of the tube bundle. Moreover, typically the tube bundle, especially the U-tube bundle, has a single pass configuration for each cooling fluid (urea solution and/or process condensate).

Карбаматный конденсатор с конденсацией в трубах, например, горизонтального котлового типа, содержит, например, эжектор на впускном отверстии для карбаматного раствора и, например, содержит зону смешивания для впуска газа, подлежащего конденсированию, и карбаматного раствора. Карбаматный конденсатор имеет, например, канал для рециркуляционного карбаматного раствора от выпускного конца трубы к впускному отверстию для газа, подлежащего конденсированию.A tube-condensing carbamate condenser, for example, of the horizontal boiler type, includes, for example, an ejector at the inlet for the carbamate solution, and, for example, includes a mixing zone for inlet of the gas to be condensed and the carbamate solution. The carbamate condenser has, for example, a passage for the recirculating carbamate solution from the outlet end of the pipe to the inlet for the gas to be condensed.

В случае вертикального карбаматного конденсатора, который выполнен с возможностью конденсации в межтрубном пространстве, конденсатор содержит, например, насадочную часть сверху, например часть с насадкой для очистки отходящего газа с помощью раствора, подаваемого через впускное отверстие кожуха над насадочной частью, в частности впускное отверстие для карбаматного раствора, и спускную трубу, расположенную ниже насадочной части, но выше U-образного изгиба трубного пучка до части конденсатора, расположенной ниже указанного изгиба. Вертикальный карбаматный конденсаторIn the case of a vertical carbamate condenser, which is configured to condense in the annular space, the condenser comprises, for example, a packing part at the top, for example a packing part for cleaning the exhaust gas with a solution supplied through the casing inlet above the packing part, in particular an inlet for carbamate solution, and downpipe located below the nozzle part, but above the U-shaped bend of the tube bundle to the part of the condenser located below the specified bend. Vertical carbamate condenser

- 9 040529 предпочтительно имеет впускное отверстие для жидкости в кожухе, необязательно со спускной трубой, чтобы в процессе эксплуатации можно было поддерживать уровень жидкости выше U-образного изгиба трубных пучков, причем концы труб находятся в нижней части сосуда.- 9 040529 preferably has a liquid inlet in the casing, optionally with a drain pipe, so that during operation the liquid level can be maintained above the U-bend of the tube bundles, with the ends of the pipes located at the bottom of the vessel.

Патрубки предпочтительно содержат коррозионностойкую сталь, такую как дуплексная нержавеющая сталь, или изготовлены из нее. Например, патрубки изготовлены целиком из такой стали. Участки стенок перераспределительных камер и любые внутренние конструкции, такие как разделители, которые в процессе эксплуатации находятся в контакте с карбаматом, предпочтительно изготовлены из коррозионностойкой стали, такой как дуплексная нержавеющая сталь. Трубы и предпочтительная внутренняя облицовка кожуха предпочтительно изготовлены из коррозионностойкой стали, такой как дуплексная нержавеющая сталь.The nozzles preferably comprise or are made of a corrosion resistant steel such as duplex stainless steel. For example, branch pipes are made entirely of such steel. The portions of the walls of the redistribution chambers and any internal structures, such as spacers, that are in contact with the carbamate during operation are preferably made of corrosion resistant steel, such as duplex stainless steel. The pipes and the preferred inner casing lining are preferably made of corrosion resistant steel such as duplex stainless steel.

Подходящая дуплексная нержавеющая сталь для указанных частей карбаматного конденсатора включает в себя, например, сталь, доступную в продаже под маркой Safurex® и имеющую состав 29Cr-6,5Ni-2Mo-N, которую также обозначают кодом ASME 2295-3 и UNS S32906, или, например, сталь, доступную в продаже в виде стали DP28W (ТМ) и имеющую состав 27Cr-7,6Ni-1 Mo-2,3W-N, которую также обозначают кодом ASME 2496-1 и UNS S32808. Сталь Safurex (R) имеет, например, состав (мас.%): С: макс. 0,05, Si: макс. 0,8, Mn: 0,3-4,0, Cr: 28-35, Ni: 3-10, Mo: 1,0-4,0, N: 0,2-0,6, Cu: макс. 1,0 W: макс. 2,0 S: макс. 0,01 Се: 0-0,2, остальное - Fe и (неизбежные) примеси. Предпочтительно содержание ферритов составляет 30-70% по объему и более предпочтительно 30-55%. Более предпочтительно сталь содержит (мас.%): С макс. 0,02, Si макс. 0,5, Cr 29-33, Мо 1,0-2,0, N 0,36-0,55, Mn 0,3-1,0, остальное Fe и примеси. Также приемлемой является дуплексная нержавеющая сталь, имеющая состав по массовому проценту (мас.%): С макс. 0,030; Si макс. 0,8; Mn макс. 2,0; Cr 29,0-31,0; Ni 5,0-9,0; Mo менее 4,0; W менее 4,0; N 0,25-0,45; Cu макс. 2,0; S макс. 0,02; Р макс. 0,03; остальное - Fe и неизбежно присутствующие примеси; и при этом содержание Мо + W составляет более 3,0, но менее 5,0 (мас.%), кроме того, предпочтительно с составом стали, описанном в WO 2017/014632, включенном в настоящий документ путем ссылки. В некоторых вариантах осуществления кожух содержит внутреннюю облицовку, изготовленную из таких сталей.Suitable duplex stainless steel for these parts of the carbamate capacitor includes, for example, steel available commercially under the trade name Safurex® and having the composition 29Cr-6.5Ni-2Mo-N, which is also referred to as ASME 2295-3 and UNS S32906, or , for example, steel commercially available as DP28W (TM) steel having the composition 27Cr-7.6Ni-1 Mo-2.3W-N, which is also referred to as ASME 2496-1 and UNS S32808. Steel Safurex (R) has, for example, the composition (wt.%): C: max. 0.05 Si: max. 0.8, Mn: 0.3-4.0, Cr: 28-35, Ni: 3-10, Mo: 1.0-4.0, N: 0.2-0.6, Cu: max. 1.0 W: max. 2.0S: max. 0.01 Ce: 0-0.2, the rest is Fe and (inevitable) impurities. Preferably the ferrite content is 30-70% by volume and more preferably 30-55%. More preferably the steel contains (wt%): With max. 0.02 Si max. 0.5, Cr 29-33, Mo 1.0-2.0, N 0.36-0.55, Mn 0.3-1.0, the rest is Fe and impurities. Also acceptable is duplex stainless steel having a composition by weight percentage (wt.%): With max. 0.030; Si max. 0.8; Mn max. 2.0; Cr 29.0-31.0; Ni 5.0-9.0; Mo less than 4.0; W less than 4.0; N 0.25-0.45; Cu max. 2.0; S max. 0.02; R max. 0.03; the rest is Fe and inevitably present impurities; and the content of Mo + W is more than 3.0, but less than 5.0 (wt.%), in addition, preferably with the steel composition described in WO 2017/014632, incorporated herein by reference. In some embodiments, the casing comprises an inner lining made from such steels.

Каждый патрубок имеет первый конец патрубка, соединенный со стенкой перераспределительной камеры, и второй конец, соединенный с кожухом. Первый конец патрубка выровнен в соответствии с отверстием в стенке и второй конец патрубка выровнен в соответствии с отверстием в кожухе, так что текучая среда может протекать от наружной стороны кожуха к перераспределительной камере через патрубок. Патрубок, по меньшей мере частично, расположен в сосуде. Первый конец патрубка расположен в сосуде. Патрубок проходит через пространство сосуда. Кроме того, внешняя поверхность патрубка обращена к межтрубному пространству.Each nozzle has a first end of the nozzle connected to the wall of the redistribution chamber, and a second end connected to the casing. The first end of the nozzle is aligned with the hole in the wall and the second end of the nozzle is aligned with the hole in the casing so that fluid can flow from the outside of the casing to the redistribution chamber through the nozzle. The nozzle is at least partially located in the vessel. The first end of the pipe is located in the vessel. The branch pipe passes through the space of the vessel. In addition, the outer surface of the branch pipe faces the annulus.

Патрубок может состоять из одной или более частей патрубка, например частей патрубка, расположенных последовательно и соединенных друг с другом.The pipe may consist of one or more pipe parts, such as pipe parts arranged in series and connected to each other.

