EA044789B1 - UREA PRODUCTION PLANT WITH REFRIGERATED CONDENSATION SECTION - Google Patents
UREA PRODUCTION PLANT WITH REFRIGERATED CONDENSATION SECTION Download PDFInfo
- Publication number
- EA044789B1 EA044789B1 EA202291535 EA044789B1 EA 044789 B1 EA044789 B1 EA 044789B1 EA 202291535 EA202291535 EA 202291535 EA 044789 B1 EA044789 B1 EA 044789B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- urea
- evaporator
- section
- steam
- production process
- Prior art date
Links
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 188
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims description 188
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title claims description 44
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title claims description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 40
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 39
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 39
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 30
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 25
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 25
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 13
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 12
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 8
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 56
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 14
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 12
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 12
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N biuret Chemical compound NC(=O)NC(N)=O OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к производству карбамида, в частности к секции испарения установки по производству карбамида.The present invention relates to the production of urea, in particular to the evaporation section of a plant for the production of urea.
Уровень техникиState of the art
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к процессу производства карбамида, включающему концентрирование раствора карбамида в первом вакуумном испарителе, содержащемся в секции испарения, с получением плава карбамида и пара и конденсирование указанного пара в конденсаторе. Например, плав карбамида подают в доводочную секцию, такую как гранулятор или башня приллирования. Чтобы достичь низкого содержания воды в плаве, например менее 1,0 мас.% или менее 0,50 мас.% (такие значения содержания воды, в частности, используют в случае приллирования), первый испаритель работает при пониженном давлении (давлении менее 100 кПа), например менее 20 кПа или менее 10 кПа. Первый испаритель представляет собой, например, расположенный ниже по потоку испаритель многоступенчатой секции испарения, включая по меньшей мере второй вакуумный испаритель в качестве расположенного выше по потоку испарителя в секции испарения. В настоящем документе термин расположенный выше по потоку и расположенный ниже по потоку относится к потоку раствора карбамида. В настоящем изобретении расположенный выше по потоку второй испаритель является необязательным.In one embodiment, the present invention relates to a urea production process comprising concentrating a urea solution in a first vacuum evaporator contained in an evaporation section to produce a urea melt and steam and condensing said steam in a condenser. For example, the urea melt is fed to a finishing section such as a granulator or prilling tower. To achieve a low water content in the melt, for example less than 1.0 wt.% or less than 0.50 wt.% (such water contents are used in particular in the case of prilling), the first evaporator is operated at reduced pressure (pressure less than 100 kPa ), for example less than 20 kPa or less than 10 kPa. The first evaporator is, for example, a downstream evaporator of a multi-stage evaporator section, including at least a second vacuum evaporator as an upstream evaporator in the evaporator section. As used herein, the terms upstream and downstream refer to the urea solution stream. In the present invention, an upstream second evaporator is optional.
Пар из испарителя(ей) конденсируют и конденсат подвергают очистке, поскольку конденсат, как правило, содержит некоторое количество мочевины, NH3 и, возможно, CO2. Например, в публикации Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава Urea (2010) упоминается, что технологический конденсат из секции испарения установки по производству карбамида содержит, как правило, 3-8 мас.% аммиака и 0,2-2 мас.% карбамида. Конденсат обрабатывают в секции очистки сточной воды (WWT) (которую также называют секцией очистки технологического конденсата), например, с использованием гидролизера и десорбера. В одном примере секции WWT гидролизер используют для гидролиза карбамида с использованием пара при температурах от 170 до 230°С, при таких же температурах осуществляют отгонку водяным паром в десорбере при давлениях от 1 до 5 бар. Различные типы секций WWT описаны в публикации Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава Urea (2010). Работа секции WWT является очень энергозатратной. Очищенный конденсат из секции WWT во многих случаях должен быть очень чистым для его использования, например, в качестве питательной воды бойлера для установки по производству карбамида, где генерируется пар, используемый в качестве теплообменной текучей среды в установке по производству карбамида.The steam from the evaporator(s) is condensed and the condensate is purified since the condensate typically contains some urea, NH3 and possibly CO 2 . For example, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter Urea (2010) mentions that process condensate from the evaporation section of a urea plant typically contains 3-8 wt% ammonia and 0.2-2 wt% urea. The condensate is treated in a waste water treatment (WWT) section (also called a process condensate treatment section), for example using a hydrolyzer and stripper. In one example, a WWT hydrolyzer section is used to hydrolyze urea using steam at temperatures ranging from 170 to 230° C., at the same temperatures, steam stripping is performed in a stripper at pressures ranging from 1 to 5 bar. The different types of WWT sections are described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter Urea (2010). The operation of the WWT section is very energy-intensive. The treated condensate from the WWT section in many cases must be very clean to be used, for example, as boiler feed water for a urea plant, where steam is generated for use as a heat exchange fluid in the urea plant.
На фиг. 1 представлен базовый процесс производства карбамида, реализованный не в соответствии с настоящим изобретением. Секция (EV) испарения установки по производству карбамида включает в себя по меньшей мере первый испаритель (EV1), который имеет входной канал для первого раствора (U1) карбамида, выходной канал для высококонцентрированного раствора карбамида, в частности плава (UM) карбамида, и первый выходной канал (V1) для пара. Например, плав (UM) карбамида подают в башню приллирования. Выходной канал для пара соединен с первой секцией (С1) конденсации, в которой используется охлаждающая вода (cw). Первый пар транспортируют в первую секцию конденсации с помощью бустерного эжектора (BEj), где используют пар (S1), который смешивается с паром, направляемым в конденсатор (С1), что приводит к повышению давления пара. Следовательно, пар используют в качестве острого пара. Первая секция (С1) конденсации имеет выходной канал для конденсата (РС1), соединенный с секцией очистки сточной воды (WWT), и выходной канал для второго пара (V2), обычно соединенный с эжектором (Ej1) для поддержания пониженного давления. В случае использования многоступенчатой секции (EV) испарения (как показано) секция испарения дополнительно содержит необязательный расположенный выше по потоку второй испаритель (EV2). Второй испаритель имеет выходной канал для раствора (U1) карбамида, соединенный с входным каналом для раствора карбамида первого испарителя (EV1), входной канал для второго раствора (U2) карбамида и выходной канал (V3) для пара (для третьего пара), соединенный со вторым конденсатором (С2). Во втором конденсаторе (С2) используют охлаждающую воду. Второй конденсатор имеет выходной канал для (четвертого) пара (V4), соединенный со вторым эжектором (Ej2), для поддержания пониженного давления (оба эжектора могут быть объединены). Второй конденсатор (С2) дополнительно содержит выходной канал для конденсата (РС2), соединенный с секцией очистки сточной воды (WWT). За исключением применения охлаждающей воды в первой секции конденсации и бустерном эжектора эти признаки в равной степени применимы к вариантам осуществления процесса и установки настоящего изобретения.In fig. 1 shows a basic urea production process not implemented in accordance with the present invention. The evaporation section (EV) of a urea production plant includes at least a first evaporator (EV1), which has an inlet channel for a first urea solution (U1), an outlet channel for a highly concentrated urea solution, in particular urea melt (UM), and a first output channel (V1) for steam. For example, urea melt (UM) is fed into a prilling tower. The steam outlet is connected to the first condensing section (C1), which uses cooling water (cw). The first steam is transported to the first condensing section using a booster ejector (BEj), where steam (S1) is used, which is mixed with the steam sent to the condenser (C1), resulting in an increase in steam pressure. Hence, steam is used as live steam. The first condensation section (C1) has a condensate outlet (PC1) connected to the waste water treatment (WWT) section and a second steam outlet (V2) generally connected to an ejector (Ej1) to maintain reduced pressure. In the case of using a multi-stage evaporator section (EV) (as shown), the evaporation section further includes an optional upstream second evaporator (EV2). The second evaporator has an outlet channel for urea solution (U1) connected to the inlet channel for urea solution of the first evaporator (EV1), an inlet channel for the second solution (U2) of urea and an outlet channel (V3) for steam (for the third steam) connected to the second capacitor (C2). The second condenser (C2) uses cooling water. The second condenser has a (fourth) steam outlet (V4) connected to a second ejector (Ej2) to maintain the reduced pressure (both ejectors can be combined). The second condenser (C2) further includes a condensate outlet (PC2) connected to the waste water treatment (WWT) section. With the exception of the use of cooling water in the first condensing section and booster ejector, these features are equally applicable to the process and installation embodiments of the present invention.
В документе US 2015/0133690 описано, что для очистки технологического конденсата установки по производству карбамида требуется дорогостоящий пар, т.е. этот процесс является энергозатратным, и что желательно свести количество пара, используемого в этой секции, к минимуму.US 2015/0133690 describes that cleaning process condensate from a urea plant requires expensive steam, i.e. this process is energy intensive and it is desirable to keep the amount of steam used in this section to a minimum.
В документе US 2014/0206902 описан процесс производства карбамида со стадией приллирования, в котором используют два концентратора, причем расположенный ниже по потоку концентратор работает под давлением 1-10 кПа с получением плава карбамида, содержащего 99,2-99,9 мас.% карбамида и биурета. Расположенный ниже по потоку концентратор имеет выходной канал для газа, соединенный с бустерным эжектором, в котором в качестве движущей силы используют пар. Пар высокого давления изUS 2014/0206902 describes a prilled urea production process using two concentrators, with the downstream concentrator operating at a pressure of 1-10 kPa to produce a urea melt containing 99.2-99.9 wt.% urea and biuret. The downstream concentrator has a gas outlet connected to a booster ejector that uses steam as the driving force. High pressure steam from
- 1 044789 бустерного эжектора подают в конденсатор. В документе указано, что секция концентрирования, включая оборудование для конденсации и эжектор, занимает много места и является тяжелой. В документе показано, что благодаря использованию трех концентраторов можно использовать меньший по размеру бустерный эжектор.- 1 044789 booster ejector is supplied to the condenser. The document states that the concentration section, including condensation equipment and ejector, takes up a lot of space and is heavy. The paper shows that by using three concentrators, a smaller booster ejector can be used.
В публикации CN 203578057 U описан бустерный паровой эжектор, который можно использовать в установке по производству карбамида.Publication CN 203578057 U describes a steam booster ejector that can be used in a urea production plant.
В статье Urea synthesis: a status report -1, Nitrogen№ 185, май-июнь 1990 г., схематически представлен процесс производства карбамида по технологии Stamicarbon со стриппинг-процессом с применением CO2, в котором испаритель второй ступени соединен с вакуумным конденсатором через бустерный эжектор. В документе указано, что во втором испарителе, работающем при глубоком вакууме 0,03 бар, требуется несколько снизить вакуум до 0,3 бар, чтобы влага могла повторно сконденсироваться до того, как пары смешаются с парами из другой стадии испарения.The article Urea synthesis: a status report -1, Nitrogen No. 185, May-June 1990, schematically presents the urea production process using Stamicarbon technology with a stripping process using CO 2 , in which the second stage evaporator is connected to a vacuum condenser through a booster ejector. The document states that in the second evaporator, operating at a high vacuum of 0.03 bar, the vacuum must be reduced slightly to 0.3 bar to allow the moisture to re-condense before the vapors mix with the vapors from the other evaporation stage.
