RU2788626C1 - Method and device for producing urea - Google Patents

Abstract

FIELD: urea production methods.

SUBSTANCE: invention relates to a method for the production of urea. The method includes: a synthesis step in which urea is synthesized from ammonia and carbon dioxide to obtain a solution for urea synthesis; a decomposition step in which, by heating the urea synthesis solution obtained in the synthesis step, ammonium carbamate is decomposed and a gas mixture containing ammonia and carbon dioxide is separated from the urea synthesis solution to obtain a urea synthesis solution with a higher concentration of urea than with the synthesis solution obtained in the synthesis step; a condensation stage in which, using an immersion condenser including a shell-and-tube heat exchange structure including a U-tube, at least a portion of the gas mixture obtained in the decomposition stage is absorbed and condensed in an absorbing medium in the annulus, and steam is generated in the tube space using the heat released during condensation; a recirculation stage in which at least a portion of the liquid is recirculated to the synthesis stage, said liquid being produced in the annular space in the condensation stage; and a water supplying step of supplying water to the tube space of the immersion condenser at a mass flow rate that is three or more times the mass production rate of steam generated in the immersion condenser.

EFFECT: proposed method makes it possible to reduce the temperature distribution in the immersed condenser.

9 cl, 2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

[0001] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для производства мочевины из аммиака и диоксида углерода.[0001] The present invention relates to a method and apparatus for the production of urea from ammonia and carbon dioxide.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Способ производства мочевины обычно включает стадию синтеза, стадию разложения и стадию конденсации. На стадии синтеза мочевину синтезируют из аммиака (NH₃) и диоксида углерода (CO₂) с получением раствора для синтеза мочевины. В частности, как показано формулой (1), в результате реакции аммиака (NH₃) с диоксидом углерода (CO₂) образуется карбамат аммония (NH₂COONH₄). Кроме того, как показано формулой (2), в результате реакции дегидратации карбамата аммония образуются мочевина (NH₂CONH₂) и вода (H₂O):[0002] A method for producing urea typically includes a synthesis step, a decomposition step, and a condensation step. In the synthesis step, urea is synthesized from ammonia (NH ₃ ) and carbon dioxide (CO ₂ ) to form a urea synthesis solution. Specifically, as shown by formula (1), by reacting ammonia (NH ₃ ) with carbon dioxide (CO ₂ ), ammonium carbamate (NH ₂ COONH ₄ ) is formed. In addition, as shown by formula (2), as a result of the dehydration reaction of ammonium carbamate, urea (NH ₂ CONH ₂ ) and water (H ₂ O) are formed:

2NH₃+CO₂ → NH₂COONH₄ (1)2NH ₃ +CO ₂ → NH ₂ COONH ₄ (1)

NH₂COONH₄ → NH₂CONH₂+H₂O (2).NH ₂ COONH ₄ → NH ₂ CONH ₂ + H ₂ O (2).

Хотя обе реакции являются равновесными, реакция формулы (2) является определяющей, поскольку она протекает медленнее, чем реакция формулы (1).Although both reactions are in equilibrium, the reaction of formula (2) is decisive because it proceeds more slowly than the reaction of formula (1).

[0003] На стадии разложения раствор для синтеза мочевины, полученный на стадии синтеза, нагревают для разложения карбамата аммония, содержащегося в растворе для синтеза мочевины, на аммиак и диоксид углерода. В результате получают газовую смесь, содержащую аммиак и диоксид углерода, и раствор для синтеза мочевины, имеющий более высокую концентрацию мочевины. На стадии конденсации газовую смесь, полученную на стадии разложения, конденсируют в абсорбирующей среде путем охлаждения. В качестве охлаждающей среды для охлаждения часто используется вода, и газовая смесь охлаждается в основном за счет скрытой теплоты испарения воды.[0003] In the decomposition step, the urea synthesis solution obtained in the synthesis step is heated to decompose the ammonium carbamate contained in the urea synthesis solution into ammonia and carbon dioxide. As a result, a gas mixture containing ammonia and carbon dioxide and a urea synthesis solution having a higher concentration of urea are obtained. In the condensation step, the gas mixture obtained in the decomposition step is condensed in an absorbent medium by cooling. Water is often used as the cooling medium, and the gas mixture is cooled mainly by the latent heat of evaporation of the water.

[0004] В JP10-182587A (соответствующей EP 0834501 A2, EP 1035111 A1, EP 1035112 A1, US 5936122 A и US 6200540 B1) раскрыта стадия конденсации, включающая использование вертикального погружного конденсатора, включающего U-образные трубки в качестве охлаждающих трубок, с охлаждающей средой, подаваемой в трубное пространство вертикального погружного конденсатора. Как правило, погружной конденсатор относится к конденсатору, в котором в межтрубном пространстве течет технологическая текучая среда, другими словами, газовую смесь, полученную на стадии разложения, подают в технологическую часть, в которой в трубном пространстве течет охлаждающая среда. Если позволить технологической текучей среде течь в межтрубном пространстве, то можно увеличить время пребывания технологической текучей среды в конденсаторе. Это позволяет повысить эффективность реакции образования мочевины в конденсаторе.[0004] JP10-182587A (corresponding to EP 0834501 A2, EP 1035111 A1, EP 1035112 A1, US 5936122 A and US 6200540 B1) discloses a condensation step involving the use of a vertical immersion condenser including U-tubes as cooling tubes, with cooling medium supplied to the tube space of the vertical immersion condenser. In general, an immersion condenser refers to a condenser in which a process fluid flows in the annular space, in other words, the gas mixture obtained from the decomposition step is fed into a process part in which a cooling medium flows in the tube space. Allowing the process fluid to flow in the annulus can increase the residence time of the process fluid in the condenser. This makes it possible to increase the efficiency of the urea formation reaction in the condenser.

[0005] В JP 2003-104949A (соответствующей EP 1279663 A1 и US 6518457 B1) также раскрыт вертикальный погружной конденсатор, включающий U-образные трубки в качестве охлаждающих трубок. В этом документе описан способ рекуперации тепла конденсации путем генерации пара низкого давления в некоторых U-образных трубках и нагревания раствора для синтеза мочевины, полученного из отгонной колонны (стадия разложения), в остальных U-образных трубках. WO 2013/165246 описывает аналогичный способ, хотя в этом документе раскрыт горизонтальный погружной конденсатор. WO 2006/118071 (соответствующая EP 1876171 A1 и US 2009/062566 A1) также описан вертикальный погружной конденсатор, включающий U-образные трубки. В этой литературе текучую среду, содержащую котловую воду и пар, выводят из U-образных трубок.[0005] JP 2003-104949A (corresponding to EP 1279663 A1 and US 6518457 B1) also discloses a vertical immersion condenser incorporating U-tubes as cooling tubes. This document describes a method for recovering condensation heat by generating low pressure steam in some U-tubes and heating the urea synthesis solution obtained from the stripper (decomposition step) in the remaining U-tubes. WO 2013/165246 describes a similar method, although this document discloses a horizontal immersion condenser. WO 2006/118071 (corresponding to EP 1876171 A1 and US 2009/062566 A1) also describes a vertical immersion condenser including U-tubes. In this literature, a fluid containing boiler water and steam is withdrawn from the U-tubes.