Первый конец патрубка соединен с перераспределительной камерой, например, с помощью сварки. Первый конец патрубка, например, размещен радиально наружу от концов труб, соединенных с этой перераспределительной камерой, т.е. дополнительно отдален от центральной оси по длине сосуда в направлении, перпендикулярном длине. В иллюстративном варианте осуществления с перераспределительной камерой в форме короба с нижней, верхней, передней, задней и двумя боковыми пластинами конец патрубка, например, прикреплен к боковой, верхней или нижней пластине, и концы труб прикреплены к задней пластине, а передняя пластина представляет собой, например, закрывающую пластину, которая выполнена с возможностью открытия для технического обслуживания и осмотра. В принципе патрубок также может быть соединен с задней пластиной или с передней пластиной. В иллюстративном варианте осуществления с перераспределительной камерой в форме короба патрубок присоединен к передней пластине, а боковая пластина выполнена с возможностью открытия.The first end of the pipe is connected to the redistribution chamber, for example, by welding. The first end of the pipe, for example, is located radially outward from the ends of the pipes connected to this redistribution chamber, i. further removed from the central axis along the length of the vessel in a direction perpendicular to the length. In an illustrative embodiment with a box-shaped redistribution chamber with bottom, top, front, back and two side plates, the end of the pipe is, for example, attached to the side, top or bottom plate, and the ends of the pipes are attached to the back plate, and the front plate is, for example, a cover plate that is openable for maintenance and inspection. In principle, the nozzle can also be connected to the back plate or to the front plate. In an exemplary embodiment with a box-shaped redistribution chamber, a nozzle is attached to the front plate and the side plate is openable.

В предпочтительном варианте осуществления множество перераспределительных камер уложены друг на друга с образованием пакета предпочтительно перераспределительных камер в форме короба и предпочтительно с вертикальным расположением пакета. Предпочтительно элемент пластины является общим для расположенных пакетом перераспределительных камер, при этом предпочтительно элемент пластины имеет расточенные отверстия. Предпочтительно трубный пучок содержит U-образные трубы, причем каждая труба имеет изгиб и два колена. Предпочтительно пакет перераспределительных камер включает в себя впускную перераспределительную камеру и выпускную перераспределительную камеру, соединенные с одним и тем же U-образным трубным пучком.In a preferred embodiment, a plurality of redistribution chambers are stacked on top of each other to form a stack of preferably box-shaped redistribution chambers and preferably with the stack stacked vertically. Preferably, the plate element is common to stacked redistribution chambers, with preferably the plate element having bored holes. Preferably, the tube bundle comprises U-shaped tubes, each tube having a bend and two elbows. Preferably, the redistribution chamber stack includes an inlet redistribution chamber and an outlet redistribution chamber connected to the same U-shaped tube bundle.

В случае (вертикального) пакета из перераспределительных камер предпочтительно в форме короба разные пластины могут быть общими для перераспределительных камер пакета. Это может относиться, например, к задней пластине (например, с расточенными отверстиями для соединения с трубным пучком) и к боковой пластине. Горизонтальная пластина может быть общей для двух смежных камер, обеспечивая верхнюю пластину и нижнюю пластину, в частности, когда камеры принимают текучую среду под одинаковым давлением в процессе эксплуатации. В случае вертикального пакета из четырех или более перераспределительных камер для верхней перераспределительной камеры патрубок может быть присоединен к верхней пластине, для нижней перераспределительной камеры патрубок может быть при- 10 040529 соединен к нижней пластине, и для перераспределительных камер в середине патрубки могут быть присоединены к боковой пластине. В предпочтительном варианте осуществления перераспределительная камера обеспечена патрубками на двух противоположных боковых пластинах, и в процессе эксплуатации их используют, например, в качестве как впускных, так и выпускных отверстий. Преимуществом является то, что это может способствовать хорошему распределению текучей среды по трубам и эффективному удалению жидкости из труб. В частности, благодаря тому, что в некоторых вариантах осуществления перераспределительная камера в форме короба имеет ширину (от стороны к стороне), которая превышает высоту перераспределительной камеры, и при этом то же самое относится к зоне задней пластины, которая обеспечена отверстиями.In the case of a (vertical) stack of redistribution chambers, preferably box-shaped, different plates can be common to the redistribution chambers of the stack. This may apply, for example, to the back plate (eg with counterbored holes for connection to the tube bundle) and to the side plate. The horizontal plate may be shared between two adjacent chambers, providing a top plate and a bottom plate, particularly when the chambers receive fluid at the same pressure during operation. In the case of a vertical stack of four or more redistribution chambers, for the upper redistribution chamber, the spigot may be connected to the top plate, for the lower redistribution chamber, the spigot may be connected to the bottom plate, and for the redistribution chambers in the middle, the spigots may be attached to the side plate. plate. In a preferred embodiment, the redistribution chamber is provided with nozzles on two opposite side plates, and these are used during operation, for example, as both inlet and outlet ports. Advantageously, this can promote good distribution of the fluid through the pipes and efficient removal of fluid from the pipes. In particular, due to the fact that in some embodiments, the box-shaped redistribution chamber has a width (from side to side) that exceeds the height of the redistribution chamber, and the same applies to the area of the rear plate, which is provided with holes.

В иллюстративном варианте осуществления с пакетом перераспределительных камер все патрубки, соединенные с указанным пакетом, проходят к верхней части кожуха. В сочетании, например, с несущими конструкциями для трубного пучка в сосуде между нижней частью кожуха и трубным пучком это может обеспечить адаптацию к расширению и/или сокращению оборудования. В случае пакета перераспределительных камер камеры могут иметь, например, общую совместно используемую заднюю пластину, и для вертикального пакета общими совместно используемыми также могут быть боковые пластины.In an exemplary embodiment with a stack of redistribution chambers, all nozzles connected to said stack extend to the top of the housing. In combination, for example, with support structures for the tube bundle in the vessel between the bottom of the shell and the tube bundle, this can accommodate expansion and/or contraction of the equipment. In the case of a stack of redistributing chambers, the chambers may have, for example, a common shared back plate, and for a vertical stack, the side plates may also be shared.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления расстояние в направлении по длине между первым и вторым концами патрубка составляет для одного или более патрубков (или даже для всех патрубков) менее 20% или менее 10% от длины сосуда или менее 20% или менее 10% от длины прямых участков труб.In some illustrative embodiments, the distance in the length direction between the first and second ends of the nozzle is for one or more nozzles (or even for all nozzles) less than 20% or less than 10% of the length of the vessel, or less than 20% or less than 10% of the length of the straight lines. pipe sections.

В дополнительном варианте осуществления один или более патрубков проходят в направлении по длине, например, когда патрубки расположены, по существу, параллельно (например, с отклонением менее 5°) трубам (прямым участкам труб). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления расстояние в направлении по длине между первым и вторым концами патрубка составляет для одного или более, или даже для всех патрубков более 10% или более 20% от длины прямых участков труб.In a further embodiment, one or more nozzles extend in a length direction, for example, when the nozzles are located essentially parallel (eg, with a deviation of less than 5°) pipes (straight pipe sections). In some illustrative embodiments, the distance in the lengthwise direction between the first and second ends of the nozzle is for one or more, or even for all of the nozzles, more than 10% or more than 20% of the length of the straight pipe sections.

Как правило, в перераспределительной камере количество труб, соединенных с этой перераспределительной камерой, по меньшей мере в 10 раз превышает количество патрубков, соединенных с этой перераспределительной камерой, например, превышает по меньшей мере в 50 раз или по меньшей мере в 100 раз. Соответственно, патрубки, по существу, имеют площадь поверхности в поперечном сечении (перпендикулярном направлению потока) внутреннего пространства потока патрубка, которая по меньшей мере в 10 или по меньшей мере в 20 раз больше, чем аналогичная площадь трубы.Typically, in a redistribution chamber, the number of pipes connected to this redistribution chamber is at least 10 times the number of nozzles connected to this redistribution chamber, for example, at least 50 times or at least 100 times. Accordingly, the nozzles substantially have a cross-sectional surface area (perpendicular to the flow direction) of the inner flow space of the nozzle that is at least 10 or at least 20 times greater than the same pipe area.

