BR112016000017B1 - Método para a remoção de poeira de ureia do efluente gasoso, equipamento de acabamento para uma planta de ureia e planta de ureia - Google Patents

Método para a remoção de poeira de ureia do efluente gasoso, equipamento de acabamento para uma planta de ureia e planta de ureia Download PDF

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Abstract

a presente invenção refere-se a um método para a remoção de poeira de ureia do gás efluente de uma seção de acabamento (1) de uma planta de produção de ureia, o método compreende submeter o gás efluente a arrefecimento brusco com água (06) com a finalidade de produzir gás efluente arrefecido, e submeter o gás efluente arrefecido à depuração com o uso de pelo menos um depurador venturi (11). como um resultado, uma queda de pressão inferior sobre o depurador é obtida, assim como um crescimento mais eficaz de partículas de ureia, facilitando a remoção das mesmas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA A REMOÇÃO DE POEIRA DE UREIA DO EFLUENTE GASOSO, EQUIPAMENTO DE ACABAMENTO PARA UMA PLANTA DE UREIA E PLANTA DE UREIA .
[001] A invenção pertence ao campo de produção de ureia, e se refere à remoção de poeira de ureia do gás efluente associada à produção de partículas sólidas de ureia (acabamento de ureia). Particularmente, a invenção se refere à redução da emissão de poeira de ureia que ocorre a partir de uma seção de acabamento de planta de ureia. A invenção também pertence a uma planta de produção de ureia, e para restaurar uma planta de produção de ureia existente.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] A ureia é produzida a partir de amônia e dióxido de carbono.
A produção de ureia atual envolve processos relativamente limpos, particularmente com baixa emissão de poeira de ureia e amônia. Entretanto, além da síntese química de ureia, a produção de ureia em uma escala comercial requer que a ureia seja apresentada em uma forma particulada e sólida adequada. Para essa finalidade, a produção de ureia envolve uma etapa de acabamento em que um fundido de ureia é colocado na forma particulada desejada, envolvendo, de modo geral, qualquer uma dentre perolização, granulação e peletização.
[003] A perolização costumava ser o método mais comum, em que a ureia fundida é distribuída, como gotículas, em uma torre de perolização e através da qual as gotículas solidificam conforme as mesmas caem. Entretanto, é um desejo frequente que o produto final tenha um diâmetro maior e resistência ao esmagamento superior em relação ao produto resultante da técnica de perolização. Essas desvantagens levaram ao desenvolvimento da técnica de granulação de leito fluidizado, em que o fundido de ureia é aspergido sobre os grânulos que crescem em tamanho conforme o processo continua. Antes da
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2/27 injeção no granulador, formaldeído é adicionado para evitar a formação de torta e para aumentar a resistência do produto final.
[004] A fim de remover a energia liberada durante a cristalização, grandes quantidades de ar de resfriamento são alimentadas à unidade de granulação. O ar que deixa a seção de acabamento contém, inter alia, poeira de ureia. Em vista de maior demanda para a produção de ureia e requisitos ambientais e legais crescentes quanto à redução do nível de emissões, é desejado que a poeira de ureia seja removida e de acordo com os padrões cada vez maiores.
[005] Ao longo das últimas décadas o controle da poluição do ar se tornou uma preocupação prioritária da sociedade. Muitos países desenvolveram programas reguladores altamente elaborados que têm como meta exigir que fábricas e outras fontes grandes de poluição do ar instalem a melhor tecnologia de controle disponível (BACT) para remover contaminantes de correntes de efluente gasoso liberadas na atmosfera. Os padrões para o controle de poluição do ar estão se tornando cada vez mais estringentes, de modo que haja uma demanda constante para tecnologias de controle de poluição ainda mais eficazes. Além disso, os custos operacionais para manter em operação equipamento de controle de poluição podem ser substanciais e, assim, também há uma demanda constante por tecnologias mais eficazes.
[006] A remoção de poeira de ureia é desafiadora por si só, visto que as quantidades de gás efluente (principalmente ar) são enormes, ao passo em que a concentração de poeira de ureia é baixa. Uma corrente de ar típica é da ordem de 750.000 Nm3/h. Uma concentração de poeira de ureia típica na mesma é cerca de 2% em peso. Adicionalmente, parte da poeira de ureia tem tamanho submícron. Satisfazer os padrões atuais implica na necessidade de remover uma parte grande dessa poeira submícron.
[007] Um problema adicional é que as quantidades grandes de ar
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3/27 necessárias no acabamento de ureia, resultam em um esforço relativamente dispendioso nessa parte do processo de produção devido à necessidade de ventiladores extratores muito grandes que têm um consumo de eletricidade grande. Particularmente, quando o ar é submetido a depuração a fim de reduzir a emissão de poeira de ureia e, especificamente, uma parte grande da poeira submícron, na atmosfera, uma quantidade relativamente grande de energia é simplesmente perdida no processo, como um resultado da queda de pressão inevitável no dispositivo de depuração.
[008] Um tipo bem conhecido de dispositivo para remover contaminantes de uma corrente de efluente gasoso é um depurador venturi. Os depuradores venturi são, de modo geral, reconhecidos como tendo a maior eficácia de coleta de partícula fina dentre os dispositivos de depuração disponíveis. Em um depurador venturi o gás efluente é forçado ou extraído através de um tubo de venturi que tem uma porção de gargalo estreita. Conforme o ar se move através do gargalo o mesmo é acelerado para uma velocidade alta. Um líquido de depuração na forma de gotículas, tipicamente de água, é adicionado ao venturi, geralmente no gargalo, e entra no fluxo de gás. As gotículas de água usadas são, de modo geral, muitas ordens de magnitude maiores do que as partículas contaminantes a serem coletadas e, como uma consequência, aceleram em uma taxa diferente através do venturi. A aceleração diferencial causa interações entre as gotículas de água e as partículas contaminantes, de modo que as partículas contaminantes sejam coletadas pelas gotículas de água. Os mecanismos de coleta envolvem, primeiramente, colisões entre as partículas e as gotículas e difusão de partículas à superfície das gotículas. Em qualquer caso, as partículas são capturadas pelas gotículas. Dependendo do tamanho das partículas contaminantes, um ou o outro dentre esses mecanismos pode predominar, sendo que a difusão é o mecanismo de coleta
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4/27 predominante para partículas muito pequenas e colisão e interceptação é o mecanismo predominante para partículas maiores. Um depurador venturi também pode ser eficaz na coleta de compostos gasosos altamente solúveis por difusão. Uma descrição detalhada desses mecanismos de depuração é discutida no Capítulo 9 da Air Pollution Control Theory, M. Crawford, (McGraw-Hill 1976).
[009] Uma das características principais desse tipo de depurador é que o mesmo causa uma queda de pressão maior do que outros depuradores, sendo que a queda de pressão estimada exigida para atingir a eficácia de coleta alta desejada é cerca de 10 kPa (100 mbar). Além disso, em vista de sua adequabilidade para a remoção de partículas submícron (como poeira de ureia), seria desejado usar um depurador venturi. Será compreendido que o uso de um dispositivo de depuração do tipo venturi apresenta um desejo adicional de reduzir a perda de energia inevitável associada ao mesmo.
[0010] Algumas referências de antecedentes se referem ao uso de depuração de venturi no acabamento de ureia.