Список литературыBibliography

Патентная литератураPatent Literature

[0006] PTL 1: JP10-182587A[0006] PTL 1: JP10-182587A

PTL 2: JP2003-104949APTL2: JP2003-104949A

PTL 3: WO 2013/165246PTL 3: W02013/165246

PTL 4: WO 2006/118071PTL4: W02006/118071

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Техническая проблемаTechnical problem

[0007] Хотя рекуперация тепла в погруженном конденсаторе традиционно изучалась, как указано выше, внимание уделялось способу и устройству, которые обеспечивают протекание технологической текучей среды, а не способу и устройству, которые обеспечивают протекание охлаждающей среды.[0007] Although immersed condenser heat recovery has traditionally been studied as noted above, the focus has been on the process and apparatus that cause process fluid to flow, not the method and apparatus that cause coolant to flow.

[0008] В погружном конденсаторе желательно стимулировать не только конденсацию газовой смеси, полученной на стадии разложения, но также и на реакцию образования мочевины. Для увеличения эффективности образования мочевины в погруженном конденсаторе предпочтительно, чтобы рабочая температура погружного конденсатора была выше, тогда как с точки зрения абсорбции газа предпочтительно, чтобы рабочая температура была ниже. Следовательно, внутри погружного конденсатора желательно поддерживать оптимальную рабочую температуру. По этой причине желательно уменьшить распределение температуры в погруженном конденсаторе.[0008] In the immersion condenser, it is desirable to stimulate not only the condensation of the gas mixture obtained in the decomposition step, but also the urea formation reaction. To increase the efficiency of urea formation in the immersed condenser, it is preferable that the operating temperature of the immersed condenser be higher, while from the point of view of gas absorption, it is preferable that the operating temperature be lower. Therefore, it is desirable to maintain an optimum operating temperature inside the immersion condenser. For this reason, it is desirable to reduce the temperature distribution in the immersed condenser.

[0009] В случае подачи воды в количестве (массовом расходе), сравнимом с количеством пара, генерируемого в трубном пространстве погружного конденсатора, на вход трубного пространства подают воду (жидкость) в качестве охлаждающей среды, а на выходе получают в основном пар (газ). В этом случае охлаждающий эффект, обеспечиваемый скрытой теплотой испарения воды, на выходе из трубки меньше, чем на входе в трубку. Таким образом, величина теплообмена между входом в трубку и выходом из нее различается. В результате между этими областями возникает разница температур, что увеличивает распределение температуры в погруженном конденсаторе.[0009] In the case of supplying water in an amount (mass flow) comparable to the amount of steam generated in the tube space of the immersed condenser, water (liquid) is supplied to the tube space as a cooling medium, and the output is mainly steam (gas) . In this case, the cooling effect provided by the latent heat of evaporation of water at the outlet of the tube is less than at the inlet to the tube. Thus, the amount of heat exchange between the tube inlet and tube outlet is different. As a result, there is a temperature difference between these areas, which increases the temperature distribution in the immersed condenser.

[0010] Целью настоящего изобретения является предоставление способа и устройства для синтеза мочевины, которые способны уменьшить распределение температуры в погруженном конденсаторе.[0010] It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for the synthesis of urea that is capable of reducing the temperature distribution in an immersed condenser.

Решение проблемыSolution

[0011] В одном из аспектов настоящего изобретения представлен способ производства мочевины, включающий:[0011] In one aspect of the present invention, a process for the production of urea is provided, comprising:

стадию синтеза, на которой синтезируют мочевину из аммиака и диоксида углерода с получением раствора для синтеза мочевины;a synthesis step in which urea is synthesized from ammonia and carbon dioxide to obtain a urea synthesis solution;

стадию разложения, на которой путем нагревания раствора для синтеза мочевины, полученного на стадии синтеза, происходит разложение карбамата аммония и отделение газовой смеси, содержащей аммиак и диоксид углерода, от раствора для синтеза мочевины с получением раствора для синтеза мочевины с более высокой концентрацией мочевины по сравнению с раствором для синтеза мочевины, полученном на стадии синтеза;a decomposition step in which, by heating the urea synthesis solution obtained in the synthesis step, ammonium carbamate is decomposed and a gas mixture containing ammonia and carbon dioxide is separated from the urea synthesis solution to obtain a urea synthesis solution with a higher concentration of urea than with a solution for the synthesis of urea obtained at the stage of synthesis;

стадию конденсации, на которой с использованием погружного конденсатора, включающего кожухотрубную теплообменную структуру, включающую U-образную трубку, происходит абсорбция и конденсация по меньшей мере части газовой смеси, полученной на стадии разложения, в абсорбирующей среде в межтрубном пространстве, и генерация пара в трубном пространстве за счет тепла, выделяемого во время конденсации;a condensation stage in which, using an immersion condenser including a shell-and-tube heat exchange structure including a U-tube, at least a portion of the gas mixture obtained in the decomposition stage is absorbed and condensed in an absorbent medium in the annulus, and steam is generated in the tube space due to the heat released during condensation;

стадию рециркуляции, на которой происходит рециркуляция на стадию синтеза по меньшей мере части жидкости, причем указанную жидкость получают из межтрубного пространства на стадии конденсации; иa recirculation stage in which at least a portion of the liquid is recirculated to the synthesis stage, said liquid being obtained from the annulus in the condensation stage; and

стадию подачи воды, на которой происходит подача воды в трубное пространство погружного конденсатора с массовым расходом, который в три или более раз превышает скорость генерации пара, генерируемого в погруженном конденсаторе.a water supply stage in which water is supplied to the tube space of the immersion condenser at a mass flow rate that is three or more times the steam generation rate generated in the immersion condenser.

[0012] В другом аспекте настоящего изобретения представлено устройство для производства мочевины, содержащее:[0012] In another aspect of the present invention, a device for the production of urea is provided, comprising:

реактор синтеза, выполненный с возможностью синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода с получением раствора для синтеза мочевины;a synthesis reactor configured to synthesize urea from ammonia and carbon dioxide to produce a urea synthesis solution;

устройство для разложения, выполненное с возможностью разложения карбамата аммония и отделения газовой смеси, содержащей аммиак и диоксид углерода, от раствора для синтеза мочевины путем нагревания раствора для синтеза мочевины, генерируемого в реакторе синтеза с получением раствора для синтеза мочевины с более высокой концентрацией мочевины по сравнению с раствором для синтеза мочевины, полученным в реакторе синтеза;a decomposition device configured to decompose ammonium carbamate and separate the gas mixture containing ammonia and carbon dioxide from the urea synthesis solution by heating the urea synthesis solution generated in the synthesis reactor to obtain a urea synthesis solution with a higher concentration of urea than with a solution for the synthesis of urea obtained in the synthesis reactor;

погружной конденсатор, включающий кожухотрубную теплообменную конструкцию, содержащую U-образную трубку, причем погружной конденсатор выполнен с возможностью абсорбции и конденсации по меньшей мере части газовой смеси, полученной устройством для разложения, в абсорбирующей среде в межтрубном пространстве и генерации пара в трубном пространстве за счет тепла, выделяемого при конденсации;an immersion condenser comprising a shell-and-tube heat exchange structure containing a U-shaped tube, the immersion condenser being capable of absorbing and condensing at least a portion of the gas mixture obtained by the decomposition device in an absorbent medium in the annular space and generating steam in the tube space due to heat released during condensation;

средство рециркуляции для рециркуляции в реактор синтеза по меньшей мере части жидкости, причем указанную жидкость получают из межтрубного пространства погружного конденсатора; иrecirculation means for recirculating at least a portion of the liquid to the synthesis reactor, said liquid being obtained from the shell side of the immersion condenser; and

средство подачи воды для подачи воды в трубное пространство погружного конденсатора с массовым расходом, который в три или более раз превышает скорость генерации пара, генерируемого в погруженном конденсаторе.water supply means for supplying water to the tube space of the immersion condenser at a mass flow rate that is three or more times the steam generation rate generated in the immersion condenser.