Существует потребность в установке и процессах для производства карбамида с улучшенной энергетической эффективностью.There is a need for installations and processes to produce urea with improved energy efficiency.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Настоящее изобретение в первом аспекте относится к процессу производства карбамида, включающему концентрирование первого раствора карбамида в первом вакуумном испарителе в секции испарения с получением плава карбамида и первого пара и конденсирование указанного первого пара в первой секции конденсации, причем первая секция конденсации предпочтительно представляет собой охлаждаемую секцию конденсации, предпочтительно с использованием охлаждающей текучей среды, отличной от воды.The present invention in a first aspect relates to a urea production process comprising concentrating a first urea solution in a first vacuum evaporator in an evaporation section to produce a urea melt and first steam, and condensing said first steam in a first condensation section, wherein the first condensation section is preferably a refrigerated condensation section , preferably using a cooling fluid other than water.
Настоящее изобретение также относится к установке по производству карбамида, содержащей секцию испарения, содержащую первый испаритель и первую секцию конденсации, причем первый испаритель имеет входной канал для раствора карбамида и выходной канал для плава карбамида, а также выходной канал для пара, соединенный с указанной первой секцией конденсации, при этом указанная первая секция конденсации предпочтительно представляет собой охлаждаемую секцию конденсации.The present invention also relates to a urea production plant comprising an evaporation section comprising a first evaporator and a first condensation section, the first evaporator having an inlet for urea solution and an outlet for urea melt, and a steam outlet connected to said first section. condensation, wherein said first condensation section is preferably a cooled condensation section.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 схематично представлен базовый процесс.In fig. Figure 1 schematically shows the basic process.
На фиг. 2 схематично представлен пример процесса и установки в соответствии с настоящим изобретением.In fig. 2 is a schematic representation of an example of a process and installation in accordance with the present invention.
На фиг. 3 схематично представлен пример процесса и установки в соответствии с настоящим изобретением.In fig. 3 schematically illustrates an example of a process and installation in accordance with the present invention.
На фиг. 4 схематично представлен пример процесса и установки в соответствии с настоящим изобретением.In fig. 4 is a schematic representation of an example of a process and installation in accordance with the present invention.
На фиг. 5 схематично представлен пример процесса и установки в соответствии с настоящим изобретением.In fig. 5 is a schematic representation of an example of a process and installation in accordance with the present invention.
На фиг. 6 схематично представлен пример процесса и установки в соответствии с настоящим изобретением.In fig. 6 is a schematic representation of an example of a process and installation in accordance with the present invention.
На фиг. 7 схематически представлен пример конденсатора и охладителя, пригодных для процесса и установки настоящего изобретения.In fig. 7 is a schematic diagram of an example of a condenser and cooler suitable for the process and apparatus of the present invention.
На фиг. 8 схематически представлен пример конденсатора и охладителя, пригодных для процесса и установки настоящего изобретения.In fig. 8 is a schematic diagram of an example of a condenser and cooler suitable for the process and apparatus of the present invention.
Варианты осуществления, показанные на фигурах, приведены только в качестве примера и не ограничивают настоящее изобретение.The embodiments shown in the figures are given by way of example only and do not limit the present invention.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Настоящее изобретение в широком смысле основано на разумном представлении о применении охлаждаемой секции конденсации для испарителя в секции испарения установки по производству карбамида. Охлаждаемую секцию конденсации предпочтительно используют для расположенного ниже по потоку испарителя из многоступенчатой секции испарения или для единственного испарителя одноступенчатой секции испарения. За счет использования указанной охлаждаемой секции конденсации преимущественно можно исключить бустерный эжектор, используемый в известных в данной области установках по производству карбамида для транспортировки пара из испарителя в конденсатор. В альтернативном варианте осуществления, т.е. при использовании бустерного эжектора, можно значительно уменьшить количество острого пара, вводимого в пар для работы бустерного эжектора. За счет исключения бустерного эжектора или использования меньшего количества острого пара для работы бустерного эжектора можно значительно уменьшить объем конденсата, соответственно, уменьшается потребление энергии в секции WWT.The present invention is broadly based on the reasonable concept of using a cooled condenser section for an evaporator in the evaporation section of a urea production plant. The cooled condensing section is preferably used for the downstream evaporator of a multi-stage evaporator section or for the single evaporator of a single-stage evaporation section. By using said cooled condensing section, it is advantageously possible to eliminate the booster ejector used in urea plants known in the art for transporting steam from the evaporator to the condenser. In an alternative embodiment, i.e. When using a booster ejector, the amount of live steam introduced into the steam to operate the booster ejector can be significantly reduced. By eliminating the booster ejector or using less live steam to operate the booster ejector, the volume of condensate can be significantly reduced and, accordingly, the energy consumption in the WWT section is reduced.
В настоящем документе применительно к технологическим потокам (в частности, раствора карбамида) высоким давлением (HP) считается по меньшей мере 100 бар абс, например 100-200 бар абс. или 110-160 бар абс., средним давлением (МР) считается 20-60 бар абс., низким давлением (LP) считается 4-10 бар абс. Эти диапазоны давления относятся к технологическим растворам и необязательно являются такими же для текучих сред теплоносителя, таких как пар. Сокращение бар абс. означает бар абсолют- 2 044789 ного давления.As used herein, for process streams (particularly urea solution), high pressure (HP) is considered to be at least 100 bar abs, for example 100-200 bar abs. or 110-160 bar abs., medium pressure (MP) is considered 20-60 bar abs., low pressure (LP) is considered 4-10 bar abs. These pressure ranges apply to process solutions and are not necessarily the same for heat transfer fluids such as steam. Abbreviation bar abs. means bar absolute pressure.
Процесс настоящего изобретения, включающий концентрирование первого раствора карбамида в первом вакуумном испарителе в секции испарения с получением плава карбамида и первого пара и конденсирование указанного первого пара в первой секции конденсации, можно идентифицировать как процесс концентрирования раствора карбамида, процесс получения плава карбамида или, в более широком смысле, как процесс производства карбамида. Все предпочтения относительно секции испарения и конденсатора(ов) в равной степени применимы к этим типам процессов. Предпочтения в отношении секции синтеза и регенерации относятся к процессу производства карбамида.The process of the present invention comprising concentrating a first urea solution in a first vacuum evaporator in an evaporation section to produce urea melt and first steam and condensing said first steam in a first condensation section can be identified as a urea solution concentration process, a urea melt process or, more broadly, sense, as a process for the production of urea. All preferences regarding the evaporation section and condenser(s) apply equally to these types of processes. Preferences for the synthesis and regeneration section relate to the urea production process.
Используемый в настоящем документе термин технологическое пространство относится к пространству теплообменника, принимающему технологический поток, такой как раствор карбамида, пар, полученный из раствора карбамида, или конденсат такого пара.As used herein, the term process space refers to the heat exchanger space receiving a process stream, such as a urea solution, steam produced from a urea solution, or condensate of such steam.
Первый испаритель предпочтительно работает под давлением, например, менее 20 кПа, менее 15 кПа или менее 10 кПа и, например, под давлением по меньшей мере 1,0 кПа. В существующих установках по производству карбамида, реализованных не в соответствии с настоящим изобретением, обычно используют бустерные эжекторы для подачи пара из испарителя, работающего с указанными уровнями давления, к конденсатору, использующему охлаждающую воду. Например, первый испаритель (который соединен с охлаждаемым конденсатором) работает при температуре в выходном канале для жидкости по меньшей мере 130°С, например по меньшей мере 132°С, или по меньшей мере 135°С, или по меньшей мере 138°С, например до 142°С или до 140°С. Эти температуры используют для получения высококонцентрированных плавов карбамида, имеющих, например, менее 5 мас.% или менее 1,0 мас.% влаги.The first evaporator preferably operates at a pressure of, for example, less than 20 kPa, less than 15 kPa, or less than 10 kPa, and, for example, a pressure of at least 1.0 kPa. Existing urea plants not implemented in accordance with the present invention typically use booster ejectors to supply steam from an evaporator operating at specified pressure levels to a condenser using cooling water. For example, the first evaporator (which is connected to the cooled condenser) operates at a liquid outlet temperature of at least 130°C, such as at least 132°C, or at least 135°C, or at least 138°C, for example up to 142°C or up to 140°C. These temperatures are used to produce highly concentrated urea melts having, for example, less than 5 wt.% or less than 1.0 wt.% moisture.
Первый испаритель предпочтительно работает под давлением ниже давления конденсации, которое можно обеспечить при температуре охлаждающей воды, доступной в установке по производству карбамида.The first evaporator is preferably operated at a pressure below the condensation pressure that can be provided at the cooling water temperature available in the urea production plant.
Конденсатор, соединенный с выходным каналом для пара первого испарителя, представляет собой охлаждаемый конденсатор, и в нем предпочтительно используют охлаждающую среду (охлаждающую текучую среду), отличную от воды. Первая секция конденсации также может быть описана как первый конденсатор. Как правило, конденсатор представляет собой теплообменник, имеющий первое пространство и второе пространство, разделенные, по меньшей мере, теплообменной стенкой. В процессе настоящего изобретения пар, подлежащий конденсированию, обеспечивается в первом пространстве, а охлажденная охлаждающая среда - во втором пространстве. Первое пространство и второе пространство, помимо того, что они разделены указанной стенкой, могут быть разделены дополнительным отделением для теплопередающей текучей среды, такой как вода.The condenser connected to the steam outlet path of the first evaporator is a refrigerated condenser, and preferably uses a cooling medium (cooling fluid) other than water. The first condensing section may also be described as a first capacitor. Typically, the condenser is a heat exchanger having a first space and a second space separated by at least a heat exchange wall. In the process of the present invention, steam to be condensed is provided in the first space, and a cooled cooling medium is provided in the second space. The first space and the second space, in addition to being separated by said wall, may be separated by an additional compartment for a heat transfer fluid such as water.
Используемый в настоящем документе термин охлаждающая среда относится к охлаждающей текучей среде.As used herein, the term coolant refers to a cooling fluid.
Охлажденная охлаждающая среда, как правило, подается из охладителя на входной канал конденсатора в указанное второе пространство. Охлаждающая среда охлаждается в охладителе, например, по меньшей мере на 5°С или по меньшей мере на 10°С и/или до температуры менее 25°С. Охлажденная охлаждающая среда на входном канале первой секции конденсации, как правило, имеет более низкую температуру, чем охлаждающая вода, которая используется на другом участке установки по производству карбамида и процесса производства карбамида, например, по меньшей мере на 5°С ниже или по меньшей мере на 10°С ниже. Например, охлаждающую воду используют во втором конденсаторе, соединенном со вторым испарителем, расположенным выше по потоку относительно первого испарителя. Охлажденная охлаждающая среда на входном канале первой секции конденсации, как правило, имеет более низкую температуру, чем температура окружающей среды, например, по меньшей мере на 5°С ниже или по меньшей мере на 10°С ниже.The cooled cooling medium is typically supplied from the cooler to the condenser inlet duct into said second space. The cooling medium is cooled in the cooler, for example, by at least 5°C or at least 10°C and/or to a temperature of less than 25°C. The cooled cooling medium at the inlet duct of the first condensing section typically has a lower temperature than the cooling water that is used in another section of the urea plant and urea production process, for example, at least 5° C. lower or at least 10°C lower. For example, cooling water is used in a second condenser connected to a second evaporator located upstream of the first evaporator. The cooled cooling medium at the inlet duct of the first condensing section typically has a lower temperature than the ambient temperature, for example at least 5°C lower or at least 10°C lower.