[0011] O documento FR 2 600 553 se refere à remoção de poeira de gases, como da perolização de ureia. O método conforme descrito inclui submeter o gás a pré-lavagem, aspergindo-se um líquido na corrente de gás antes da depuração de venturi. O propósito da etapa de pré-lavagem é que nenhum líquido de depuração adicional seja adicionado, o que levaria a uma queda de pressão baixa. Isto é, o líquido de lavagem é aplicado de tal forma que produza gotículas que são de um tamanho suficientemente grande para lavar partículas pequenas.
[0012] O documento EP 514 902 se refere a um método para a remoção de poeira de ureia do gás efluente de uma seção de acabamento de uma planta de produção de ureia. Água é adicionada para agir com um depurador venturi, fluindo através da gravidade ao longo das paredes do venturi como um filme. O gás que flui para cima
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5/27 está atomizando o filme, formando assim um líquido de depuração, isto é, com o propósito de formar gotículas líquidas que interagem com amônia e, opcionalmente poeira de ureia, para ser removido.
[0013] Na verdade, a maioria dos depuradores venturi em uso atualmente são autoatomizantes, isto é, as gotículas são formadas permitindo-se que um líquido flua para o interior do gargalo do venturi onde é atomizado pelo fluxo de gás. Embora seja muito simples de implantar, esse método não tem a capacidade de produzir gotículas de diâmetro mediano muito pequeno.
[0014] Os métodos primários utilizados no aprimoramento da eficácia de coleta de um depurador venturi eram para reduzir o tamanho do gargalo ou para aumentar a taxa geral na qual o gás flui através do sistema. Ambos esses métodos aumentam as velocidades diferenciais entre as partículas contaminantes e gotículas líquidas conforme as mesmas passam através do gargalo do venturi. Isso faz com que mais interações entre as partículas e gotículas ocorram, aprimorando assim a remoção de contaminante. Entretanto, aumentar a eficácia de coleta desta forma vem com um custo de admissão de energia significativamente maior no sistema, resultando assim em custos operacionais superiores. A energia extra é despendida devido à resistência de fluxo geral maior atribuível ao diâmetro de gargalo reduzido ou à taxa de fluxo geral maior através do venturi. Em qualquer caso, a queda de pressão através do venturi é aumentada e maior capacidade de bombeamento é necessária. Consequentemente, até o momento, os esforços para aumentar a eficiência de coleta de partícula fina de um depurador venturi envolveram admissão de energia substancialmente maior no sistema.
[0015] De preocupação particular àqueles no campo de controle de poluição do ar é a coleta de partículas opticamente ativas. Conforme usado no presente documento, o termo partículas opticamente ativas
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6/27 deveria ser compreendido como partículas que têm um diâmetro na faixa de aproximadamente 0,1 a 1,0 mícron. Em um esforço para controlar essas partículas, a EPA reduziu recentemente os padrões PM 2.5 para as emissões de partículas menores do que 2,5 mícrons. Essas e partículas menores são difíceis de coletar em depuradores venturi convencionais devido ao seu tamanho pequeno. Entretanto, as partículas nessa faixa de tamanho são atualmente responsáveis pelas emissões medidas.
[0016] O que se deseja é um aparelho e método que permitam a depuração eficaz e econômica de partículas finas de um fluxo de gás grande com o uso de um líquido de limpeza em um depurador venturi. As necessidades específicas incluem requisitos de bombeamento de líquido de depuração reduzidos, queda de pressão inferior através do venturi, desempenho de depurador aprimorado e melhor controle da queda de pressão através do depurador venturi.
[0017] Deseja-se agora fornecer um método para tratar o gás efluente de uma seção de acabamento de ureia de tal forma a remover de forma eficaz a poeira de ureia. É desejado adicionalmente fornecer um método através do qual essa remoção é aprimorada.
[0018] E, ademais, é desejado alcançar isso em um processo de eficiência energética aprimorada.
[0019] Ainda outro objeto da presente invenção é fornecer um sistema de controle de poluição do ar que tem a capacidade de compensar variações no fluxo através do sistema.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0020] A fim de melhor abordar um ou mais dos anseios anteriores, a invenção, em um aspecto, apresenta um método para a remoção de poeira de ureia do gás efluente de uma seção de acabamento de uma planta de produção de ureia, sendo que o método compreende submeter o gás efluente a arrefecimento brusco com água, com a
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7/27 finalidade de produzir, particularmente, gás efluente arrefecido que tem uma temperatura abaixo de cerca de 45°C, e submeter o gás efluente arrefecido a depuração com o uso de pelo menos um depurador venturi. [0021] Em outro aspecto, a invenção se refere a um equipamento de acabamento para uma planta de ureia, sendo que o equipamento de acabamento é caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de acabamento de ureia que compreende uma entrada para ureia líquida, uma entrada para gás refrigerante, um coletor para ureia sólida, uma saída para gás efluente e pelo menos um depurador venturi, em que a dita saída para gás efluente está em comunicação fluida (por exemplo, por meio de uma linha de fluxo de gás) com o depurador venturi, e em que um sistema de arrefecimento brusco, como um arrefecedor por aspersão, é instalado entre o dispositivo de acabamento de ureia e o depurador venturi.
[0022] Em ainda outro aspecto, a invenção fornece uma planta de ureia que compreende uma seção de síntese e recuperação (A); em que a dita seção está em comunicação fluida com uma seção de evaporação (B), a dita seção de evaporação está em comunicação fluida com uma seção de acabamento (C) e tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de condensação (E); em que a dita seção de acabamento (C) tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de depuração de poeira (D), em que a seção de depuração de poeira compreende pelo menos um depurador venturi (F), e em que um sistema de arrefecimento brusco (G) é instalado entre a seção de acabamento (C) e o depurador venturi (F), sendo que o dito sistema de arrefecimento brusco está, em comunicação fluida com a linha de fluxo de gás entre a seção de acabamento (C) e a seção de depuração de poeira (D).
[0023] Em ainda outro aspecto, a invenção é um método de modificação de uma planta de ureia existente, sendo que a dita planta compreende uma seção de síntese e recuperação (A); em que a dita
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8/27 seção está em comunicação fluida com uma seção de evaporação (B), a dita seção de evaporação está em comunicação fluida com uma seção de acabamento (C) e tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de condensação (E); em que a dita seção de acabamento (C) tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de depuração de poeira (D), em que a seção de depuração de poeira (D) é dotada de pelo menos um depurador venturi, e em que o método compreende instalar um sistema de arrefecimento brusco (G) entre a seção de acabamento (C) e o depurador venturi (F), sendo que o dito sistema de arrefecimento brusco está, em comunicação fluida com a linha de fluxo de gás entre a seção de acabamento (C) e a seção de depuração de poeira (D).
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0024] A Figura 1 representa um diagrama de blocos de uma planta de ureia que tem uma seção de acabamento de acordo com a invenção. [0025] A Figura 2 mostra um desenho esquemático de um sistema de depuração de poeira usado na presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0026] Em um sentido amplo, a invenção é baseada no discernimento criterioso para empregar arrefecimento brusco do gás efluente de uma seção de acabamento de ureia, em combinação com o uso de pelo menos um depurador venturi. Surpreendentemente, o arrefecimento brusco do gás efluente não somente tem efeitos vantajosos sobre a economia de energia, mas também auxilia em uma remoção mais eficiente da poeira de ureia.
