用于從尿素裝置氣體流中回收硫酸銨的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從尿素(脲，urea)(即，尿素生產(chǎn))裝置的氣體流中回收硫酸銨的方法和系統(tǒng)。
[0002]更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于從在尿素裝置的固化(solidificat1n)(制粒(granulating)或造粒(prilling))單元中產(chǎn)生的氣體流中回收硫酸錢的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]眾所周知，工業(yè)規(guī)模的尿素生產(chǎn)工藝基于二氧化碳和氨的高溫高壓反應(yīng)(以形成氨基甲酸銨)以及氨基甲酸銨的后續(xù)分解反應(yīng)(以形成尿素和水)。
[0004]在普通型尿素生產(chǎn)裝置(尿素裝置)中，通常在尿素合成反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行這些工藝；然后，在合成反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的水和尿素溶液逐漸濃縮，并且在一個(gè)或多個(gè)回收區(qū)段(節(jié)段，部分，sect1n)，例如高壓區(qū)段、中壓區(qū)段和低壓區(qū)段中回收未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物；最后，尿素在通常包括制粒機(jī)或造粒塔的固化區(qū)段中固化。
[0005]更具體而言，在進(jìn)料至固化區(qū)段(制粒機(jī)或造粒塔)之前，來(lái)自合成反應(yīng)器的尿素逐漸濃縮成大約高于按重量計(jì)95% (通常96-99.7% )，以獲得顆粒或微粒尿素(尿素顆?；蛭⒘?粒料，小球，prill))形式的商用最終產(chǎn)品。
[0006]尿素通常以液態(tài)進(jìn)料至制粒機(jī)(granulator)或造粒塔(prilling tower)，并且由環(huán)境空氣的流固化。
[0007]固化空氣包含在冷卻和固化過(guò)程中從尿素中釋放的氨，因此，應(yīng)在釋放到大氣內(nèi)之前處理，去除其氨含量。
[0008]在從冷卻空氣中去除氨的一種眾所周知的方法中，將空氣進(jìn)料到洗滌器(滌氣器，scrubber)內(nèi)，其中，空氣與硫酸溶液進(jìn)行接觸并且產(chǎn)生包含至多達(dá)40%硫酸銨的溶液，作為副產(chǎn)品。
[0009]作為反應(yīng)副產(chǎn)品，硫酸銨具有吸濕性，具有很小的商業(yè)價(jià)值，并且難以在化學(xué)和物理處理。
[0010]然而，由于對(duì)于一些農(nóng)作物，完全不是污染物的硫酸銨甚至有利，所以從尿素裝置中回收的硫酸銨可以有利地用于產(chǎn)生基于尿素的肥料。
[0011]在EP2192099-A1中描述了一種用于從尿素裝置中回收硫酸銨的工藝。在這個(gè)工藝中，產(chǎn)生尿素、水以及硫酸銨的水溶液，并且在蒸發(fā)器內(nèi)的通常濃縮成至多12%之后，將該水溶液傳送至造粒階段。由于這個(gè)工藝使用制粒機(jī)，眾所周知制粒機(jī)在大量水存在時(shí)也操作，所以不需要也不規(guī)定從進(jìn)料至制粒機(jī)的溶液中消除所有或幾乎所有的水。
[0012]在具有造粒塔固化區(qū)段的尿素裝置中，另一方面，為了避免損害最終產(chǎn)品的質(zhì)量，可以僅僅向造粒塔供應(yīng)包含很少的痕量(traces)(按重量計(jì)大約0.2-0.3% )水的溶液。
[0013]在這種裝置中，不能使用上述類型的工藝，這是因?yàn)閺牧蛩徜@中消除水使其實(shí)際上不能使用。
[0014]如上所述，硫酸銨非常難以化學(xué)和物理處理，尤其在脫水和熔融階段。
[0015]實(shí)際上，水和硫酸銨溶液在大約按重量計(jì)51 %的濃度以及108.5°C的溫度開始沸騰。在這個(gè)濃度，開始結(jié)晶，并且晶體物質(zhì)難以處理并且與尿素混合。
[0016]純結(jié)晶的(pure crystallized)硫酸錢也不能恪融以使用栗注入。實(shí)際上，在恪融之前，硫酸銨在230-280°C的溫度開始分解。