Каждый патрубок имеет по меньшей мере два конца патрубка, причем концы патрубков относятся к концевым частям, а не только к боковому краю. Патрубок также может иметь, например, три конца патрубка в случае Y-образного патрубка. Конец патрубка соединен с перераспределительной камерой. Например, торец патрубка может примыкать к (плоской) стороне стенки перераспределительной камеры посредством бесщелевого соединения. Конец патрубка также может быть вставлен через отверстие в стенке перераспределительной камеры, например, когда щель между стенкой и частью патрубка герметизирована сварным швом.Each branch pipe has at least two pipe ends, and the ends of the pipes belong to the end parts, and not just to the side edge. The nozzle can also have, for example, three nozzle ends in the case of a Y-shaped nozzle. The end of the branch pipe is connected to the redistribution chamber. For example, the end of the nozzle may abut the (flat) side of the redistribution chamber wall by means of a gapless connection. The end of the tube can also be inserted through an opening in the wall of the redistribution chamber, for example when the gap between the wall and part of the tube is sealed with a weld.

Аналогичным образом конец патрубка (концевая часть) соединена с кожухом, например конец патрубка может примыкать к кожуху, например, посредством бесщелевого соединения. В случае, если стенка кожуха включает в себя элемент из углеродистой стали, и текучая среда, подлежащая перемещению через патрубок, включает в себя карбамат, конец патрубка или концевая часть патрубка может быть вставлена через отверстие в кожухе. Щель между вставленной частью патрубка и поверхностью отверстия кожуха (включая любую подверженную воздействию углеродистую сталь) может быть закрыта с помощью сварки также с внутренней стороны кожуха, поскольку место для лунки будет доступно. Необязательно часть патрубка, такую как гильза (например, из дуплексной нержавеющей стали), сначала вставляют через отверстие, щель герметично закрывают, например, посредством сварки, и вставленную часть патрубка (например, гильзу) соединяют с другой частью патрубка, например, с помощью сварки по внутренней кромке отверстий. Например, конденсатор содержит концевую часть патрубка, вставленную через отверстие в кожухе и имеющую герметично закрытую щель между вставленной частью патрубка и кожухом.Similarly, the end of the pipe (end part) is connected to the casing, for example the end of the nozzle can be adjacent to the casing, for example, through a gapless connection. In case the housing wall includes a carbon steel member and the fluid to be conveyed through the nozzle includes carbamate, the end of the nozzle or the end of the nozzle may be inserted through the opening in the casing. The gap between the inserted part of the pipe and the opening surface of the casing (including any exposed carbon steel) can be closed by welding also from the inside of the casing, since the place for the hole will be available. Optionally, a nozzle part, such as a sleeve (e.g., duplex stainless steel), is first inserted through the hole, the slot is sealed, for example, by welding, and the inserted nozzle part (e.g., sleeve) is connected to another nozzle part, for example, by welding. along the inner edge of the holes. For example, the condenser includes a pipe end inserted through an opening in the casing and having a hermetically sealed gap between the inserted nozzle part and the casing.

В варианте осуществления, в котором перераспределительная камера оснащена множеством патрубков, эти патрубки необязательно соединены с коллектором (или соединительным сегментом), который может быть размещен внутри или снаружи сосуда. В некоторых вариантах осуществления патрубок содержит соединительный сегмент (например, Т-соединение), который соединяет по меньшей мере три сегмента патрубка. При использовании такого патрубка два конца патрубка могут быть, например, соединены с перераспределительной камерой и один конец патрубка - с кожухом. В иллюстративном варианте осуществления впускной патрубок соединен с нижней пластиной нижней перераспределительной камеры вертикального пакета перераспределительных камер посредством двух или более сегментов патрубка, каждый из которых соединен с нижней пластиной, по меньшей мере один сегмент патрубка соединен с кожухом, и расположенный внутри пространства сосуда соединительный сегмент, соединяющий указанные сегменты патрубка. Указанные по меньшей мере два сегмента патрубка, соединенные с перераспределительной камерой, могут быть разнесены друг от друга для оптимального распределенияIn an embodiment in which the redistribution chamber is equipped with a plurality of nozzles, these nozzles are optionally connected to a manifold (or connecting segment) that can be placed inside or outside the vessel. In some embodiments, the nozzle includes a connecting segment (eg, a T-joint) that connects at least three nozzle segments. When such a pipe is used, two ends of the pipe can be, for example, connected to the redistribution chamber and one end of the pipe to the casing. In an exemplary embodiment, the inlet is connected to the bottom plate of the lower redistribution chamber of the vertical redistribution chamber stack by means of two or more pipe segments, each of which is connected to the bottom plate, at least one pipe segment is connected to the casing, and located inside the vessel space, the connecting segment, connecting the specified segments of the branch pipe. Said at least two pipe segments connected to the redistribution chamber can be spaced apart for optimal distribution

- 11 040529 текучих сред по трубам.- 11 040529 fluids through pipes.

Конденсатор может быть изготовлен, например, способом, включающим в себя монтаж трубного пучка в кожухе (имеющем по меньшей мере один открытый конец), например, как на опорных перегородках. Изобретение также относится к такому способу изготовления. Способ может включать в себя присоединение перераспределительных камер к концам труб до или после монтажа трубного пучка, например, с помощью сварки по внутренней кромке отверстий. Например, в кожух устанавливают трубный пучок, присоединенный к пакету перераспределительных камер. Способ может включать в себя присоединение патрубков к перераспределительной камере после монтажа трубного пучка. Патрубки могут быть вставлены через кожух до или после монтажа. Способ может включать в себя закрытие сосуда, например, путем присоединения закрывающего колпачка (например, полуголовки), по существу, к цилиндрической средней части сосуда, имеющего по меньшей мере один открытый конец, например, в конце средней части, где размещена перераспределительная камера.The condenser may be manufactured, for example, by a method including mounting the tube bundle in a casing (having at least one open end), such as on support baffles. The invention also relates to such a manufacturing method. The method may include attaching the redistribution chambers to the ends of the pipes before or after the installation of the tube bundle, for example by welding along the inner edge of the holes. For example, a tube bundle attached to a package of redistribution chambers is installed in the casing. The method may include connecting nozzles to the redistribution chamber after the tube bundle has been installed. The spigots can be inserted through the casing before or after installation. The method may include closing the vessel, for example, by attaching a closure cap (e.g., half head) to a substantially cylindrical middle portion of the vessel having at least one open end, for example, at the end of the middle portion where the redistribution chamber is located.

Иллюстративные варианты осуществления изобретения представлены и описаны совместно с чертежами, причем эти чертежи не ограничивают изобретение или формулу изобретения.Illustrative embodiments of the invention are presented and described in conjunction with the drawings, and these drawings do not limit the invention or the claims.

На фиг. 1 представлен сравнительный карбаматный конденсатор высокого давления, выполненный не в соответствии с изобретением. Конденсатор (100) представлен в виде кожухотрубного теплообменника (101) и выполнен в виде горизонтального затопленного конденсатора с U-образным трубным пучком (103) для охлаждающей текучей среды и имеет в процессе эксплуатации газ, подлежащий конденсированию, в межтрубном пространстве (105). Часть нижней половины конденсатора (100) показана на фиг. 1. Теплообменник (101) содержит сосуд (102), причем сосуд содержит кожух (1) и трубный пучок (103). Кожух выполнен с возможностью выдерживать высокое давление и заключает в себе пространство (104) сосуда. Сосуд (102) также содержит коллектор (107). Коллектор (107) не заключен в кожух (1) и находится за пределами пространства (104) сосуда. В пространстве (104) сосуда обеспечены трубы (2) трубного пучка (103). Пространство между трубами (2) и кожухом (1) представляет собой межтрубное пространство (105) для приема газа, подлежащего конденсированию. Соответственно, сосуд содержит газовпускное отверстие (4) в межтрубное пространство (105) и выпускное отверстие (5) для жидкости из межтрубного пространства (105), и соответствующие отверстия для технологической среды в кожухе (1). Сосуд дополнительно содержит впускное отверстие (13) для карбаматного рециркулята, включающее в себя отверстие в кожухе (1). Сосуд дополнительно содержит газораспределительное устройство (6), соединенное с газовпускным отверстием (4). Газораспределительное устройство (6) выполнено с возможностью распределения газа, подлежащего конденсированию (например, газовой смеси из стриппера высокого давления в установке по производству карбамида), в межтрубном пространстве (105).In FIG. 1 shows a comparative high pressure carbamate condenser not in accordance with the invention. The condenser (100) is presented in the form of a shell-and-tube heat exchanger (101) and is made in the form of a horizontal flooded condenser with a U-shaped tube bundle (103) for cooling fluid and has a gas to be condensed in the annulus (105) during operation. A portion of the lower half of the condenser (100) is shown in FIG. 1. The heat exchanger (101) contains a vessel (102), and the vessel contains a casing (1) and a tube bundle (103). The casing is made with the ability to withstand high pressure and encloses the space (104) of the vessel. The vessel (102) also contains a collector (107). The collector (107) is not enclosed in a casing (1) and is located outside the space (104) of the vessel. In the space (104) of the vessel, pipes (2) of the tube bundle (103) are provided. The space between the pipes (2) and the casing (1) is an annulus (105) for receiving the gas to be condensed. Accordingly, the vessel contains a gas inlet (4) into the annulus (105) and an outlet (5) for liquid from the annular space (105), and corresponding openings for the process medium in the casing (1). The vessel additionally contains an inlet (13) for carbamate recirculation, which includes an opening in the casing (1). The vessel additionally contains a gas distribution device (6) connected to the gas inlet (4). The gas distribution device (6) is configured to distribute the gas to be condensed (for example, the gas mixture from the high pressure stripper in the urea plant) in the annular space (105).

