专利名称：低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法
技术领域：
本发明涉及一种氨和二氧化碳混合气体的吸收方法，特别是低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法。
背景技术：
尿素生产过程的分解气中，主要含有氨、二氧化碳、水蒸汽，还有一些惰气，其具体组成随合成反应液的组成和分解工艺参数而异。分解气中的氨和二氧化碳回收并循环回合成工序的方法，在尿素生产的早期曾出现过“热气循环法”，因热的NH3和CO2直接压缩易造成气相中结晶和高温压缩等技术上的困难而未能实现工业化。在目前尿素生产的各种流程中，(中)低压分解气均是用溶剂来吸收氨和二氧化碳，使成为不结晶的高浓度甲铵溶液循环回合成工序。一般在末级回收段需要增加一定的水量，以便将NH3和CO2充分回收下来，而在前一级回收段，则使用后一级回收段获得的稀甲铵液为吸收剂回收分解气中的NH3和CO2，这样就可减少甲铵液中的水量，保证合成工序水碳比不致过高。
NH3-CO2-H2O三元系气液相平衡和液固相平衡是冷凝回收过程的理论基础。利用一定压力下的气液相平衡可以确定吸收液的组成和气、液相量，有关研究表明，每一压力都存在着一个最佳操作点，它是NH3-CO2-H2O三元系等压饱和线的转折点，这一点的溶液CO2含量最高，水碳比最低，因此，合成转化率一定时，带回合成系统的水量最少。而利用一定压力下的液固相平衡可以使吸收过程是在溶液区进行，一般情况下是要求吸收过程的操作温度高于结晶温度10-20℃，才能确保吸收过程顺利运行。
改良C法、ACES法、IDR法和水溶液全循环法等尿素生产工艺均设置了中、低压两段回收系统来冷凝吸收分解气中的氨和二氧化碳，而氨汽提法更是设置多段回收系统，仅有二氧化碳汽提工艺只采用了低压回收系统和尾气回收系统。在所有这些回收系统中，冷凝吸收方式多数情况是采用鼓泡浸没吸收的方法，在低浓度区也有使用填料塔或板式塔吸收的方法，此类冷凝吸收方式均存在阻力降较大的缺点。对于冷凝吸收过程的溶解热和化学反应热有多式多样的方法，包括用循环水直接冷却、用调温水冷却以及在较高压力(0.45MPa)冷凝吸收情况下用于加热尿液等。一般情况下，设计上均按冷凝吸收过程在壳侧进行，即壳体和列管都要接触带有腐蚀性的甲铵液介质，因此整台设备都必须采用等级较高的不锈钢材料，从而造成设备投资高的情况。
国内相关企业在循环系统扩能中也采用了预冷凝器，但其结构上为并联式，且没有加入后续工段吸收液作吸收剂，导致设备投用后即堵塞，无法继续使用。另外，对于循环系统的扩能，更多的建议和探讨是增加一套中压、分解吸收系统，并以直接冷却水吸收取代调温水系统，这和采用并联流程的投资费都较高，而且这对于循环吸收部分的热量平衡和水量控制是非常困难的，且在防止甲铵液结晶堵塞上也有待考证。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，可以使冷凝热有效得到控制，并加入吸收剂使管内达到吸收反应效果，又不致堵塞管道。
本发明的目的通过以下技术方案来实现混合气体从冷凝器顶部加入，被导入预冷凝器上管箱内，依靠扩散作用分配到每一列管，在本冷凝吸收过程中加入了后续低浓度工段返回的稀甲铵液作为吸收剂，也由冷凝器顶部加入，并由喷嘴进行均匀分布，在上管箱内，吸收剂被喷嘴均匀喷淋到每一列管，由此列管内就形成了气液混合物，列管内的气液混合物在自上而下的流动过程中部分氨和二氧化碳通过溶解及化学反应被吸收到液相中，并放出溶解热和化学反应热，溶解热和化学反应热由壳侧调温水移走，调温水流动由循环泵提供能量，热量在循环冷却器中由冷却水带走。
通过上面的叙述可以看出，本发明具有以下优点在操作上可以灵活自如地控制两段吸收的热负荷，对适应装置负荷变化的能力非常强、且吸收能力提高50％以上，使冷凝热有效得到控制，并加入吸收剂使管内达到吸收反应效果，又不致堵塞管道，此技术在同类装置的扩能改造中具有良好的应用前景。
图1为本发明流程示意图。