[0017]US3785796A描述了一種從尿素和硫酸銨混合物中生產(chǎn)尿素顆粒的工藝，所述混合物包含高百分比(按重量計(jì)15-70%)的硫酸銨，并且此外描述了尿素和硫酸銨形成共晶的條件。然而，這個(gè)工藝不適用于從尿素裝置中回收硫酸銨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于提供一種從在尿素裝置中并且尤其是由所述裝置的固化單元產(chǎn)生的氣體流中回收硫酸銨的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)也能夠有效地且相對(duì)便宜地且容易地從使用造粒塔(雖然也適用于制粒機(jī))的尿素裝置中回收硫酸銨。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種從在尿素裝置中并且尤其是由所述裝置的固化單元產(chǎn)生的氣體流中回收硫酸銨的方法和系統(tǒng)，如基本上分別在所附權(quán)利要求1和22中所定義的。
[0020]在從屬權(quán)利要求中限定了另外優(yōu)選的特征。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠再循環(huán)(再生，重復(fù)利用，recycle)不值錢的硫酸銨副產(chǎn)品，以相對(duì)便宜地并且容易地生產(chǎn)最終產(chǎn)品，所述最終產(chǎn)品包含硫酸銨以及比已知溶液更高的尿素百分比一大約99.5%。
【附圖說(shuō)明】
[0022]在使用造?；蛑屏卧默F(xiàn)有尿素裝置和新尿素裝置中，也可以使用本發(fā)明。
[0023]參照附圖，通過(guò)實(shí)例，將描述本發(fā)明的多個(gè)非限制性實(shí)施方式，其中:
[0024]圖1示出了裝有根據(jù)本發(fā)明的硫酸銨回收系統(tǒng)的尿素生產(chǎn)裝置的高度簡(jiǎn)化的示意性方框圖；
[0025]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的硫酸銨回收系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的示意圖；
[0026]圖3示出了圖2實(shí)施方式的變體的示意圖；
[0027]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的硫酸銨回收系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的示意圖；
[0028]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的尿素和硫酸銨溶液混合物的重要化學(xué)和物理參數(shù)以及優(yōu)選操作范圍的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示出了裝有用于從在尿素裝置1中產(chǎn)生的氣體流中并且尤其是從尿素裝置1的固化單元的氣體流中回收硫酸銨的回收系統(tǒng)2的尿素(即，尿素生產(chǎn))裝置的示意圖。
[0030]尿素裝置1基本上包括:尿素合成反應(yīng)器3，其中，尿素由氨和二氧化碳合成；回收區(qū)段4，尤其是高壓區(qū)段5、中壓區(qū)段6和低壓區(qū)段7，其中，在合成反應(yīng)器3中產(chǎn)生的尿素溶液逐漸濃縮，去除水和未反應(yīng)的氨和二氧化碳，并且回收的組分再循環(huán)；真空區(qū)段8，其裝有真空系統(tǒng)并且連接至排水處理區(qū)段9 ;以及至少一個(gè)固化單元10，例如，制粒或造粒單元，形成一部分回收系統(tǒng)2或者在功能上連接至回收系統(tǒng)2，并且其中，所產(chǎn)生的尿素形成為顆?；蛭⒘?。
[0031]為了簡(jiǎn)單起見，圖1未顯示每個(gè)區(qū)段的組成部分，或者詳細(xì)來(lái)說(shuō)，未顯示將各種流從一個(gè)區(qū)段引導(dǎo)并且再循環(huán)到另一個(gè)區(qū)段的管線。圖1僅示意性顯示了到尿素裝置1的反應(yīng)物進(jìn)料管線以及在區(qū)段之間的操作連接。
[0032]在圖2的實(shí)施方式中，固化單元10包括造粒塔11，其由主要進(jìn)料管線12連接至尿素裝置1，用于從尿素裝置1中吸入高濃度尿素熔體的流量(這表示濃度超過(guò)大約95%并且大約是按重量計(jì)約96.0到99.7的典型尿素裝置產(chǎn)品；高濃度尿素熔體在制粒機(jī)尿素裝置中通常具有按重量計(jì)約96%的濃度并且在造粒單元尿素裝置中通常具有約99.7%的濃度)。
[0033]回收系統(tǒng)2包括洗滌器13，其連接至造粒塔11并且用于處理造粒塔11的廢氣流；以及混合回路(mixing circuit) 14，其裝有蒸發(fā)器15并且將洗滌器13連接至主要進(jìn)料管線12，以給造粒塔11以及高濃度尿素熔體供應(yīng)包含痕量水的尿素和硫酸銨混合物，并且更具體而言，供應(yīng)尿素和硫酸錢共晶(共晶體，共晶物，eutectic)。
[0034]主要進(jìn)料管線12連接尿素裝置1的主要出口 21和造粒塔11的入口 22，并且將高濃度尿素熔體從尿素裝置1中吸入并且進(jìn)料至造粒塔11。
[0035]向造粒塔11進(jìn)