[0027] Será compreendido que os líquidos usados para a lavagem de uma corrente de gás, devido ao propósito diferente do líquido, não são aplicados de tal forma a induzir o arrefecimento do gás. O arrefecimento brusco, como é aplicado na presente invenção, tem o propósito de resfriar o gás, de preferência para uma temperatura abaixo de cerca de 45°C e criando uma saturação de líquido de quase
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9/27 equilíbrio. De preferência, o líquido é aspergido de tal forma e consistência que gotículas líquidas são formadas, as quais são tão pequenas que as gotículas evaporam rapidamente, e uma saturação de líquido no quase equilíbrio de vapor é atingida dentro de um tempo curto.
[0028] De preferência a corrente de arrefecimento brusco tem uma temperatura abaixo de 45°C, com mais preferência abaixo de 40°C, com máxima preferência abaixo de 35°C. A temperatura de ar típica do gás efluente que sai de uma seção de acabamento de uma planta de ureia, como na granulação de leito fluidizado, é cerca de 110°C. Após o arrefecimento, a temperatura está, de preferência, abaixo de 45°C. Consequentemente, a temperatura da corrente de gás é reduzido por tipicamente mais de 50°C, de preferência mais de 60°C, e com máxima preferência mais de 65°C.
[0029] Nesta descrição, comunicação fluida se refere a qualquer conexão entre uma primeira parte ou seção de uma planta e uma segunda parte ou seção de uma planta por meio da qual os fluidos, notavelmente líquido, pode fluir a partir da primeira parte da planta para a segunda parte da planta. Essa comunicação fluida é tipicamente fornecida por sistemas de encanamento, mangueiras, ou outros dispositivos bem conhecidos pela pessoa versada para o transporte de fluidos.
[0030] Nesta descrição, linhas de fluxo de gás se refere a qualquer conexão entre uma primeira parte ou seção de uma planta e uma segunda parte ou seção de uma planta por meio da qual o gás ou vapores, notavelmente vapores aquosos, podem fluir a partir da primeira parte da planta para a segunda parte da planta. Essas linhas de fluxo de gás compreendem, tipicamente, sistemas de encanamento, ou outros dispositivos bem conhecidos, pela pessoa versada, para o transporte de gases, se necessário acima ou abaixo de pressões
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10/27 atmosféricas (vácuo).
[0031] Quando se fala de depurador venturi isso pode se referir a um único depurador venturi ou uma pluralidade de depuradores venturi. Adicionalmente, um ou mais depuradores venturi podem, por si só, compreender um ou mais tubos de venturi.
[0032] A invenção se refere ao acabamento de ureia. Essa parte de um processo de produção de ureia se refere à seção em que ureia sólida é obtida.
[0033] Como um exemplo, um desenho esquemático de uma planta que tem uma seção de acabamento de acordo com a invenção é representado na Figura l. Para conveniência, partes da planta discutidas abaixo se referem a elementos contidos na Figura l. Isso não implica que qualquer planta construída de acordo com a invenção precisa estar de acordo com a Figura 1.
[0034] Essa seção de acabamento, a seção (C) na Figura 1, pode ser uma torre de perolização, seção de granulação, seção de peletização, ou uma seção ou equipamento com base em qualquer outra técnica de acabamento. Uma seção de granulação pode ser uma granulação em leito fluidizado, ou uma granulação em tambor, ou uma granulação em recipiente, ou qualquer outro dispositivo de granulação conhecido ou semelhante. A função principal dessa seção de acabamento é transferir uma ureia fundida, conforme obtida a partir da síntese de ureia, em uma corrente de partículas solidificadas. Essas partículas solidificadas, geralmente chamadas de 'perolados' ou 'grânulos' são a corrente de produto principal da planta de ureia. Em qualquer caso, para transferir a ureia da fase líquida para a fase sólida, o calor de cristalização deve ser removido. Ademais, geralmente um pouco de calor adicional é removido das partículas de ureia solidificadas, a fim de resfriar as mesmas até uma temperatura que é adequada para o processamento e manuseio adicional, incluindo
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11/27 armazenamento e transporte seguro e confortável desse produto final. A remoção do calor total resultante na seção de acabamento é geralmente feita de duas formas: (i) pela evaporação da água. Essa água entra na seção de acabamento como parte da ureia fundida ou é aspergida como água líquida em um local adequado no processo de acabamento; (ii) resfriando-se com ar. Geralmente, a maior parte do calor de cristalização/resfriamento é removido através do resfriamento com ar. O ar de resfriamento, pela natureza do processo de resfriamento, deixa a seção de acabamento em uma temperatura maior. Geralmente uma quantidade de ar igual a 3 até 30 kg de ar por kg de produto solidificado final é suprida, de preferência 3 a 10 kg. Esse é o gás efluente típico da seção de acabamento de uma planta de produção de ureia.
[0035] Na seção de acabamento (C), o ar entra em contato direto com a ureia fundida e com as partículas de ureia solidificadas. Isso inadvertidamente leva a certa contaminação do ar com certa poeira de ureia e amônia. Dependendo da natureza da seção de acabamento (perolização/granulação, tipo de granulação, condições selecionadas na granulação), a quantidade de poeira presente no ar pode variar amplamente, sendo que os valores estão na faixa de 0,05% a 10% em peso (em relação ao fluido de produto de final) foram observados. Para uma seção de acabamento com base na granulação, a quantidade de poeira está, mais tipicamente em uma faixa de 2% a 8% em peso. Essa presença de poeira no gás efluente geralmente torna um sistema de remoção de poeira (D) necessário, para considerações ambientais ou econômicas, antes de o ar poder ser ventilado de volta para a atmosfera. [0036] Na seção de depuração de poeira (D), a depuração de poeira é geralmente feita com o uso de uma solução de ureia em circulação como um agente de lavagem. Além disso, a depuração de água fresca também é geralmente aplicada. Na seção de depuração de poeira D um
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12/27 fluxo de purga de solução de ureia é obtido. Esse fluxo de purga geralmente tem uma concentração de 10 a 60% (em peso) de ureia. A fim de reprocessar a ureia presente nesse fluxo de purga, o fluxo de purga é retornado para a seção de evaporação (B), em que é adicionalmente concentrado e então reciclado para a seção de acabamento (C). O ar limpo é ventilado a partir da depuração de poeira para a atmosfera.
[0037] De acordo com a invenção, em um aspecto, um método é fornecido para a remoção de poeira de ureia do gás efluente de uma seção de acabamento de uma planta de produção de ureia. O método compreende submeter o gás efluente a arrefecimento brusco com água com a finalidade de produzir gás efluente arrefecido, e submeter o gás efluente arrefecido a depuração com o uso de pelo menos um depurador venturi.
[0038] O arrefecimento brusco se refere à adição de água ao gás efluente. Isso é geralmente feito por um ou mais arrefecedores, isto é, dispositivos que servem para introduzir água na corrente de gás. Essa introdução será, de modo geral, feita de tal forma que a água seja bem dispersada no gás. De preferência, a água é introduzida no gás aspergindo-se a mesma na linha de fluxo de gás entre a seção de acabamento e a seção de depuração de poeira. Isso pode ser feito aspergindo-se líquido em um duto imediatamente anterior à seção de depuração de poeira. A mesma também pode ser uma câmara separada ou torre equipada com um sistema de aspersão. Os sistemas de aspersão, bocais de atomização adequados e similares, são conhecidos pela pessoa versada. De preferência, o líquido é aspergido de tal forma e consistência que gotículas líquidas são formadas, as quais são tão pequenas que as gotículas evaporam rapidamente, e uma saturação de líquido no quase equilíbrio de vapor é atingida dentro de um tempo curto.
