本發(fā)明涉及一種精整加工尿素的方法。更詳細(xì)地，本發(fā)明涉及一種對(duì)從造粒機(jī)或造粒塔中排出的含有氨的空氣進(jìn)行酸洗滌的方法。

背景技術(shù)：

商業(yè)固體尿素的生產(chǎn)包括尿素熔融物的合成和所述熔融物轉(zhuǎn)化為固體形式的精整加工步驟。用于所述轉(zhuǎn)化的技術(shù)包括例如球形化工藝(prillingprocess)和造粒工藝(granulationprocess)。

文獻(xiàn)中描述了用于尿素合成和精整加工的已知技術(shù)，例如烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全書(shū)(wiley-vchverlag，卷a27)。一般而言，在合成段以及可選地回收段中形成含有尿素的水溶液；所述水溶液以重量計(jì)通常含有60-80％的尿素，將所述水溶液送至蒸發(fā)冷凝段以產(chǎn)生所述尿素熔融物。

造粒工藝在造粒單元中進(jìn)行，通常為流化床形式的造粒單元。流化床造粒機(jī)是本領(lǐng)域已知的；例如，wo02/083320中公開(kāi)了造粒方法和相關(guān)的流化床造粒機(jī)。

造粒工藝需要空氣流，所述空氣流用于保持顆粒的流化床狀態(tài)和/或用于冷卻。該空氣與尿素熔融物和固體尿素粒子直接接觸，導(dǎo)致空氣被一些尿素灰塵和氨污染。類(lèi)似地，造粒塔釋放被污染的冷卻空氣流。

因此，造粒機(jī)和造粒塔的問(wèn)題在于它們釋放出包含氨和少量但不可忽略的尿素的污濁空氣流。必須處理所述空氣流以除去污染物，特別是除去氨，并回收尿素。

已知可以通過(guò)酸洗滌可以除去氨，例如，通過(guò)用酸溶液例如硫酸溶液洗滌含有氨的空氣流來(lái)除去氨。酸洗滌產(chǎn)生含有尿素和少量銨鹽例如硫酸銨的銨鹽溶液?？梢哉舭l(fā)所述溶液以回收尿素，冷凝獲得的蒸氣以回收水。然而，將所述銨鹽溶液送至上述蒸發(fā)冷凝段，在蒸發(fā)冷凝段將尿素溶液轉(zhuǎn)化為尿素熔融物，這樣做的缺點(diǎn)是銨鹽會(huì)污染所述蒸發(fā)冷凝段釋放的水。從主冷凝段回收的水通常被送至水處理段，該水處理段用于除去氨和尿素，但通常不能除去銨鹽。因此，銨鹽的污染對(duì)所述水處理段是不利的。此外，從所述水處理段回收的水通常用作熱回收和產(chǎn)生蒸汽的鍋爐給水(bfw)，水中的銨鹽可能會(huì)損壞管殼式熱回收鍋爐的管道，故障的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)大。

尤其，由于現(xiàn)有的造粒機(jī)或造粒塔可能無(wú)法應(yīng)對(duì)增加的容量，因此改造現(xiàn)有的尿素裝置時(shí)，精整加工部也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，這成為裝置的瓶頸。例如，造粒塔是大型昂貴設(shè)備，增加造粒塔的容量通常不可行或代價(jià)太大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求所述的尿素精整加工方法、尿素精整加工裝置和改造尿素裝置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的精整加工方法，在尿素合成裝置中形成的尿素水溶液在第一蒸發(fā)冷凝段中進(jìn)行蒸發(fā)冷凝，得到尿素熔融物。

對(duì)所述尿素熔融物的至少第一部分進(jìn)行精整加工處理，得到固體尿素和含有尿素粉塵和氨的污濁空氣流。所述精整加工處理包括在造粒單元中進(jìn)行的造粒步驟。在所述方法的一些實(shí)施例中，所述造粒步驟在造粒塔中的球形化工藝之后進(jìn)行。因此，造?？梢云鸬绞沟迷谠炝Ｋ蓄A(yù)先形成的尿素小球(prills)增肥增大的目的。在這種情況下，污濁空氣可能來(lái)自球形化(prilling)和造粒(granulation)兩個(gè)步驟。