Благоприятные эффекты изобретенияBeneficial Effects of the Invention

[0013] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для синтеза мочевины, которые позволяют уменьшить распределение температуры в погруженном конденсаторе.[0013] The present invention relates to a method and apparatus for the synthesis of urea, which can reduce the temperature distribution in the immersed condenser.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0014] На фиг.1 представлена блок-схема технологического процесса, схематически показывающая пример установки для производства мочевины.[0014] FIG. 1 is a process flow diagram schematically showing an example of a urea plant.

На фиг.2 представлена блок-схема технологического процесса, схематически показывающая пример системы охлаждения (паровой системы) погружного конденсатора.2 is a process flow diagram schematically showing an example of a cooling system (steam system) of an immersion condenser.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0015] Способ производства мочевины по настоящему изобретению включает стадию синтеза, стадию разложения, стадию конденсации и стадию рециркуляции. Аммиак и углекислый газ в качестве сырья можно при необходимости подавать на одну или несколько из этих стадий извне. Способ производства мочевины дополнительно включает стадию подачи воды.[0015] The urea production method of the present invention includes a synthesis step, a decomposition step, a condensation step, and a recycling step. Ammonia and carbon dioxide as raw materials can optionally be supplied to one or more of these stages from outside. The method for producing urea further includes the step of supplying water.

Стадия синтезаSynthesis step

[0016] На стадии синтеза мочевину синтезируют из аммиака и диоксида углерода с получением раствора для синтеза мочевины. На стадии синтеза мочевину также синтезируют из карбамата аммония, содержащегося в рециркулируемой жидкости со стадии конденсации, которая описана позже.[0016] In the synthesis step, urea is synthesized from ammonia and carbon dioxide to form a urea synthesis solution. In the synthesis step, urea is also synthesized from the ammonium carbamate contained in the recycle liquid from the condensation step, which is described later.

[0017] Рабочее давление на стадии синтеза обычно находится в пределах от 130 бар (абсолютное давление, которое также относится к нижеследующему описанию) до 250 бар, предпочтительно от 140 бар до 200 бар. Рабочая температура на стадии синтеза обычно находится в диапазоне от 160 до 200°C, предпочтительно от 170 до 190°C.[0017] The operating pressure in the synthesis step is typically in the range of 130 bar (absolute pressure, which also applies to the description below) to 250 bar, preferably 140 bar to 200 bar. The operating temperature in the synthesis step is usually in the range from 160 to 200°C, preferably from 170 to 190°C.

Стадия разложенияDecomposition stage

[0018] На стадии разложения раствор для синтеза мочевины, полученный на стадии синтеза, нагревают. Следовательно, карбамат аммония, содержащийся в растворе для синтеза мочевины, полученном на стадии синтеза, разлагается, и газовая смесь, содержащая аммиак и диоксид углерода, отделяется от раствора для синтеза мочевины с получением раствора для синтеза мочевины с более высокой концентрацией мочевины по сравнению с раствором для синтеза мочевины, полученном на стадии синтеза. Газовая смесь, полученная на стадии разложения, в дальнейшем может называться «газом на выходе из устройства для разложения».[0018] In the decomposition step, the urea synthesis solution obtained in the synthesis step is heated. Therefore, the ammonium carbamate contained in the urea synthesis solution obtained in the synthesis step is decomposed, and the gas mixture containing ammonia and carbon dioxide is separated from the urea synthesis solution to obtain a urea synthesis solution with a higher concentration of urea compared to the solution for the synthesis of urea obtained at the stage of synthesis. The gas mixture obtained from the decomposition step may hereinafter be referred to as "decomposer outlet gas".

[0019] Для нагрева на стадии разложения можно использовать теплоноситель с относительно высокой температурой, например пар среднего давления. В этом случае пар среднего давления, который используется в качестве источника тепла, конденсируется с образованием парового конденсата.[0019] Relatively high temperature heat transfer fluid, such as medium pressure steam, can be used to heat the decomposition step. In this case, medium pressure steam, which is used as a heat source, condenses to form steam condensate.

[0020] Давление пара среднего давления обычно составляет от 12 до 40 бар, предпочтительно от 14 до 25 бар. Пар среднего давления часто целесообразно генерировать в виде пара противодавления паровой турбины в устройстве для производства мочевины. В качестве альтернативы пар среднего давления может подаваться извне устройства для производства мочевины.[0020] The medium pressure steam pressure is typically 12 to 40 bar, preferably 14 to 25 bar. The medium pressure steam is often expediently generated as backpressure steam from a steam turbine in a urea plant. Alternatively, medium pressure steam can be supplied from outside the urea plant.

[0021] Рабочая температура на стадии разложения обычно находится в пределах от 150 до 220°C, предпочтительно от 160 до 200°C.[0021] The operating temperature in the decomposition step is typically 150 to 220°C, preferably 160 to 200°C.

[0022] В частности, раствор для синтеза мочевины, полученный на стадии синтеза, содержит мочевину, аммиак, диоксид углерода, карбамат аммония и воду. Раствор для синтеза мочевины обычно нагревают под давлением, которое по существу равно давлению на стадии синтеза. Как следствие, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония разделяют в виде газовой смеси, содержащей аммиак, диоксид углерода и воду (пар).[0022] Specifically, the urea synthesis solution obtained in the synthesis step contains urea, ammonia, carbon dioxide, ammonium carbamate, and water. The solution for the synthesis of urea is usually heated under pressure, which is essentially equal to the pressure at the stage of synthesis. As a consequence, ammonia, carbon dioxide and ammonium carbamate are separated as a gas mixture containing ammonia, carbon dioxide and water (steam).

[0023] На стадии разложения можно использовать способ разложения, при котором осуществляется только нагревание. Однако для ускорения разложения можно использовать процесс отгонки, на котором, помимо нагревания, подают газообразный диоксид углерода и приводят его в контакт с раствором для синтеза мочевины.[0023] In the decomposition step, a decomposition method in which only heating is performed can be used. However, to accelerate the decomposition, a stripping process can be used in which, in addition to heating, carbon dioxide gas is supplied and brought into contact with the urea synthesis solution.

