高压力氨基甲酸盐冷凝装置的制作方法

本发明涉及由co2和nh3生产尿素。介绍乌尔曼工业化学百科全书尿素一章(2010年)对示例尿素生产设施进行了说明。us2015/0119603a1描述了一种具有高压力合成段的尿素生产设施，该高压力合成段具有配置成在其壳程处接收高压力工艺介质的水平池式冷凝器，其中该池式冷凝器包括接收中压力尿素溶液的第一管束和接收蒸汽冷凝水的第二管束。两个管束被展示为垂直地堆叠的水平u形管束。如图所示，尿素溶液被供应至下部管束的底部直管部分。us2020/0306663a1描述了一种具有管束的壳管式热交换器类型的高压力氨基甲酸盐冷凝器，其具有连接至管束的管并且连接至在再分配室与壳体之间延伸的管道的再分配室。us’663的图3示出了具有两个u形管束的高压力氨基甲酸盐冷凝器，其中下部管束在下部支腿部分处接收尿素溶液。宣传册“斯塔米卡邦的超低能耗设计；技术论文”(2018年9月)示出了一种池式冷凝器/反应器，其具有两个堆叠的u形管束，其中尿素溶液被供应至底部管束。仍然需要一种用于尿素设施的改进的高压力(hp)氨基甲酸盐冷凝装置，特别是具有改进的热交换性能。

背景技术：

技术实现思路

1、本发明在第一方面中涉及一种高压力氨基甲酸盐冷凝装置，该高压力氨基甲酸盐冷凝装置包括：壳管式热交换器，该壳管式热交换器包括壳体以及第一和第二水平u形管束，每个水平u形管束具有由弯头部分连接的上部支腿部分和下部支腿部分；壳程空间，该壳程空间由壳体限定；第一流体分配器，该第一流体分配器布置在冷凝装置的底部段处的壳程空间中用于将第一高压力气体流分配到壳程空间中；以及用于中压力(mp)含尿素流的入口和出口，其中第一u形管束围绕第二u形管束布置并且外部第一u形管束的上部支腿部分近端地连接至用于mp含尿素流的入口并且外部第一u形管束的下部支腿部分近端地连接至用于mp含尿素流的出口并且其中内部第二u形管束配置成产生蒸汽。

2、本发明还涉及尿素生产设施，该尿素生产设施包括高压力合成段，该高压力合成段包括hp汽提器、反应区以及根据本发明的高压力氨基甲酸盐冷凝装置。该高压力合成段具有液体流动连接件，该液体流动连接件用于尿素溶液通过膨胀装置到达用于mp含尿素流的所述入口并且到达外部第一u形管束的所述上部支腿部分。该hp汽提器具有连接至冷凝装置的壳程的气体入口的气体流动管线。

3、本发明还涉及一种在根据本发明的尿素生产设施中进行的由氨和二氧化碳生产尿素的尿素生产工艺，该工艺包括将气体从hp汽提器供应至hp氨基甲酸盐冷凝装置的壳程并且在壳程处将所述气体至少部分地冷凝成氨基甲酸盐并且在所述壳程处将所述氨基甲酸盐至少部分地转化成尿素，以及将还包含氨基甲酸盐的mp尿素溶液供应至用于mp含尿素流的所述入口。

4、本发明的各方面因此涉及用于尿素设施的高压力氨基甲酸盐冷凝装置、尿素设施和尿素生产方法。该装置包括围绕第二u形管束布置的第一u形管束。

技术特征：

1.一种高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，所述高压力氨基甲酸盐冷凝装置包括：壳管式热交换器(2)，所述壳管式热交换器包括壳体(3)以及第一和第二水平u形管束(4，5)，每个水平u形管束具有由弯头部分(10)连接的上部支腿部分(6，7)和下部支腿部分(8，9)；壳程空间(18)，所述壳程空间由所述壳体(3)限定；第一流体分配器(11)，所述第一流体分配器布置在所述冷凝装置的底部段(12)处的所述壳程空间(18)中用于将第一高压力气体流分配到所述壳程空间(18)中；以及用于mp含尿素流的入口(13)和出口(14)，

2.根据权利要求1所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，其中用于所述mp含尿素流的所述出口(14)具有比用于所述mp含尿素流的所述入口(13)更大的流动面积，其中任选地用于所述mp含尿素流的所述出口(14)由两个或更多个出口喷嘴提供。