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13/27 [0039] Uma seção de arrefecimento brusco que emprega arrefecedores de aspersão compreenderá, de preferência, (a) uma seção em que o gás a ser arrefecido bruscamente é resfriado pela introdução (por exemplo, injeção) e evaporação de água; (b) uma bacia de coleta de poeira, que serve para coletar poeira removida do gás; (c) um sistema de aspersor, montado em uma porção cilíndrica e que consiste em lanças equipadas com bocais de injeção, e um sistema de suprimento de água com bombas.
[0040] O gás efluente (ou efluente gasoso) proveniente da seção de acabamento, por exemplo, de uma torre de perolização de granulador de leito fluidizado, é destinado a incluir correntes efluentes que têm material líquido ou particulado sólido entranhados no mesmo, incluindo vapores que podem se condensar conforme a corrente efluente é resfriada.
[0041] Na zona de arrefecimento brusco, o efluente gasoso é resfriado para uma temperatura muito menor, de preferência abaixo de cerca de 45°C. Muitos métodos de resfriamento de um fluxo de gás efluente quente são conhecidos pelos versados na técnica.
[0042] Um método preferencial para uso na invenção envolve aspergir um líquido de resfriamento como água, no gás através de bocais. Sem a intenção de se vincular à teoria, os inventores acreditam que o arrefecimento brusco por aspersão contribui para a remoção eficiente de poeira, permitindo-se que a água interaja com partículas de poeira.
[0043] Isso é um benefício inesperado de arrefecimento brusco por aspersão. Na técnica, não relacionado à ureia, mas, por exemplo, ao gás de escape, o resfriamento de um efluente gasoso tem um efeito em sistemas supersaturados. Na mesma, o resfriamento do efluente faz com que os vapores condensáveis na corrente efluente passem por uma transição de fase. A condensação desses vapores ocorrerá
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14/27 naturalmente em torno de partículas na corrente efluente que serve como pontos de nucleação. O pré-resfriamento da corrente efluente é, portanto, útil por duas razões. Primeiramente, os contaminantes condensáveis são transformados para a fase líquida e são, assim, removidos com mais facilidade do efluente. Em segundo lugar, o processo de nucleação aumenta o tamanho de partículas preexistentes no efluente, tornando assim mais fácil a remoção das mesmas.
[0044] A remoção das partículas maiores por arrefecimento brusco evita que as partículas maiores compitam com as partículas submícron como sítios de nucleação. Conforme mencionado acima, é desejável que as partículas submícron aumentem em tamanho devido à condensação de modo que as mesmas sejam mais fáceis de remover do fluxo efluente.
[0045] Um problema com o efluente gasoso tratado na invenção, isto é, o gás efluente de uma seção de acabamento de uma planta de ureia, é que o mesmo está em um estado subsaturado. Como o único vapor condensável, o gás efluente contém uma quantidade limitada de água. Como um resultado, o mesmo deveria ser resfriado até valores muito menores do que os alcançáveis por arrefecimento brusco a fim de que a água se condense conforme desejado.
[0046] O fato de que, através do arrefecimento brusco por aspersão, no gás efluente de acabamento de ureia subsaturado uma interação com a água tem a capacidade de contribuir para a remoção eficiente de poeira é surpreendente. Sem o desejo de se vincular à teoria, os inventores acreditam que esse efeito é causado pela evaporação da água aspergida. Isso causa uma redução da temperatura e um aumento da quantidade de água na fase de gás. Como um resultado, uma interação da água com poeira submícron se torna possível.
[0047] Um depurador venturi é um dispositivo conhecido, projetado
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15/27 para usar de forma eficiente a energia de uma corrente de gás de entrada para atomizar um líquido que é usado para depurar a corrente de gás. Um depurador venturi consiste em três seções: uma seção convergente, uma seção de gargalo e uma seção divergente. A corrente de gás de entrada entra na seção convergente e, conforme a área diminui, a velocidade do gás aumenta. O líquido é introduzido no gargalo ou na entrada para a seção convergente.
[0048] O gás de entrada, forçado a se mover em velocidades extremamente altas na seção de gargalo pequena, cisalha o líquido de suas paredes, produzindo um número enorme de gotículas minúsculas. A remoção de partícula e gás ocorre na seção de gargalo conforme a corrente de gás de entrada se mistura com uma névoa de gotículas líquidas muito pequenas. A corrente de entrada, então, sai através da seção divergente, em que é forçada a desacelerar. Os Venturis podem ser usados para coletar tanto particulado quanto poluentes gasosos, mas os mesmos são mais eficazes na remoção de partículas do que poluentes gasosos.
[0049] Por conseguinte, um depurador venturi por sua natureza é um dispositivo de depuração adequado para a remoção de poeira de ureia de uma corrente de gás. Entretanto, o uso de depuradores venturi para esse propósito, está de acordo com as limitações devido aos custos operacionais relativamente altos associados aos mesmos. Isso refere-se particularmente à queda de pressão inevitável que ocorre em um depurador venturi e, como um resultado disso, uma quantidade relativamente alta de entrada de energia é perdida. O supracitado tem consequências adversas para o consumo de energia da planta de ureia, e isso é uma preocupação a partir de uma perspectiva tanto econômica quanto ambiental. Particularmente, o supracitado significaria que é trocada uma desvantagem (poluição do ar) por outra (consumo de energia).
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16/27 [0050] De acordo com a invenção, a etapa de arrefecimento brusco do gás efluente de uma seção de acabamento de ureia, antes de o gás ser submetido a depuração de venturi, tem um efeito duplo inesperado. [0051] Por um lado, o arrefecimento brusco do gás efluente da seção de acabamento de ureia resulta na redução da temperatura do gás efluente que entra no depurador venturi. Essa redução de temperatura leva a uma redução do volume de gás e, por conseguinte, a uma redução da queda de pressão. Isso, por sua vez, resulta em uma porcentagem superior de energia economizada na planta.
[0052] Por outro lado, o dito arrefecimento brusco resulta na presença de quantidades grandes de gotículas de água na fase de vapor, e, por conseguinte, à presença de vapor no fluxo de ar (gás efluente) em que a poeira de ureia está presente. Com base na teoria, não era esperado que isso provocasse efeitos significativos. Na técnica é reconhecido que as partículas de aerossol (na faixa de tamanho submícron e mícron como é típico para a poeira de ureia) crescem devido à condensação de água nas mesmas a partir do gás supersaturada que circunda tais partículas. Se o gás que circunda os aerossóis/partículas for saturado ou subsaturado, mas não supersaturado, não há crescimento ou até mesmo crescimento negativo de água a partir da superfície úmida da partícula de aerossol. Como um resultado, a partícula permanece do mesmo tamanho ou até mesmo a evaporação da superfície da partícula ocorre. A crença geral é que o grau de supersaturação (conhecido como um fator S) precisa ser maior do que a unidade (1) para obter a condensação da água em aerossóis, o que é imperativo para obter o crescimento de partículas. Através da técnica sobre a remoção de partículas de poeira submícron, é reconhecido que a remoção eficaz requer uma atmosfera em que o vapor de água está presente em um estado supersaturado.
