专利名称：由氨和二氧化碳制备尿素的方法
技术领域：
本发明最广义的方面涉及一种用于由氨和二氧化碳制备尿素的方法。
具体而言，本发明涉及这样一种类型的尿素制备方法，在该方法中，尿素合成所必需的氨和二氧化碳是在与制备所述尿素相同的范围、相同的生产线、相同的工业区或者制备相同的车间中获得的。
更具体地，本发明关于以上考虑的一种类型的方法，所述方法包括第一步骤，即，通过对天然气进行蒸汽重整处理制备氨和二氧化碳；以及第二步骤，即，通过在尿素合成反应器中形成尿素和氨基甲酸铵溶液以及氨基甲酸铵随后的分解和尿素回收中的各个步骤，从而由所述氨和二氧化碳制备尿素。
背景技术：
用于由氨和二氧化碳制备尿素的方法已众所周知，并且已知当这样获得的尿素拟用于制备肥料时，仍然普遍需要将天然气用作整个制备工艺的原料，具体地，用于制备氨合成气(氢和氮)。
还已知的是在前述方法中，合成气体的生产通常首先进行的是，对预定的天然气进行随后的蒸汽重整处理，接着进行的是，从通过前述处理而获得的二氧化碳中分离出氢和氮制备。这种二氧化碳本身与氨一起用于尿素的制备。
然而，众所周知的是，通过将天然气用作初始原料，所制备的氨和二氧化碳不符合随后的尿素合成所需的化学计量的量，而是相对于CO2通常有过量的氨。因此，为了使用所制备的所有氨制备尿素，必须具有额外量的二氧化碳。
为此，现有技术提出实际上在相同方法的范围内回收纯二氧化碳，具体为从燃烧天然气(甲烷)所产生并通过重整处理本身排出的其内含有大量二氧化碳的烟雾中回收二氧化碳，所述天然气燃烧以提供用于制备合成气体的过程天然气的蒸汽重整处理所必需的热量。具体地，所述回收是通过用乙醇胺(例如，水溶液中的一乙醇胺(MEA))处理(洗涤)该燃烧烟雾进行的。
尽管从各种视点来看较有利，然而，这种供应额外的二氧化碳的技术实施起来复杂、费力且不节省成本。实际上，必须包括整个一系列以各种方式相连且互相关连的化学反应，所述化学反应难于实施和控制，需要仅仅为所述目的而必须被设计的车间和有关的设备，即，从天然气的重整步骤所排出的燃烧烟雾中回收纯二氧化碳，以及消除这种技术所造成的大量排出产物(包括氧化的MEA)。
发明内容
基于本发明的技术问题在于提出及提供一种由天然气制备尿素的方法，所述方法具有的特征如可以克服关于现有技术的前述缺点。
根据本发明，通过一种用于尿素制备的方法可解决这种技术问题，其中所述方法包括对天然气进行重整处理而获得氨和二氧化碳的第一步骤、以及经由在尿素合成反应器中形成包括尿素和氨基甲酸铵的溶液、以及氨基甲酸铵的随后分解和尿素回收，从而由所述氨和二氧化碳制备尿素的第二步骤，特征在于，所述方法包括如下步骤-用包括一部分所述氨的水溶液处理包括二氧化碳的燃烧烟雾，从而获得氨基甲酸铵水溶液；-将这样获得的所述溶液供应到所述第二步骤。
根据本发明的所述方法的特征和优点从以下参考附图对其实施例的说明变得更加清楚，其中给出的附图用于标示而不是为了限制目的。
在图式中-图1显示根据本发明的由氨制备尿素的方法的方块图；以及-图2示意性地显示根据本发明的在图1的方法中进行操作的单元。
具体实施例方式
参照图1，根据本发明的用于制备尿素的方法基本上包括以各种方式相连的两个步骤，所述步骤在其余的说明中将变得清楚。在第一步骤中，由天然气制备氨，并且同时获得基本上纯的二氧化碳；在第二步骤中，使用所述之前的第一步骤中所产生的氨和二氧化碳制备尿素。
在由1整体标示的氨车间中进行的第一步骤中，天然气2(例如，甲烷)在脱硫单元10中进行可能的脱硫之后，以完全传统的方式进行连续的催化重整处理，首先通过第一重整器12中的蒸汽3进行，接着通过第二重整器14中的空气4进行。。