Стадия конденсацииCondensation stage

[0024] На стадии конденсации используется погружной конденсатор, включающий кожухотрубную теплообменную конструкцию. Кожухотрубная теплообменная конструкция включает U-образную трубку. Обычно используется множество U-образных трубок, которые образуют так называемую многотрубчатую теплообменную структуру. В межтрубном пространстве теплообменной конструкции по меньшей мере часть, т.е. часть или вся газовая смесь (газ на выходе из устройства для разложения), полученная на стадии разложения, абсорбируется и конденсируется в абсорбирующей среде. Благодаря теплу, выделяемому во время конденсации, в трубном пространстве образуется пар.[0024] The condensation stage uses an immersion condenser including a shell and tube heat exchange structure. The shell and tube heat exchange design includes a U-tube. Typically, a plurality of U-tubes are used, which form a so-called multi-tubular heat exchange structure. In the annular space of the heat exchange structure, at least a part, i.e. part or all of the gas mixture (gas at the outlet of the decomposition device) obtained in the decomposition step is absorbed and condensed in the absorbing medium. Due to the heat released during condensation, steam is formed in the tube space.

[0025] В данном случае, может образовываться пар, например пар низкого давления. Если принять во внимание температуру конденсации, пар низкого давления должен иметь давление, при котором температура насыщения воды ниже температуры технологической текучей среды на стадии конденсации. Учитывая тот факт, что генерируемый пар низкого давления используется на другой стадии процесса производства мочевины, давление пара низкого давления предпочтительно является до некоторой степени высоким. С этой точки зрения давление пара низкого давления обычно составляет от 3 до 9 бар, предпочтительно от 4 до 7 бар. Когда пар низкого давления используется в качестве источника тепла для нагрева других текучих сред, пар низкого давления конденсируется, образуя конденсат пара.[0025] In this case, steam, such as low pressure steam, may be generated. Taking into account the condensation temperature, the low pressure steam should have a pressure at which the saturation temperature of the water is below the temperature of the process fluid during the condensation stage. Given the fact that the low pressure steam generated is used in another step in the urea production process, the pressure of the low pressure steam is preferably somewhat high. From this point of view, the pressure of the low pressure steam is usually 3 to 9 bar, preferably 4 to 7 bar. When low pressure steam is used as a heat source to heat other fluids, the low pressure steam condenses to form steam condensate.

[0026] В качестве абсорбирующей среды можно надлежащим образом использовать абсорбирующую среду, общеизвестную в области способа производства мочевины, такую как вода (которая может содержать мочевину, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония).[0026] As the absorbent medium, an absorbent medium commonly known in the field of the urea production process, such as water (which may contain urea, ammonia, carbon dioxide, and ammonium carbamate), can be suitably used.

[0027] Температура жидкости, полученной в межтрубном пространстве на стадии конденсации, обычно находится в пределах от 100 до 210°C, предпочтительно от 160 до 190°C, учитывая, в частности, баланс между реакцией и конденсацией. Стадию синтеза, стадию разложения и стадию конденсации осуществляют по существу при одном и том же давлении, поскольку в осуществляемом при высоком давлении процессе (включая стадию синтеза, стадию разложения и стадию конденсации) при производстве мочевины нет ничего, что могло бы привести к снижению давления, кроме его потери. Следует отметить, что давление нагнетают с помощью эжектора или т.п. для рециркуляции, описанной ниже.[0027] The temperature of the liquid obtained in the annular space in the condensation step is usually in the range from 100 to 210°C, preferably from 160 to 190°C, considering in particular the balance between reaction and condensation. The synthesis step, the decomposition step, and the condensation step are carried out at essentially the same pressure, since there is nothing in the high pressure process (including the synthesis step, the decomposition step, and the condensation step) in the production of urea that could lead to a decrease in pressure, other than losing it. It should be noted that pressure is generated by an ejector or the like. for recycling, described below.

[0028] Более конкретно, газовую смесь (газ на выходе устройства для разложения), отделенную на стадии разложения, подают на стадию конденсации, где газовая смесь вступает в контакт с абсорбирующей средой, содержащей воду, и где при охлаждении газовая смесь конденсируется. На стадии конденсации часть аммиака и часть диоксида углерода превращаются в карбамат аммония (см. формулу (1)), и также протекает реакция синтеза мочевины (см. формулу (2)).[0028] More specifically, the gas mixture (decomposer outlet gas) separated in the decomposition step is supplied to the condensation step, where the gas mixture comes into contact with an absorption medium containing water, and where, upon cooling, the gas mixture is condensed. In the condensation step, part of the ammonia and part of the carbon dioxide are converted into ammonium carbamate (see formula (1)), and a urea synthesis reaction also proceeds (see formula (2)).

[0029] Когда газовая смесь конденсируется на стадии конденсации, выделяется большое количество тепла. Для эффективного использования выделяемого тепла выполняют рекуперацию тепла. Иными словами, с теплом, выделяемым во время конденсации, в трубном пространстве образуется пар. С этой целью процесс производства мочевины включает стадию подачи воды, на которой воду (жидкость) подают в трубное пространство погружного конденсатора.[0029] When the gas mixture is condensed in the condensation step, a large amount of heat is generated. For efficient use of the generated heat, heat recovery is performed. In other words, with the heat released during condensation, steam is formed in the tube space. To this end, the urea production process includes a water supply step in which water (liquid) is supplied to the tube space of the immersion condenser.

[0030] Газ, который не сконденсировался в межтрубном пространстве погружного конденсатора, после снижения давления при необходимости может быть абсорбирован и сконденсирован в абсорбирующей среде (жидкости), с одновременным охлаждением абсорбирующей среды. Таким образом может быть получена рекуперированная жидкость, содержащая аммиак и диоксид углерода. При необходимости давление рекуперированной жидкости можно увеличить, и затем ее можно вернуть в процесс высокого давления (включая стадию синтеза, стадию разложения и стадию конденсации), обычно на стадию конденсации. Таким образом, можно рекуперировать непрореагировавший аммиак и непрореагировавший диоксид углерода. В качестве абсорбирующей среды можно надлежащим образом использовать абсорбирующую среду, широко известную в области способа производства мочевины, такую как вода (которая может содержать мочевину, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония).[0030] The gas that has not condensed in the annulus of the immersion condenser can be absorbed and condensed in the absorption medium (liquid) after depressurization, if necessary, while cooling the absorption medium. Thus, a recovered liquid containing ammonia and carbon dioxide can be obtained. If necessary, the pressure of the recovered liquid can be increased, and then it can be returned to the high pressure process (including the synthesis stage, the decomposition stage and the condensation stage), usually the condensation stage. In this way, unreacted ammonia and unreacted carbon dioxide can be recovered. As the absorbent medium, an absorbent medium commonly known in the field of the urea production process, such as water (which may contain urea, ammonia, carbon dioxide, and ammonium carbamate), can be suitably used.