В некоторых вариантах осуществления температура охлаждающей среды, например, превышает 0°С, чтобы не допустить замерзания воды в технологическом пространстве конденсатора, а предпочтительно температура охлаждающей среды составляет по меньшей мере 5°С, например от 5 до 10°С, например примерно 5°С, причем охлаждающая среда представляет собой, например, воду или соединение, отличное от воды.In some embodiments, the coolant temperature is, for example, greater than 0°C to prevent freezing of water in the condenser process space, and preferably the coolant temperature is at least 5°C, such as 5 to 10°C, such as about 5°C C, wherein the cooling medium is, for example, water or a compound other than water.
Охлаждаемая первая секция конденсации или охлаждаемый первый конденсатор могут быть описаны в терминах охлаждающей среды, отличной от воды, температуры и/или применения охладителя.The cooled first condenser section or the cooled first condenser may be described in terms of a cooling medium other than water, temperature and/or coolant application.
Например, охладитель представляет собой парокомпрессионную холодильную систему, содержащую компрессор, конденсатор, терморегулирующий клапан и испаритель, соединенный с контуром для охлаждающей среды. В предпочтительном варианте осуществления охлаждение охлаждающей среды в охладителе включает подвергание охлаждающей среды, полученной в паровой фазе из пространства охлаждающей текучей среды первой секции конденсации, сжатию до более высокого давления, конденсированию с отводом тепла при указанном более высоком давлении и расширению до более низкого давления с получением охлажденной жидкой охлаждающей среды.For example, the chiller is a vapor compression refrigeration system comprising a compressor, a condenser, a temperature control valve, and an evaporator connected to a refrigerant circuit. In a preferred embodiment, cooling the cooling medium in the cooler includes subjecting the cooling medium obtained in the vapor phase from the cooling fluid space of the first condensation section to be compressed to a higher pressure, condensing with heat rejection at said higher pressure, and expanding to a lower pressure to obtain cooled liquid cooling medium.
Принцип действия дополнительных возможных типов охладителей основан, например, на абсорбции и регенерации.The operating principle of additional possible types of coolers is based, for example, on absorption and regeneration.
- 3 044789- 3 044789
В некоторых вариантах осуществления охлажденная жидкая охлаждающая среда приводится в непосредственный контакт с теплообменной стенкой со стороны второго пространства, причем со стороны первого пространства стенка находится в непосредственном контакте с паром, подлежащим конденсированию.In some embodiments, the cooled liquid cooling medium is brought into direct contact with the heat exchange wall on the second space side, wherein the first space side wall is in direct contact with the vapor to be condensed.
В дополнительном варианте осуществления теплопередающая текучая среда используется в первой секции конденсации для передачи тепла от охлажденной охлаждающей среды в пространстве охлаждающей текучей среды к пару, подлежащему конденсированию, в технологическом пространстве. В некоторых вариантах осуществления первая секция конденсации или первая секция конденсации может содержать множество теплообменников. В этом варианте осуществления охлаждающая среда представляет собой, например, NH3, a охладитель, например, содержится в установке по производству аммиака, используемой для получения NH3 для применения в качестве сырья при синтезе карбамида. Таким образом можно очень элегантно использовать существующий охладитель аммиака в установке по производству аммиака в качестве охладителя для первой секции конденсации.In a further embodiment, a heat transfer fluid is used in the first condensing section to transfer heat from the cooled cooling medium in the cooling fluid space to the steam to be condensed in the process space. In some embodiments, the first condensing section or first condensing section may comprise a plurality of heat exchangers. In this embodiment, the cooling medium is, for example, NH 3 and the coolant, for example, is contained in an ammonia production plant used to produce NH 3 for use as a feedstock in urea synthesis. In this way, it is possible to very elegantly use an existing ammonia cooler in an ammonia production plant as a cooler for the first condensing section.
Охлажденная охлаждающая среда предпочтительно представляет собой вещество или композицию, отличную от воды. Предпочтительно охлаждающая среда представляет собой одно вещество (например, чистотой более 99 мас.%), отличное от воды. Предпочтительно охлаждающая среда содержит менее 1,0 мас.% воды. Предпочтительно охлаждающая среда содержит по меньшей мере 95 мас.% одного или более соединений, имеющих более низкую температуру кипения (в диапазоне давлений 1-10 бар), чем вода. Применение таких соединений является преимущественным с точки зрения эксплуатации охладителя.The cooled cooling medium is preferably a substance or composition other than water. Preferably, the cooling medium is a single substance (eg, greater than 99% pure by weight) other than water. Preferably, the cooling medium contains less than 1.0 wt.% water. Preferably, the cooling medium contains at least 95% by weight of one or more compounds having a lower boiling point (in the pressure range 1-10 bar) than water. The use of such connections is advantageous from the point of view of operation of the cooler.
Предпочтительно охлаждающая среда содержит NH3 или галогенированный углеводород.Preferably, the cooling medium contains NH 3 or a halogenated hydrocarbon.
В настоящем изобретении паропровод из первого испарителя к первой секции конденсации, как правило, не включает в себя бустерного эжектора.In the present invention, the steam line from the first evaporator to the first condensing section generally does not include a booster ejector.
Первый испаритель предпочтительно работает по существу при таком же давлении (например, отличающемся менее чем на 10 кПа или отличающемся менее чем на 2,0 кПа) или при таком же давлении, что и первая секция конденсации, с которой он соединен (в технологических пространствах).The first evaporator preferably operates at substantially the same pressure (e.g. less than 10 kPa different or less than 2.0 kPa different) or the same pressure as the first condensing section to which it is connected (in process spaces) .
Предпочтительно не добавлять воду или пар в первый пар между первым испарителем и первой секцией конденсации. Предпочтительно, чтобы содержание воды (мас.%) в первом паре на входном канале первой секции конденсации было не выше или по существу таким же (отличающимся менее чем на 10% или отличающимся менее чем на 1%), либо таким же, как содержание воды в паре на выходном канале первого вакуумного испарителя.It is preferable not to add water or steam to the first steam between the first evaporator and the first condensing section. It is preferable that the water content (wt.%) of the first steam at the inlet channel of the first condensing section is no higher than or substantially the same (less than 10% different or less than 1% different) or the same as the water content in steam at the outlet channel of the first vacuum evaporator.
В предпочтительном варианте осуществления секция испарения представляет собой многоступенчатую секцию испарения, содержащую расположенный выше по потоку второй испаритель, а также первый испаритель, соединенный с охлаждаемой первой секцией конденсации. Второй испаритель имеет выходной канал для раствора карбамида, соединенный с входным каналом для раствора карбамида первого испарителя. Например, такую секцию испарения можно использовать для получения плава карбамида с содержанием влаги менее 1,0 мас.% или менее 0,50 мас.%, например, подходящего для приллирования и таблетирования. В этом варианте осуществления первый испаритель работает на стороне технологического пространства при более низком давлении, чем расположенный выше по потоку второй испаритель, предпочтительно по меньшей мере на 5 кПа ниже.In a preferred embodiment, the evaporator section is a multi-stage evaporator section comprising an upstream second evaporator as well as a first evaporator connected to a cooled first condenser section. The second evaporator has an output channel for a urea solution connected to an inlet channel for a urea solution of the first evaporator. For example, such an evaporation section can be used to produce a urea melt with a moisture content of less than 1.0 wt.% or less than 0.50 wt.%, for example, suitable for prilling and tableting. In this embodiment, the first evaporator operates on the process side at a lower pressure than the upstream second evaporator, preferably at least 5 kPa lower.
Предпочтительно секция испарения дополнительно содержит второй вакуумный испаритель, расположенный выше по потоку относительно первого вакуумного испарителя таким образом, что раствор карбамида подают из второго вакуумного испарителя в указанный первый вакуумный испаритель.Preferably, the evaporation section further comprises a second vacuum evaporator located upstream of the first vacuum evaporator such that the urea solution is supplied from the second vacuum evaporator to said first vacuum evaporator.
Абсолютное давление в расположенном выше по потоку втором испарителе (в технологическом пространстве), например, по меньшей мере в 1,5 раза выше давления (в технологическом пространстве) в первом испарителе (например, второй испаритель работает под давлением 15 кПа, а первый испаритель работает под давлением 10 кПа), или по меньшей мере в 2 раза выше, или по меньшей мере в 3 раза выше. Например, расположенный выше по потоку второй испаритель работает при температурах в технологическом пространстве от 120 до 130°С. Например, расположенный ниже по потоку первый испаритель (который соединен с охлаждаемой секцией конденсации или охлаждаемым конденсатором) работает при температуре по меньшей мере на 5°С выше, чем расположенный выше по потоку второй испаритель, например, при температуре по меньшей мере 135°С или по меньшей мере 138°С, например до 142°С или до 140°С.The absolute pressure in the upstream second evaporator (in the process space), for example, is at least 1.5 times the pressure (in the process space) in the first evaporator (for example, the second evaporator is operating at 15 kPa and the first evaporator is operating under a pressure of 10 kPa), or at least 2 times higher, or at least 3 times higher. For example, the upstream second evaporator operates at process space temperatures of 120 to 130°C. For example, the downstream first evaporator (which is connected to the cooled condenser section or cooled condenser) operates at a temperature at least 5°C higher than the upstream second evaporator, for example, at a temperature of at least 135°C or at least 138°C, for example up to 142°C or up to 140°C.
Например, расположенный выше по потоку второй испаритель работает при абсолютном давлении по меньшей мере 10 кПа и, как правило, менее 90 кПа, например от 10 до 50 кПа или от 15 до 30 кПа (в технологическом пространстве). Например, расположенный выше по потоку второй испаритель работает по существу при таком же давлении (например, отличающемся менее чем на 10 кПа или отличающемся менее чем на 2 кПа) или при таком же давлении, что и второй конденсатор, с которым он соединен (в технологических пространствах).For example, the upstream second evaporator operates at a pressure of at least 10 kPa absolute and typically less than 90 kPa, such as 10 to 50 kPa or 15 to 30 kPa (process space). For example, the upstream second evaporator operates at substantially the same pressure (e.g., less than 10 kPa different or less than 2 kPa different) or the same pressure as the second condenser to which it is connected (in process spaces).
Например, расположенный ниже по потоку первый испаритель работает при абсолютном давлении менее 20 кПа, менее 15 кПа или менее 10 кПа и, например, при давлении по меньшей мере 1,0 кПа (в технологических пространствах).For example, the downstream first evaporator operates at an absolute pressure of less than 20 kPa, less than 15 kPa or less than 10 kPa and, for example, at a pressure of at least 1.0 kPa (in process spaces).