[0053] Especificamente, na técnica de acabamento de ureia, como
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17/27 na tecnologia de granulação de ureia, é reconhecido que é impossível, na prática, obter uma corrente de gás supersaturado a jusante da etapa de acabamento. Isso pode ser explicado com referência à grande quantidade de ar relativamente seco, e, portanto, baixa presença de quantidades de água, que estão naturalmente presentes no gás efluente do acabamento de ureia (por exemplo, do granulador). De fato, o sistema inicialmente (na seção de acabamento) começa a partir de saturação quase zero, isto é., uma situação subsaturada muito forte para atingir um nível de saturação, muito menos a supersaturação. Ademais, considera-se o seguinte:
[0054] a quantidade grande de gotículas líquidas que estão presentes agindo como sementes para condensação;
[0055] o tempo de residência curto na seção de arrefecimento brusco;
[0056] as limitações termodinâmicas (a energia requerida para a evaporação de água líquida em água vaporizada não está presente); [0057] o início do sistema é fortemente subsaturado;
[0058] na prática nenhum estado supersaturado pode ser atingido na seção de arrefecimento brusco.
[0059] Entretanto, contra as crenças reconhecidas na técnica, o inventor constatou que, supreendentemente, uma quantidade relativamente grande de condensação de água nas partículas de ureia de tamanho mícron e submícron acontece mediante o arrefecimento brusco. Isso leva a um crescimento significativo das partículas de tamanho mícron e tamanho submícron. Esse crescimento das partículas de tamanho submícron devido à condensação da água sobre as mesmas, leva a um tamanho de partícula significativamente maior que torna as partículas muito mais fáceis de serem coletadas/captadas em quedas de pressão aceitáveis na seção de venturi a jusante da seção de arrefecimento brusco.
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18/27 [0060] De modo geral, portanto, o método da invenção gera uma combinação criteriosa de medidas técnicas que cooperam sinergicamente para satisfazerem os desejos supracitados na técnica. Particularmente, a remoção mais eficiente de poeira de ureia significa que o depurador venturi pode ser operado em uma queda de pressão inferior. Ademais, o arrefecimento brusco do gás efluente antes do mesmo entrar no depurador venturi resulta em volume menor de gás, e, portanto, uma queda de pressão inferior. Ou, de outra forma, o desejo de reduzir a queda de pressão sobre o depurador venturi, que é efeito resfriando-se o ar que entra no venturi, pode ser concretizado por outro efeito (inesperado) do método de arrefecimento brusco usado para o dito resfriamento, ou seja, o crescimento de partícula de ureia, e, por conseguinte, uma remoção mais eficiente da mesma. De modo geral, a invenção leva a eficiências de coleta/lavagem muito boas para partículas de ureia submícron, em uma queda de pressão moderada, permitindo o uso de equipamento menor, e consumindo menos potência. O supracitado, por um lado, acontece por conta da queda de pressão inferior, por outro lado um requisito menor para queda de pressão por conta da eficiência superior devido ao efeito inesperado do arrefecimento brusco.
[0061] A invenção também pertence ao equipamento para executar o método descrito acima. Isso se refere a um equipamento de acabamento para uma planta de ureia. Na mesma, um dispositivo de acabamento de ureia está presente, o qual compreende os atributos adequados para realizar sua função. Esses atributos são conhecidos pela pessoa versada na técnica, e incluem, de modo geral, uma entrada para a ureia líquida, uma entrada para gás refrigerante, um coletor para ureia sólida (tipicamente: partículas de ureia, de preferência grânulos), e uma saída para gás efluente. A saída para o gás efluente está em comunicação fluida (tipicamente por meio de uma linha de fluxo de gás)
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19/27 com a entrada de pelo menos um depurador venturi (sendo que a entrada está na seção convergente). De acordo com a invenção, um sistema de arrefecimento brusco, de preferência, um arrefecedor por aspersão, é instalado entre o dispositivo de acabamento de ureia e o depurador venturi. Será compreendido que o sistema de arrefecimento brusco é instalado de tal forma que a água aspergida a partir do mesmo entre na corrente de gás que flui a partir da seção de acabamento e a entrada do depurador venturi.
[0062] Em uma modalidade preferencial, o sistema de remoção de poeira compreende uma pluralidade de depuradores venturi, operada em paralelo. De preferência, o sistema de remoção de poeira é assim projetado para que esses tubos de venturi paralelos possam ser operados independentemente entre si, isto é, o número de tubos de venturi usados ao mesmo tempo, pode ser adaptado durante o processo conforme desejado. Um sistema preferencial é aquele fornecido pela Envirocare.
[0063] Os depuradores Envirocare consistem em uma seção de arrefecimento brusco, a jusante da qual uma assim chamada seção de MMV (micronévoa venturi) é instalada. A seção de MMV consiste em múltiplos venturis paralelos. Na seção de MMV quantidades grandes de líquido são aspergidas no gargalo dos venturis em co-corrente com o fluxo de gás através de bocais de fase única, criando um tamanho de gotícula de líquido ajustável e consistente, tipicamente em uma faixa de 50 pm a 700 pm. O tamanho de gotícula de líquido é um dos parâmetros que podem ser usados para controlar a eficiência da remoção de poeira [0064] No venturi, o contato íntimo entre a matéria particulada e gotículas de água acontece. Múltiplas passagens entre a matéria particulada e as gotículas de água acontecem porque inicialmente as gotículas de água são aceleradas pelo fluxo de gás (e, portanto, têm velocidade inferior ao fluxo de gás), enquanto na parte anterior do tubo
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20/27 venturi, devido à expansão, a velocidade do gás diminui enquanto as gotículas estão em velocidade e mantém sua velocidade devido à inércia (agora as gotículas líquidas têm uma velocidade superior ao fluxo de gás).
[0065] Em contracorrente com o fluxo de gás a assim chamada aspersão de gargalo acontece, a qual controla a queda de pressão através da seção de venturi. Desta forma, as flutuações no fluxo de gás podem ser acomodadas em eficiência mais ou menos constante.
[0066] Então, enquanto em um venturi padrão as gotículas de água (ou, ao invés disso, fragmentos de água) são criadas por forças de cisalhamento, no conceito Envirocare um tamanho específico (e formato) de gotículas de água é criado. Isso assegura uma distribuição de água boa e eficiente e, portanto, boa lavagem. Como um resultado, enquanto em um depurador venturi padrão, a mistura da água está dependendo da qualidade de cisalhamento, os padrões de fluxo dentro do gargalo e da zona divergente, no conceito Envirocare a mistura é controlada.
[0067] Embora uma eficiência de coleta do depurador venturi padrão dependa fortemente das flutuações no fluxo de gás (portanto, flutuações na queda de pressão), o depurador Envirocare controla a queda de pressão pela aspersão de gargalo.
[0068] O consumo de eletricidade para uma seção de granulação de uma planta de ureia que utiliza um depurador venturi de alta eficiência é estimado em 52 KWh/ton. Utilizando um depurador Envirocare, com arrefecimento brusco, o consumo de eletricidade da seção de granulação de uma planta de ureia vai para 47 kWh/ton.
