[0001] Настоящее изобретение относится к способу гранулирования мочевины и установке, подходящей для осуществления такого процесса. Настоящее изобретение внедряет способ для уменьшения выбросов аммиака из агрегата гранулирования мочевины, который в настоящее время выделяется в процессе традиционного производства мочевины путем очистки отработанного газа. Система очистки газа предоставляет преимущество в том, что количество аммиака в отработанном газе может уменьшаться и, кроме того, снижается образование солей аммиака.
[0002] Общеизвестный способ для изготовления гранул из жидкой композиции описан в US 5779945. Цель документа US 5779945 заключается в обработке и сортировке полученных гранул с различными размерами. Здесь устройство, отделяющее твердые вещества из газа, такое как циклон или скруббер используется для отделения твердого материала из потока отработанного газа установки. Дальнейшая обработка потока отработанного газа далее не принимается во внимание.
[0003] В документе US 4370198 отработанный газ из блока гранулирования отправляют в циклон для отделения пыли, за которым следует мокрый скруббер непрерывного действия, оба из которых способствуют очистке указанного потока отработанного газа. Используемая очищающая жидкость составляет часть обрабатываемого раствора или суспензии и очищающая жидкость, покидающая мокрый скруббер, подается обратно непосредственно в блок гранулирования. Для примера, описанный способ может осуществляться для изготовления хлорида натрия, мочевины, сахарозы или оксида железа, соответственно. Таким образом, скрубберная жидкость является частью обрабатываемого раствора или суспензии и отправляется непосредственно обратно в блок гранулирования. Этот способ может также осуществляться для пылевого скруббера, но не подходит для аммиачных скрубберов.
[0004] В документе ЕР 0853971 А1 описаны дополнительный пример для установки и способ для одновременной очистки мокрого типа и обработки газа по удалению пыли в скруббере горизонтального поперечного потока. Это изобретение осуществляет удаление загрязняющих веществ и пыли в насадочном скруббере.
[0005] В используемом агрегате для производства мочевины воздух, покидающий гранулятор мочевины, который оборудован кипящим слоем, в дополнение к пыли мочевины содержит аммиак. Это загрязнение аммиаком необходимо удалить прежде, чем поток отработанного газа сможет быть выпущен в атмосферу.
[0006] Удаление аммиака из потока отработанного газа является хорошо известной технологией. Как правило, поток отработанного газа обрабатывается кислотным промывочным раствором. Такой промывочный раствор легко может изготовляться при помощи добавления в воду такой кислоты, как азотная кислота или серная кислота. Аммиак удаляется из потока газа посредством химической абсорбции и преобразуется в соответствующую аммонийную соль. При использовании азотной кислоты получают нитрат аммония (AN), а при использовании серной кислоты соответственно получают сульфат аммония (AS). Эти содержащие аммонийную соль растворы могут использоваться для создания удобрения на основе сульфата аммония или удобрения на основе NPK, технология для этого известна из уровня техники.
[0007] В агрегате для производства мочевины аммонийные соли в технологическом процессе не наблюдаются и не могут быть легко обработаны в существующем оборудовании. Традиционное оборудование для изготовления мочевины, следовательно, имеет только следующие варианты для уменьшения выбросов газообразного аммиака из гранулирующего агрегата:
- вывод разбавленного раствора аммонийной соли в поток отработанной воды,
- концентрирование разбавленного раствора аммонийной соли до концентрации, которая может использоваться другими агрегатами, например NPK,
- изготовление удобрения на основе UAS (мочевина/сульфат аммония) с высоким содержанием серы,
- изготовление раствора на основе UAN (мочевина/нитрат аммония).
Все эти альтернативные варианты требуют значительных инвестиций и изменений условий работы или влекут за собой изменения в композиции продукта и характеристиках. Все вышеуказанные варианты приводят к новым продуктам, которые требуют дополнительного оборудования для транспортировки и обработки, а также средства энергоснабжения в количествах, требующих больших затрат. Как следствие, сегодня оборудование для производства мочевины работает без эффективного удаления аммиака, что ведет к серьезным проблемам окружающей среды. Следовательно, удаление аммиака из оборудования для производства мочевины является трудной задачей, которую необходимо решить.
[0008] Альтернативное решение описано в документе WO 03/099721. Это изобретение относится к способу удаления аммиака из потока газа, содержащего аммиак, посредством преобразования при помощи органической кислоты аммиака в потоке газа, содержащем аммиак, в аммонийную соль, ввиду того, что полученная аммонийная соль контактирует, при повышенной температуре, с перекисью. Таким образом, аммонийная соль преобразуется в смесь, содержащую NH3, СO2 и Н2O, в разлагателе и легко может быть повторно обработана в блоке синтеза мочевины. Перекись является дополнительной для общеизвестного процесса и может относиться к другим негативным дополнениям. Кроме того, для преобразования аммонийной соли в NH3, СO2 и Н2O, в дополнение к нормальной компоновке агрегата, требуется отдельный разлагатель. Выходящий поток газа не может быть обработан повторно в блоке гранулирования, но должен быть повторно использован в блоке синтеза мочевины.