Сосуд (102) также содержит трубную решетку (108). Трубная решетка отделяет межтрубное пространство (105) от коллектора (107) и поэтому должна выдерживать большие перепады давлений. Один открытый конец, по существу, цилиндрического кожуха (1) герметично закрыт трубной решеткой (108). Трубная решетка содержит расточенные отверстия (110) для охлаждающей текучей среды. Концы (3) труб (2) соединены с трубной решеткой (108), так что текучая среда может протекать между трубами и коллектором (107). Коллектор обеспечен отверстием (109), которое используется в качестве впускного или выпускного отверстия, так что охлаждающая текучая среда протекает между отверстием (109) к большому количеству труб (2), например, к более чем 100 трубам. Трубная решетка (108) представляет собой, например, по существу, круговую металлическую пластину и обычно представляет собой толстую пластину из углеродистой стали (например, углеродистой стали толщиной примерно 30-60 см), облицованную коррозионностойкой сталью со стороны, обращенной к межтрубному пространству (105), например, облицованную сплавом дуплексной нержавеющей стали (которая включает в себя, например, наплавленный слой).The vessel (102) also contains a tube sheet (108). The tube sheet separates the annulus (105) from the header (107) and must therefore withstand large pressure drops. One open end of the substantially cylindrical casing (1) is hermetically sealed by the tube sheet (108). The tube sheet contains bored holes (110) for the cooling fluid. The ends (3) of the tubes (2) are connected to the tube sheet (108) so that fluid can flow between the tubes and the manifold (107). The manifold is provided with an opening (109) which is used as an inlet or outlet so that cooling fluid flows between the opening (109) to a large number of pipes (2), for example more than 100 pipes. The tubesheet (108) is, for example, a substantially circular metal plate and is typically a thick plate of carbon steel (e.g., about 30-60 cm thick carbon steel) lined with corrosion-resistant steel on the side facing the annulus (105 ), such as alloy-clad duplex stainless steel (which includes, for example, a weld deposit).

Для сравнительного карбаматного конденсатора, показанного на фиг. 1 (не в соответствии с изобретением), конструкция трубной решетки (108) является сложной и дорогостоящей с учетом необходимости выдерживать высокое давление, воздействие по меньшей мере на одну сторону высококоррозионной технологической среды и очень большое количество труб. Кроме того, любые щели между трубами и трубной решеткой создают высокий риск щелевой коррозии, поскольку они находятся в контакте со средой, содержащей карбамат. Щели присутствуют, например, в случае, когда колена труб проходят через расточенные отверстия, диаметры которых, например, (слегка) больше наружного диаметра трубы. Щелевая коррозия особенно сильно воздействует на металлические детали, находящиеся в контакте с карбаматом. Щелевая коррозия может вызывать трудности в поддержании пассивирующего слоя на стали с пассивирующими агентами (такими как кислород) в щелях вследствие ограниченного потока в щелях. Коррозия также возникает в щелях, если в таких щелях воздействию подвергается углеродистая сталь. Таким образом, в известных бассейновых конденсаторах трубы часто не вставлены в расточенные отверстия, а соединены с трубной решеткой бесщелевым способом с использованием, например, сварки по внутренней кромке отверстий. Воздействие на деталь из углеродистой стали в трубной решетке технологического конденсата и водяного пара в расточенных отверстиях не является проблематичным.For the comparative carbamate capacitor shown in FIG. 1 (not in accordance with the invention), the design of the tubesheet (108) is complex and costly in view of the need to withstand high pressure, exposure to at least one side of a highly corrosive process environment, and a very large number of tubes. In addition, any gaps between the tubes and the tube sheet create a high risk of crevice corrosion because they are in contact with the medium containing the carbamate. Slots are present, for example, when pipe bends pass through bored holes whose diameters are, for example, (slightly) larger than the outside diameter of the pipe. Crevice corrosion is particularly severe on metal parts in contact with carbamate. Crevice corrosion can cause difficulty in maintaining a passivating layer on steel with passivating agents (such as oxygen) in the crevices due to limited flow in the crevices. Corrosion also occurs in crevices if carbon steel is attacked in such crevices. Thus, in prior art pool condensers, the tubes are often not inserted into bored holes, but are connected to the tube sheet in a gap-free manner using, for example, welding along the inner edge of the holes. Exposure of a carbon steel part in a tube sheet to process condensate and water vapor in bored holes is not problematic.

В случае, если карбамидный раствор, который также содержит карбамат, подают в виде охлаждающей текучей среды в коллектор (107), например, при использовании в способе, описанном вIn the event that a carbamide solution, which also contains carbamate, is supplied as a cooling fluid to the collector (107), for example, when used in the method described in

- 12 040529- 12 040529

US 2015/0119603, на стороне трубной решетки (108), обращенной к коллектору (107), также необходим коррозионно-защитный слой, и поверхность из углеродистой стали расточенных отверстий (110) не должна подвергаться воздействию охлаждающей текучей среды. Альтернатива в виде однолистовой трубной решетки из сплава дуплексной нержавеющей стали не осуществима в практическом плане, поскольку не существует, по меньшей мере, приемлемого в практическом плане пути изготовления гомогенных пластин из дуплексной нержавеющей стали, имеющих толщину (например, 30-60 см), достаточную для того, чтобы выдерживать среду под высоким давлением.US 2015/0119603, on the side of the tube sheet (108) facing the manifold (107), a corrosion protection layer is also required, and the carbon steel surface of the bores (110) must not be exposed to the cooling fluid. The alternative of a single sheet duplex stainless steel alloy tubesheet is not practicable because there is at least no practical way to produce homogeneous duplex stainless steel plates having a thickness (e.g. 30-60 cm) sufficient to withstand high pressure environments.

В US 2015/0086440 описан способ изготовления, при котором гильзы вставляют в расточенные отверстия через трубную решетку таким образом, что гильзы проходят через трубную решетку. Гильзы намного короче, чем трубы. Гильзы могут быть приварены (снаружи) с обеих сторон трубной решетки таким образом, чтобы герметично изолировать слой углеродистой стали трубной решетки от текучей среды в межтрубном пространстве (105) и от текучей среды в коллекторе (107). С одной стороны трубной решетки гильзы затем соединяют с коленами U-образного трубного пучка с помощью сварки по внутренней кромке отверстий. Таким образом, после приваривания гильз к трубной решетке концы труб соединяют с гильзами с помощью сварки изнутри путем введения сварочного электрода в гильзы со стороны низкого давления (со стороны коллектора) и формирования сварного шва по внутренней кромке отверстий.US 2015/0086440 describes a manufacturing method in which the sleeves are inserted into bored holes through the tube sheet in such a way that the sleeves pass through the tube sheet. Sleeves are much shorter than pipes. Sleeves may be welded (outside) on both sides of the tubesheet so as to seal off the carbon steel layer of the tubesheet from the fluid in the annular space (105) and from the fluid in the header (107). On one side of the tube sheet, the sleeves are then connected to the elbows of the U-shaped tube bundle by welding along the inner edge of the holes. Thus, after the sleeves are welded to the tube sheet, the ends of the pipes are connected to the sleeves by welding from the inside by inserting the welding electrode into the sleeves from the low pressure side (manifold side) and forming a weld along the inner edge of the holes.