3.根据权利要求1或2所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，其包括在所述第一u形管束(4)的弯头与所述壳体(3)之间的所述壳程空间(18)中的反应区(17)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，其进一步包括第二流体分配器(29)，所述第二流体分配器布置在所述冷凝装置的底部段处用于将第二高压力气体流分配到所述壳程空间(18)中，其中优选地所述第二流体分配器在所述第一u形管束下方水平延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，其中所述高压力冷凝装置包括管板(20)，其中所述u形管束布置在所述管板(20)的第一侧处并且所述入口和出口由布置在所述管板(20)的第二侧处的集管(21)提供。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，其中所述装置包括再分配室(25)，优选地位于所述壳程空间(18)中，其中所述再分配室(25)包括用于将所述壳程中的hp工艺介质与所述再分配室(25)内部的mp尿素流分离的壁，其中所述第一u形管束的端部连接至所述再分配室(25)使得所述mp尿素流能够在所述第一u形管束(4)与所述再分配室(25)之间流动，

7.根据权利要求6所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(1)，其中延伸至直接连接至所述外部第一u形管束(4)的所述上部支腿部分(6)的所述再分配室(25)的所述管道(26)垂直地向上布置。

8.一种尿素生产设施(100)，所述尿素生产设施包括高压力合成段(101)，所述高压力合成段包括hp汽提器(102)、反应区(103)以及根据权利要求1至7中任一项所述的高压力氨基甲酸盐冷凝装置(104)，其中所述高压力合成段(101)具有液体流动连接件(105)，所述液体流动连接件用于尿素溶液通过膨胀装置(106)到达用于所述mp含尿素流的入口(13)并且到达所述外部第一u形管束(4)的所述上部支腿部分(6)，其中所述汽提器(102)具有连接至所述冷凝装置(104)的所述壳程的气体入口(22)的气体流动管线(107)。

9.根据权利要求8所述的尿素生产设施(100)，其中所述尿素生产设施包括用于来自所述膨胀装置(106)的尿素溶液的气/液分离器(106a)，例如闪蒸器，所述气/液分离器(106a)布置在所述尿素生产设施的比用于mp含尿素流的所述入口(13)和所述外部第一u形管束(4)的所述上部支腿部分(6)垂直地更高的高度处，并且具有连接至用于mp含尿素流的所述入口(13)的液体出口(108)。

10.根据权利要求9所述的尿素生产设施(100)，其中所述高压力氨基甲酸盐冷凝装置(104)是根据权利要求6所述的，其中所述管道(26)在所述再分配室(25)与用于mp含尿素流的所述入口(13)之间垂直地延伸。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的尿素生产设施(100)，其中所述反应区(103)设置为垂直尿素反应器或设置为所述高压力氨基甲酸盐冷凝装置(104)的一部分。

12.一种在根据权利要求8至11中任一项所述的尿素生产设施(100)中进行的由氨和二氧化碳生产尿素的尿素生产工艺，其包括将气体从所述hp汽提器(102)供应至所述hp氨基甲酸盐冷凝装置(104)的所述壳程并且在所述壳程处将所述气体至少部分地冷凝成氨基甲酸盐并且在所述壳程处将所述氨基甲酸盐至少部分地转化成尿素，以及将还包含氨基甲酸盐的mp尿素溶液供应至用于mp含尿素流的所述入口(13)。

13.根据权利要求12所述的尿素生产工艺，其中所述mp尿素溶液是通过将来自所述hp合成段(101)的尿素溶液绝热膨胀并且气/液分离成mp尿素溶液而获得的并且具有所述入口(13)处比所述出口(14)处至少低10℃的温度。

14.根据权利要求13所述的尿素生产工艺，其中在用于所述mp含尿素流的所述入口(13)处保持至少3m高度的尿素溶液液柱。

技术总结本公开涉及用于尿素设施的高压力氨基甲酸盐冷凝装置、尿素设施和尿素生产方法。所述装置包括围绕第二U形管束布置的第一U形管束。技术研发人员：R·帕蒂尔,L·W·葛维斯,M·T·M·M·瓦格纳受保护的技术使用者：斯塔米卡邦有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6