[0009] Уменьшение выбросов аммиака также описаны М. Potthoff, в Nitrogen + Syngas, [в сети интернет], июль-август 2008 г., страницы 39-41. На фиг. 1 показана комбинированная система пылевого и кислотного скруббера. Аммиак абсорбируется в секции кислотного скруббера и преобразуется в сульфат аммония. Раствор сульфата аммония добавляется в рецикловый поток, проходящий обратно в секцию испарения. В этом блоке он смешивается с расплавом мочевины из блока синтеза мочевины. Концентрированный поток водного раствора от испарения перемещается в гранулятор мочевины. Конденсат, полученный в блоке испарения, используется в качестве подпиточной воды для комбинированной системы очистки газа от пыли/аммиака. При помощи этой так называемой «Технологии преобразования аммиака» аммиак в отработанном газе может уменьшаться до 30 мг/Нм3. Технология без кислотного очищения, показанного в Brochure Urea, [в сети интернет], 12-2007, страницы 1-24, уменьшает содержание аммиака в отработанном газе только до значений приблизительно 160 мг/м3.
[0010] Технология преобразования аммиака, описанная М. Potthoff в Nitrogen + Syngas, [в сети интернет], июль-август 2008, страницы 39-41, также включает несколько недостатков. Во-первых, водный баланс в этой системе является критическим параметром. При его нарушении, синтез мочевины будет загрязнен сульфатом аммония или иначе необходимо будет обрабатывать большие количества отработанной воды. Кроме того, смешивание кислого раствора с концентрированным расплавом мочевины в блоке испарения имеет негативное воздействие на гранулирование. Более того, эта технология вызывает образование больших количеств конденсата, загрязненного сульфатом аммония, который должен быть распределен в различные скрубберы, включая технологию пылевого и кислотного скруббера. Кроме того, концентрация оставшегося аммиака в отработанном газе, полученная при помощи этой технологии, все еще недостаточна или удовлетворительна для современных агрегатов гранулирования мочевины.
[0011] В документе WO 2010/060535 А1 технология преобразования аммиака, описанная М. Potthoff в Nitrogen + Syngas, [в сети интернет], июль-август 2008, страницы 39-41, улучшена с целью получения концентрации аммиака в отработанном газе в 10 мг/Нм3. В WO 2010/060535 А1 описано, что ступень, содержащая пылевой скруббер, которая соединена с технологическими охладителями, работает через поток раствора аммонийной соли, образованной в ступени, содержащей кислотный скруббер, которая соединена с гранулятором мочевины. Таким образом, система очистки газа, представленная в документе WO 2010/060535 А1, сама по себе предлагает полную замкнутую систему, как описано в отличительной части пункта 1 формулы настоящего изобретения. Эта технология предотвращает загрязнение расплава мочевины, образованной в блоке синтезирования мочевины, посредством создания такой полной замкнутой системы очистки газа. Недостаток такой системы заключается в том, что она является слишком сложной в своей работе.
[0012] В документе US 5686647 описан способ приготовления мочевины, где для образования гексаметилентетрамина, который возвращают в технологический процесс перед этапом гранулирования, в поток отработанного газа, содержащий газообразный аммиак, добавляют некоторое количество формальдегида. Это добавление формальдегида может осуществляться до или во время этапа промывки раствором жидкой мочевины, таким образом, этот этап промывки служит в качестве устройства пылевой очистки. По сравнению с технологией, представленной в документе WO 2010/060535 А1, недостатком этой технологии является относительно высокое содержание аммиака в отработанном газе приблизительно 90 мг/Нм3.
[0013] Целью настоящего изобретения является предоставление способа, который интегрирует и оптимизирует существующую технологию очистки отработанного газа, образованного при помощи способа гранулирования мочевины. Способ должен предупредить проблемы, связанные с традиционными технологиями, как было описано выше, и должен быть легко интегрируемым в существующих системах очистки, известных из уровня техники. Кроме того, целью настоящего изобретения является предоставление установки, подходящей для выполнения данного способа.