Соответственно, наружное приваривание гильз к трубной решетке выполняют до присоединения гильз к трубному пучку, поскольку в противном случае трубный пучок (с большим количеством близко расположенных труб) препятствует доступу с одной стороны трубной решетки. Однако недостатком является то, что для каждой трубы необходимы три сварки, что приводит к высоким конструкционным издержкам.Accordingly, the external welding of the sleeves to the tube sheet is performed before the sleeves are connected to the tube bundle, because otherwise the tube bundle (with a large number of closely spaced tubes) impedes access from one side of the tube sheet. However, the disadvantage is that three welds are required for each pipe, resulting in high construction costs.

Если согласно способу, описанному в US 2015/0086440, гильзу исключить и трубы напрямую присоединить к трубной решетке при помощи сварки по внутренней кромке отверстий, пластина из углеродистой стали внутри трубной решетки будет подвергаться в расточенных отверстиях воздействию карбамата, присутствующего в карбамидном растворе, который используют в качестве охлаждающей текучей среды внутри труб. Это вызовет коррозию. Если трубы вставить в расточенные отверстия, между концами труб, вставленных в расточенные отверстия, и трубной решеткой будет иметься щель, т.е. зазор между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью отверстия в трубной решетке, позволяющая технологической среде контактировать с частью трубной решетки, выполненной из углеродистой стали. В настоящем изобретении стенка перераспределительной камеры (включая участок стенки с расточенными отверстиями, как в традиционной трубной решетке) выгодным образом может быть изготовлена из однолистовой дуплексной нержавеющей стали, так что карбамидный раствор, содержащий карбамат, который используют в качестве охлаждающей текучей среды, может контактировать с поверхностью расточенных отверстий, не вызывая особого риска возникновения коррозии.If, according to the method described in US 2015/0086440, the sleeve is omitted and the pipes are directly attached to the tube sheet by welding along the inner edge of the holes, the carbon steel plate inside the tube sheet will be exposed in the bored holes to the carbamate present in the urea solution that is used as a cooling fluid inside the pipes. This will cause corrosion. If the pipes are inserted into the bore holes, there will be a gap between the ends of the pipes inserted into the bore holes and the tube sheet, i.e. a gap between the outer surface of the pipe and the inner surface of the hole in the tube sheet, allowing the process fluid to contact with a part of the tube sheet made of carbon steel. In the present invention, the wall of the redistribution chamber (including the wall portion with bored holes, as in a conventional tube sheet) can advantageously be made of single sheet duplex stainless steel, so that a carbamide solution containing carbamate, which is used as a cooling fluid, can be contacted with surface of bored holes without causing a particular risk of corrosion.

Одним из вариантов увеличения продолжительности пребывания конденсата в межтрубном пространстве в конденсаторе, показанном на фиг. 1, является увеличение диаметра кожуха таким образом, чтобы кожух имел намного большую площадь поверхности в поперечном сечении, чем трубный пучок, например, как показано в US 5767313. Недостаток заключается в том, что диаметр трубной решетки также увеличивается, поскольку трубная решетка используется для герметизации с одного конца кожуха, и в результате напряжение, создаваемое перепадом давлений, также увеличивается.One of the options for increasing the residence time of the condensate in the annular space in the condenser shown in Fig. 1 is to increase the diameter of the casing so that the casing has a much larger surface area in cross section than the tube bundle, for example as shown in US 5,767,313. The disadvantage is that the diameter of the tube sheet also increases as the tube sheet is used for sealing from one end of the casing, and as a result, the stress created by the pressure difference also increases.

На фиг. 2А представлен пример карбаматного конденсатора (100) в соответствии с изобретением. На фиг. 2В представлена увеличенная часть. Вместо коллектора (107) и трубной решетки (108), как показано на фиг. 1, карбаматный конденсатор (100) содержит перераспределительную камеру (7) со стенкой (8). Стенка (8) выполнена с возможностью отделения текучей среды в перераспределительной камере (7) от текучей среды в межтрубном пространстве (105). Эти две текучие среды, по существу, имеют разный состав в процессе эксплуатации. Перераспределительная камера (7) находится внутри пространства (104) сосуда и, таким образом, заключена в кожух (1). Кожух (1) выполнен с возможностью удержания текучей среды, находящейся в жидкостном контакте с наружной поверхностью труб (2). Множество труб (2а, 2b) соединены с каждой отдельной перераспределительной камерой (7), так что текучая среда может протекать между трубами (2) и перераспределительной камерой (7) через отверстия (12) (например, расточенные отверстия) в стенке (8), которые обеспечены на участке (11) стенки (8).In FIG. 2A shows an example of a carbamate capacitor (100) in accordance with the invention. In FIG. 2B is an enlarged view. Instead of manifold (107) and tube sheet (108) as shown in FIG. 1, the carbamate condenser (100) comprises a redistribution chamber (7) with a wall (8). The wall (8) is configured to separate the fluid in the redistribution chamber (7) from the fluid in the annulus (105). These two fluids essentially have different compositions during operation. The redistribution chamber (7) is located inside the space (104) of the vessel and is thus enclosed in a casing (1). The casing (1) is configured to hold the fluid in fluid contact with the outer surface of the pipes (2). A plurality of pipes (2a, 2b) are connected to each individual redistribution chamber (7) so that fluid can flow between the pipes (2) and the redistribution chamber (7) through holes (12) (for example, bore holes) in the wall (8) , which are provided on the section (11) of the wall (8).

Концы (3) труб (2) присоединены к стенке (8) таким образом, что отверстия концов труб выровнены в соответствии с отверстием (12) стенки (8). Это схематически показано на фиг. 2С, при этом диаметр труб (2а, 2b) преувеличен по сравнению с перераспределительной камерой (7). Концы (3) труб присоединяют, например, с помощью сварки по внутренней кромке отверстий. Перераспределительная камера (7) соединена с отверстием (10) в кожухе (1), которое предназначено для (охлаждающей) текучей среды, с помощью патрубка (9). Патрубок (9) расположен в пространстве (104) сосуда и предпочтительно обращен к межтрубному пространству (105). Патрубок (9) проходит между отверстием (10) кожуха (1) и перераспределительной камерой (7), более конкретно к отверстию (14) перераспределительной камеры (7). Таким образом, охлаждающая жидкость может перемещаться между отверстием (10) в кожухе (1) и трубами (2) через перераспределительную камеру (7) и патрубок (9), в то время как охлаждающая текучаяThe ends (3) of the pipes (2) are attached to the wall (8) in such a way that the holes of the ends of the pipes are aligned in accordance with the hole (12) of the wall (8). This is shown schematically in FIG. 2C, with the diameter of the pipes (2a, 2b) being exaggerated compared to the redistribution chamber (7). The ends (3) of the pipes are attached, for example, by welding along the inner edge of the holes. The redistribution chamber (7) is connected to the opening (10) in the casing (1), which is intended for the (cooling) fluid, by means of a pipe (9). The branch pipe (9) is located in the space (104) of the vessel and preferably faces the annular space (105). The branch pipe (9) passes between the opening (10) of the casing (1) and the redistribution chamber (7), more specifically to the opening (14) of the redistribution chamber (7). Thus, the coolant can move between the hole (10) in the casing (1) and the pipes (2) through the redistribution chamber (7) and the pipe (9), while the coolant

- 13 040529 среда отделена от технологической текучей среды в межтрубном пространстве (105). В процессе эксплуатации патрубок (9) с внутренней стороны находится в контакте с охлаждающей текучей средой и с наружной стороны в контакте с технологической средой в межтрубном пространстве (105). Как показано на фиг. 2А и 2В, карбаматный конденсатор (100) также содержит люк (106) и перегородки (15).- 13 040529 the medium is separated from the process fluid in the annulus (105). During operation, the pipe (9) is in contact with the cooling fluid from the inside and is in contact with the process medium in the annulus (105) from the outside. As shown in FIG. 2A and 2B, the carbamate condenser (100) also includes a manhole (106) and baffles (15).