- 4 044789- 4 044789
Как правило, испарители представляют собой теплообменники, имеющие технологическое пространство для приема раствора карбамида, и газожидкостный сепаратор. Например, теплообменник содержит пространство нагревающей текучей среды (пространство для энергоносителей), принимающее нагревающую текучую среду, такую как пар. Однако в некоторых вариантах осуществления теплообменники, например расположенный выше по потоку второй теплообменник, принимают технологический пар в пространство для энергоносителей, причем технологический пар включает в себя CO2 и NH3, которые конденсируются с выделением тепла. Такой испаритель может быть обеспечен конденсаторомиспарителем.As a rule, evaporators are heat exchangers with a technological space for receiving urea solution and a gas-liquid separator. For example, the heat exchanger includes a heating fluid space (energy space) receiving a heating fluid such as steam. However, in some embodiments, heat exchangers, such as an upstream second heat exchanger, accept process steam into the energy space, wherein the process steam includes CO2 and NH3 , which condense to release heat. Such an evaporator can be provided by an evaporator condenser.
Как правило, конденсаторы представляют собой теплообменники, имеющие технологическое пространство для приема подлежащего конденсации пара, а также пространство охлаждающей текучей среды для приема охлаждающей текучей среды, такой как вода или охлажденная охлаждающая среда. В одном примере осуществления конденсаторы представляют собой кожухотрубные теплообменники с охлаждающей текучей средой в трубах и паром, подлежащим конденсации, в кожухе.Typically, condensers are heat exchangers having a process space for receiving steam to be condensed, as well as a cooling fluid space for receiving a cooling fluid such as water or a cooled refrigerant. In one embodiment, the condensers are shell-and-tube heat exchangers with cooling fluid in the tubes and steam to be condensed in the shell.
В дополнительных вариантах осуществления секция испарения дополнительно содержит третий испаритель, например расположенный ниже по потоку (раствора карбамида) относительно первого испарителя, например в верхней части башни приллирования. В дополнительных вариантах осуществления секция испарения содержит первый испаритель (с охлаждаемым конденсатором/охлаждаемой секцией конденсации) и расположенный ниже от него по потоку (раствора карбамида) дополнительный испаритель. Например, в дополнительных вариантах осуществления секция испарения содержит необязательный дополнительный испаритель между вторым и первым испарителями. Например, в некоторых вариантах осуществления секция испарения содержит необязательный дополнительный испаритель, расположенный выше по потоку относительно второго испарителя.In further embodiments, the evaporation section further comprises a third evaporator, for example located downstream (of the urea solution) of the first evaporator, for example at the top of the prilling tower. In further embodiments, the evaporation section comprises a first evaporator (with a cooled condenser/cooled condenser section) and an additional evaporator located downstream of it (urea solution). For example, in additional embodiments, the evaporation section includes an optional additional evaporator between the second and first evaporators. For example, in some embodiments, the evaporation section includes an optional additional evaporator located upstream of the second evaporator.
В одном предпочтительном варианте осуществления многоступенчатой секции испарения расположенный ниже по потоку первый испаритель работает при абсолютном давлении менее 10 кПа, а расположенный выше по потоку второй испаритель работает при абсолютном давлении от 10 до 30 кПа, причем к нижнему по потоку первому испарителю предпочтительно выдается плав карбамида с содержанием воды менее 1,0 мас. %, такой как плав карбамида, подходящий для приллирования.In one preferred embodiment of a multi-stage evaporation section, the downstream first evaporator operates at an absolute pressure of less than 10 kPa and the upstream second evaporator operates at an absolute pressure of 10 to 30 kPa, preferably dispensing urea melt to the downstream first evaporator with a water content of less than 1.0 wt. %, such as urea melt, suitable for prilling.
В одном варианте осуществления с многоступенчатой секцией испарения, как описано выше, расположенный выше по потоку второй испаритель выдает концентрированный раствор карбамида, который подают в качестве первого раствора карбамида, к нижнему по потоку первому испарителю, а также второй пар. Второй пар обычно конденсируют во втором конденсаторе, который, например, представляет собой теплообменник, использующий охлаждающую воду. Охлаждающая вода обычно имеет температуру выше 10°С или выше 15°С, например выше 25°С или выше 30°С. В некоторых вариантах осуществления охлаждающая вода, принимаемая вторым конденсатором, имеет температуру выше температуры окружающей среды. Как правило, охлаждающая вода, в частности вода, принятая вторым конденсатором, имеет температуру выше T1, причем T1=Та-5°С, где Та представляет собой температуру окружающей среды.In one embodiment with a multi-stage evaporation section as described above, the upstream second evaporator provides a concentrated urea solution, which is supplied as the first urea solution, to the downstream first evaporator, as well as second steam. The second steam is typically condensed in a second condenser, which is, for example, a heat exchanger using cooling water. The cooling water typically has a temperature above 10°C or above 15°C, for example above 25°C or above 30°C. In some embodiments, the cooling water received by the second condenser is at a temperature higher than ambient temperature. Typically, the cooling water, in particular the water received by the second condenser, has a temperature above T1, with T 1 =T a -5°C, where Ta is the ambient temperature.
Предпочтительный расположенный выше по потоку второй вакуумный испаритель имеет выходной канал для пара, соединенный со вторым конденсатором, в котором предпочтительно используется вторая охлаждающая текучая среда. Предпочтительно первая секция конденсации работает при более низкой температуре в выходном канале для конденсата, чем указанный второй конденсатор, например, по меньшей мере на 5°С ниже или по меньшей мере на 10°С ниже. Предпочтительно конденсат, полученный из первой секции конденсации, имеет более низкую температуру, чем конденсат, полученный из второго конденсатора, в соответствующих выходных каналах конденсаторов, например, по меньшей мере на 5°С ниже или по меньшей мере на 10°С ниже. Предпочтительно охлаждающая среда первой охлаждаемой секции конденсации имеет более низкую температуру, чем вторая охлаждающая текучая среда второго конденсатора, например, по меньшей мере на 5°С ниже или по меньшей мере на 10°С ниже на соответствующих входных каналах конденсаторов.A preferred upstream second vacuum evaporator has a steam outlet coupled to a second condenser, which preferably uses a second cooling fluid. Preferably, the first condensing section operates at a lower temperature in the condensate outlet channel than said second condenser, for example at least 5°C lower or at least 10°C lower. Preferably, the condensate obtained from the first condensation section has a lower temperature than the condensate obtained from the second condenser in the respective outlet channels of the condensers, for example, at least 5°C lower or at least 10°C lower. Preferably, the cooling fluid of the first cooled condenser section has a lower temperature than the second cooling fluid of the second condenser, for example at least 5°C lower or at least 10°C lower at the respective inlet channels of the condensers.
В предпочтительном варианте осуществления расположенный ниже по потоку первый испаритель работает при абсолютном давлении менее 10 кПа, а расположенный выше по потоку второй испаритель работает при абсолютном давлении от 10 до 30 кПа (оба значения давления указаны для технологического пространства). Это обеспечивает энергетически эффективную конфигурацию для получения плава карбамида с содержанием воды менее 1,0 мас.%, например, начиная с раствора карбамида, имеющего содержание воды от 10 до 40 мас.%.In a preferred embodiment, the downstream first evaporator operates at an absolute pressure of less than 10 kPa and the upstream second evaporator operates at an absolute pressure of 10 to 30 kPa (both pressures are based on the process space). This provides an energetically efficient configuration for producing a urea melt with a water content of less than 1.0 wt.%, for example, starting with a urea solution having a water content of from 10 to 40 wt.%.
Этот плав предпочтительно дополнительно обрабатывают в башне приллирования. Предпочтительно процесс дополнительно включает очистку отходящего газа из башни приллирования в скруббере и подачу первого конденсата в скруббер. Предпочтительно процесс дополнительно включает подачу второго конденсата из расположенного выше по потоку второго конденсатора в WWT. Предпочтительно очистка включает кислотную очистку с использованием неорганической или минеральной кислоты с получением отработавшей очищающей жидкости, содержащей неорганическую соль аммония, такую как сульфат аммония или нитрат аммония. Предпочтительно эту отработавшую очищающую жидкость доThis melt is preferably further processed in a prilling tower. Preferably, the process further includes cleaning the exhaust gas from the prilling tower in a scrubber and feeding the first condensate to the scrubber. Preferably, the process further includes supplying a second condensate from the upstream second condenser to the WWT. Preferably, the cleaning includes acid cleaning using an inorganic or mineral acid to produce a spent cleaning liquid containing an inorganic ammonium salt, such as ammonium sulfate or ammonium nitrate. Preferably this used cleaning liquid is
- 5 044789 бавляют к первому раствору карбамида в точке, расположенной ниже по потоку относительно расположенного выше по потоку второго испарителя, например, в питающий трубопровод от второго испарителя к первому или в первый испаритель. Таким образом удается очень элегантно предотвратить загрязнение WWT неорганическими солями аммония, при этом за счет применения охлаждаемой секции конденсации вместо бустерного эжектора технологический конденсат можно подавать из расположенного ниже по потоку первого испарителя к скрубберу, не перегружая скруббер водой.- 5 044789 is added to the first urea solution at a point downstream of the upstream second evaporator, for example, into the supply line from the second evaporator to the first or into the first evaporator. In this way, contamination of the WWT by inorganic ammonium salts can be prevented very elegantly, and by using a cooled condensing section instead of a booster ejector, process condensate can be fed from the downstream first evaporator to the scrubber without overloading the scrubber with water.
Охлаждающая вода, используемая во втором конденсаторе, представляет собой обычную охлаждающую воду, применяемую в установках по производству карбамида, охлажденную на атмосферном воздухе. Другими словами, (минимальная) температура доступной охлаждающей воды для установки или процесса для производства карбамида определяет минимальное давление в расположенном выше по потоку втором конденсаторе и во втором испарителе (в технологическом пространстве). Максимальное содержание воды, принятое доводочной секцией, определяет максимальное давление в расположенном ниже по потоку первом испарителе.The cooling water used in the second condenser is ordinary cooling water used in urea production plants, cooled by atmospheric air. In other words, the (minimum) temperature of the available cooling water for the urea plant or process determines the minimum pressure in the upstream second condenser and in the second evaporator (in the process space). The maximum water content accepted by the finishing section determines the maximum pressure in the downstream first evaporator.