對(duì)所述污濁空氣進(jìn)行洗滌處理，所述洗滌處理包括酸洗滌和除塵洗滌。所述酸洗滌在酸存在的條件下進(jìn)行，優(yōu)選地，所述酸選自硫酸、硝酸和磷酸或其它合適的酸。

根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，除塵洗滌和酸洗滌可以在相同的環(huán)境中進(jìn)行或各自單獨(dú)進(jìn)行。

所述洗滌處理產(chǎn)生含有尿素和銨鹽例如硫酸銨的水溶液。所述溶液在第二蒸發(fā)段中再次進(jìn)行蒸發(fā)，從而分離液體流和氣體流，所述液體流含有尿素和銨鹽(以下稱(chēng)為含尿素流體)，所述氣體流含有水蒸氣和少量尿素和銨鹽。優(yōu)選地，所述含有尿素和銨鹽的水溶液直接進(jìn)行再次蒸發(fā)，即所述溶液不進(jìn)行中間處理。

來(lái)自第二蒸發(fā)段的上述含尿素流體或至少一部分該流體用于產(chǎn)生含有尿素和銨鹽的固體粒子。這可以在稱(chēng)為播種單元或播種機(jī)的特定設(shè)備中進(jìn)行，所述播種單元或播種機(jī)安裝在造粒單元上游，或安裝在造粒塔中。然后將所述固體粒子送至造粒單元使其增大或增肥。由于固體粒子對(duì)造粒過(guò)程的貢獻(xiàn)，所述固體粒子也被稱(chēng)為種子。

因此，本發(fā)明提供了一種造粒方法，借助于小的固體粒子(particles)作為造粒過(guò)程的種子，將液體尿素轉(zhuǎn)化為固體顆粒(granules)。在位于造粒機(jī)上游的播種單元或造粒塔中，使用從第二蒸發(fā)段回收的含有尿素和銨鹽的液體流來(lái)生產(chǎn)所述固體粒子。

但是，來(lái)自第二蒸發(fā)段的氣體流在第二冷凝段中冷凝，產(chǎn)生酸水溶液流，該酸水溶液流被再循環(huán)回到洗滌處理段，從而減少新鮮水的消耗。

下面將更詳細(xì)地討論本發(fā)明方法的一些優(yōu)選實(shí)施例。

在第一實(shí)施例中，對(duì)所述至少部分尿素熔融物直接進(jìn)行造粒。將載有灰塵和氨的空氣流從造粒單元中排出，并對(duì)其進(jìn)行上述洗滌處理。來(lái)自第二蒸發(fā)段的含尿素的液體流用于在播種單元中產(chǎn)生固體粒子(種子)，然后將固體粒子送至造粒單元。

在第二實(shí)施例中，將來(lái)自第二蒸發(fā)段的含尿素流體的一部分送至播種單元，剩余部分直接送至造粒單元。當(dāng)所述含尿素流體的量超過(guò)播種單元所需的量時(shí)，該實(shí)施例可能是合適的。

在第三實(shí)施例中，來(lái)自第二蒸發(fā)段的含尿素流體的全部，與來(lái)自第一蒸發(fā)冷凝段的尿素熔融物的一小部分一起，被送至所述播種單元。如果來(lái)自第二蒸發(fā)段的流體中所含的尿素的量不足以產(chǎn)生造粒單元所需量的種子，則該實(shí)施例是有利的。

參見(jiàn)所述第三實(shí)施例，所述尿素熔融物的一小部分可以直接或經(jīng)由第二蒸發(fā)單元進(jìn)料至播種段，在播種段進(jìn)一步濃縮。當(dāng)由第一蒸發(fā)段可獲得的尿素熔融物不能滿足播種段的要求時(shí)，例如就最大允許含水量而言，進(jìn)一步的濃度是合適的。所述一小部分優(yōu)選不大于離開(kāi)第一蒸發(fā)段的尿素熔融物的20％(重量百分比)，更優(yōu)選約5％，例如4-5％。