Стадия подачи водыWater supply stage

[0031] На стадии подачи воды воду (жидкость) подают в трубное пространство погружного конденсатора. В этой операции массовый расход подаваемой воды в три или более, предпочтительно в восемь раз или более превышает количество (скорость образования по массе) пара, образующегося в трубном пространстве погружного конденсатора. Соответственно, соотношение воды (жидкости) в охлаждающей среде (газожидкостном двухфазном потоке, состоящем из воды и пара) на выходе из U-образной трубки может поддерживаться на относительно высоком уровне. В результате разница между величиной теплообмена вблизи входа U-образной трубки и величиной теплообмена вблизи выхода U-образной трубки может быть уменьшена. Следовательно, можно уменьшить распределение температуры в погруженном конденсаторе. Когда массовый расход подаваемой воды в 25 раз превышает количество пара, образующегося в трубном пространстве погружного конденсатора, трудно ожидать эффекта дальнейшего уменьшения распределения температуры, даже при дополнительном увеличении массового расхода воды.[0031] In the water supply step, water (liquid) is supplied to the tube space of the immersion condenser. In this operation, the mass flow rate of the supplied water is three or more, preferably eight times or more, the amount (mass production rate) of the steam generated in the tube space of the immersion condenser. Accordingly, the ratio of water (liquid) in the cooling medium (gas-liquid two-phase flow consisting of water and steam) at the outlet of the U-tube can be maintained at a relatively high level. As a result, the difference between the heat exchange amount near the U-tube inlet and the heat exchange amount near the U-tube outlet can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the temperature distribution in the immersed condenser. When the mass flow rate of the supplied water is 25 times the amount of steam generated in the tube space of the immersion condenser, it is difficult to expect the effect of a further decrease in the temperature distribution even if the mass flow rate of the water is further increased.

[0032] С точки зрения эффективного теплообмена скорость потока воды на входе в U-образную трубку, подаваемой в трубное пространство погружного конденсатора, предпочтительно составляет 0,3 м/с или более, более предпочтительно 0,8 м/с или более. Однако, если установленная скорость потока выше, потеря давления внутри трубки может увеличиться, и давление воды вблизи входа в трубку может стать выше, чем давление воды вблизи выхода, что может привести к разнице в количестве теплообмена между входом и выходом. Соответственно, скорость потока предпочтительно составляет 4,0 м/с или менее.[0032] From the viewpoint of efficient heat exchange, the flow rate of the U-tube inlet water supplied to the tube space of the immersion condenser is preferably 0.3 m/s or more, more preferably 0.8 m/s or more. However, if the set flow rate is higher, the pressure loss inside the tube may increase, and the water pressure near the inlet of the tube may become higher than the water pressure near the outlet, which can lead to a difference in the amount of heat exchange between the inlet and outlet. Accordingly, the flow velocity is preferably 4.0 m/s or less.

[0033] Давление воды, подаваемой в трубное пространство погружного конденсатора, предпочтительно повышают с помощью насоса. Следовательно, легко подавать большое количество воды (газожидкостный двухфазный поток на выходе трубного пространства) в трубное пространство. Также легко обеспечить адекватную потерю давления в U-образных трубках и равномерно распределить воду по множеству U-образных трубок (предотвращение канализирования). В частности, в вертикальном погружном конденсаторе U-образные трубки проходят вертикально, и поэтому необходимо, чтобы газожидкостный двухфазный поток протекал вниз. В таком случае подача давления с помощью насоса является эффективной.[0033] The pressure of the water supplied to the tube space of the immersion condenser is preferably increased by means of a pump. Therefore, it is easy to supply a large amount of water (gas-liquid two-phase flow at the outlet of the tube space) into the tube space. It is also easy to ensure adequate pressure loss in the U-tubes and evenly distribute water across the plurality of U-tubes (preventing sewage). In particular, in a vertical immersion condenser, the U-tubes run vertically, and therefore it is necessary for the gas-liquid two-phase flow to flow downward. In this case, the supply of pressure by means of a pump is effective.

[0034] Можно выполнить стадию газожидкостного отделения текучей среды, на которой осуществляется газожидкостное отделение текучей среды, причем указанную текучую среду получают из трубного пространства погружного конденсатора с получением пара (потока пара) и воды (потока воды). Кроме того, можно подавать воду, полученную на стадии газожидкостного разделения, в трубное пространство погружного конденсатора. Другими словами, воду можно отделить от текучей среды, выходящей из U-образных трубок, и воду можно вернуть в U-образные трубки. Для этого возврата можно использовать вышеупомянутый насос.[0034] It is possible to perform a gas-liquid separation of a fluid in which a gas-liquid separation of a fluid is carried out, said fluid being obtained from the tube space of the immersion condenser to produce steam (steam stream) and water (water stream). In addition, it is possible to supply water obtained from the gas-liquid separation stage into the tube space of the immersion condenser. In other words, water can be separated from the fluid exiting the U-tubes and the water can be returned to the U-tubes. The pump mentioned above can be used for this return.

[0035] В качестве воды, подаваемой в U-образные трубки погружного конденсатора для производства пара, можно использовать конденсат пара, в частности конденсат пара низкого давления. В качестве конденсата пара можно использовать конденсат пара, образованный путем конденсации соответствующего пара в устройстве для производства мочевины, после снижения давления или повышения давления, если это необходимо. Давление конденсата пара низкого давления, подаваемого в U-образные трубки, является таким же, что и давление пара низкого давления, образующегося на стадии конденсации. Температура конденсата пара низкого давления является такой же, что и температура пара низкого давления, генерируемого на стадии конденсации, и обычно составляет от 134 до 175°C, предпочтительно от 144 до 165°C.[0035] As the water supplied to the U-tubes of the immersion condenser for steam production, steam condensate, in particular low pressure steam condensate, can be used. As the steam condensate, it is possible to use steam condensate formed by condensing the corresponding steam in the urea production apparatus after depressurizing or pressurizing, if necessary. The pressure of the low pressure steam condensate supplied to the U-tubes is the same as the pressure of the low pressure steam generated in the condensation stage. The temperature of the low pressure steam condensate is the same as that of the low pressure steam generated in the condensation step and is typically 134 to 175°C, preferably 144 to 165°C.

Стадия рециркуляцииRecycle stage

[0036] Жидкость (абсорбирующую среду, которая абсорбировала по меньшей мере часть газа на выходе из устройства для разложения), полученную из межтрубного пространства на стадии конденсации, отправляют обратно на стадию синтеза. Таким образом, осуществляют циркуляцию непрореагировавшего аммиака и непрореагировавшего диоксида углерода, которые не были преобразованы в мочевину, через стадию синтеза, стадию разложения и стадию конденсации. В одном из способов рециркуляции конденсированной жидкости, полученной на стадии конденсации, реактор синтеза для осуществления стадии синтеза расположен ниже, а погружной конденсатор для осуществления стадии конденсации расположен над реактором синтеза, что обеспечивает рециркуляцию сконденсированной жидкости за счет гравитации. В другом способе рециркуляции давление сконденсированной жидкости, полученной на стадии конденсации, увеличивают с помощью эжектора для рециркуляции сконденсированной жидкости, в котором в качестве рабочей текучей среды эжектора используется исходный аммиак, подаваемый в реактор синтеза. Способ рециркуляции с использованием силы тяжести и способ рециркуляции с использованием эжектора могут использоваться в комбинации.[0036] The liquid (absorbent medium which has absorbed at least a portion of the gas at the outlet of the decomposition device) obtained from the annulus in the condensation stage is sent back to the synthesis stage. Thus, unreacted ammonia and unreacted carbon dioxide, which have not been converted into urea, are circulated through a synthesis step, a decomposition step, and a condensation step. In one method for recirculating condensed liquid from a condensation step, the synthesis reactor for performing the synthesis step is located below and the immersion condenser for carrying out the condensation step is located above the synthesis reactor, which allows the condensed liquid to be recirculated by gravity. In another recirculation method, the pressure of the condensed liquid obtained from the condensation step is increased by using a condensed liquid recirculation ejector that uses the raw ammonia supplied to the synthesis reactor as the ejector working fluid. The gravity recycling method and the ejector recycling method may be used in combination.