В предпочтительном варианте осуществления процесс дополнительно включает затвердевание плава в доводочной секции с получением твердого карбамида и отходящего газа. Отходящий газ содержит, например, воздух, пыль карбамида и NH3. Процесс предпочтительно включает очистку отходящего газа из доводочной секции, например башни приллирования, в скруббере с использованием кислотной очистки для удаления NH3 из отходящего газа с получением очищенного отходящего газа и отработавшей очищающей жидкости, содержащей соли аммония. В процессе используют многоступенчатую секцию испарения, как описано, с первым испарителем и расположенным выше по потоку вторым испарителем. Кроме того, процесс включает добавление отработавшей очищающей жидкости, содержащей соли аммония, в первый испаритель или в питающий трубопровод первого испарителя в точке, расположенной ниже по потоку относительно второго испарителя и выше по потоку относительно первого испарителя или в первом испарителе. Кроме того, процесс включает подачу первого конденсата из первой секции конденсации в скруббер и подачу второго конденсата из второго конденсатора в секцию очистки сточной воды. Это элегантно обеспечивает утилизацию отработавшей очищающей жидкости с использованием относительно простого оборудования и энергетически эффективным способом. Предпочтительно расположенный ниже по потоку первый испаритель работает при абсолютном давлении менее 10 кПа. Предпочтительно расположенный выше по потоку второй испаритель работает при абсолютном давлении от 10 до 30 кПа, и/или предпочтительно получать из расположенного ниже по потоку первого испарителя плав карбамида с содержанием воды предпочтительно менее 1,0 мас.%. Например, твердый карбамидный продукт содержит до 5,0 мас.% соли аммония, например от 0,10 до 3,0 мас.%, и предпочтительно содержит по меньшей мере 46 мас.% N.In a preferred embodiment, the process further includes solidifying the melt in a finishing section to produce solid urea and off-gas. The exhaust gas contains, for example, air, urea dust and NH 3 . The process preferably involves treating the off-gas from a finishing section, eg a prilling tower, in a scrubber using acid scrubbing to remove NH 3 from the off-gas to produce a purified off-gas and spent scrubbing liquid containing ammonium salts. The process uses a multi-stage evaporation section as described, with a first evaporator and an upstream second evaporator. The process further includes adding spent cleaning fluid containing ammonium salts to the first evaporator or to the first evaporator supply line at a point downstream of the second evaporator and upstream of the first evaporator or in the first evaporator. The process further includes supplying a first condensate from a first condensation section to a scrubber and supplying a second condensate from a second condenser to a wastewater treatment section. This elegantly enables waste cleaning fluid to be disposed of using relatively simple equipment and in an energy efficient manner. Preferably, the downstream first evaporator operates at an absolute pressure of less than 10 kPa. Preferably, the upstream second evaporator operates at an absolute pressure of 10 to 30 kPa, and/or preferably produces urea melt with a water content of preferably less than 1.0 wt.% from the downstream first evaporator. For example, the solid urea product contains up to 5.0 wt% ammonium salt, for example from 0.10 to 3.0 wt%, and preferably contains at least 46 wt% N.
В одном предпочтительном варианте осуществления секция испарения представляет собой многоступенчатую секцию испарения, как описано, с первым испарителем и расположенным выше по потоку вторым испарителем. Кроме того, процесс предпочтительно включает добавление потока добавки в расположенный ниже по потоку первый испаритель или в питающий трубопровод первого испарителя в точке, расположенной ниже по потоку относительно второго испарителя и выше по потоку относительно первого испарителя или в первом испарителе. Поток добавки содержит воду и соединение добавки. Соединение добавки представляет собой, например, микроэлементы или соединение, содержащее S или Р, например сульфат аммония. Кроме того, процесс включает подачу первого конденсата из первой секции конденсации в блок, отличный от секции очистки сточной воды, и подачу второго конденсата из второго конденсатора в секцию очистки сточной воды. В предпочтительном варианте осуществления процесс дополнительно включает затвердевание плава в доводочной секции с получением твердого карбамида и отходящего газа. Отходящий газ содержит, например, воздух, пыль карбамида и NH3. Процесс предпочтительно включает очистку отходящего газа из доводочной секции, например башни приллирования, в скруббере с использованием очищающей жидкости с получением очищенного отходящего газа и отработавшей очищающей жидкости. Предпочтительно первый конденсат из первой секции конденсации направляют в скруббер. Таким образом можно элегантно получать твердый карбамидный продукт с желаемой добавкой, например, в количестве по меньшей мере 0,10 мас.%, или по меньшей мере 1,0 мас.%, или по меньшей мере 5 мас.%, или по меньшей мере 10 мас.% добавки в расчете на общую массу твердого карбамидного продукта. Например, твердый карбамидный продукт представляет собой удобрение. Предпочтительно расположенный ниже по потоку первый испаритель работает при абсолютном давлении менее 10 кПа. Предпочтительно расположенный выше по потоку второй испаритель работает при абсолютном давлении от 10 до 30 кПа, и/или предпочтительно получать плав карбамида с содержанием воды предпочтительно менее 1,0 мас.%.In one preferred embodiment, the evaporator section is a multi-stage evaporator section as described, with a first evaporator and an upstream second evaporator. In addition, the process preferably includes adding an additive stream to the downstream first evaporator or to the first evaporator supply conduit at a point downstream of the second evaporator and upstream of the first evaporator or at the first evaporator. The additive stream contains water and additive compound. The additive compound is, for example, a trace element or a compound containing S or P, for example ammonium sulfate. Further, the process includes supplying a first condensate from the first condensation section to a unit other than the wastewater treatment section, and supplying a second condensate from the second condenser to the wastewater treatment section. In a preferred embodiment, the process further includes solidifying the melt in a finishing section to produce solid urea and off-gas. The exhaust gas contains, for example, air, urea dust and NH3. The process preferably involves cleaning the off-gas from a finishing section, such as a prilling tower, in a scrubber using a scrubbing liquid to produce a purified off-gas and a spent scrubbing liquid. Preferably, the first condensate from the first condensation section is sent to a scrubber. In this way, a solid urea product can be elegantly produced with the desired additive, for example in an amount of at least 0.10 wt%, or at least 1.0 wt%, or at least 5 wt%, or at least 10 wt.% additives based on the total weight of the solid urea product. For example, the solid urea product is a fertilizer. Preferably, the downstream first evaporator operates at an absolute pressure of less than 10 kPa. Preferably, the upstream second evaporator operates at an absolute pressure of 10 to 30 kPa, and/or it is preferable to produce a urea melt with a water content preferably less than 1.0 wt%.
Применение охлажденной охлаждающей среды также является преимущественным, если доступная охлаждающая вода является слишком горячей или подвержена риску стать слишком горячей, например, в случае установок по производству карбамида, работающей в жарких климатических условиях, например в странах Персидского залива. Соответственно изобретение также относится к варианту осуществления, в котором секция испарения представляет собой одноступенчатую секцию испарения и/или в котором первый испаритель принимает раствор карбамида с содержанием воды более 10 мас.% или болееThe use of a chilled cooling medium is also advantageous if the available cooling water is too hot or at risk of becoming too hot, for example in the case of urea plants operating in hot climates such as in the Gulf countries. Accordingly, the invention also relates to an embodiment in which the evaporation section is a single-stage evaporation section and/or in which the first evaporator receives a urea solution with a water content of more than 10 wt.% or more
- 6 044789 мас.%, обычно менее 40 мас.%, и при этом плав карбамида в выходном канале первого испарителя содержит, например, более 2 мас.% воды или более 5 мас.% воды, обычно менее 10 мас.% воды и предпочтительно максимум 5,0 мас.% воды. В одном варианте осуществления плав из выходного канала первого испарителя используют в доводочной секции без дополнительного концентрирования или удаления воды. В таком варианте осуществления доводочная секция представляет собой, например, гранулятор. За счет использования установки по производству карбамида с охладителем для охлаждающей среды первой секции конденсации секция испарения может продолжать работать, даже если конденсатор, использующий при этом охлаждающую воду, не способен обеспечить достаточно низкое давление для работы первого испарителя.- 6 044789 wt.%, usually less than 40 wt.%, and the urea melt in the outlet channel of the first evaporator contains, for example, more than 2 wt.% water or more than 5 wt.% water, usually less than 10 wt.% water and preferably a maximum of 5.0 wt.% water. In one embodiment, the melt from the outlet of the first evaporator is used in the finishing section without additional concentration or removal of water. In such an embodiment, the finishing section is, for example, a granulator. By using a refrigerated urea plant for the cooling medium of the first condensing section, the evaporating section can continue to operate even if the condenser using the cooling water is unable to provide a pressure low enough to operate the first evaporator.
Процесс производства карбамида предпочтительно включает стадию обеспечения водного раствора карбамида. В одном варианте осуществления процесс включает проведение реакции NH3 с СО2 в условиях образования карбамида в секции синтеза карбамида высокого давления с получением раствора синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду и карбамат аммония, и удаление аммиака и карбамата аммония из указанного раствора синтеза карбамида с получением указанного раствора карбамида. Удаление предпочтительно включает подвергание раствора синтеза карбамида одной или более стадиям разложения в одном или более устройствах для осуществления разложения для разложения карбамата аммония на NH3 и CO2 с получением водного раствора карбамида. Например, стадии разложения проводят при высоком давлении (например, когда в установке по производству карбамида используется стриппингпроцесс), среднем давлении и/или низком давлении. Стадии разложения включают нагревание и необязательно применение отпарного газа. Разложение с использованием стриппинга включает приведение в контакт движущихся противотоком раствора карбамида и потока отпарного газа. Высвобожденные NH3 и CO2 конденсируют, как правило, в конденсаторе, работающем при таком же давлении, что и устройство для осуществления разложения, с получением карбамата аммония, который рециркулируют в процесс синтеза карбамида. Разложение при среднем и низком давлении осуществляют в так называемой секции регенерации установки по производству карбамида. Секция регенерации включает в себя, например, устройство для осуществления разложения низкого давления низкого давления или устройство для осуществления разложения среднего давления с расположенным ниже него по потоку (раствора карбамида) устройством для осуществления разложения низкого давления. Каждое устройство для осуществления разложения имеет, например, выходной канал для газа, соединенный с конденсатором карбамата. Секция испарения расположена ниже по потоку относительно секции регенерации, при этом между секцией регенерации и секцией испарения располагается, например, испарительный резервуар и/или бак для хранения. Водный раствор карбамида, принятый секцией испарения, обычно содержит от 60 до 90 мас.% карбамида, например от 65 до 85 мас.% карбамида. Водный раствор карбамида, как правило, содержит по меньшей мере 5 мас.% воды, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.% воды. Раствор может содержать дополнительные вещества, такие как аммиак.The urea production process preferably includes the step of providing an aqueous solution of urea. In one embodiment, the process includes reacting NH 3 with CO 2 under urea-forming conditions in a high-pressure urea synthesis section to produce a urea synthesis solution containing urea, water, and ammonium carbamate, and removing ammonia and ammonium carbamate from said urea synthesis solution to obtain the specified urea solution. Removal preferably involves subjecting the urea synthesis solution to one or more decomposition steps in one or more decomposition devices to decompose ammonium carbamate into NH 3 and CO2 to produce an aqueous urea solution. For example, the decomposition steps are carried out at high pressure (eg when a stripping process is used in a urea production plant), medium pressure and/or low pressure. The decomposition steps include heating and optionally the use of stripping gas. Stripping decomposition involves bringing a countercurrent urea solution and a stripping gas stream into contact. The liberated NH3 and CO2 are condensed, typically in a condenser operating at the same pressure as the decomposition apparatus, to produce ammonium carbamate, which is recycled to the urea synthesis process. Medium and low pressure decomposition is carried out in the so-called regeneration section of a urea plant. The regeneration section includes, for example, a low pressure decomposition device or a medium pressure decomposition device with a downstream (urea solution) low pressure decomposition device. Each decomposition device has, for example, a gas outlet connected to a carbamate condenser. The evaporation section is located downstream of the regeneration section, with, for example, an evaporation tank and/or a storage tank located between the regeneration section and the evaporation section. The aqueous urea solution received by the evaporation section typically contains from 60 to 90 wt.% urea, for example from 65 to 85 wt.% urea. The aqueous urea solution typically contains at least 5% by weight water, preferably at least 10% by weight water. The solution may contain additional substances such as ammonia.