[0014] Это достигается посредством способа гранулирования мочевины с применением системы очистки газа, включающей по меньшей мере один поток газообразных отходов, для удаления пыли и аммиака, в результате чего этот поток отходов обрабатывается посредством комбинации следующих этапов способа, включающих:
(a) промывку потока 4, содержащего большое количество пыли и аммиака, водой и/или водным раствором мочевины, в результате чего образуются жидкостный поток 26, содержащий большое количество пыли, и поток 5 с уменьшенным содержанием пыли, и
(b) осуществление взаимодействия потока 5 с уменьшенным содержанием пыли с формальдегидом 7 для образования потока, содержащего гексаметилентетрамин, и мочевинный формальдегид 8, и очищенный отработанный газ 6,
при этом поток газа направлен сначала через этап (а) способа, а затем через этап (b) способа.
[0015] На удивление, последовательность этапов способа в пункте 1 формулы позволяет уменьшить дополнительные выбросы аммиака из гранулирующих агрегатов по сравнению с технологией, описанной в документе US 5686647, в котором порядок этапов способа обратный. Если этап (b) способа выполняется прежде пылевого очищения, на этапе (a) способа реакция аммиака и формальдегида подвергается препятствованию стандартной реакции мочевины и формальдегида, которая будет преобладать в разбавленном растворе мочевины, полученном в скруббере. Следовательно, эффективность на этом этапе способа утрачивается и уменьшение содержания аммиака ограничивается.
[0016] Поэтому концентрация мочевины жидкостного потока 26, содержащего большое количество пыли, поддерживается в диапазоне от 35 до 60 вес. %, и предпочтительно поддерживается в диапазоне от 45 до 55 вес. %, и этот поток 26, содержащий большое количество пыли, возвращается в технологический процесс перед этапом гранулирования.
[0017] Кроме того, 70-90 вес. % аммиака в отношении к общему содержанию аммиака потока 5 с уменьшенным содержанием пыли реагирует до гексаметилентетрамина в ступени 2 введения формальдегида.
[0018] Необязательно поток 8, содержащий гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид, возвращается в технологический процесс перед этапом гранулирования. Гексаметилентетрамин содержит раствор мочевинного формальдегида и, следовательно, удаляет, по меньшей мере, часть раствора мочевины/формальдегида, как правило, используемого в качестве добавки для гранулирования.
[0019] В дополнительном варианте осуществления настоящего способа жидкостный поток 26, содержащий большое количество пыли, смешивается с потоком 8, содержащим гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид, перед возвратом этой смеси в технологический процесс перед этапом гранулирования.
[0020] В другом варианте осуществления настоящего изобретения реализуется дополнительный этап способа для удаления аммиака ниже по потоку от этапа (b) способа, при этом поток, содержащий большое количество аммиака, приводится в контакт с кислотой 9 в жидкой фазе и, как результат, аммиак вымывается из этого потока посредством образования потока 10 аммонийной соли в ступени 3, содержащей кислотный скруббер.
[0021] Комбинация этих трех этапов способа имеет преимуществом то, что количество аммонийной соли, образованной в ступени 3, содержащей кислотный скруббер, значительно уменьшается так, что эти соли не нарушают работу системы гранулирования или системы синтеза мочевины, в случае рецикла обратно в одну из этих систем. Кроме того, при помощи этой системы можно добиться уменьшения содержания аммиака.
[0022] Как результат 94-99,9% аммиака в отношении к общему содержанию аммиака потока 4, содержащего большое количество пыли и аммиака, удаляется посредством комбинации этапов (a) и (b) способа с дальнейшей обработкой кислотой.
[0023] В одном варианте осуществления настоящего изобретения кислота выбирается из группы, состоящей из серной кислоты, азотной кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, молочной кислоты и щавелевой кислота. Могут использоваться и другие кислоты, если они являются нелетучими. Предпочтительно используется серная кислота, поскольку она легкодоступна и, более того, она поставляет серу, которая считается высоко востребованным питательным веществом.
[0024] Кроме того, концентрация аммонийной соли потока аммонийной соли, образованного в ступени, содержащей кислотный скруббер, поддерживается на уровне <40 вес. %, и предпочтительно поддерживается в диапазоне 35-40 вес. %.
[0025] рН потока аммонийной соли, образованного в ступени, содержащей кислотный скруббер, поддерживается в диапазоне 2-6 и предпочтительно поддерживается в диапазоне 3,5-5,0, и наиболее предпочтительно поддерживается в диапазоне 4,0-4,5.
[0026] В одном альтернативном варианте осуществления образуется второй газообразный поток 14, содержащий большое количество пыли и аммиака, отведенный от охладителей 13 продукта, где этот поток направляют через дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер, в которой поток 10 аммонийной соли дальнейшей кислотной обработки используется для удаления аммиака из этого второго газообразного потока 14, содержащего большое количество пыли и аммиака.