[0069] A depuração de venturi depende da velocidade diferencial entre as gotículas de depuração e as partículas contaminantes. O efluente gasoso e as gotículas de aspersão ambas entram no cone de entrada do venturi em velocidades relativamente baixas. As velocidades
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21/27 diferenciais são alcançadas primeiramente conforme as partículas e gotículas passam por aceleração através do gargalo do venturi. Normalmente, os particulados contaminantes, os quais são muito menores e têm muito menos massa, aceleram rapidamente para obter a velocidade do gás circundante em uma distância muito curta. Por outro lado, as gotículas de líquido de depuração são normalmente muito maiores e mais massivas, de modo que leve muito mais tempo para as mesmas obterem a velocidade da corrente de gás. Tipicamente, essas gotículas não atingirão essa velocidade final até o fim do gargalo ou além do fim do gargalo. Visto que é o diferencial de velocidade que causa a depuração, uma vez que as gotículas e partículas atingem a mesma velocidade o número de interações entre as mesmas reduzirá para o ponto de insignificância, e nenhuma depuração adicional ocorrerá.
[0070] O depurador contém uma pluralidade de venturis (tubos de venturi), alojados no vaso de depurador. Todos os Venturis são substancialmente iguais, e são de design semelhante. A vantagem de usar múltiplos venturis é que permite um design geral mais compacto e reduz o tamanho dos bocais individuais. Os bocais menores têm uma capacidade melhor de produzir as gotículas de depuração finas necessárias para eficiência. O número de tubos de venturi afeta a eficiência e queda de pressão.
[0071] O design de depurador usado na invenção é particularmente bem adequado para adaptar equipamento de controle de poluição existente para aprimorar a eficiência de depuração e reduzir custos operacionais. Para adaptar um depurador de choque de baixa energia existente, múltiplos venturis podem ser alojados na câmara de choque ou em uma extensão para a câmara após uma ou mais placas de choque.
[0072] Uma seção de arrefecimento brusco é disposta no duto de
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22/27 gás a montante de uma torre de depuração de MMV e uma solução de depuração é fornecida naquela seção para arrefecimento brusco e resfriamento do gás efluente proveniente de um Granulador de Leito Fluidizado (ou outra seção de acabamento). A seção de arrefecimento brusco realiza a função de umidificar adiabaticamente ou arrefecer bruscamente a corrente de gás de aproximadamente 100°C até uma temperatura de cerca de 50°C com o uso de uma seção de depurador proveniente do vaso de depurador venturi.
[0073] A invenção também pertence a uma planta de ureia que compreende uma seção de acabamento conforme descrito acima. Mais particularmente, a planta de ureia da invenção, conforme ilustrada no exemplo da Figura 1, compreende uma seção de síntese e recuperação (A) ; que está em comunicação fluida com uma seção de evaporação (B) . A seção de evaporação está em comunicação fluida com uma seção de acabamento (C), e tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de condensação (E). A seção de acabamento (C) tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de depuração de poeira (D). De acordo com a invenção, a seção de depuração de poeira compreende pelo menos um depurador venturi (F), e um sistema de arrefecimento brusco, de preferência um arrefecedor por aspersão (G). O sistema de arrefecimento brusco é instalado entre a seção de acabamento (C) e o depurador venturi (F), e está em comunicação fluida com a linha de fluxo de gás entre a seção de acabamento (C) e a seção de depuração de poeira (D). De preferência, uma pluralidade de depuradores venturi é empregada conforme destacado acima. Será compreendido que qualquer número desejado de venturis está em comunicação fluida (tipicamente por meio de uma linha de fluxo de gás) com o gás saída da seção de acabamento.
[0074] A invenção é aplicável à construção de novas instalações de ureia (instalações locais) bem como na restauração de instalações de
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23/27 ureia existentes.
[0075] Será compreendido que uma nova planta de acordo com a invenção somente pode ser construída em conformidade com o supracitado. Na restauração de instalações existentes, a invenção pertence a um método de modificação de uma planta de ureia existente, de tal forma a assegurar que a planta tenha uma seção de depuração de poeira dotada de pelo menos um depurador, e em que um sistema de arrefecimento brusco é instalado entre a seção de acabamento e o depurador e o depurador é substituído ou modificado para um depurador venturi. Em outra modalidade, além de um ou mais depuradores venturi, um depurador de ácido adicional pode ser usado para aprimorar a remoção de amônia. Esse depurador é, de preferência, colocado a jusante dos um ou mais depuradores venturi.
[0076] A invenção não é limitada a qualquer processo de produção de ureia particular.
[0077] Um processo frequentemente usado para a preparação de ureia de acordo com um processo de remoção é o processo de remoção de dióxido de carbono como, por exemplo, descrito em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A27, 1996, páginas 333 a 350. Nesse processo, a seção de síntese seguida por uma ou mais seções de recuperação. A seção de síntese compreende um reator, um removedor, um condensador e um depurador em que a pressão operacional está entre 12 e 18 MPa e de preferência entre 13 e 16 MPa. Na seção de síntese a solução de ureia que deixa o reator de ureia é alimentada a um removedor em que uma grande quantidade de amônia não convertida e dióxido de carbono é separada da solução de ureia aquosa. Esse removedor pode ser um trocador de calor de carcaça e tubo em que a solução de ureia é alimentada à parte de topo no lado de tubo e uma alimentação de dióxido de carbono para a síntese é adicionada à parte de fundo do removedor. No lado de carcaça, vapor
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24/27 d'água é adicionado para aquecer a solução. A solução de ureia deixa o trocador de calor na parte de fundo, enquanto a fase de vapor deixa o removedor na parte de topo. O vapor que deixa o dito removedor contém amônia, dióxido de carbono e uma pequena quantidade de água. O dito vapor é condensado em um trocador de calor do tipo filme descendente ou um condensador do tipo submerso que pode ser um tipo horizontal ou um tipo vertical. Um trocador de calor submerso do tipo horizontal é descrito em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A27, 1996, páginas 333 a 350. O calor liberado pela reação de condensação de carbamato exotérmico no dito condensador é geralmente usado para produzir vapor d'água que é usado em uma seção de processamento de ureia a jusante para aquecer e concentrar a solução de ureia. Visto que um determinado tempo de resistência de líquido é criado em um condensador do tipo submerso, uma parte da reação de ureia já acontece no dito condensador. A solução formada, que contém amônia condensada, dióxido de carbono, água e ureia juntos com a amônia não condensada, dióxido de carbono e vapor inerte [e enviada para o reator. No reator a seção supracitada de carbamato para ureia se aproxima do equilíbrio. A razão molar de amônia para dióxido de carbono na solução de ureia que deixa o reator está geralmente 2,5 e 4 mol/mol. Também é possível que o condensador e o reator sejam combinados em uma peça de equipamento. Um exemplo dessa peça de equipamento é descrito em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A27, 1996, páginas 333 a 350. A solução de ureia formada que deixa o reator de ureia é suprida ao removedor e o vapor inerte que contém amônia não condensada e dióxido de carbono é enviada para uma seção de depuração que opera em uma pressão semelhante ao reator. Naquela seção de depuração a amônia e o dióxido de carbono são depurados do vapor inerte. A solução de carbamato formada a partir do sistema de recuperação de a jusante é
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25/27 usada como absorvente naquela seção de depuração. A solução de ureia que deixa o removedor nessa seção de síntese requer uma concentração de ureia de pelo menos 45 % em peso e de preferência pelo menos 50 % em peso para ser tratada em um único sistema de recuperação a jusante do removedor. A seção de recuperação compreende um aquecedor, um separador de líquido/gás e um condensador. A pressão nessa seção de recuperação está entre 200 a 600 kPa. No aquecedor da seção de recuperação o volume de amônia e dióxido de carbono é separado da ureia e fase de água aquecendose a solução de ureia. Geralmente vapor d'água é usado como agente de aquecimento. A fase de ureia e água, contém uma quantidade pequena de amônia dissolvida e dióxido de carbono que deixa a seção de recuperação e é enviada para uma seção de processamento a jusante em que a solução de ureia é concentrada evaporando-se a água da dita solução.