Раствор, принятый секцией испарения, находится, например, при атмосферном давлении.The solution received by the evaporation section is, for example, at atmospheric pressure.
Процесс производства карбамида (например, конфигурация секции синтеза и секции регенерации) не имеет конкретных ограничений, например, можно использовать процесс со стриппером высокого давления, причем в стриппере высокого давления используют, например, СО2 или NH3 в качестве отпарного газа, либо самоочистку. Кроме того, можно использовать общую конфигурацию рециркуляции или частичную конфигурацию рециркуляции без стриппера высокого давления или даже прямоточную конфигурацию. Такие конфигурации хорошо известны в данной области техники и описаны, например, в публикации Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава Urea (2010). В конкретном варианте осуществления водный раствор карбамида получают посредством процесса производства карбамида со стриппинг-процессом с применением СО2, в котором используют стриппер высокого давления с применением CO2 в качестве отпарного газа, причем, например, очищенный раствор карбамида подают непосредственно в секцию регенерации LP.The urea production process (eg, the configuration of the synthesis section and the regeneration section) is not particularly limited, for example, a high pressure stripper process can be used, the high pressure stripper using, for example, CO 2 or NH 3 as a stripping gas, or self-cleaning. Additionally, it is possible to use a total recirculation configuration or a partial recirculation configuration without a high pressure stripper, or even a once-through configuration. Such configurations are well known in the art and are described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter Urea (2010). In a specific embodiment, the aqueous urea solution is produced by a CO2 stripping urea production process that uses a high pressure stripper using CO2 as stripping gas, with, for example, the purified urea solution being fed directly to the LP regeneration section.
В предпочтительном варианте осуществления первый испаритель или, при использовании, расположенный выше по потоку второй испаритель принимает водный раствор карбамида (содержащий, например, от 10 до 40 мас.% воды), обычно напрямую или опосредованно, из секции регенерации установки по производству карбамида. Например, раствор карбамида подают из секции регенерации низкого давления, например, через испарительный резервуар (работающий под давлением ниже атмосферного или под атмосферным давлением) и/или бак для хранения.In a preferred embodiment, the first evaporator or, if used, an upstream second evaporator, receives an aqueous urea solution (containing, for example, 10 to 40 wt.% water), usually directly or indirectly, from the regeneration section of the urea production plant. For example, the urea solution is supplied from a low pressure recovery section, for example through a flash tank (operating at subatmospheric or atmospheric pressure) and/or a storage tank.
Плав карбамида, полученный на стадии концентрирования, например, подают на стадию доводки, где он затвердевает в твердый карбамидный продукт. Процесс производства карбамида настоящего изобретению необязательно дополнительно включает стадию доводки. Стадия доводки представляет собой, например, гранулирование в грануляторе, приллирование в башне приллирования или таблетирование. Гранулятор представляет собой, например, гранулятор с псевдоожиженным слоем или гранулятор с фонтанирующим слоем. Приллирование включает создание капель плава карбамида с использованием устройства, расположенного в верхней части башни приллирования, капли карбамида затвердевают во время их падения. Устройство представляет собой, например, стакан для приллирования. При гранулировании и приллировании используется охлаждающий воздух, и в дополнение к твердым карбамидным проThe urea melt obtained from the concentration stage, for example, is fed to the finishing stage, where it solidifies into a solid urea product. The urea production process of the present invention optionally further includes a finishing step. The finishing step is, for example, granulation in a granulator, prilling in a prilling tower or tabletting. The granulator is, for example, a fluidized bed granulator or a spouting bed granulator. Prilling involves creating urea melt droplets using a device located at the top of the prilling tower, the urea droplets solidifying as they fall. The device is, for example, a prilling glass. Granulating and prilling uses cooling air, and in addition to solid urea
- 7 044789 дуктам образуется поток отработанного воздуха. Отработанный воздух также образуется при таблетировании. Поток отработанного воздуха содержит пыль карбамида и NH3. Например, поток отработанного воздуха подвергается очистке предпочтительно с использованием кислотосодержащей очищающей жидкости для удаления NH3, и/или улавливанию пыли с использованием циркулирующего карбамидсодержащего раствора для удаления пыли карбамида. В результате очистки можно получить отработавшую очищающую жидкость, которая может содержать карбамид и соли аммония. Например, эту отработавшую очищающую жидкость направляют в выделенный испаритель, как описано в US 2015/0133690. Отработавшую очищающую жидкость, содержащую соли аммония, также можно утилизировать другими способами.- 7 044789 ducts generate a flow of exhaust air. Exhaust air is also generated during tabletting. The exhaust air stream contains urea dust and NH3. For example, the exhaust air stream is subjected to purification, preferably using an acid-containing cleaning fluid to remove NH 3 , and/or dust collection using a circulating urea-containing solution to remove urea dust. As a result of cleaning, you can obtain spent cleaning liquid, which may contain urea and ammonium salts. For example, this spent cleaning liquid is sent to a dedicated evaporator, as described in US 2015/0133690. Used cleaning fluid containing ammonium salts can also be disposed of in other ways.
Для работы гранулятора, как правило, требуется, чтобы в плаве карбамида содержание влаги составляло не более 5 мас.%. Например, гранулятор работает с плавом карбамида, содержащим 1,0-5,0 мас.% или 1,0-3,0 мас.% воды. Такой плав карбамида необязательно получают в настоящем изобретении с помощью одноступенчатой секцией испарения, в которой испаритель работает под давлением 20-50 кПа, или с помощью многоступенчатой секции испарения, например двухступенчатой секции испарения.For the granulator to operate, as a rule, it is required that the moisture content in the urea melt be no more than 5 wt.%. For example, a granulator operates with urea melt containing 1.0-5.0 wt.% or 1.0-3.0 wt.% water. Such urea melt is optionally produced in the present invention by a single-stage flash section in which the evaporator is operated at a pressure of 20-50 kPa, or by a multi-stage flash section such as a two-stage flash section.
В конкретном варианте осуществления доводка включает приллирование. Для приллирования обычно требуется, чтобы плав карбамида имел содержание воды менее 1,0 мас.% или менее 0,50 мас.%.In a specific embodiment, finishing includes prilling. Prilling generally requires that the urea melt have a water content of less than 1.0 wt.% or less than 0.50 wt.%.
В дополнительном варианте осуществления доводка включает таблетирование. Таблетирование включает осаждение капель плава карбамида на охлаждающую ленту таким образом таким образом, чтобы капли охлаждались на ленте. Лента представляет собой, например, охлаждаемую движущуюся ленту. Пример способа описан в US 2009/0084149. Например, таблетирование осуществляют с использованием устройства Rootform®, которое можно приобрести в компании Sandvik Process Systems. Для таблетирования обычно требуется, чтобы плав карбамида имел содержание воды менее 1,0 мас.% или менее 0,30 мас.%. Такой плав карбамида представляет собой плав, например, полученный в настоящем изобретении с использованием описанной многоступенчатой секции испарения.In a further embodiment, finishing includes tabletting. Tableting involves depositing droplets of urea melt onto a cooling belt in such a manner that the droplets are cooled on the belt. The belt is, for example, a cooled moving belt. An example of the method is described in US 2009/0084149. For example, tabletting is carried out using a Rootform® device, which is available from Sandvik Process Systems. Tableting generally requires that the urea melt have a water content of less than 1.0 wt.% or less than 0.30 wt.%. Such a urea melt is a melt, for example, obtained in the present invention using the described multi-stage evaporation section.
Настоящее изобретение также относится к установке по производству карбамида для осуществления процесса настоящего изобретения. Установка по производству карбамида содержит секцию испарения в соответствии с описанием и предпочтительно также содержит секцию синтеза и секцию регенерации в соответствии с описанием. Кроме того, установка предпочтительно содержит доводочную секцию в соответствии с описанием. Секция испарения содержит первый испаритель, имеющий входной канал для первого раствора карбамида, выходной канал для плава карбамида и выходной канал для первого пара, который соединен с входным каналом первой секции конденсации, причем первая секция конденсации предпочтительно представляет собой теплообменник, имеющий подлежащий конденсации пар в первом пространстве и охлаждающую текучую среду во втором пространстве, конденсатор, имеющий входной канал для охлаждающей текучей среды, соединенный с выходным каналом охладителя. Испарители секции испарения содержат теплообменник (например, кожухотрубный теплообменник) и газожидкостный сепаратор.The present invention also relates to a urea production plant for carrying out the process of the present invention. The urea production plant comprises an evaporation section as described and preferably also contains a synthesis section and a regeneration section as described. In addition, the installation preferably contains a finishing section as described. The evaporation section includes a first evaporator having an inlet channel for a first urea solution, an outlet channel for urea melt and an outlet channel for a first steam, which is connected to an inlet channel of the first condensation section, wherein the first condensation section is preferably a heat exchanger having steam to be condensed in the first space and a cooling fluid in a second space, a condenser having a cooling fluid inlet channel connected to a cooler outlet channel. The evaporator sections of the evaporation section contain a heat exchanger (eg, a shell-and-tube heat exchanger) and a gas-liquid separator.
На фиг. 2 схематично представлен пример процесса и установки по производству карбамида в соответствии с настоящим изобретением. По сравнению с фиг. 1 первая секция (С1) конденсации использует охлажденную охлаждающую среду (СМ), которую подают с помощью охладителя (СН). Кроме того, наиболее предпочтительным признаком настоящего изобретения является исключение бустерного эжектора (BEj) и подача первого пара (V1) напрямую из первого испарителя (EV1) в первую секцию (С1) конденсации. Например, первый конденсат (РС1) из первой секции (С1) конденсации подают в секцию очистки сточной воды (WWT). В вариантах осуществления, в которых первый конденсат (РС1) из первой секции (С1) конденсации подают в секцию очистки сточной воды (WWT), преимущество исключения бустерного эжектора (BEj) в подающем трубопроводе первого пара (V1) заключается в уменьшении нагрузки по воде на секцию очистки сточной воды (WWT).In fig. 2 is a schematic representation of an example of a process and plant for the production of urea in accordance with the present invention. Compared to FIG. 1, the first condensing section (C1) uses a cooled cooling medium (CM), which is supplied by a cooler (CH). Moreover, the most preferred feature of the present invention is the elimination of the booster ejector (BEj) and supplying the first steam (V1) directly from the first evaporator (EV1) to the first condensing section (C1). For example, the first condensate (PC1) from the first condensation section (C1) is supplied to the waste water treatment (WWT) section. In embodiments in which the first condensate (PC1) from the first condensation section (C1) is supplied to the waste water treatment (WWT) section, the advantage of eliminating the booster ejector (BEj) in the first steam supply line (V1) is to reduce the water load on waste water treatment (WWT) section.