[0027] В другом альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения используемая для пропускания система очистки газа сама по себе представляет собой полную замкнутую систему, при этом
- поток 10 аммонийной соли из ступени 3, содержащей кислотный скруббер, подается в указанную дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер, и
- раствор 17, выпускаемый из указанной следующей ступени 15, содержащей пылевой скруббер, направляется в блок 16 испарения,
- поток 18 пара из блока 16 испарения, который содержит аммиак, подается в блок 19 конденсатора, который высвобождает жидкий технологический конденсат 20, а указанный жидкий технологический конденсат 20 подается в ступень 3, содержащую кислотный скруббер, и
- поток 21 концентрированного водного раствора, образованный в блоке 16 испарения, содержащий мочевину и аммонийную соль, и расплав 22 мочевины перемещаются в гранулятор 1 мочевины.
[0028] Таким образом, система очистки газа сама по себе представляет собой полную замкнутую систему, и, следовательно, абсолютно изолирована от синтеза мочевины. Таким образом, загрязнение расплава мочевины полностью исключается.
[0029] Преимущественно для гранулятора мочевины концентрация расплава 22 мочевины и поток 21 концентрированного водного раствора, содержащий мочевину и аммонийную соль, поддерживается в диапазоне от 95 до 99,8 вес. % и предпочтительно поддерживается в диапазоне от 96 до 97,5 вес. %.
[0030] Необязательно часть расплава 22 мочевины подается в блок 16 испарения.
[0031] Кроме того, очищенный отработанный газ 6 выпускается в атмосферу и имеет концентрацию NH3 в диапазоне 5-30 мг/Нм3 и предпочтительно имеет концентрацию NH3<10 мг/Нм3.
[0032] Настоящее изобретение также содержит установку с системой очистки газа, при этом система, имеющая по меньшей мере один поток газообразных отходов для удаления пыли и аммиака, содержит:
- ступень 11, содержащую пылевой скруббер, на которой пыль вымывается из потока, содержащего большое количество пыли и аммиака, и
- ступень 2 введения формальдегида, на которой осуществляют реакцию части аммиака из воздуха 4, содержащего большое количество аммиака, с формальдегидом 7 для образования гексаметилентетрамин,
при этом ступень 11, содержащая пылевой скруббер, расположена выше по потоку от ступени 2 введения формальдегида.
[0033] Кроме того, дополнительная ступень 3, содержащая кислотный скруббер, интегрирована в систему очистки газа ниже по потоку от ступени 2 введения формальдегида.
[0034] Необязательно установка для гранулирования мочевины с системой очистки газа также содержит охладители 13 продукта, в которых образуется второй газообразный поток 14, содержащий большое количество аммиака, и эти охладители 13 продукта соединяются с дальнейшей ступенью 15, содержащей пылевой скруббер, которая соединяется со средствами передачи потока 10 раствора аммонийной соли из ступени 3, содержащей кислотный скруббер, в указанную дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер.
[0035] В дополнительном варианте осуществления установки для гранулирования мочевины установки системы очистки соединяются таким образом, что образуется полная замкнутая система потоков отходов, содержащая:
- средства для перемещения потока 10 аммонийной соли из ступени 3, содержащей кислотный скруббер, в дополнительную ступень 10, содержащую пылевой скруббер, и
- средства для перемещения раствора 17 из указанной дополнительной ступени, содержащей пылевой скруббер, в блок 16 испарения,
- средства для перемещения потока 18 пара из блока 16 испарения в блок 19 конденсатора,
- средства для перемещения технологического конденсата 20 из блока 19 конденсатора в ступень 3 гранулятора, содержащую кислотный скруббер, и
- средства для перемещения расплава 22 мочевины и средства для перемещения потока 21 концентрированного водного раствора, содержащего мочевину и аммонийную соль, в гранулятор 1 мочевины.
[0036] Кроме того, установка содержит средства для перемещения части расплава мочевины в блок 16 испарения.
[0037] Предпочтительно используемые скрубберы в данной технологии являются горизонтальными скрубберами.
[0038] Далее настоящее изобретение будет описано более подробно на примере.
Фиг. 1: Изображение блок-схемы этапов способа превращения аммиака и формальдегида согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2: Изображение блок-схемы этапов способа согласно настоящему изобретению, включающих этапы способа превращения аммиака и формальдегида, включающие ступень, содержащую кислотный скруббер.
Фиг. 3: Изображение блок-схемы способа согласно настоящему изобретению, включающий в себя замкнутую систему очистки газа.