ДругоеOther

[0037] Настоящее изобретение является эффективным, в частности, в случае использования вертикального погружного конденсатора. В вертикальном погруженном конденсаторе с U-образной трубкой первое плечо (половина трубки) (от входа до U-образной части) U-образной трубки и второе плечо канала (от U-образной части до выхода) U-образной трубки расположены на одном горизонтальном уровне. Вторая половина канала имеет более высокое содержание пара в охлаждающей среде, чем первая половина канала. Следовательно, разница температур может возникать в горизонтальном направлении, что приводит к более сильному распределению температуры внутри погружного конденсатора. Настоящее изобретение может уменьшить такое распределение температуры.[0037] The present invention is particularly effective when a vertical immersion condenser is used. In a vertical U-tube immersed condenser, the first arm (tube half) (from inlet to U-section) of the U-tube and the second channel arm (from U-section to outlet) of the U-tube are located at the same horizontal level. . The second half of the channel has a higher vapor content in the cooling medium than the first half of the channel. Therefore, a temperature difference can occur in the horizontal direction, resulting in a stronger temperature distribution inside the immersion condenser. The present invention can reduce such temperature distribution.

[0038] При использовании U-образных трубок для погружного конденсатора требуется только одна трубная решетка. Это экономически выгодно. Кроме того, в вертикальном погружном конденсаторе трубная решетка предпочтительно предусмотрена не на верхней стороне, а на нижней стороне U-образных трубок с точки зрения простоты обслуживания.[0038] When using U-tubes for the immersion condenser, only one tube sheet is required. It's cost effective. In addition, in the vertical immersion condenser, the tube sheet is preferably provided not on the upper side but on the lower side of the U-shaped tubes from the viewpoint of ease of maintenance.

[0039] Поскольку реакция синтеза мочевины протекает также на стадии конденсации, стадию конденсации и стадию синтеза можно осуществлять в одном сосуде высокого давления. Другими словами, можно использовать один сосуд высокого давления, в котором объединены погружной конденсатор и реактор синтеза.[0039] Since the urea synthesis reaction also proceeds in the condensation step, the condensation step and the synthesis step can be carried out in the same pressure vessel. In other words, a single pressure vessel can be used in which the immersion condenser and synthesis reactor are combined.

Примеры способаMethod examples

[0040] Настоящее изобретение подробно описано ниже со ссылкой на чертежи, но настоящее изобретение ими не ограничено.[0040] The present invention is described in detail below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

[0041] Как показано на фиг. 1, исходный аммиак сжимают с помощью насоса (не показан) в зависимости от ситуации и подают в реактор A синтеза по линиям 101, 102 и 103. Исходный диоксид углерода подают в реактор A синтеза через линии 105 и 106. Исходный аммиак (линия 101) нагревают с использованием теплоносителя в теплообменнике E (предварительном нагревателе аммиака). В качестве теплоносителя может использоваться соответствующая текучая среда, такая как пар или паровой конденсат. Например, пар (линия 202), полученный из погружного конденсатора C, подают в качестве теплоносителя в теплообменник E, так что конденсат пара, образующийся при конденсации этого пара, может быть получен из теплообменника E. Исходный аммиак (линия 102), нагретый таким образом, можно использовать в качестве рабочей текучей среды эжектора D.[0041] As shown in FIG. 1, feed ammonia is compressed with a pump (not shown) as appropriate and fed to synthesis reactor A via lines 101, 102 and 103. Feed carbon dioxide is fed to synthesis reactor A via lines 105 and 106. Feed ammonia (line 101) heated using the heat transfer fluid in heat exchanger E (ammonia preheater). A suitable fluid medium, such as steam or steam condensate, can be used as the heat transfer medium. For example, steam (line 202) obtained from immersion condenser C is fed as a heating medium to heat exchanger E, so that the steam condensate resulting from the condensation of this steam can be obtained from heat exchanger E. The feed ammonia (line 102), heated in this way , can be used as the working fluid of the ejector D.

[0042] Раствор для синтеза мочевины направляют из реактора A синтеза в устройство B для разложения по линии 110. Раствор для синтеза мочевины нагревают с помощью теплоносителя в секции нагрева (теплообменная структура) устройства В для разложения. В качестве теплоносителя можно использовать подходящую текучую среду, такую как пар или паровой конденсат. Обычно в качестве теплоносителя можно использовать пар среднего давления, а конденсат пара среднего давления, образованный при конденсации пара среднего давления, может быть отведен из секции нагрева. Двуокись углерода подают в нижнюю часть устройства B для разложения в качестве отпарного газа по линии 105 и линии 107.[0042] The urea synthesis solution is sent from the synthesis reactor A to the decomposition device B via line 110. The urea synthesis solution is heated with a heat transfer medium in the heating section (heat exchange structure) of the decomposition device B. The heat transfer medium can be a suitable fluid such as steam or steam condensate. Typically, medium pressure steam can be used as the heating medium, and the medium pressure steam condensate formed from the condensation of the medium pressure steam can be drawn off from the heating section. Carbon dioxide is fed to the bottom of the decomposition device B as boil-off gas through line 105 and line 107.

[0043] Выходящий из устройства для разложения газ вводят из устройства B для разложения в погружной конденсатор C по линии 112. Раствор для синтеза мочевины, отделенный от выходящего из устройства для разложения газа выводят по линии 111. Продукт мочевины может быть получен путем обработки при необходимости жидкости из линии 111 на стадиях, хорошо известных в области производства мочевины, таких как очистка, концентрирование и грануляция.[0043] The effluent from the decomposition device is introduced from the decomposition device B into the immersion condenser C via line 112. The urea synthesis solution separated from the effluent from the decomposition device is removed via line 111. The urea product can be obtained by processing if necessary. liquid from line 111 at steps well known in the art of urea production such as purification, concentration and granulation.

[0044] Выходящий из устройства для разложения газ, вводимый в погружной конденсатор C, абсорбируют и конденсируют в абсорбирующей жидкости (абсорбирующей среде), вводимой из линии 120. Полученная жидкость течет по линии 121 в эжектор D, где давление жидкости увеличивается, и жидкость рециркулирует в реактор A синтеза по линии 103. Несконденсированный газ выводят по линии 122. Газ в линии 122 может быть рекуперирован в виде рекуперированной жидкости, когда газ абсорбируется в абсорбирующей среде и одновременно охлаждается (не показано). В качестве абсорбирующей среды можно надлежащим образом использовать абсорбирующую среду, общеизвестную в области способа производства мочевины, такую как вода (которая может содержать мочевину, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония). Рекуперированная жидкость необязательно может находиться под давлением и может использоваться в качестве абсорбирующей среды в конденсаторе C.[0044] The effluent from the decomposition device introduced into the immersion condenser C is absorbed and condensed in the absorption liquid (absorbent medium) introduced from the line 120. The obtained liquid flows through the line 121 to the ejector D, where the pressure of the liquid increases and the liquid is recirculated to the synthesis reactor A via line 103. The non-condensed gas is removed via line 122. The gas in line 122 can be recovered as a recovered liquid when the gas is absorbed into the absorption medium and cooled at the same time (not shown). As the absorbent medium, an absorbent medium commonly known in the field of the urea production process, such as water (which may contain urea, ammonia, carbon dioxide, and ammonium carbamate), can be suitably used. The recovered liquid may optionally be pressurized and may be used as the absorption medium in condenser C.