根據(jù)本發(fā)明其他的實(shí)施例，所述播種段是造粒塔或包括造粒塔。由所述造粒塔產(chǎn)生的小球(prills)被送至下游的造粒機(jī)，通過(guò)造粒工藝使其變得更大。因此，可以認(rèn)為造粒塔是造粒工藝的播種機(jī)。

在包含造粒塔的實(shí)施例中，含有尿素灰塵和氨的污濁空氣流從造粒塔中排出，并需要洗滌。來(lái)自造粒單元的污濁空氣流和來(lái)自造粒塔的污濁空氣流可以在一個(gè)共同單元中一起進(jìn)行洗滌或分別在各自的洗滌單元中進(jìn)行洗滌。

從第二蒸發(fā)段的含尿素流體的固化得到的種子，由固體尿素和一定量的銨鹽制成。優(yōu)選地，所述種子中尿素的含量至少為95wt％，余量為銨鹽、水和雜質(zhì)。優(yōu)選地，尿素和銨鹽總體構(gòu)成大于種子重量的99％(重量)，優(yōu)選99.5-99.9％。

優(yōu)選地，在播種單元中產(chǎn)生的種子具有約1mm的特征尺寸，優(yōu)選在1-1.5mm的范圍內(nèi)；所述種子可以是球形或橢圓形；更優(yōu)選地，所述種子是直徑在上述1-1.5mm范圍內(nèi)的球體。在造粒塔中產(chǎn)生的種子(小球prills)的直徑通常為1-2mm。

本發(fā)明方法的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

所述第二蒸發(fā)冷凝段避免了上述尿素合成過(guò)程中廢水污染的缺點(diǎn)。來(lái)自洗滌處理的尿素和銨鹽的水溶液被連續(xù)地循環(huán)回到洗滌單元，而不會(huì)污染從第一蒸發(fā)冷凝段排出的廢水，并且不會(huì)釋放到大氣中。

另外，使用從第二蒸發(fā)段回收的含尿素流體來(lái)精整加工種子，使其作為造粒工藝的起始點(diǎn)，有助于更好地控制造粒，包括形成更接近理想球形和所需尺寸的固體顆粒，所述顆粒的尺寸和質(zhì)量的分散度較少。

本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，銨鹽降低了附加的蒸發(fā)單元中尿素的結(jié)晶溫度。這一效果是由于形成共晶體所產(chǎn)生的。因此，蒸發(fā)溫度可以更低，并且形成較少的縮二脲(不期望產(chǎn)生的副產(chǎn)物)。通常，蒸發(fā)溫度可以降低約5℃，例如從約130-135℃降低至125-130℃。

本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于種子的機(jī)械性能的提高。

本發(fā)明對(duì)于尿素裝置的改造也是有利的，具體來(lái)說(shuō)對(duì)于在造粒塔中進(jìn)行尿素精整加工的尿素裝置的改造是有利的。

根據(jù)本發(fā)明的一般實(shí)施例的改造方法，提供了洗滌段，所述洗滌段最初被設(shè)計(jì)用于進(jìn)行除塵洗滌，現(xiàn)在改進(jìn)所述洗滌段使其還對(duì)從精整加工部排出的污染空氣進(jìn)行酸洗滌。在裝置中增加第二蒸發(fā)段和第二冷凝段，來(lái)自改進(jìn)的洗滌段的液體輸出管線被重新引導(dǎo)到所述新安裝的第二蒸發(fā)段，所述液體輸出管線攜帶尿素和銨鹽的水溶液。

所述第二蒸發(fā)段產(chǎn)生含有尿素和銨鹽的液體流，和包含水蒸汽的氣體流。所述氣體流被冷凝并再循環(huán)回到洗滌段。至少部分所述含有尿素和銨鹽的液體流被固化以產(chǎn)生固體粒子(種子)，隨后該固體粒子在造粒工藝中被增大。固體粒子的形成可能發(fā)生在新安裝的播種單元和/或裝置的現(xiàn)有造粒塔中。造粒工藝可以在裝置的現(xiàn)有造粒單元或改造期間安裝的新的造粒單元中進(jìn)行。