[0039] На Фиг. 1 изображен гранулятор 1 мочевины, в который подается расплав мочевины или водный раствор 22 мочевины. В грануляторе 1 мочевины в кипящем слое, который псевдоожижается воздушным потоком 27, образуются гранулы мочевины. Поток, содержащий большое количество аммиака и пыли, отводится. Сначала он очищается в ступени 11, содержащей пылевой скруббер, где удаляется пыль мочевины. Поток технологической воды или разбавленный раствор 12 мочевины добавляется в ступень 11, содержащую пылевой скруббер, а поток 26, содержащий большое количество пыли, отводится из ступени 11, содержащей пылевой скруббер. Поток 5 с уменьшенным содержанием пыли затем направляют в ступень 2 введения формальдегида. Согласно настоящему изобретению формальдегид 7 вводится в ступень 2 введения формальдегида. Поток 8, содержащий гексаметилентетрамин и формальдегид, отводится из ступени 2 введения формальдегида. Этот гексаметилентетрамин может возвращаться в процесс гранулирования перед этапом гранулирования. Очищенный отработанный газ 6 направляют в атмосферу.
[0040] По сравнению с фиг. 1 на фиг. 2 содержится дополнительная ступень 3, содержащая кислотный скруббер, расположенная ниже по потоку от ступени 2 введения формальдегида. Поток 29 с уменьшенным содержанием аммиака из ступени 2 введения формальдегида направляется в ступень 3, содержащую кислотный скруббер, где удаляется оставшийся аммиак, а поток 6 очищенного отработанного газа может отводиться. Промывочный раствор для ступени 3, содержащей кислотный скруббер, состоит из технологической воды и кислоты 9 в жидкой фазе. В ступени 3 гранулятора, содержащей кислотный скруббер, раствор кислоты реагирует с аммиаком с получением потока 10 аммонийной соли. Этот поток 10 аммонийной соли может дополнительно обрабатываться, как показано на фиг. 3, или может отводиться от системы гранулирования мочевины.
[0041] Этот способ согласно настоящему изобретению позволяет уменьшить содержание аммонийных солей, образованных в ступени 3, содержащей кислотный скруббер, но также очень эффективен при уменьшении выбросов аммиака из агрегатов гранулирования мочевины. Аммонийные соли весьма нежелательны, поскольку они вызывают серьезные проблемы окружающей среды и ведут к проблемам в качестве гранулы мочевины при добавлении в высоких концентрациях в процессе гранулирования.
[0042] По сравнению с фиг. 2 на фиг. 3 содержится сама по себе замкнутая система очистки газа, включающая этапы способа согласно настоящему изобретению. В дополнение к фиг. 2 показаны охладители 13 продукта, в которые перемещаются изготовленные горячие гранулы 25. Воздух 28 охлаждает конечный продукт 25. Воздушный поток 14, содержащий большое количество пыли, перемещается в дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер, где пыль мочевины вымывается, в то время как воздух охлаждается посредством испарения воды в скруббере. Очищенный отработанный газ 23, выводится из ступени 15, содержащей пылевой скруббер, в атмосферу.
[0043] Полученный раствор из ступени 15, содержащей пылевой скруббер, объединяется с потоком 26, содержащим большое количество пыли, из ступени 11 гранулятора, содержащей пылевой скруббер, и полученная смесь перемещается в блок 16 испарения, где она концентрируется. Поток 21 концентрированного водного раствора из блока 16 испарения подается в гранулятор 1 мочевины, чтобы внести образовавшуюся аммонийную соль в процесс гранулирования. Часть расплава 22 мочевины может добавляться в блок 16 испарения (не показан), чтобы поддерживать концентрацию мочевины и концентрацию сульфата аммония потока 21 концентрированного водного раствора в правильной пропорции. Поток 18 пара, отводимый от блока 16 испарения, передается в блок 19 конденсатора, где он охлаждается внешней охлаждающей водой. Жидкий технологический конденсат 20, образованный во время конденсации, направляется в ступень 3, содержащую кислотный скруббер. Чтобы замкнуть цикл очистки, поток 10 аммонийной соли, отводимый от ступени 3, содержащей кислотный скруббер, направляется в ступень 15, содержащую пылевой скруббер.
[0044] Таким образом образуется замкнутый цикл потоков отходов, и все потоки отходов рециклируются. Кроме того, образовавшиеся аммонийные соли вводятся в способ гранулирования мочевины. Также потребление внешней технологической воды уменьшается до минимума. В общем такая комбинация характеризуется своей совместимостью с условиями окружающей среды. Кроме того, содержание аммонийной соли в образовавшихся гранулах мочевины уменьшается, что становится проблематичным, если используется серная кислота как кислота 9, и содержание серы в гранулах увеличивается.