[0045] Конденсат пара вводят в качестве охлаждающей среды (воды) в трубное пространство погружного конденсатора C из линии 201. Конденсат пара нагревается за счет теплообмена с текучей средой в межтрубном пространстве погружного конденсатора C с образованием пара.[0045] The steam condensate is introduced as a cooling medium (water) into the tube space of the immersion condenser C from line 201. The steam condensate is heated by heat exchange with the fluid in the annulus of the immersion condenser C to form steam.

[0046] Средство рециркуляции, используемое для рециркуляции в реактор A синтеза по меньшей мере части жидкости, полученной в межтрубном пространстве погружного конденсатора C, включает линии 121, 103 и эжектор D.[0046] The recirculation means used to recycle to the synthesis reactor A at least a portion of the liquid produced in the shell side of the immersion condenser C includes lines 121, 103 and an ejector D.

[0047] Система охлаждения погружного конденсатора описана со ссылкой на фиг.2. Когда вода подается в трубное пространство погружного конденсатора С из линии 201, часть воды превращается в пар, а газожидкостный двухфазовый поток выводится по линии 202. Газожидкостное разделение газожидкостного двухфазового потока осуществляется в газожидкостном сепараторе F, при этом газожидкостный двухфазный поток разделяется на конденсат пара (линия 203) и пар (линия 204). Двление конденсата пара в линии 203 увеличивают с помощью насоса G и возвращают в линию 201. Поскольку пар отводится по линии 204, подпиточную воду подают в систему охлаждения по линии 205. На фигуре подпиточную воду подают в газожидкостный сепаратор F.[0047] An immersion condenser cooling system is described with reference to FIG. When water is supplied to the tube space of the immersion condenser C from line 201, part of the water is converted to steam, and the gas-liquid two-phase flow is discharged through line 202. The gas-liquid separation of the gas-liquid two-phase flow is carried out in the gas-liquid separator F, while the gas-liquid two-phase 203) and steam (line 204). The steam condensate in line 203 is pressurized by pump G and returned to line 201. As steam is withdrawn through line 204, make-up water is supplied to the refrigeration system through line 205. In the figure, make-up water is supplied to gas-liquid separator F.

[0048] Средство подачи воды, используемое для подачи воды в трубное пространство погружного конденсатора C с массовым расходом, которое в три или более раз превышает скорость генерации пара, включает линии 201, 202, 203 и 205, газожидкостной сепаратор F и насос G. Эти линии и устройства выполнены с возможностью подачи воды в трубное пространство погружного конденсатора C с массовым расходом, которое в три или более раз превышает скорость образования пара.[0048] The water supply means used to supply water to the tube space of the immersion condenser C at a mass flow rate of three or more times the steam generation rate includes lines 201, 202, 203, and 205, a gas-liquid separator F, and a pump G. These the lines and devices are configured to supply water to the tube space of the immersion condenser C at a mass flow rate that is three or more times the steam generation rate.

[0049] Пар из линии 204 может подаваться, например, в паровую турбину H или другое устройство I, которое потребляет пар, или может быть выпущен в атмосферу после снижения давления, при необходимости. Пар может подаваться в линию 204 из другого устройства J, которое вырабатывает пар. Другое устройство I, которое потребляет пар, и другое устройство J, которое генерирует пар, могут находиться в устройстве для производства мочевины или могут находиться вне устройства для производства мочевины. Примеры другого устройства I, которое присутствует в устройстве для производства мочевины и которое потребляет пар, включают подогреватель аммиака E. Примеры другого устройства J, которое присутствует вне устройства для производства мочевины и которое генерирует пар, включают установку для производства аммиака.[0049] Steam from line 204 may be supplied to, for example, a steam turbine H or other device I that consumes steam, or may be vented to the atmosphere after depressurization, if necessary. Steam may be supplied to line 204 from another device J that produces steam. The other device I which consumes steam and the other device J which generates steam may be in the urea production device or may be outside the urea production device. Examples of another device I that is present in the urea plant and that consumes steam include an ammonia heater E. Examples of another device J that is present outside the urea plant and that generates steam include an ammonia plant.

[0050] Давление пара, образующегося в трубном пространстве погружного конденсатора C, можно регулировать таким образом, чтобы количество теплообмена в погруженном конденсаторе C можно было регулировать в зависимости от нагрузки (нагрузки установки) устройства для производства мочевины, другими словами, таким образом, чтобы можно было регулировать температуру в межтрубном пространстве, одновременно подавая избыточный конденсат пара в трубное пространство погружного конденсатора C. Примеры конкретных процессов, следовательно, показаны ниже.[0050] The pressure of the steam generated in the tube space of the immersion condenser C can be controlled so that the amount of heat exchange in the immersed condenser C can be controlled depending on the load (installation load) of the urea production apparatus, in other words, so that was to control the temperature in the annular space while supplying excess steam condensate to the tube space of the immersion condenser C. Examples of specific processes are therefore shown below.

- Увеличение или уменьшение количества пара, подаваемого в линию 204 из другого устройства J, которое генерирует пар.- Increase or decrease the amount of steam supplied to line 204 from another device J that generates steam.

- Увеличение или уменьшение количества пара, подаваемого из линии 204 в другое устройство I, которое потребляет пар.- Increase or decrease the amount of steam supplied from line 204 to another device I that consumes steam.

- Увеличение или уменьшение количества пара, подаваемого в паровую турбину H из линии 204.- Increase or decrease the amount of steam supplied to the steam turbine H from line 204.

- Увеличение или уменьшение количества пара, выпускаемого в атмосферу из линии 204.- Increase or decrease the amount of steam released to the atmosphere from line 204.