通过燃烧未显示的另外的天然气(甲烷)流获得处理天然气的第一次重整处理12所必需的热量，因此而产生包括二氧化碳的燃烧烟雾5；而主要包括氢、氮和二氧化碳的气流从第二重整器14中排出。从通过在脱碳单元16中的传统脱碳处理(例如通过MEA处理)的二氧化碳6释放的氢和氮被供应到反应器18，用以合成氨7。
来自以上示意说明的第一步骤的出口处的氨7和二氧化碳6被供应到第二步骤，用以制备尿素。
应该记得，如已知地，以前述方式从天然气获得的氨和二氧化碳并不是尿素制备所需要的化学计量的定量比例，而是氨相对于二氧化碳过量。
为此，在由8整体标示的尿素车间中进行的第二步骤中，第一步骤中所制备的仅有一部分氨7a和所有二氧化碳以本来已知的方式在适当的合成反应器20中进行反应，从而获得包括尿素、氨基甲酸铵和游离氨的溶液。所述溶液中存在的氨基甲酸铵分解，所得到的二氧化碳和氨蒸汽与游离氨一起在分解及回收单元22中冷凝并再循环到合成反应器20。处理溶液接着在浓缩单元24中浓缩，在浓缩单元24中，含有残余氨基甲酸铵的水溶液与浓缩的尿素溶液分离。例如，浓缩的尿素溶液接着被传送到造粒工序26(举例而言)，在所述造粒工序可获得固体尿素(颗粒)8a，所述固体尿素接着被封装。另一方面，从单元24中的前述尿素浓缩处理中得到的水溶液被送到水处理单元34，在所述水处理单元中，仍然存在于溶液中的残余氨基甲酸铵通过分解及回收单元22被分离出来并再循环到合成反应器20，而如此净化的水经由管道36从尿素车间8排出。
对于尿素制备而言，为了使用前述第一步骤中所制备的所有氨7，换句话说，也是根据本发明的相对于二氧化碳在化学计量上过量的氨7b，优选将所述过量氨7b有利地用于“回收”在燃烧烟雾中存在的二氧化碳。
这种燃烧烟雾可以为在工艺本身的所述第一和/或第二步骤中用于通过天然气的燃烧获得热量而产生的烟雾，或者所述燃烧烟雾还可以在执行本发明的方法的工业区之外产生。
在图1的实例中，有利地使用天然气的第一次重整处理所产生的燃烧烟雾5。可供选择地，例如，可以使用车间中存在的锅炉的燃烧烟雾。
有利地且根据前述“回收”的优选实施例，其中所述回收在由9整体标示的二氧化碳回收部分中实施并在图2中更详细地示出，燃烧烟雾5在洗涤塔32中由所述过量氨的水溶液9a进行处理，其中所述燃烧烟雾5已在DeNOx净化器28(本来已知并因此未详细说明)中去除其内可能含有的氮化物而被净化并已在热交换器30中冷却。
在图1的实例中，通过混合来自氨车间1的过量氨7b和来自与所述氨车间相关联的尿素车间8的浓缩单元24的氨基甲酸铵水溶液9b获得用于洗涤燃烧烟雾的水溶液9a。这种混合可以发生在如图1中所标示的洗涤塔32之外，或者甚至发生在塔32本身内部。
换句话说，燃烧烟雾5由这种氨溶液9a进行洗涤，其中所述烟雾中所包括的大量二氧化碳在所述氨溶液中被吸收并发生反应以形成更浓缩的氨基甲酸铵水溶液9c。
耗尽二氧化碳的烟雾9d接着以本身传统的方式释放到大气中。作为图1的替换例，还可以使用通过使用相对于所述过量7b更少量或更多量的氨7的一部分(例如，通过使用来自氨车间1之外的额外量的氨)而获得的氨溶液9a。
根据本发明的另一个特征，其中燃烧烟雾5的二氧化碳已被吸收的氨基甲酸铵9c被供应到第二步骤。
更具体地，氨基甲酸铵溶液9c有利地供应到尿素合成反应器20，优选地与在所述水处理单元34中分离出来的氨基甲酸铵一起流经水处理单元34和分解及回收单元22。换句话说，优选地，氨基甲酸铵水溶液9c与尿素车间8的回收氨基甲酸铵水溶液合并，其中所述回收氨基甲酸铵水溶液流经了传统要通过的水处理单元34和分解及回收单元22的路径。
可供选择地，根据未显示的本发明的进一步的实施例，氨基甲酸铵水溶液9c被供应到尿素车间的另一部分，例如，供应到氨基甲酸铵的另外分解单元(未示出)，其中含有二氧化碳和氨的蒸汽接着被供应到合成反应器中，之后进行适当浓缩。