На фиг. 3 показан альтернативный пример осуществления. В этом примере секция испарения представляет собой многоступенчатую секцию испарения, дополнительно содержащую расположенный выше по потоку второй испаритель (EV2), соединенный со вторым конденсатором (С2). Расположенный выше по потоку второй испаритель имеет выходной канал для раствора (U1) карбамида, соединенный с входным каналом для раствора карбамида первого испарителя (EV1), и входной канал для расположенного выше по потоку второго раствора (U2) карбамида, причем второй раствор (U2) карбамида, например, подают из секции регенерации. Второй конденсатор (С2) имеет выходной канал для второго конденсата (РС2), соединенный с секцией очистки сточной воды (WWT). Например, в этом варианте осуществления жидкость (в частности, первый конденсат (РС1)) из первой секции (С1) конденсации подают в блок, отличный от секции очистки сточной воды (WWT), например в скруббер (Scr), который используют для очистки отходящего газа (G1) (отработанного воздуха) из доводочной секции (F), такой как, например, башня приллирования, в которую подают плав карбамида. Плав карбамида затвердевает в башне приллирования с образованием твердого карбамида (US).In fig. 3 shows an alternative embodiment. In this example, the evaporator section is a multi-stage evaporator section further comprising an upstream second evaporator (EV2) coupled to a second condenser (C2). An upstream second evaporator has an output channel for a urea solution (U1) connected to an inlet channel for a urea solution of the first evaporator (EV1), and an inlet channel for an upstream second urea solution (U2), wherein the second solution (U2) urea, for example, is supplied from the regeneration section. The second condenser (C2) has a second condensate outlet (PC2) connected to the waste water treatment (WWT) section. For example, in this embodiment, liquid (specifically, the first condensate (PC1)) from the first condensation section (C1) is supplied to a unit other than a waste water treatment (WWT) section, for example a scrubber (Scr), which is used to treat waste water. gas (G1) (exhaust air) from the finishing section (F), such as, for example, a prilling tower, into which urea melt is supplied. The urea melt solidifies in the prilling tower to form solid urea (US).
В скруббере (Scr) обычно осуществляют очистку горячего и сухого отходящего газа (G1) с помощью очищающей жидкости, в том числе в данном варианте осуществления первого конденсата (РС1) из первой секции (С1) конденсации. Воду выпаривают по большей части в скруббере (Scr) и высвобождаютThe scrubber (Scr) typically scrubs the hot and dry exhaust gas (G1) with a scrubbing liquid, including in this embodiment the first condensate (PC1) from the first condensation section (C1). The water is mostly evaporated in a scrubber (Scr) and released
- 8 044789 в атмосферу вместе с очищенным отходящим газом. Скруббер представляет собой, например, скруббер улавливания пыли, кислотный скруббер или объединенную систему, состоящую из скруббера улавливания пыли и кислотного скруббера. В кислотном скруббере для удаления NH3 из отходящего газа используют внешний источник кислоты (такой как серная кислота или азотная кислота). В скрубберах улавливания пыли внешний источник кислоты отсутствует. Отработавшая очищающая жидкость из скруббера улавливания пыли, как правило, не содержит солей аммония, таких как нитрат аммония и сульфат аммония. Преимущество использования охлажденной охлаждающей среды в этом варианте осуществления заключается в том, что можно исключить бустерный эжектор и что из первой секции конденсации отводится относительно меньшее количество жидкости настолько, что эту жидкость можно обрабатывать в скруббере. Применение бустерного эжектора с острым паром увеличивает количество жидкости, полученной из первой секции конденсации, таким образом, что оно может оказаться слишком большим для обработки в скруббере, поэтому жидкость приходится по меньшей мере частично направлять в секцию очистки сточной воды.- 8 044789 into the atmosphere along with the purified exhaust gas. The scrubber is, for example, a dust scrubber, an acid scrubber, or a combined system consisting of a dust scrubber and an acid scrubber. An acid scrubber uses an external source of acid (such as sulfuric acid or nitric acid) to remove NH3 from the exhaust gas. There is no external source of acid in dust collection scrubbers. Spent cleaning fluid from a dust scrubber generally does not contain ammonium salts such as ammonium nitrate and ammonium sulfate. The advantage of using a chilled cooling medium in this embodiment is that the booster ejector can be eliminated and that a relatively smaller amount of liquid is withdrawn from the first condensing section such that the liquid can be treated in a scrubber. The use of a live steam booster ejector increases the amount of liquid obtained from the first condensing section such that it may be too large to be processed in the scrubber, so the liquid must be at least partially sent to the waste water treatment section.
На фиг. 4 схематически показан пример процесса, который аналогичен процессу, представленному на фиг. 3. В доводочной секции используют плав карбамида с содержанием воды менее 5,0 мас.%, в частности менее 1,0 мас.%, а также, например, башню приллирования или устройство таблетирования, такое как Rootformer™. Скруббер (Scr) используют для кислотной очистки с подачей кислоты (Ас) для удаления NH3 из отходящего газа (G1). Отработавшую очищающую жидкость (SL) отводят из скруббера (Scr), и она содержит соль аммония, например сульфат аммония или нитрат аммония, а также, как правило, растворенный карбамид (например, от 10 до 60 мас.% карбамида). В наиболее предпочтительном варианте осуществления отработавшую очищающую жидкость (SL) подают в точку установки, расположенную ниже по потоку относительно второго испарителя и выше по потоку относительно первого испарителя, таким образом, что она принимается первым испарителем, а не вторым испарителем. Соли аммония, содержащиеся в отработавшей очищающей жидкости, вбираются в плав карбамида и в твердый карбамидный продукт, например, в количестве менее 1,0 мас.% соли аммония в расчете на общее количество твердого карбамидного продукта. В качестве справочного материала, в котором описана подача отработавшей очищающей жидкости, содержащей соль аммония, в секцию испарения установки по производству карбамида, используется публикация Potthoff, Nitrogen+Syngas 294, с. 39. Например, отработавшую очищающую жидкость (SL) добавляют к первому раствору карбамида, например, в трубопроводную линию от второго испарителя к первому испарителю или, например, к входному каналу расположенного ниже по потоку первого испарителя.In fig. 4 schematically shows an example of a process that is similar to the process shown in FIG. 3. The finishing section uses a urea melt with a water content of less than 5.0 wt.%, in particular less than 1.0 wt.%, and also, for example, a prilling tower or tableting device such as a Rootformer™. A scrubber (Scr) is used for acid scrubbing by feeding acid (Ac) to remove NH 3 from the exhaust gas (G1). The spent cleaning liquid (SL) is removed from the scrubber (Scr) and contains an ammonium salt, such as ammonium sulfate or ammonium nitrate, and typically dissolved urea (eg, 10 to 60 wt.% urea). In the most preferred embodiment, the spent cleaning liquid (SL) is supplied to an installation point located downstream of the second evaporator and upstream of the first evaporator such that it is received by the first evaporator rather than the second evaporator. Ammonium salts contained in the spent cleaning liquid are absorbed into the urea melt and into the solid urea product, for example, in an amount of less than 1.0 wt.% ammonium salt based on the total amount of solid urea product. Potthoff's publication, Nitrogen+Syngas 294, p. 39. For example, spent cleaning liquid (SL) is added to the first urea solution, for example, in a pipeline from the second evaporator to the first evaporator or, for example, in the inlet channel of a downstream first evaporator.
Жидкость из первой секции конденсации (которая может содержать неорганические соли аммония) предпочтительно направляют в скруббер и предпочтительно не в секцию WWT, поэтому секция WWT не загрязняется этими солями. Второй конденсат из второго конденсатора предпочтительно направляют в секцию WWT. Например, количество второго конденсата слишком велико для добавления в скруббер. Применение охлаждаемой первой секции конденсации преимущественно обеспечивает подачу в скруббер всей жидкости из первой секции конденсации без накопления в скруббере избыточного количества жидкости. При применении бустерного эжектора при подаче первого пара в первую секцию конденсации количество пара, добавляемого посредством бустерного эжектора и попадающего в жидкость из первой секции конденсации, было бы относительно большим для обработки в скруббере или, в альтернативном варианте осуществления, потребовало бы применения очень большого избыточного количества охлаждающего воздуха в доводочной секции. Водяной пар высвобождают вместе с очищенным отходящим газом скруббера.The liquid from the first condenser section (which may contain inorganic ammonium salts) is preferably sent to the scrubber and preferably not to the WWT section, so that the WWT section is not contaminated by these salts. The second condensate from the second condenser is preferably sent to the WWT section. For example, the amount of second condensate is too large to add to the scrubber. The use of a cooled first condensing section advantageously ensures that all liquid from the first condensing section is supplied to the scrubber without excess liquid accumulating in the scrubber. If a booster ejector is used when introducing the first steam into the first condenser section, the amount of steam added by the booster ejector and entering the liquid from the first condenser section would be relatively large for scrubbing or, in an alternative embodiment, would require the use of a very large excess amount cooling air in the finishing section. The water vapor is released along with the purified scrubber off-gas.
На фиг. 5 схематически проиллюстрирован пример процесса в соответствии с настоящим изобретением, в котором в первый раствор карбамида и/или в первый испаритель добавляют раствор (AD) добавки. Например, этот раствор (AD) добавки добавляют в питающий трубопровод, идущий от расположенного выше по потоку второго испарителя к первому испарителю. Раствор добавки или жидкостный поток добавки содержит воду и по меньшей мере одно соединение добавки, отличное от карбамида. Соединение добавки не является летучим в первом испарителе и вбирается в плав карбамида и в твердый карбамидный продукт после доводки. Соединение добавки представляет собой, например, микроэлементы или соединение, например соль, содержащее S или Р, например сульфат аммония или фосфат аммония. Раствор добавки может содержать множество соединений добавки. Например, добавление соединения добавки в виде водного раствора является предпочтительным по сравнению с добавлением твердого соединения добавки к плаву карбамида или к твердым карбамидным продуктам, например, для обеспечения однородного включения. Преимущество добавления соединения добавки к первому расположенному ниже по потоку испарителю, имеющему конденсатор с выходным каналом для жидкости, соединенным с входным каналом скруббера для очистки отходящего газа из доводочной секции, заключается в том, что конденсат, который может содержать следы добавки, не загрязняет WWT. Добавление раствора добавки ниже по потоку относительно второго испарителя обеспечивает условия, при которых большая часть воды из раствора карбамида, полученная из секции регенерации установки по производству карбамида, удаляется еще во втором расположенном выше по потоку испарителе, поэтому оставшееся меньшее количество воды можно обработать и удалить в скруббере.In fig. 5 schematically illustrates an example of a process in accordance with the present invention in which an additive solution (AD) is added to a first urea solution and/or a first evaporator. For example, this additive solution (AD) is added to a supply line extending from an upstream second evaporator to the first evaporator. The additive solution or liquid additive stream contains water and at least one additive compound other than urea. The additive compound is not volatile in the first evaporator and is absorbed into the urea melt and into the solid urea product after finishing. The additive compound is, for example, trace elements or a compound, for example a salt, containing S or P, for example ammonium sulfate or ammonium phosphate. The additive solution may contain a variety of additive compounds. For example, adding the additive compound in the form of an aqueous solution is preferred over adding a solid additive compound to the urea melt or solid urea products, for example, to ensure uniform inclusion. The advantage of adding an additive compound to a first downstream evaporator having a condenser with a liquid outlet coupled to a scrubber inlet for cleaning the exhaust gas from the finishing section is that condensate, which may contain traces of the additive, does not contaminate the WWT. The addition of the additive solution downstream of the second evaporator ensures that most of the water from the urea solution obtained from the regeneration section of the urea plant is removed further in the second upstream evaporator, so that the remaining smaller amount of water can be treated and removed in scrubber.