[0051] Например, как показано на фиг. 2, предпочтительно использовать специальный насос G, который используется только для подачи воды в трубное пространство погружного конденсатора. В этом случае при нормальной работе, поскольку кроме погружного конденсатора конденсат пара больше никуда не подается, расход парового конденсата (линия 201), подаваемого в погружной конденсатор, является постоянным. Другими словами, можно предотвратить колебания расхода конденсата пара, подаваемого в погружной конденсатор, обусловленные колебаниями расхода конденсата пара, подаваемого в любое другое место, кроме погружного конденсатора. Таким образом, тепло можно эффективно отводить из погружного конденсатора. Для стимуляции реакции синтеза мочевины в погруженном конденсаторе температура погружного конденсатора является важным параметром в процессе производства мочевины. Когда расход парового конденсата, подаваемого в качестве охлаждающей среды в погружной конденсатор, является постоянным, легко поддерживать постоянную температуру в погруженном конденсаторе. Однако для предотвращения накопления некоторых компонентов в средствах подачи воды, включая линии 201, 202 и 203, можно использовать продувку. В нестабильном режиме помимо продувки также можно осуществлять подачу воды в другие устройства, отличные от погружного конденсатора.[0051] For example, as shown in FIG. 2, it is preferable to use a special pump G, which is only used to supply water to the immersion condenser tube space. In this case, during normal operation, since no other steam condensate is supplied to the immersion condenser, the flow rate of steam condensate (line 201) supplied to the immersion condenser is constant. In other words, fluctuations in the flow rate of the steam condensate supplied to the immersion condenser due to fluctuations in the flow rate of the steam condensate supplied to any location other than the immersion condenser can be prevented. In this way, heat can be effectively removed from the immersion condenser. To stimulate the urea synthesis reaction in the immersed condenser, the temperature of the immersed condenser is an important parameter in the urea production process. When the flow rate of the steam condensate supplied as a cooling medium to the immersion condenser is constant, it is easy to maintain a constant temperature in the immersed condenser. However, purging may be used to prevent accumulation of certain components in the water supply means, including lines 201, 202, and 203. In unstable mode, in addition to blowdown, it is also possible to supply water to other devices other than the immersion condenser.

Список ссылочных позицийList of reference positions

[0052] A: РЕАКТОР СИНТЕЗА[0052] A: SYNTHESIS REACTOR

B: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯB: DECOMPOSITION DEVICE

C: ПОГРУЖНОЙ КОНДЕНСАТОРC: IMMERSION CONDENSER

D: ЭЖЕКТОРD: EJECTOR

E: ТЕПЛООБМЕННИК (ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ АММИАКА)E: HEAT EXCHANGER (AMMONIA PRE-HEATER)

F: ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОРF: GAS/LIQUID SEPARATOR

G: НАСОСG: PUMP

H: ПАРОВАЯ ТУРБИНАH: STEAM TURBINE

I: ДРУГОЕ УСТРОЙСТВО, ПОТРЕБЛЯЮЩЕЕ ПАРI: OTHER DEVICE USING STEAM

J: ДРУГОЕ УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ ПАРJ: OTHER STEAM GENERATING DEVICE

Claims (14)

1. Способ производства мочевины, включающий:1. Method for the production of urea, including: стадию синтеза, на которой происходит синтез мочевины из аммиака и диоксида углерода с получением раствора для синтеза мочевины;a synthesis step in which urea is synthesized from ammonia and carbon dioxide to form a urea synthesis solution; стадию разложения, на которой путем нагревания раствора для синтеза мочевины, полученного на стадии синтеза, происходит разложение карбамата аммония и отделение газовой смеси, содержащей аммиак и диоксид углерода, от раствора для синтеза мочевины с получением раствора для синтеза мочевины с более высокой концентрацией мочевины по сравнению с раствором для синтеза, полученным на стадии синтеза;a decomposition step in which, by heating the urea synthesis solution obtained in the synthesis step, ammonium carbamate is decomposed and a gas mixture containing ammonia and carbon dioxide is separated from the urea synthesis solution to obtain a urea synthesis solution with a higher concentration of urea than with the synthesis solution obtained in the synthesis step; стадию конденсации, на которой с использованием погружного конденсатора, включающего кожухотрубную теплообменную структуру, включающую U-образную трубку, происходит абсорбция и конденсация по меньшей мере части газовой смеси, полученной на стадии разложения, в абсорбирующей среде в межтрубном пространстве, и генерация пара в трубном пространстве с использованием тепла, выделяемого во время конденсации;a condensation stage in which, using an immersion condenser including a shell-and-tube heat exchange structure including a U-tube, at least a portion of the gas mixture obtained in the decomposition stage is absorbed and condensed in an absorbent medium in the annulus, and steam is generated in the tube space using the heat released during condensation; стадию рециркуляции, на которой происходит рециркуляция на стадию синтеза по меньшей мере части жидкости, причем указанную жидкость получают в межтрубном пространстве на стадии конденсации; иa recirculation stage in which at least a portion of the liquid is recirculated to the synthesis stage, said liquid being produced in the annular space in the condensation stage; and стадию подачи воды, на которой происходит подача воды в трубное пространство погружного конденсатора с массовым расходом, который в три или более раз превышает скорость образования по массе пара, образующегося в погружном конденсаторе.a water supply stage in which water is supplied to the tube space of the immersion condenser at a mass flow rate that is three or more times the mass production rate of the steam generated in the immersion condenser. 2. Способ производства мочевины по п.1, где скорость потока воды, подаваемой в трубное пространство погружного конденсатора, на входе U-образной трубки составляет 0,3 м/с или более.2. The urea production method according to claim 1, wherein the flow rate of water supplied to the tube space of the immersion condenser at the inlet of the U-tube is 0.3 m/s or more. 3. Способ производства мочевины по п.1, где стадия подачи воды включает стадию повышения давления воды, подаваемой в трубное пространство погружного конденсатора, с помощью насоса.3. The method for producing urea according to claim 1, wherein the step of supplying water includes the step of increasing the pressure of water supplied to the tube space of the immersion condenser by means of a pump. 4. Способ производства мочевины по п.1, где стадия подачи воды включает стадию газожидкостного разделения, на которой происходит газожидкостное отделение текучей среды, причем указанную текучую среду получают в трубном пространстве погружного конденсатора с получением пара и воды.4. The method for producing urea according to claim 1, wherein the step of supplying water includes a gas-liquid separation step in which gas-liquid separation of a fluid takes place, said fluid being produced in the immersion condenser tube space to produce steam and water. 5. Способ производства мочевины по п.4, где стадия подачи воды включает стадию подачи воды, полученной на стадии газожидкостного разделения, в трубное пространство погружного конденсатора.5. The method for producing urea according to claim 4, wherein the step of supplying water includes the step of supplying water obtained from the gas-liquid separation step to the tube space of the immersion condenser. 6. Способ производства мочевины по любому из пп.1-5, где погружной конденсатор является вертикальным погружным конденсатором.6. The urea production process according to any one of claims 1 to 5, wherein the immersion condenser is a vertical immersion condenser. 7. Способ производства мочевины по п.6, где вертикальный погружной конденсатор имеет трубную решетку, расположенную под U-образной трубкой.7. The urea production process according to claim 6, wherein the vertical immersion condenser has a tube sheet located below the U-tube. 8. Способ производства мочевины по п.1, где массовый расход воды, подаваемой в трубное пространство погружного конденсатора, в восемь или более раз превышает скорость генерации пара, образующегося в погруженном конденсаторе.8. The method for producing urea according to claim 1, wherein the mass flow rate of water supplied to the tube space of the immersion condenser is eight or more times the rate of generation of steam generated in the immersed condenser. 9. Способ производства мочевины по п.1, где стадию синтеза и стадию конденсации выполняют в одном сосуде высокого давления.9. The method for producing urea according to claim 1, wherein the synthesis step and the condensation step are carried out in the same pressure vessel.

Images