图2为本发明在整个CO2汽提法生产尿素工艺中所处的位置。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述如图1所示，从精馏塔来的温度为105-112℃，含氨约34％、含二氧化碳约51％、其余为水蒸汽的分解气被导入预冷凝器上管箱内，依靠扩散作用分配到每一列管，总浓度为47-53％的稀甲铵液由喷嘴进行均匀分布，喷淋吸收剂稀甲铵液的喷嘴喷淋角度为90-120°均匀喷淋到每一列管，列管内的气液混合物在自上而下的流动过程中部分氨和二氧化碳被吸收到液相中，并放出溶解热和化学反应热，出预吸收冷凝器的气、液混合物，温度控制为不低于75℃，再被导入装置原有的浸没鼓泡式吸收反应器进一步冷凝吸收。溶解热和化学反应热由壳侧调温水移走，调温水流量控制为700-900m3/h，温度为65-75℃，允许最大温升5-7.5℃，调温水流动由循环泵提供能量，热量在循环冷却器中由冷却水带走。直立列管式吸收冷凝器换热列管使用不锈钢材料，壳体使用碳钢材料。
如图2所示，图2虚线部分为本发明在整个CO2汽提法生产尿素工艺中所处的位置。
权利要求
1.低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于混合气体从冷凝器顶部加入，被导入预冷凝器上管箱内，依靠扩散作用分配到每一列管，在本冷凝吸收过程中加入了后续低浓度工段返回的稀甲铵液作为吸收剂，也由冷凝器顶部加入，并由喷嘴进行均匀分布，在上管箱内，吸收剂被喷嘴均匀喷淋到每一列管，由此列管内就形成了气液混合物，列管内的气液混合物在自上而下的流动过程中部分氨和二氧化碳通过溶解及化学反应被吸收到液相中，并放出溶解热和化学反应热，溶解热和化学反应热由壳侧调温水移走，调温水流动由循环泵提供能量，热量在循环冷却器中由冷却水带走。
2.根据权利要求1所述的低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于直立列管式吸收冷凝器换热列管使用不锈钢材料，壳体使用碳钢材料。
3.根据权利要求1所述的低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于调温水流量控制为700-900m3/h，温度为65-75℃，允许最大温升5-7.5℃。
4.根据权利要求1所述的低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于出预吸收冷凝器的气、液混合物，温度控制为不低于75℃。
5.根据权利要求1所述的低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于设置了喷淋吸收剂稀甲铵液的喷嘴，喷淋角度为90-120°均匀喷淋到每一列管。
6.根据权利要求1所述的低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于从冷凝器顶部加入的混合气体，从精馏塔来，温度为105-112℃。
7.根据权利要求1所述的低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，其特征在于吸收剂稀甲铵液总浓度为47-53％。
全文摘要
本发明公开了一种低阻力降直立列管式吸收冷凝器处理分解气的方法，混合气体从冷凝器顶部加入，分配到每一列管，加入稀甲铵液作为吸收剂，稀甲铵液也由冷凝器顶部加入，由此列管内就形成了气液混合物，列管内的气液混合物在自上而下的流动过程中部分氨和二氧化碳通过溶解及化学反应被吸收到液相中，并放出溶解热和化学反应热，溶解热和化学反应热由壳侧调温水移走。本发明具有以下优点本发明在操作上可以灵活自如地控制两段吸收的热负荷，对适应装置负荷变化的能力非常强、且吸收能力提高50％以上，使冷凝热有效得到控制，并加入吸收剂使管内达到吸收反应效果，又不致堵塞管道。此技术在同类装置的扩能改造中具有良好的应用前景。
文档编号C07C273/00GK1736531SQ20051002140
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月3日 优先权日2005年8月3日
发明者周寅仪, 茅启昌, 刘勇, 李勇 申请人:四川泸天化股份有限公司