下面給出根據(jù)本發(fā)明的改造方法的兩個(gè)示例性實(shí)施例。

第一實(shí)施例是尿素裝置的改造，其中精整加工基于造粒。所述設(shè)備原始包括洗滌段，用于對(duì)從造粒機(jī)排出的污濁空氣進(jìn)行除塵洗滌。改造基本包括：

-改造洗滌段，使其還進(jìn)行酸洗滌；

-安裝第二蒸發(fā)冷凝段，用于處理由改進(jìn)的洗滌段排放的液體流出物，現(xiàn)在還包括銨鹽作為酸洗滌的產(chǎn)物；

-增加播種段，所述播種段接收在第二蒸發(fā)段中獲得的含有尿素和銨鹽的液體流，并將所述液體流轉(zhuǎn)化為尿素的所述固體粒子，然后將其導(dǎo)入造粒機(jī)。

在一些變型中，如果需要，原始被導(dǎo)向至造粒機(jī)的尿素熔融物其一部分可以偏離到所述播種段，或者部分所述含有尿素和銨鹽的液體流可以直接被直接送至造粒機(jī)(繞過(guò)播種段)。

第二實(shí)施例是尿素裝置的改造，其中精整加工基于造粒工藝。在這種情況下，裝置的改造可能導(dǎo)致尿素熔融物的流速增加，例如，由于對(duì)尿素合成和/或尿素回收段的改造，其容量超過(guò)現(xiàn)有造粒塔的容量。本發(fā)明的方法也解決了這一問(wèn)題。

例如，改造包括以下步驟：

-類(lèi)似于上述第一實(shí)施例，改進(jìn)洗滌段使其還進(jìn)行酸洗滌，安裝第二蒸發(fā)冷凝段；

-在現(xiàn)有造粒塔的下游增加造粒單元；

-可用的尿素熔融物的第一部分被送至造粒塔，尿素熔融物的第二部分被送至新安裝的造粒單元；

-在第二蒸發(fā)段中產(chǎn)生的含有尿素和銨鹽的液體流至少部分被送至造粒塔。

因此，造粒塔用于產(chǎn)生球體形式的所述尿素固體粒子，并且所述固體粒子被送至新安裝的造粒單元中，使這些粒子在所述造粒單元中增肥增大。

在有可能和經(jīng)濟(jì)可行的情況下，也可以改造造粒塔，例如可以在一定程度上增加造粒塔的容量。

可以理解，該實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是精整加工部可以處理增加量的尿素熔融物，而不需要對(duì)造粒塔進(jìn)行大的改造，如果進(jìn)行大的改造將十分昂貴。事實(shí)上，現(xiàn)在將造粒塔用作新造粒單元的“播種機(jī)”。所述新造粒單元接收額外量的尿素熔融物，并作為造粒塔中產(chǎn)生的顆粒的“增大器”。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，具有造粒塔的尿素裝置的改造還包括安裝播種段。

本發(fā)明的改造包括將用于除塵洗滌的洗滌單元改造為還進(jìn)行酸洗滌。如通常情況，現(xiàn)有的洗滌單元可以進(jìn)行酸洗滌，只要所述單元適合于這樣做?，F(xiàn)有的洗滌單元通常由不銹鋼制成，可用于酸洗滌。因此，將水和酸液進(jìn)料到相同的洗滌單元中，得到含有尿素的酸水溶液。否則，如果現(xiàn)有的洗滌器不適合進(jìn)行酸洗滌，則可以安裝新的洗滌器。

除塵洗滌和酸洗滌也可以在分開(kāi)的洗滌單元中進(jìn)行。那么，本發(fā)明的方法可以包括增加另外的酸洗滌單元以與現(xiàn)有的除塵洗滌單元一起操作。

本發(fā)明將通過(guò)以下描述的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步闡明，所述實(shí)施例是非限制性實(shí)施例。

附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1-6是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的用于尿素精整加工的方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，尿素裝置的合成段(未示出)產(chǎn)生的溶液7主要由尿素和水構(gòu)成，可含有少量的氨基甲酸銨和氨。該溶液7的典型濃度為尿素的60-85wt％。