- 9 044789- 9 044789
В скруббере необязательно используют кислотосодержащую очищающую жидкость (в случае кислотного скруббера) или необязательно не используют кислотосодержащую очищающую жидкость (в случае только улавливания пыли). Многоступенчатая секция испарения предпочтительно имеет описанный выше тип, предпочтительно выдавая плав карбамида с содержанием воды менее 1,0 мас.%. В этом варианте осуществления использование охлаждаемой первой секции конденсации для первого испарителя является более предпочтительным, чем использование конденсатора, работающего с охлаждающей водой, поскольку так можно поддерживать низкое давление в первом испарителе предпочтительно без использования бустерного эжектора и не подавать из первой секции конденсации в скруббер чрезмерное количество жидкости.The scrubber does not necessarily use an acidic cleaning fluid (in the case of an acid scrubber) or does not necessarily use an acidic cleaning fluid (in the case of dust collection only). The multi-stage evaporation section is preferably of the type described above, preferably producing urea melt with a water content of less than 1.0 wt%. In this embodiment, the use of a cooled first condenser section for the first evaporator is preferable to the use of a cooling water condenser, since it can maintain a low pressure in the first evaporator, preferably without the use of a booster ejector, and does not feed an excessive amount of liquids.
На фиг. 6 схематически проиллюстрирован пример процесса в соответствии с настоящим изобретением, в котором секция испарения представляет собой одноступенчатую секцию испарения. Например, плав карбамида используют для гранулирования, и он содержит, например, 1-5 мас.% воды, например 3-5 мас.% воды. Первый испаритель (EV) соединен с первой секцией (С1) конденсации через дополнительный конденсатор (С3) таким образом, что первый пар (V1) частично конденсируется в первой секции (С1) конденсации, а частично в дополнительном конденсаторе (С3). Например, в дополнительном конденсаторе (С3) используется охлаждающая вода (cw). Первая секция (С1) конденсации и дополнительный конденсатор (С3) расположены последовательно по отношению к потоку пара и работают по существу под одинаковым давлением в технологическом пространстве. Первая секция (С1) конденсации расположена ниже по потоку (по отношению к потоку пара) относительно дополнительного конденсатора (С3).In fig. 6 schematically illustrates an example of a process in accordance with the present invention, in which the evaporation section is a single-stage evaporation section. For example, urea melt is used for granulation, and it contains, for example, 1-5 wt.% water, for example 3-5 wt.% water. The first evaporator (EV) is connected to the first condensing section (C1) through an additional condenser (C3) such that the first vapor (V1) is partially condensed in the first condensing section (C1) and partially in the additional condenser (C3). For example, the additional condenser (C3) uses cooling water (cw). The first condensation section (C1) and the additional condenser (C3) are located in series with respect to the steam flow and operate at substantially the same pressure in the process space. The first condensation section (C1) is located downstream (relative to the steam flow) relative to the additional condenser (C3).
На фиг. 7 схематически представлен пример осуществления первой секции конденсации и охладителя. Первая секция (С1) конденсации представляет собой теплообменник, в котором происходит испарение охлаждающей текучей среды (СМ) в пространстве охлаждающей текучей среды таким образом, что пространство охлаждающей текучей среды (например, межтрубное пространство кожухотрубного теплообменника, когда подлежащий конденсированию пар находится в трубном пространстве) функционирует в качестве испарителя (EVcm). Охладитель содержит конденсатор (Ccm) для конденсации охлаждающей среды, компрессор (Cp1) и терморегулирующий клапан (X1). Испаренная охлаждающая среда сжимается в компрессоре (Cp1) и конденсируется в конденсаторе (Ccm), в котором, например, используется охлаждающая вода (cw). Сконденсированную охлаждающую среду расширяют до более низкого давления в терморегулирующем клапане (X1) и возвращают в пространство охлаждающей текучей среды первой секции конденсации. Технологическое пространство (PS) первой секции конденсации и пространство охлаждающей текучей среды находятся в теплообменном контакте, например, через стенку (w1).In fig. 7 schematically shows an example of the implementation of the first condensing section and cooler. The first condensation section (C1) is a heat exchanger in which the cooling fluid (CM) evaporates in the cooling fluid space so that the cooling fluid space (for example, the shell-and-tube heat exchanger shell-and-tube space when the vapor to be condensed is in the tube space) functions as an evaporator (EVcm). The cooler contains a condenser (Ccm) for condensing the cooling medium, a compressor (Cp1) and a thermostatic valve (X1). The evaporated cooling medium is compressed in the compressor (Cp1) and condensed in the condenser (Ccm), which, for example, uses cooling water (cw). The condensed cooling fluid is expanded to a lower pressure in the thermostatic valve (X1) and returned to the cooling fluid space of the first condensing section. The process space (PS) of the first condensation section and the cooling fluid space are in heat exchange contact, for example through a wall (w1).
На фиг. 8 схематически представлен пример осуществления первой секции конденсации или первой секции конденсации и охладителя. Первая секция (С1) конденсации содержит один или более теплообменников и содержит первое отделение (НХ1), второе отделение (НХ2) и третье отделение (НХ3). Охладитель содержит конденсатор (Ccm) для конденсации охлаждающей среды, компрессор (Cp1) и терморегулирующий клапан (X1).In fig. 8 schematically shows an example of the implementation of the first condensing section or the first condensing section and cooler. The first condensation section (C1) contains one or more heat exchangers and contains a first compartment (HX1), a second compartment (HX2) and a third compartment (HX3). The cooler contains a condenser (Ccm) for condensing the cooling medium, a compressor (Cp1) and a thermostatic valve (X1).
Первое и второе отделения находятся в теплообменном контакте через первую стенку (w1). Второе и третье отделения находятся в теплообменном контакте через вторую стенку (w2). Второе отделение может обеспечивать пространственное разделение первого и третьего отделения, например если первое и третье отделения обеспечены в разных блоках, например в первом и втором теплообменниках соответственно. Второе отделение может содержать трубы, например, соединяющие указанные первый и второй теплообменники. Первое отделение имеет выходной канал для первого пара (V1) и выходной канал для первого конденсата (РС1). Третье отделение имеет входной канал для охлаждающей среды (СМ), соединенный с терморегулирующим клапаном (X1), и выходной канал для охлаждающей среды, соединенный с компрессором (Cp1). Компрессор имеет выходной канал для охлаждающей среды, соединенный с конденсатором (Ccm), в котором, например, используют охлаждающую воду (cw). Второе отделение в процессе эксплуатации содержит теплопередающую текучую среду, такую как охлаждающая вода. Таким образом, в первой секции (С1) конденсации используют охлаждающую среду (СМ), которая предпочтительно представляет собой соединение, отличное от воды, даже если первая стенка не находится в контакте с охлаждающей средой. В некоторых вариантах осуществления первая секция (С1) конденсации содержит первый и второй кожухотрубные теплообменники, причем первый кожухотрубный теплообменник принимает первый пар (в первом отделении) и охлаждающую воду (во втором отделении), а второй кожухотрубный теплообменник принимает охлаждающую среду (в третьем отделении) и охлаждающую воду (во втором отделении). Первая секция (С1) конденсации необязательно содержит первый теплообменник и второй теплообменник, которые пространственно отделены друг от друга, причем первый теплообменник содержит первое отделение и первую часть второго отделения, и при этом второй теплообменник содержит вторую часть второго отделения и третье отделение.The first and second compartments are in heat exchange contact through the first wall (w1). The second and third compartments are in heat exchange contact through the second wall (w2). The second compartment may provide spatial separation of the first and third compartments, for example if the first and third compartments are provided in different units, for example in the first and second heat exchangers, respectively. The second compartment may contain pipes, for example, connecting said first and second heat exchangers. The first compartment has an output channel for the first steam (V1) and an output channel for the first condensate (PC1). The third compartment has a coolant inlet (CM) connected to the thermostatic valve (X1) and a coolant outlet connected to the compressor (Cp1). The compressor has a cooling medium outlet connected to a condenser (Ccm), in which, for example, cooling water (cw) is used. The second compartment, in operation, contains a heat transfer fluid such as cooling water. Thus, the first condensation section (C1) uses a cooling medium (CM), which is preferably a compound other than water, even if the first wall is not in contact with the cooling medium. In some embodiments, the first condensing section (C1) includes first and second shell-and-tube heat exchangers, wherein the first shell-and-tube heat exchanger receives first steam (in the first compartment) and cooling water (in the second compartment), and the second shell-and-tube heat exchanger receives the cooling medium (in the third compartment) and cooling water (in the second compartment). The first condensation section (C1) optionally includes a first heat exchanger and a second heat exchanger that are spatially separated from each other, the first heat exchanger comprising a first compartment and a first portion of a second compartment, and wherein the second heat exchanger includes a second portion of a second compartment and a third compartment.
Таким образом, настоящее изобретение относится к процессу производства карбамида, включающему концентрирование первого раствора карбамида в первом вакуумном испарителе в секции испарения с получением плава карбамида и первого пара и конденсирование указанного первого пара в первой секции конденсации, причем первая секция конденсации представляет собой охлаждаемую секцию конденсации.Thus, the present invention relates to a urea production process comprising concentrating a first urea solution in a first vacuum evaporator in an evaporation section to produce urea melt and first steam, and condensing said first steam in a first condensation section, the first condensation section being a cooled condensation section.
--
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19220074.9 | 2019-12-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044789B1 true EA044789B1 (en) | 2023-09-29 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4084883B1 (en) | Urea production with multiple evaporators | |
| CA3166402C (en) | Ammonia removal from urea finishing | |
| EA034476B1 (en) | Additional evaporation and condensation loop for an urea production plant, method of modifying an existing urea production plant using same and use thereof | |
| JP7296015B2 (en) | Urea plant with cooling condenser | |
| EA038681B1 (en) | Urea production plant and scrubbing system | |
| UA123549C2 (en) | Controlling biuret in urea production | |
| EA044789B1 (en) | UREA PRODUCTION PLANT WITH REFRIGERATED CONDENSATION SECTION | |
| EA042818B1 (en) | UREA PRODUCTION USING MULTIPLE EVAPORATORS | |
| EA043041B1 (en) | REMOVING AMMONIA FROM THE UREA FINISHING SECTION | |
| US20240059623A1 (en) | Stripping-type urea plant for def production | |
| EP4092368A1 (en) | Heat exchanging device comprising a recirculation system and method for reducing fouling in a heat exchanger | |
| US20240217924A1 (en) | Urea production process and plant | |
| PL199905B1 (en) | Method of utilising flue gas from a high-pressure melamine obtained process |