На фиг. 2D схематично представлен вид в поперечном сечении, перпендикулярный длине иллюстративного варианта осуществления. Карбаматный конденсатор (100) содержит вертикальный пакет из 4 перераспределительных камер (7) в форме короба, каждая из которых имеет патрубок (9), причем часть (11) с расточенными отверстиями показана для каждой перераспределительной камеры (7). Расположение патрубков (9) на фиг. 2D является схематичным, возможны многочисленные варианты. Патрубки (9), по существу, проходят от перераспределительных камер наружу к отверстию (1) в кожухе (1). Ссылочные номера, которые одинаковы для фиг. 1 и 2, предпочтительно имеют те же признаки на фиг. 2, как описано применительно к фиг. 1.In FIG. 2D is a schematic cross-sectional view perpendicular to the length of an exemplary embodiment. The carbamate condenser (100) contains a vertical stack of 4 box-shaped redistribution chambers (7), each of which has a branch pipe (9), with a bored portion (11) shown for each redistribution chamber (7). The location of the nozzles (9) in Fig. 2D is schematic, many variations are possible. The pipes (9) essentially extend from the redistribution chambers outward to the opening (1) in the casing (1). Reference numbers that are the same for FIGS. 1 and 2 preferably have the same features in FIG. 2 as described with respect to FIG. 1.

На фиг. 3 представлен пример установки по производству карбамида в соответствии с настоящим изобретением. Установка содержит секцию синтеза высокого давления, содержащую карбамидный реактор R, стриппер S и карбаматный конденсатор ВД НРСС. Реактор R сообщается по потоку жидкости для раствора USS синтеза карбамида со стриппером S, в котором для отпаривания используют подаваемый CO₂, в дополнение к нагреву посредством косвенного теплообмена с водяным паром. Необязательно реактор R объединен с конденсатором НРСС в одном сосуде, который сообщается по потоку жидкости со стриппером S. Раствор USS синтеза карбамида также содержит карбамат, аммиак и воду, которые должны быть удалены (по меньшей мере частично) из конечного карбамидного продукта с помощью стриппера S и секции REC регенерации, содержащей секцию низкого давления и, например, состоящей из секции низкого давления без секции среднего давления. Ниже по потоку от REC необязательно обеспечена секция EVAP испарения для удаления воды с получением плава UM карбамида, который необязательно отверждают в доводочной секции FINISH с получением твердого карбамидного продукта SU. Стриппер S сообщается по потоку газа для газовой смеси SG с конденсатором НРСС. Конденсатор НРСС содержит два U-образных трубных пучка Т1 и Т2. Каждый трубный пучок (T1, T2) содержит множество труб (например, более 100 труб). Каждая труба соединена одним концом с впускной перераспределительной камерой RC1A, RC2A и другим концом с выпускной перераспределительной камерой RC1B, RC2B. Впускная перераспределительная камера (RC1A, RC2A) соединена с впускным патрубком D1a, D2a. Выпускная перераспределительная камера (RC1B, RC2B) соединена с выпускным патрубком (D1b, D2b).In FIG. 3 shows an example of a urea plant according to the present invention. The plant contains a high-pressure synthesis section containing a carbamide reactor R, a stripper S and a carbamate condenser HP NRSS. The reactor R is in fluid flow communication for the urea synthesis solution USS with the stripper S, which uses CO ₂ feed for stripping in addition to heating by indirect heat exchange with steam. Optionally, reactor R is combined with an HPCC condenser in a single vessel that is in fluid communication with stripper S. The urea synthesis solution USS also contains carbamate, ammonia and water, which must be removed (at least partially) from the final urea product using stripper S and a regeneration section REC comprising a low pressure section and, for example, consisting of a low pressure section without a medium pressure section. An evaporator section EVAP is optionally provided downstream of the REC to remove water to form a urea melt UM, which is optionally solidified in a FINISH section to form a solid urea product SU. The stripper S is in fluid flow communication for the gas mixture SG with the HPCC condenser. The HPCC condenser contains two U-shaped tube bundles T1 and T2. Each tube bundle (T1, T2) contains a plurality of tubes (eg, more than 100 tubes). Each pipe is connected at one end to the inlet redistribution chamber RC1A, RC2A and the other end to the outlet redistribution chamber RC1B, RC2B. The inlet redistribution chamber (RC1A, RC2A) is connected to the inlet pipe D1a, D2a. The outlet redistribution chamber (RC1B, RC2B) is connected to the outlet (D1b, D2b).

Конденсацию выполняют на кожуховой стороне НРСС, к которой также подают сырьевой NH₃. Стриппер S сообщается по потоку жидкости для отпаренного карбамидного раствора SUSS через расширительное устройство (например, расширительный клапан) V1 с испарительным сосудом F1 для разделения газ/жидкость. Испарительный сосуд F1 сообщается по потоку жидкости для карбамидного раствора MPUS под средним давлением, который по-прежнему содержит карбамат, с трубным пучком Т2. В трубном пучке Т2 раствор MPUS нагревается, и в результате карбамат в MPUS разлагается. С выпускного отверстия трубного пучка Т2 раствор MPUS подают в сепаратор газ/жидкость, например, в испарительный сосуд (F2). Газ G1 направляют в конденсатор МРС, который, как правило, эксплуатируют под средним давлением (СД) и в теплообмене, например, с секцией EVAP испарения. Жидкость US1 из сепаратора F2 направляют, например, в секцию (REC) регенерации низкого давления для дополнительного удаления карбамата и воды и затем в виде карбамидного раствора US2 в секцию EVAP испарения. В секции REC регенерации карбамидный раствор подвергают разложению карбамата путем нагревания, как правило, под низким давлением, и удаленные газы конденсируют в жидкостный рециркуляционный карбаматный поток CR2. Конденсатор МРС также может принимать газ G2 из испарительного сосуда F1, несконденсированные газы G3 из НРСС и (не показано) отходящий газ из R. Конденсат из МРС направляют с помощью насоса (не показан) в виде жидкого карбаматного рециркулята CR1 в секцию синтеза, в частности в пространство кожуха конденсатора НРСС, обычно в сочетании с жидким карбаматным рециркулятом (CR2) из секции REC регенерации. Конденсатор НРСС сообщается по потоку жидкости для конденсата С с реактором. В альтернативном варианте осуществления или дополнительно часть USS можно отправлять из R в трубный пучок Т2, например, в F в обход стриппера S. В трубном пучке Т1 воду (как правило, конденсат) преобразуют в водяной пар (не показано).Condensation is carried out on the shell side of the HPCC, to which feed NH ₃ is also fed. The stripper S is in fluid flow communication for the stripped urea solution SUSS via an expansion device (eg expansion valve) V1 with a flash vessel F1 for gas/liquid separation. The flash vessel F1 is in fluid flow communication for the medium pressure MPUS urea solution, which still contains the carbamate, with the tube bundle T2. In the T2 tube bundle, the MPUS solution is heated, and as a result, the carbamate in the MPUS decomposes. From the outlet of the tube bundle T2, the MPUS solution is fed into a gas/liquid separator, eg a flash vessel (F2). Gas G1 is sent to the MPC condenser, which is typically operated under medium pressure (MP) and in heat exchange, for example, with an evaporative EVAP section. Fluid US1 from separator F2 is sent, for example, to the low pressure regeneration section (REC) for further removal of carbamate and water and then as urea solution US2 to the evaporation section EVAP. In the regeneration section REC, the urea solution is subjected to decomposition of the carbamate by heating, typically at low pressure, and the removed gases are condensed into a liquid carbamate recycle stream CR2. The MPC condenser can also receive gas G2 from flash vessel F1, non-condensed gases G3 from HPCC and (not shown) off-gas from R. The condensate from MPC is sent by means of a pump (not shown) in the form of liquid carbamate recycle CR1 to the synthesis section, in particular into the HPCC condenser shell space, usually in combination with liquid carbamate recycle (CR2) from the regeneration REC section. The HPCC condenser is in fluid flow communication for condensate C with the reactor. In an alternative or additional embodiment, a portion of the USS may be sent from R to tube bundle T2, eg to F, bypassing stripper S. In tube bundle T1, water (typically condensate) is converted to steam (not shown).