將所述溶液7進(jìn)料至第一蒸發(fā)冷凝段1，得到濃度通常為95-99.9％(例如96％)的尿素熔融物9。該濃度適用于造粒，而球形化工藝需要較高的濃度。從溶液7中除去水8，并將水8送至廢水處理。所述第一蒸發(fā)冷凝段1可以包括一級(jí)或兩級(jí)。

將尿素熔融物9送至尿素造粒單元2，例如流化床造粒單元，產(chǎn)生尿素固體顆粒10。將新鮮空氣流11進(jìn)料至所述造粒單元2，所述新鮮空氣流11作為冷卻空氣并保持流化床處于流化狀態(tài)。然后所述空氣11與尿素熔融物9和造粒機(jī)2內(nèi)的固化尿素顆粒直接接觸。這導(dǎo)致空氣與一些尿素灰塵和氨的污染。因此，將含有灰塵和氨的空氣流12從造粒單元2排出。

在洗滌單元3中用水流17處理所述空氣12以除去灰塵，通過(guò)酸溶液18處理以除去氨。所述溶液18例如含有硫酸?？蛇x地，所述酸溶液18含有的酸選自硝酸、磷酸或其它合適的酸。

在所述單元3中的洗滌產(chǎn)生洗滌后的凈化流體19和含有尿素和鹽的水溶液13，所述鹽由氨和酸溶液18形成，例如硫酸銨。溶液13中的硫酸銨的含量取決于載有氨的空氣12中氨的量，通常約為5％。

流體19含有空氣，所述空氣通常是水飽和的，因此一定量的水隨凈化流體19一起離開(kāi)洗滌單元3。該水的損失由新鮮水進(jìn)料17來(lái)補(bǔ)償。洗滌后的空氣流19被排入大氣。

在一些實(shí)施例中，洗滌單元3可以包括用水17進(jìn)料的單獨(dú)的除塵器，以及用酸溶液18進(jìn)料的酸洗滌器。

溶液13在第二蒸發(fā)段4中進(jìn)行蒸發(fā)步驟，得到主要由水蒸汽組成的氣體流15、含有回收的尿素和溶液13的大部分硫酸銨以及少量的水的流體14。通常，所述流體14含水量小于0.5％。

將氣體流15送至第二冷凝段5，產(chǎn)生含有水和少量尿素和硫酸銨的水溶液流16，所述水溶液流16被再循環(huán)回到洗滌單元3用于洗滌空氣12。

將含尿素的流體14進(jìn)料至專(zhuān)用的播種段6，在播種段6固化成主要由尿素組成的固體顆粒20(種子)，然后與尿素熔融物9一起被送至造粒單元2。在制粒單元2，所述種子20作為顆粒生長(zhǎng)的種子促進(jìn)造粒過(guò)程。優(yōu)選地，種子20是直徑約為1-1.5mm或更小的球體。

可以用各種技術(shù)生產(chǎn)種子20。例如，所述播種段6可以包括旋轉(zhuǎn)成形器，所述旋轉(zhuǎn)成形器在冷卻的鋼帶或小造粒塔上沉積尿素小珠。用于尿素造粒的播種機(jī)的合適實(shí)施例已經(jīng)被公開(kāi)，例如ep2077147。

所述播種段6和造粒單元2形成尿素裝置的精整加工段。

在一些實(shí)施例中，播種段可以安裝在造粒機(jī)內(nèi)部。

圖2示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，基本上是圖1的變型，其中含尿素流體14分為第一部分14a和第二部分14b。將第一部分14a送至位于尿素造粒單元2上游的播種段6；將第二部分14b直接送至造粒單元2。

圖3和圖4示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中尿素熔融物9的一部分用于產(chǎn)生尿素的種子。更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參考圖3，將尿素熔融物9的一部分9a進(jìn)料至造粒單元2，將剩余部分9b送至播種段6。