[0045] Пример 1
В примере 1 показана таблица, дающая некоторые характерные цифры, касающиеся аммиака в способах гранулирования мочевины, известных из уровня техники, как описано в Brochure Uhde, Urea, [в сети интернет] 2011 г., по сравнению с обработкой формальдегидом, как описано в документе US 5686647, реализованной до или вместе со ступенью, содержащей пылевой скруббер, и технологией согласно изобретению:
В способе гранулирования мочевины с очисткой формальдегидом раствор, содержащий формальдегид, добавляется в воздух, содержащий большое количество аммиака, или ступень введения формальдегида.
Раствор, содержащий формальдегид, используемый для очистки, дополняется гексаметилентетрамином и частично повторно вводится в вышеописанный процесс получения мочевины. По существу, после доведения до нужного давления и температуры эта смесь может подвергаться рециклу в любой фазе процесса.
При подаче в блок гранулирования попадание количества аммиака 500-600 весовых частей на миллион почти неизбежно, поскольку это является результатом равновесия, образованного в блоке испарения, расположенном выше по потоку от блока гранулирования, если поток концентрированного водного раствора, образованного в этом блоке испарения должен вводиться в гранулятор. Приблизительно 90 весовых частей на миллион аммиака добавляется посредством образования биурета в растворе мочевины, который подается в гранулятор, так что в общем в блок гранулирования попадает приблизительно 590-690 весовых частей на миллион. Приблизительно 50 весовых частей на миллион аммиака попадает в конечный продукт, тогда как остальная часть покидает агрегат гранулирования с потоком воздуха из блока гранулирования через патрубки. В результате этого конечная концентрация составляет приблизительно 130-160 мг/Нм3 для технологии известной из уровня техники, как представлено в Brochure Urea, [в сети интернет], 2011. В технологии, описанной в документе US 5686647, можно достигнуть конечной концентрации, составляющей приблизительно 86 мг/Нм3. Если ступень введения формальдегида применяется после пылевого скруббера, где мочевина почти удаляется, как предлагает настоящее изобретение, показанное на фиг. 1, в объединенном патрубке обнаруживается конечная концентрация аммиака, составляющая приблизительно 30 мг/Нм3. Технология согласно настоящему изобретению в комбинации со следующей ступенью кислотного скруббера, как показано на фиг. 2, может привести к концентрациям аммиака, составляющим 10 мг/Нм3 с минимальным количеством используемой кислоты. Таким образом, благодаря этой технологии можно достигнуть существенного улучшения.
Эффективность формальдегида в отношении уменьшения количества аммиака сильно снижается до всего лишь 45%, если способ выполняется до пылевой очистки. Если он выполняется в комбинации с пылевой очисткой, эффективность формальдегида составляет 75%. Реакция аммиака и формальдегида подвергается препятствованию стандартной реакцией мочевины и формальдегида, которая будет преобладать в разбавленном растворе мочевины, полученном в скруббере. Следовательно, изменение последовательности этапов способа согласно настоящему изобретению в отношении принципа согласно документу US 5686647 имеет огромный положительный эффект в отношении содержания аммиака в отработанном газе. Комбинация, показанная на фиг. 2, ступени, содержащей кислотный скруббер, расположенной ниже по потоку от ступени введения формальдегида, имеет преимущество в том, что образовавшийся поток аммонийной соли, имеет очень низкую концентрацию аммонийной соли, если сравнивать с технологией уровня техники из документа WO 2010060535 A1 (таблица 2), в котором ступень введения формальдегида отсутствует. Таким образом, поток аммонийной соли может отводиться из системы гранулирования или может дополнительно обрабатываться, как показано на фиг. 3.
[0046] Пример 2
В примере 2 показана таблица, дающая некоторые характерные цифры, касающиеся аммиака в способах гранулирования мочевины из уровня техники, как описано в документе WO 2010060535 A1, в котором образовавшийся поток аммонийной соли повторно вводится в процесс гранулирования, в результате чего образуется сама по себе полная замкнутая система потоков очистки, по сравнению с технологией замкнутого скруббера согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 3.
В способе гранулирования мочевины с применением системы очистки согласно фиг. 3 раствор, содержащий формальдегид, добавляется через 7 на ступень 2 введения формальдегида.
Раствор, содержащий формальдегид, используемый для очистки в ступени 2 введения формальдегида, дополняется гексаметилентетрамином и частично повторно вводится в стандартный процесс получения мочевины. По существу, после доведения до нужного давления и температуры эта смесь может подвергаться рециклу в любой фазе процесса.
[0047] Таким образом, получен раствор, который показывает концентрации аммония в отработанном газе, которые можно сравнить с концентрациями, полученными при помощи технологии, описанной в документе WO 2010060535 A1. Но, кроме того, получена очень низкая концентрация аммонийной соли, которая приблизительно в 8 раз меньше, чем у технологии, описанной в документе WO 2010060535 A1. Кроме того, потребление серной кислоты в 8 раз меньше, что ведет к значительному снижению затрат. При добавлении этих небольших количеств аммонийных солей характеристики продукта и качество существенно не меняются. Содержание N продукта мочевины остается выше 46% N, так что продукт все также является обычным удобрением на основе мочевины.