В настоящем документе формы единственного числа включают в себя понятие один или более. Термин содержащий предусматривает наличие других элементов помимо указанных. Выше были описаны различные иллюстративные варианты осуществления частично со ссылкой на сопроводительные чертежи, однако настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. Признаки отдельно описанных вариантов осуществления, по существу, могут быть скомбинированы друг с другом, что будет понятно специалисту в данной области. Стадии производственного процесса могут быть реализованы с соответствующими устройствами и сообщениями по потоку текучей среды для установки, обладающей признаками изобретения. Способ по настоящему изобретению предпочтительно выполняют на установке в соответствии с описанием и с использованием карбаматного конденсатора высокого давления в соответствии с описанием со всеми предпочтительными признаками устройств, применяемыми в равной степени для данного способа. Ссылочные обозначения к чертежам в формуле изобретения приве-As used herein, the singular forms include the concept of one or more. The term containing implies the presence of elements other than those specified. Various exemplary embodiments have been described above, in part with reference to the accompanying drawings, however, the present invention is not limited to these embodiments. The features of the separately described embodiments can, as such, be combined with one another as will be understood by one of ordinary skill in the art. The steps of the manufacturing process can be implemented with appropriate devices and fluid flow communications for the plant having the features of the invention. The process of the present invention is preferably carried out in a plant as described and using a high pressure carbamate condenser as described with all the preferred device features equally applicable to the process. Reference designations to the drawings in the claims are

Claims (21)