[0078] Outros processos e instalações incluem aquelas que são baseadas na tecnologia como o processo de HEC desenvolvido por Urea Casale, o processo de ACES desenvolvido por Toyo Engineering Corporation e o processo desenvolvido por Snamprogetti. Todos esses processos, e outros, podem ser usados antes do método acabamento de ureia da invenção.
[0079] As técnicas de acabamento de ureia, como perolização e granulação, são conhecidas pelo versado na técnica. Referência é feita, por exemplo, à Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2010, capítulo 4.5. sob ureia.
[0080] A invenção será ilustrada adicionalmente doravante com referência ao Exemplo abaixo. O Exemplo não se destina a limitar a invenção.
EXEMPLO [0081] Esse Exemplo se refere à Figura 2, que mostra um sistema
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26/27 de depuração de poeira exemplificative da presente invenção. Uma corrente de gás efluente carregada com partículas de poeira de ureia entranhadas é gerada por uma seção de acabamento 01. A partir da seção de acabamento 01, a corrente de gás efluente 02 é entregue ao sistema de depuração de poeira através de um duto 03.
[0082] O sistema de depuração de poeira remove as partículas de ureia da corrente de gás efluente 02 em dois estágios. Em um primeiro estágio de depuração, o assim chamado estágio de arrefecimento brusco, o gás efluente 02 flui através da seção de arrefecimento brusco 04, em que a maior parte das partículas de ureia grande é removida do gás efluente, resultando em um efluente de fluxo de gás efluente depurado como o fluxo 05.
[0083] Ademais na seção de arrefecimento brusco 04, o gás efluente 02 é resfriado e umidificado com água. É preferível que o gás no fluxo 05 esteja próximo à saturação de umidade.
[0084] Para o propósito de resfriamento, saturação e depuração, um fluxo de líquido 06 é introduzido através dos bocais na seção de arrefecimento brusco 04. O fluxo de líquido 06 pode ser um fluxo de água limpa ou uma solução de ureia em água. A solução de ureia formada 07 é descarregada a partir da seção de arrefecimento brusco. Essa solução de ureia 07 pode ser descarregada, mas também pode ser parcialmente reciclada para a corrente 06.
[0085] O estágio 08 a seguir é opcional para a aplicação em ureia.
O estágio 08 compreende um estágio de lavagem em que os vapores condensados e partículas de mícron e submícron com tamanho ampliado para uma parte podem ser removidos da corrente de gás efluente. Para esse propósito um líquido de lavagem 09 é introduzido à parte de topo do estágio de lavagem, durante a percolação através do estágio de lavagem 08, uma certa coleta de partículas acontece. A solução de ureia formada 10 é liberada a partir dessa seção 08. A
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27/27 solução de ureia 10 será reciclada parcialmente como líquido de lavagem.
[0086] A corrente de gás efluente flui para uma seção de MMV 11 (isto é, uma micronévoa venturi). O fluxo de gás efluente através dos venturis 11. Abaixo de cada venturi um bocal de aspersão de líquido asperge em co-corrente gotículas de líquido nos venturis, a assim chamada de aspersão de MMV (12). O líquido para a aspersão de MMV pode ser água limpa ou uma solução de ureia em água.
[0087] De forma contracorrente ao fluxo de gás efluente, a assim chamada aspersão de gargalo acontece por meio de bocais dentro do gargalo dos venturis. O líquido de aspersão de gargalo (13) pode ser água ou uma solução de ureia em água.
[0088] A água de lavagem do estágio de MMV que contém a ureia dissolvida é descarregada como uma corrente de líquido 14. A jusante da seção de MMV, uma seção de eliminação de névoa 15 é instalada para capturar as gotículas e/ou partículas umidificadas. O removedor de névoa é umidificado por fluxo de água de reposição 16. A corrente de gás efluente limpo 17 deixa o depurador de poeira.

Claims (11)

  1. REINVINDICAÇÕES
    1. Equipamento de acabamento para uma planta de ureia, o equipamento de acabamento caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de acabamento de ureia que compreende uma entrada para ureia líquida, uma entrada para gás refrigerante, um coletor para ureia sólida, uma saída para efluente gasoso e pelo menos um depurador venturi (11), o dito depurador venturi (11) permitindo que o líquido de depuração entre no efluente gasoso em seu gargalo ou na entrada para sua seção convergente, em que a dita saída para efluente gasoso está em comunicação fluida com o depurador venturi (11), e em que um sistema de arrefecimento brusco (06) é instalado entre o dispositivo de acabamento de ureia e o depurador venturi (11).
  2. 2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de acabamento de ureia é uma unidade de granulação de leito fluidizado.
  3. 3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de tubos venturi (11) está presente em paralelo.
  4. 4. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um depurador ácido para a remoção de amônia, de preferência a jusante dos um ou mais depuradores venturi (11).
  5. 5. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os depuradores venturi (11) são do tipo micronévoa venturi (MMV).
  6. 6. Método para a remoção de poeira de ureia do efluente gasoso de uma seção de acabamento (01) de uma planta de produção de ureia com o uso do equipamento como definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende submeter o efluente gasoso a arrefecimento brusco com água (06) de modo a
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    2/3 produzir efluente gasoso arrefecido, e submeter o efluente gasoso arrefecido a depuração com o uso de pelo menos um depurador venturi (11), sendo que o arrefecimento brusco (06) acontece antes que o efluente gasoso entre no depurador venturi (11), e compreende adicionar um líquido de depuração ao depurador venturi (11), de modo que o líquido de depuração entre no efluente gasoso arrefecido.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o arrefecimento brusco (06) é conduzido por aspersão.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que compreende o arrefecimento brusco com água (06) reduz a temperatura da corrente de gás em mais de 50°C.
  9. 9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o efluente gasoso arrefecido tem uma temperatura abaixo de 45°C.
  10. 10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o arrefecimento é conduzido com a finalidade reduzir a temperatura da corrente de gás em mais de 60°C, de preferência mais de 65°C.