[0048] Преимущества предложенного способа:
- Существенно меньший выброс аммиака в окружающую среду.
- Гранулы мочевины имеют очень низкую концентрацию аммонийной соли.
- Выгода от снижения затрат достигается благодаря снижению потребления аммиака и кислоты.
- Применяется простой способ обработки газообразных потоков, содержащих большое количество аммиака, в существующих агрегатах гранулирования мочевины.
- Применяется улучшенный и дешевый технологический процесс для удаления аммиака из потоков отработанного газа из агрегата гранулирования мочевины с гранулированием в кипящем слое.
- Поскольку в продукт включается извлеченный аммиак, производство мочевины увеличивается, что ведет к значительной экономической выгоде.
- Производство продукта, имеющего качество обычного удобрения на основе мочевины.
[0049] Список ссылочных позиций
1 установка для гранулирования мочевины
2 ступень введения формальдегида
3 ступень, содержащая кислотный скруббер
4 поток, содержащий большое количество пыли и аммиака
5 поток с уменьшенным содержанием пыли
6 очищенный отработанный газ
7 формальдегид
8 поток, содержащий гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид
9 кислота
10 поток амонийной соли
11 ступень, содержащая пылевой скруббер
12 раствор технологической воды/мочевины
13 охладитель продукта
14 газообразный поток, содержащий большое количество аммиака
15 дополнительная ступень, содержащая пылевой скруббер
16 блок испарения
17 раствор
18 поток пара
19 блок конденсатора
20 жидкий технологический конденсат
21 поток концентрированного водного раствора
22 расплав мочевины/раствор мочевины
23 очищенный отработанный газ
24 конечный продукт
25 горячие гранулы
26 поток, содержащий большое количество пыли
27, 28 воздух
29 поток с уменьшенным содержанием аммиака.
Изобретения относятся к способу гранулирования мочевины и установке, подходящей для осуществления такого процесса. Способ гранулирования мочевины с применением системы очистки газа, включающей по меньшей мере один поток газообразных отходов для удаления пыли и аммиака, в результате чего этот поток отходов подвергают обработке посредством сочетания следующих этапов способа, включающих: (a) промывку потока 4, содержащего большое количество пыли и аммиака, водой и/или водным раствором мочевины, в результате чего образуется жидкостный поток 26, содержащий большое количество пыли, и поток 5 с уменьшенным содержанием пыли, и (b) осуществление взаимодействия потока 5 с уменьшенным содержанием пыли с формальдегидом 7 для образования потока 8, содержащего гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид, и очищенный отработанный газ 6, при этом поток газа направляют сначала через этап (а) способа, а затем через этап (b) способа. Установка для гранулирования мочевины с системой очистки газа, имеющей по меньшей мере один поток газообразных отходов для удаления пыли и аммиака. Изобретения позволяют существенно уменьшить выброс аммиака в окружающую среду, получить гранулы мочевины с низкой концентрацией аммонийной соли. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 2 пр.
1. Способ гранулирования мочевины с применением системы очистки газа, включающей по меньшей мере один поток газообразных отходов для удаления пыли и аммиака, в результате чего этот поток отходов подвергают обработке посредством сочетания следующих этапов способа, включающих:
(a) промывку потока 4, содержащего большое количество пыли и аммиака, водой и/или водным раствором мочевины, в результате чего образуется жидкостный поток 26, содержащий большое количество пыли, и поток 5 с уменьшенным содержанием пыли, и
(b) осуществление взаимодействия потока 5 с уменьшенным содержанием пыли с формальдегидом 7 для образования потока 8, содержащего гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид, и очищенный отработанный газ 6,
при этом поток газа направляют сначала через этап (а) способа, а затем через этап (b) способа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию мочевины жидкостного потока 26, содержащего большое количество пыли, поддерживают в диапазоне от 35 до 60 вес.%, и предпочтительно поддерживают в диапазоне от 45 до 55 вес.%, и этот поток 26, содержащий большое количество пыли, возвращают в технологический процесс перед этапом гранулирования.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что 70-90 вес.% аммиака в отношении к общему содержанию аммиака потока 5 с уменьшенным содержанием пыли реагирует с гексаметилентетрамином в ступени 2 введения формальдегида.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток 8, содержащий гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид, возвращают в технологический процесс перед этапом гранулирования.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкостный поток 26, содержащий большое количество пыли, смешивают с потоком 8, содержащим гексаметилентетрамин и мочевинный формальдегид, перед возвратом этой смеси в технологический процесс перед этапом гранулирования.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реализуют дополнительный этап способа для удаления аммиака после этапа (b) способа, при этом поток, содержащий большое количество аммиака, приводят в контакт с кислотой 9 в жидкой фазе и, как результат, аммиак вымывается из этого потока посредством образования потока 10 аммонийной соли в ступени 3, содержащей кислотный скруббер.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что 94-99,9% аммиака в отношении к общему содержанию аммиака потока 4, содержащего большое количество пыли и аммиака, удаляют посредством сочетания этапов (а) и (b) способа с дальнейшей обработкой кислотой.