дены только в качестве иллюстративных примеров и не ограничивают формулу изобретения.are given by way of illustrative examples only and do not limit the claims. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Карбаматный конденсатор (100) высокого давления, содержащий кожухотрубный теплообменник (101), представляющий собой сосуд (102), содержащий кожух (1) и по меньшей мере один трубный пучок (103), содержащий трубы (2), имеющие концы (3), причем кожух (1) заключает в себе пространство (104) сосуда, и причем часть пространства (104) сосуда, находящаяся между трубами (2) и кожухом (1), образует межтрубное пространство (105), при этом теплообменник дополнительно содержит перераспределительную камеру (7), расположенную в указанном пространстве (104) сосуда, причем указанная перераспределительная камера содержит стенку (8) для отделения первой текучей среды в межтрубном пространстве (105) от второй текучей среды внутри перераспределительной камеры (7), множество указанных труб (2а, 2b) соединены с одной перераспределительной камерой (7), так что указанная вторая текучая среда может протекать между указанными трубами (2а, 2b) и указанной перераспределительной камерой (7), и теплообменник (101) дополнительно содержит патрубок (9), проходящий от отверстия (10) для второй текучей среды в указанном кожухе (1) через указанное пространство (104) сосуда к указанной перераспределительной камере (7), так что вторая текучая среда может протекать между концом (3) трубы и указанным отверстием (10) для второй текучей среды в указанном кожухе через указанную перераспределительную камеру (7) и указанный патрубок (9).1. High pressure carbamate condenser (100) containing a shell-and-tube heat exchanger (101), which is a vessel (102) containing a casing (1) and at least one tube bundle (103) containing pipes (2) having ends (3 ), moreover, the casing (1) includes the space (104) of the vessel, and moreover, the part of the space (104) of the vessel located between the pipes (2) and the casing (1) forms an annular space (105), while the heat exchanger additionally contains a redistribution a chamber (7) located in said space (104) of the vessel, wherein said redistribution chamber contains a wall (8) for separating the first fluid in the annulus (105) from the second fluid inside the redistribution chamber (7), a plurality of said pipes (2a , 2b) are connected to one redistribution chamber (7) so that said second fluid can flow between said pipes (2a, 2b) and said redistribution chamber (7), and a heat exchanger (101 ) further comprises a branch pipe (9) extending from the hole (10) for the second fluid in the specified casing (1) through the specified space (104) of the vessel to the specified redistribution chamber (7), so that the second fluid can flow between the end (3 ) pipes and the specified hole (10) for the second fluid in the specified casing through the specified redistribution chamber (7) and the specified branch pipe (9). 2. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.1, в котором перераспределительная камера содержит множество элементов, образующих стенку перераспределительной камеры, и причем по меньшей мере один из указанных элементов выполнен с возможностью открытия и закрытия для обеспечения доступа к внутреннему пространству перераспределительной камеры.2. The high pressure carbamate condenser of claim 1, wherein the redistribution chamber comprises a plurality of elements forming a redistribution chamber wall, and wherein at least one of said elements is openable and closed to provide access to the interior of the redistribution chamber. 3. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.1 или 2, в котором множество перераспределительных камер уложены друг на друга с образованием пакета, и причем элемент пластины с расточенными отверстиями является общим для указанного множества перераспределительных камер.3. A high pressure carbamate condenser according to claim 1 or 2, wherein a plurality of redistribution chambers are stacked on top of each other to form a stack, and wherein the bored plate element is common to said plurality of redistribution chambers. 4. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.3, в котором трубный пучок содержит Uобразные трубы, причем каждая труба имеет изгиб и два колена, и причем указанное множество перераспределительных камер включает в себя впускную перераспределительную камеру и выпускную перераспределительную камеру одного и того же U-образного трубного пучка, расположенные в одном и том же пакете перераспределительных камер.4. The high pressure carbamate condenser of claim 3, wherein the tube bundle comprises U-tubes, each tube having a bend and two elbows, and said plurality of redistribution chambers including an inlet redistribution chamber and an outlet redistribution chamber of the same U- shaped tube bundle located in the same package of redistribution chambers. 5. Карбаматный конденсатор высокого давления по любому из пп.1-4, в котором патрубок имеет первый конец патрубка, соединенный со стенкой перераспределительной камеры, и второй конец, соединенный с кожухом.5. High pressure carbamate condenser according to any one of claims 1 to 4, wherein the nozzle has a first end of the nozzle connected to the wall of the redistribution chamber and a second end connected to the casing. 6. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.5, в котором первый конец патрубка выровнен в соответствии с отверстием в стенке, а второй конец патрубка выровнен в соответствии с отверстием в кожухе, так что обеспечена возможность протекания текучей среды от наружной стороны кожуха к перераспределительной камере через патрубок, причем патрубок, по меньшей мере частично, расположен в сосуде, при этом первый конец патрубка расположен в сосуде, при этом патрубок проходит через пространство сосуда, при этом внешняя поверхность патрубка обращена к межтрубному пространству.6. The high pressure carbamate condenser according to claim 5, wherein the first end of the nozzle is aligned with the hole in the wall, and the second end of the nozzle is aligned with the hole in the casing, so that fluid is allowed to flow from the outside of the casing to the redistribution chamber. through the nozzle, and the nozzle, at least partially, is located in the vessel, while the first end of the nozzle is located in the vessel, while the nozzle passes through the space of the vessel, while the outer surface of the nozzle faces the annulus. 7. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.5, в котором первый конец патрубка соединен с перераспределительной камерой, в частности, с помощью сварки.7. High pressure carbamate condenser according to claim 5, wherein the first end of the tube is connected to the redistribution chamber, in particular by welding. 8. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.7, в котором первый конец патрубка размещен радиально наружу от концов труб, соединенных с перераспределительной камерой.8. The high pressure carbamate condenser according to claim 7, wherein the first end of the nozzle is located radially outward from the ends of the pipes connected to the redistribution chamber. 9. Карбаматный конденсатор высокого давления по любому из пп.1-8, выполненный с возможностью конденсации карбамата в межтрубном пространстве (105), в котором сосуд содержит газовпускное отверстие (4) в межтрубное пространство (105) и выпускное отверстие (5) для жидкости из межтрубного пространства (105), причем сосуд дополнительно содержит газораспределительное устройство (6), соединенное с указанным газовпускным отверстием (4), для распределения газа, подлежащего конденсированию, в межтрубном пространстве.9. Carbamate high pressure condenser according to any one of claims 1 to 8, configured to condense carbamate in the annular space (105), in which the vessel contains a gas inlet (4) into the annulus (105) and an outlet (5) for liquid from the annulus (105), wherein the vessel further comprises a gas distribution device (6) connected to said gas inlet (4) for distributing the gas to be condensed in the annulus. 10. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.9, причем конденсатор содержит по меньшей мере два указанных патрубка, включая впускной патрубок и выпускной патрубок, и содержит по меньшей мере две указанные перераспределительные камеры, включая впускную перераспределительную камеру для распределения подачи охлаждающей текучей среды от указанного впускного патрубка ко множеству труб и выпускную перераспределительную камеру для объединения нагретой охлаждающей текучей среды от множества труб к указанному выпускному патрубку.10. The high pressure carbamate condenser according to claim 9, wherein the condenser comprises at least two of said pipes, including an inlet pipe and an outlet pipe, and contains at least two of said redistribution chambers, including an inlet redistribution chamber for distributing the supply of cooling fluid from the specified an inlet to a plurality of pipes; and an outlet redistribution chamber for combining heated cooling fluid from the plurality of pipes to said outlet. 11. Карбаматный конденсатор высокого давления по п.10, причем конденсатор выполнен с возможностью горизонтального расположения в процессе эксплуатации, причем указанная труба содержит пря-11. The high-pressure carbamate condenser according to claim 10, wherein the condenser is arranged horizontally during operation, and said pipe contains a straight - 15 040529 мые участки труб или состоит из них, и причем указанное газораспределительное устройство и указанные прямые участки труб расположены параллельно, и причем предпочтительно трубный пучок содержит U-образные трубы, причем каждая труба имеет изгиб и два колена.- 15 040529 washable pipe sections or consists of them, and wherein said gas distribution device and said straight pipe sections are arranged in parallel, and preferably the tube bundle comprises U-shaped pipes, each pipe having a bend and two elbows. 12. Карбаматный конденсатор высокого давления по любому из пп.9-11, в котором кожух содержит, по существу, цилиндрическую среднюю часть и две колпачковые части, закрывающие указанную среднюю часть на противоположных концах, и причем указанное межтрубное пространство представляет собой единое межтрубное пространство, образованное указанной средней частью и колпачковыми частями, так что текучая среда может протекать от указанного газораспределительного устройства к обеим из указанных колпачковых частей.12. High pressure carbamate condenser according to any one of claims 9 to 11, wherein the casing comprises a substantially cylindrical middle part and two cap parts covering said middle part at opposite ends, and wherein said annular space is a single annulus, formed by said middle portion and cap portions so that fluid can flow from said gas distribution device to both of said cap portions. 13. Карбаматный конденсатор высокого давления по любому из пп.1-12, в котором трубный пучок содержит U-образные трубы, причем каждая труба имеет изгиб и два колена, при этом конденсатор содержит участок реактора между изгибом U-образного трубного пучка и кожухом.13. High pressure carbamate condenser according to any one of claims 1 to 12, wherein the tube bundle comprises U-tubes, each tube having a bend and two elbows, wherein the condenser comprises a reactor section between the bend of the U-shaped tube bundle and the casing. 14. Установка по производству карбамида, содержащая секцию синтеза карбамида высокого давления, которая содержит реактор, стриппер и карбаматный конденсатор высокого давления, причем карбаматный конденсатор высокого давления выполнен по любому из пп.1-13.14. A urea production plant comprising a high pressure urea synthesis section which comprises a reactor, a stripper and a high pressure carbamate condenser, the high pressure carbamate condenser being according to any one of claims 1 to 13. 15. Установка по производству карбамида по п.14, в которой реактор и карбаматный конденсатор высокого давления объединены в одном сосуде, который имеет выход для жидкости, соединенный со стриппером.15. The urea plant of claim 14, wherein the reactor and the high pressure carbamate condenser are combined in a single vessel which has a liquid outlet connected to a stripper. 16. Установка по производству карбамида по п.14 или 15, в которой карбаматный конденсатор высокого давления содержит трубный пучок, который соединен через перераспределительную камеру и патрубок с питающей линией для карбамидного раствора, также содержащего карбамат, причем указанная питающая линия соединена со стриппером для приема отпаренного карбамидного раствора из стриппера и/или причем указанная питающая линия соединена с реактором для приема части карбамидного раствора из реактора.16. Urea production plant according to claim 14 or 15, wherein the high pressure carbamate condenser comprises a tube bundle that is connected through a redistribution chamber and a branch pipe to a supply line for a urea solution also containing carbamate, said supply line being connected to a stripper for receiving stripped carbamide solution from the stripper and/or wherein said feed line is connected to the reactor to receive part of the carbamide solution from the reactor. 17. Установка по производству карбамида по п.16, в которой питающая линия содержит расширительное устройство и сепаратор газ/жидкость для отделения газа от расширенного карбамидного раствора, и причем питающая линия выполнена с возможностью подачи по меньшей мере части указанного расширенного карбамидного раствора к указанному патрубку.17. The urea production plant of claim 16, wherein the feed line comprises an expansion device and a gas/liquid separator for separating gas from the expanded urea solution, and wherein the feed line is configured to supply at least a portion of said expanded urea solution to said nozzle . 18. Установка по производству карбамида по п.16 или 17, в которой указанный трубный пучок соединен через перераспределительную камеру и патрубок с сепаратором газ/жидкость, который сообщается по потоку жидкости с секцией регенерации и сообщается по потоку газа со вторым конденсатором, причем предпочтительно указанный второй конденсатор эксплуатируется под средним давлением, и причем предпочтительно второй конденсатор находится в теплообменном контакте с секцией испарения установки по производству карбамида, и причем предпочтительно указанный второй конденсатор предпочтительно сообщается по потоку жидкости для рециркуляции карбамата с карбаматным конденсатором высокого давления.18. A urea plant according to claim 16 or 17, wherein said tube bundle is connected via a redistribution chamber and a branch pipe to a gas/liquid separator which is in liquid communication with the regeneration section and in gas flow communication with a second condenser, preferably said the second condenser is operated at medium pressure, and wherein preferably the second condenser is in heat exchange contact with the evaporator section of the urea plant, and preferably said second condenser is preferably in fluid flow for carbamate recycle with the high pressure carbamate condenser. 19. Способ получения карбамида, в котором карбамид образуется в реакторе с получением раствора синтеза карбамида, причем по меньшей мере часть указанного раствора синтеза карбамида отпаривают в стриппере с получением отпаренного карбамидного раствора, и причем газ из стриппера конденсируют в карбаматном конденсаторе высокого давления, причем способ осуществляют на установке по любому из пп.14-18, и/или причем карбаматный конденсатор высокого давления выполнен в соответствии с любым из пп.1-13.19. A method for producing carbamide, in which urea is formed in a reactor to obtain a urea synthesis solution, wherein at least a part of said urea synthesis solution is stripped in a stripper to obtain a stripped carbamide solution, and the gas from the stripper is condensed in a high-pressure carbamate condenser, wherein the method carried out in a plant according to any one of claims 14 to 18, and/or wherein the high pressure carbamate condenser is made in accordance with any of claims 1 to 13. 20. Способ получения карбамида по п.19, в котором по меньшей мере один из указанных патрубков с внутренней и с наружной стороны патрубка находится в контакте с раствором, содержащим карбамат, и причем трубы по меньшей мере одного трубного пучка находятся с внутренней и с наружной стороны в контакте с раствором, содержащим карбамат.20. The method for producing carbamide according to claim 19, in which at least one of these nozzles on the inside and outside of the nozzle is in contact with a solution containing carbamate, and moreover, the pipes of at least one tube bundle are located on the inside and on the outside sides in contact with a solution containing carbamate. 21. Способ получения карбамида по п.20, в котором газ из стриппера подают в межтрубное пространство конденсатора, причем по меньшей мере часть отпаренного карбамидного раствора и/или часть раствора синтеза карбамида, которую не подают в стриппер, расширяют, при том что они также содержат карбамат, и причем по меньшей мере часть расширенного карбамидного раствора необязательно после разделения газ/жидкость подают в трубный пучок карбаматного конденсатора высокого давления через патрубок и перераспределительную камеру, как указано в п.1, и нагревают в трубном пучке путем теплообмена с конденсирующейся технологической средой в межтрубном пространстве, так что карбамат в указанном карбамидном растворе разлагается в трубном пучке.21. The method for producing urea according to claim 20, in which the gas from the stripper is fed into the annular space of the condenser, and at least a part of the stripped carbamide solution and/or a part of the urea synthesis solution that is not fed to the stripper is expanded, despite the fact that they also contain carbamate, and moreover, at least part of the expanded urea solution, optionally after gas / liquid separation, is fed into the tube bundle of the high pressure carbamate condenser through the nozzle and the redistribution chamber, as indicated in paragraph 1, and heated in the tube bundle by heat exchange with the condensing process medium in the annular space, so that the carbamate in said urea solution decomposes in the tube bundle. --