將尿素熔融物的所述剩余部分9b直接進(jìn)料至播種段6(圖3)，或通過(guò)第二蒸發(fā)器4進(jìn)料至播種段6(圖4)，在第二蒸發(fā)器4進(jìn)一步濃縮所述剩余部分9b。當(dāng)尿素熔融物9具有合適的濃度時(shí)，將尿素熔融物直接送至播種段6(如圖3所示)是可能的。在一些實(shí)施例中，尿素熔融物9可以具有相對(duì)高含量的水(例如4％)，這是造粒單元2容許的。然而，這種含量的水可能不是播種段6容許的，在這種情況下，圖4所示的進(jìn)一步濃度是適當(dāng)?shù)摹?/p>

例如，尿素熔融物9的濃度根據(jù)精整加工的技術(shù)可以變化，例如，對(duì)于造粒機(jī)濃度可以是96-98wt％(重量百分比)，對(duì)于造粒塔濃度通常為99.5wt％或更多。播種段6要求可以包含的最大含水量為0.5wt％。

圖5示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其包括造粒塔30和造粒單元2。在造粒塔30中產(chǎn)生的尿素顆粒32在造粒單元2中增肥增大從而形成顆粒10(變大的顆粒)。

將尿素熔融物9的一部分9e送至尿素造粒塔30，在此轉(zhuǎn)化成液滴，所述液滴通過(guò)在塔30中上升的逆流空氣31固化。因此，塔30排出含有灰塵和氨的需要洗滌的空氣流33，類(lèi)似于來(lái)自造粒單元2的流體12。

兩股空氣流12和33都在洗滌單元3中被處理，隨后被送至蒸發(fā)段4、冷凝段5和播種段6。含有尿素和銨鹽的水溶液14被至少部分送至所述造粒塔30。因此可以說(shuō)，圖5的造粒塔30與圖1-4所示的實(shí)施例的播種段6發(fā)揮相同的作用，即為單元2中的造粒過(guò)程生產(chǎn)種子。

在一些變型中，可以分別洗滌空氣流12和33。此外，一部分溶液14可以直接被至造粒單元2。

圖6示出了包括播種段6和造粒塔30的另一個(gè)變體。將回收的尿素14進(jìn)料至播種段6并轉(zhuǎn)化成尿素種子20。然后將尿素顆粒32和尿素種子20送至制粒單元2進(jìn)行顆粒10的生長(zhǎng)。因此，來(lái)自播種段6的固體顆粒20和來(lái)自塔30的顆粒32都用作單元2中造粒過(guò)程的種子。

圖1-6的方案可能是改造過(guò)程的結(jié)果。

例如，如圖1所示，尿素裝置包括第一冷凝蒸發(fā)段1，造粒機(jī)2和除塵洗滌器。對(duì)該尿素裝置進(jìn)行改造，增加第二蒸發(fā)冷凝段4、5，增加播種單元6，改進(jìn)洗滌器以獲得圖1所示的灰塵/酸洗滌器3。然后，洗滌器的液體輸出物被導(dǎo)向至如線13所示的新安裝的蒸發(fā)段4，由蒸發(fā)段回收的含有尿素和銨鹽的液體流(線14)被送至播種段。然后將由播種段產(chǎn)生的固體送至造粒機(jī)2。

類(lèi)似地，改造可能產(chǎn)生圖2-4所示的方案之一。

如圖5所示，包括造粒塔30的裝置可以以類(lèi)似的方式進(jìn)行改造，在塔30下游也增加造粒機(jī)2。在大多數(shù)情況下，從尿素熔融物9的流速方面來(lái)看，改造伴隨著容量的增加。因此，改造后，只有尿素熔融物的一部分9e被送至造粒塔30，其余部分被送至新的造粒機(jī)2。新的造粒機(jī)2作為球體粒子32的增大器。含尿素的流體14也被送至塔30。

圖6是圖5的實(shí)施例的變型，其中也安裝了播種單元2。

在圖5和圖6所示的實(shí)施例中，包含尿素和銨鹽的液體流14全部被送至造粒塔30或播種單元6。在一個(gè)變型(未示出)中，所述流體14的一部分可以送至造粒單元2，類(lèi)似于圖2。