尿素制备过程所获得的优点从根本上包括所述方法的第一步骤中所制备的所有氨用于所述方法的第二步骤中的尿素制备；以及容易且节省成本地对来自燃烧烟雾的二氧化碳(例如，从第一重整器排出的烟雾)进行“回收”，而不需要现有技术所提供的复杂操作。
此外，可以通过重新设计的车间、或者通过适当装备有简单的新式CO2“回收”部分的现有车间执行前述过程，从而确保能够没有任何限制地选择被转换成尿素的氨量。
本发明的另一个优点与下述事实有关在二氧化碳回收部分9中发生放热的氨基甲酸盐形成反应因此，可以使用这种反应中所释放的热量，例如用于产生蒸汽。
因此，可以对所构想的发现进行变更及修改，所述这些变更及修改被权利要求所限定的本发明的保护范围所覆盖。
权利要求
1.一种由氨和二氧化碳制备尿素的方法，所述方法包括第一步骤，对天然气(1)进行重整处理(12、14)而获得氨(7)和二氧化碳(6)；以及第二步骤，通过在尿素合成反应器(20)中形成含有尿素和氨基甲酸铵的溶液、以及所述氨基甲酸铵在随后的分解和尿素回收，从而由所述氨(7)和二氧化碳制备尿素(8a)，其特征在于，所述方法包括如下步骤用含有所述氨(7)的一部分(7b)的水溶液(9a)处理含有二氧化碳的燃烧烟雾(5)，从而获得氨基甲酸铵水溶液(9c)；-将这样获得的所述溶液(9c)供应到所述第二步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基甲酸铵水溶液(9c)被供应到尿素合成反应器(20)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基甲酸铵水溶液(9c)沿着经由所述制备尿素的第二步骤的水处理单元(34)和分解及回收单元(22)的通道供应到尿素合成反应器(20)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含有二氧化碳的所述燃烧烟雾在用氨水溶液(9a)进行的所述处理之前进行用于移除其内可能含有的氮氧化物的处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过混合所述氨(7)的一部分(7b)和来自所述制备尿素的第二步骤的浓缩单元(24)的氨基甲酸铵水溶液(9b)获得所述氨水溶液(9a)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述重整处理(12)产生所述燃烧烟雾(5)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法本身的所述第一和/或第二步骤中制备所述燃烧烟雾(5)。
全文摘要
一种用于制备尿素的方法，所述方法包括对天然气(1)进行重整处理(12、14)而获得氨(7)和二氧化碳(6)的第一步骤、以及经由在尿素合成反应器(20)中形成包括尿素和氨基甲酸铵的溶液、以及随后使氨基甲酸铵和尿素回收物分解，从而由这种氨(7)和二氧化碳制备尿素(8a)的第二步骤，所述方法包括的步骤为用包括一部分(7b)这种氨(7)的水溶液(9a)处理包括二氧化碳的燃烧烟雾(5)，从而获得氨基甲酸铵水溶液(9c)；将这样获得的溶液(9c)供应到所述第二步骤。
文档编号C01C1/04GK1993317SQ200580026095
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月22日 优先权日2004年8月10日
发明者多梅尼科·罗米蒂, 保罗·斯蒂安 申请人:乌里阿·卡萨勒有限公司