8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что кислоту выбирают из группы, включающей серную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, лимонную кислоту, молочную кислоту и щавелевую кислоту.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что концентрацию аммонийной соли потока 10 аммонийной соли, образованного при дополнительной обработке кислотой, поддерживают на уровне <40 вес.%, и предпочтительно поддерживают в диапазоне 35-40 вес.%.
10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что рН потока 10 аммонийной соли, образованного при дополнительной обработке кислотой, поддерживают в диапазоне 2-6, и предпочтительно поддерживают в диапазоне 3,5-5,0, и наиболее предпочтительно поддерживают в диапазоне 4,0-4,5.
11. Способ по п. 6, отличающийся тем, что образуют второй газообразный поток 14, содержащий большое количество пыли и аммиака, отведенный от охладителей 13 продукта, при этом этот поток направляют через дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер, в которой поток 10 аммонийной соли дальнейшей кислотной обработки используют для удаления аммиака из этого второго газообразного потока 14, содержащего большое количество пыли и аммиака.
12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что используемая для пропускания система очистки газа сама по себе представляет собой полную замкнутую систему, при этом
- поток 10 аммонийной соли из ступени 3, содержащей кислотный скруббер, подают в указанную дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер, и
- раствор 17, выпускаемый из указанной следующей ступени 15, содержащей пылевой скруббер, направляют в блок 16 испарения,
- поток 18 пара из блока 16 испарения, который содержит аммиак, подают в блок 19 конденсатора, который высвобождает жидкий технологический конденсат 20, и указанный жидкий технологический конденсат 20 подают в ступень 3, содержащую кислотный скруббер, и
- поток 21 концентрированного водного раствора, образованный в блоке 16 испарения, содержащий мочевину и аммонийную соль, и расплав 22 мочевины перемещают в гранулятор 1 мочевины.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что для гранулятора мочевины концентрацию расплава 22 мочевины и потока 21 концентрированного водного раствора, содержащего мочевину и аммонийную соль, поддерживают в диапазоне от 95 до 99,8 вес.% и предпочтительно поддерживают в диапазоне от 96 до 97,5 вес.%.
14. Способ по пп. 12 и 13, отличающийся тем, что часть расплава 22 мочевины подают в блок 16 испарения.
15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очищенный отработанный газ 6 выпускают в атмосферу, и он имеет концентрацию NH3 в диапазоне 5-30 мг/Нм3 и предпочтительно имеет концентрацию NH3<10 мг/Нм3.
16. Установка для гранулирования мочевины с системой очистки газа, имеющей по меньшей мере один поток газообразных отходов для удаления пыли и аммиака, содержащая:
- ступень 11, содержащую пылевой скруббер, на которой пыль вымывается из потока, содержащего большое количество пыли и аммиака, и
- ступень 2 введения формальдегида, на которой происходит реакция части аммиака из воздуха 4, содержащего большое количество аммиака, с формальдегидом 7 для образования гексаметилентетрамина,
при этом ступень 11, содержащая пылевой скруббер, расположена выше по потоку от ступени 2 введения формальдегида.
17. Установка для гранулирования мочевины с системой очистки газа по п. 16, отличающаяся тем, что дополнительная ступень 3, содержащая кислотный скруббер, интегрирована в систему очистки газа ниже по потоку от ступени 2 введения формальдегида.
18. Установка для гранулирования мочевины с системой очистки газа по пп. 16 и 17, содержащая охладители 13 продукта, в которых образуется второй газообразный поток 14, содержащий большое количество аммиака, при этом охладители 13 продукта соединены с дальнейшей ступенью 15, содержащей пылевой скруббер, которая соединена со средствами передачи потока 10 раствора аммонийной соли из ступени 3, содержащей кислотный скруббер, в указанную дополнительную ступень 15, содержащую пылевой скруббер.
19. Установка по п. 16, содержащая средства для передачи части расплава 22 мочевины в блок испарения.
| WO 2010060535 A1, 03.06.2010 | |||
| US 5686647 A1, 11.11.1997 | |||
| US 4507129 A1, 26.03.1985 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХУДОБРЕНИЙ | 0 |
|
SU206590A1 |