  11. 11. Planta de ureia caracterizada pelo fato de que compreende uma seção de acabamento (01) compreendendo um equipamento como definido na reivindicação 1, e que compreende adicionalmente:
    uma seção de síntese e de recuperação (A), uma seção de evaporação (B) e uma seção de condensação (E);
    em que a dita seção de síntese e recuperação (A) está em comunicação fluida com a seção de evaporação (B);
    em que a dita seção de evaporação (B) tem uma linha de fluxo de gás para uma seção de condensação (E);
    em que a dita seção de acabamento (01) tem uma linha de
    Petição 870190118802, de 18/11/2019, pág. 35/40
    3/3 fluxo de gás para uma seção de depuração de poeira (D), e em que a seção de evaporação (B) está em comunicação fluida com a entrada para ureia líquida do dispositivo de acabamento de ureia da seção de acabamento (01) de ureia.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105916838B (zh) 2013-11-15 2019-04-09 斯塔米卡邦有限公司 用于从气体流捕集颗粒的设备和方法以及从气体中去除可溶颗粒的方法
US10517741B2 (en) 2015-03-06 2019-12-31 Tornier, Inc. Surgical method and instrumentation assembly for positioning an ankle prosthesis
GEP20207138B (en) 2015-12-21 2020-07-27 Stamicarbon Urea ammonium nitrate production
US10370326B2 (en) 2015-12-21 2019-08-06 Stamicarbon B.V. Urea ammonium nitrate production comprising condensation
US10730002B2 (en) 2016-05-09 2020-08-04 Stamicarbon B.V. Submicron particle removal from gas streams
EP3526181A1 (en) * 2016-10-13 2019-08-21 Koch Agronomic Services, LLC Recovery and reuse of components from urea finishing waste streams
CN106731610B (zh) * 2017-01-10 2023-10-24 兰州兰石重工有限公司 文丘里反应器式烟尘净化系统
CN106823742A (zh) * 2017-02-16 2017-06-13 上海蓝科石化环保科技股份有限公司 一种双循环脱硫除尘装置及烟气的脱硫除尘方法
DE102017203251A1 (de) * 2017-02-28 2018-08-30 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Reinigung der Abluft einer Granulierungsanlage zur Herstellung eines harnstoffhaltigen Granulats
CA3069894C (en) * 2017-07-14 2022-05-10 Stamicarbon B.V. Improved urea finishing processes comprising heated and/or thermally insulated conduits for minimizing clogging of off-gas pipes
EP3560907B1 (en) * 2018-04-23 2021-01-06 thyssenkrupp Fertilizer Technology GmbH Urea production plant and scrubbing system
CN110124430B (zh) * 2019-05-22 2020-12-08 山东科技大学 一种干湿混合式智能化除尘实验系统
JP7197732B2 (ja) * 2019-05-22 2022-12-27 スタミカーボン・ベー・フェー 尿素仕上げからのオフガスの処理
JP7277672B2 (ja) 2019-12-30 2023-05-19 スタミカーボン・ベー・フェー 尿素仕上げからのアンモニア除去
CN114901373B (zh) * 2019-12-30 2022-12-23 斯塔米卡邦有限公司 使用多个蒸发器的尿素生产
JP7296015B2 (ja) 2019-12-30 2023-06-21 スタミカーボン・ベー・フェー 冷却凝縮部を備えた尿素プラント
CN112473288B (zh) * 2020-11-25 2022-04-15 赛得利(九江)纤维有限公司 一种酸浴洗涤除尘装置和方法
CN113648775A (zh) * 2021-09-17 2021-11-16 华东理工大学 气体降温-洗涤装置与方法
US20230264956A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-24 Gti Energy Integrated partial oxidation and electrolysis process

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2600553A (en) * 1949-10-04 1952-06-17 William T Lord Collapsible tube holder with tube winding spool
US3615165A (en) 1968-12-10 1971-10-26 Babcock & Wilcox Co Gaseous sulfur dioxide absorption system
US3998626A (en) 1973-03-12 1976-12-21 Pennsylvania Engineering Corporation Method for air pollution control combined with safe recovery and control of gases from a bottom-blown steel converter vessel
IT1004432B (it) * 1974-03-28 1976-07-10 Snam Progetti Procedimento per il recupero di pol veri ottenute da apparecchiature per il trattamento di materiali li quidi o solidi
CA1067680A (en) 1974-04-25 1979-12-11 Teller Environmental Systems Treatment of flue gases
US3985523A (en) 1974-09-30 1976-10-12 Foster Wheeler Energy Corporation Pollution control process for fertilizer plant
US4141701A (en) * 1975-11-28 1979-02-27 Lone Star Steel Company Apparatus and process for the removal of pollutant material from gas streams
US4104041A (en) 1976-12-08 1978-08-01 Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co., Ltd. Apparatus and method for treating waste gas from urea prilling tower
US4127621A (en) 1977-08-04 1978-11-28 American Air Filter Company, Inc. Quenching device
FI67030B (fi) 1981-06-26 1984-09-28 Outokumpu Oy Foerfarande och anordning foer rening av gaser innehaollandefasta och gasformiga foeroreningar
NO150667C (no) * 1982-01-07 1984-11-28 Norsk Hydro As Fremgangsmaate for rensing av gassblandinger fra ureaproduksjonsanlegg
FR2600553A1 (fr) * 1986-06-25 1987-12-31 Air Ind Environnement Procede et installation de depoussierage des gaz
DE3927701A1 (de) 1989-08-25 1991-02-28 Gnii Cvetnych Metallov Gincvet Verfahren und anlage zur reinigung eines gases mit festen und gasfoermigen beimengungen
IT1249057B (it) 1991-05-22 1995-02-11 Agrimont Spa Processo per abbattere con un liquido l'ammoniaca contenuta in uno sfiato.
US5154734A (en) 1991-07-12 1992-10-13 Calvert Environmental, Inc. Pollution control system and method of using same
US5512085A (en) 1992-06-25 1996-04-30 Envirocare International, Inc. Venturi scrubber and method with optimized remote spray
US5484471A (en) * 1992-06-25 1996-01-16 Envirocare International, Inc. Venturi scrubber and method of using the same
AU679330B2 (en) 1994-02-11 1997-06-26 Incitec Ltd Granular urea
CA2214972C (en) * 1995-02-22 2000-07-18 Agust Sverrir Egilsson Graphical environment for managing and developing applications
US5955037A (en) 1996-12-31 1999-09-21 Atmi Ecosys Corporation Effluent gas stream treatment system having utility for oxidation treatment of semiconductor manufacturing effluent gases
FI103388B (fi) 1997-08-29 1999-06-30 Outokumpu Oy Menetelmä kaasujen pesemiseksi useammassa eri vaiheessa ja tätä varten tarkoitettu monivaihepesuri
US6383260B1 (en) * 2000-05-22 2002-05-07 Envirocare International, Inc. Venturi scrubber with optimized counterflow spray
NL1017130C2 (nl) * 2001-01-17 2002-07-18 Dsm Nv Werkwijze voor het bereiden van granules.
US6447574B1 (en) 2001-06-29 2002-09-10 Global Clean Air, Inc. System, process and apparatus for removal of pollutants from gaseous streams
US6953495B2 (en) 2003-07-31 2005-10-11 Envirocare International, Inc. Low-energy venturi pre-scrubber for an air pollution control system and method
ATE552041T1 (de) 2005-12-19 2012-04-15 Fluor Tech Corp Zweistufen quench wäscher
DE102006000696B4 (de) 2006-01-02 2007-12-13 Outotec Oyj Quenchturm für metallurgische Gase
AU2007228343B2 (en) 2006-03-22 2012-07-26 S. Kumar FGEPSC (FLARED, GAS EXHAUST, PNEUMATIC, SATURATION AND CONDENSATION) process and system
WO2007130035A1 (en) 2006-05-03 2007-11-15 S.A. Snc-Lavalin Europe N.V. Gas quench and scrubber draw-off system
ITMI20072206A1 (it) 2007-11-21 2009-05-22 Snam Progetti Metodo per il recupero di ammoniaca da una corrente gassosa in un processo di sintesi di urea
EP2192099A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-02 Uhde Fertilizer Technology B.V. Urea granulation process with an acidic scrubbing system and the subsequent integration of ammonium salt into urea granules
CN102000490B (zh) * 2010-11-25 2012-07-25 东南大学 氨法烟气脱硫中气溶胶的控制方法及脱硫主塔
WO2012106279A1 (en) 2011-02-01 2012-08-09 Linde Aktiengesellschaft Process for removing contaminants from gas streams
FI125659B (en) 2012-06-04 2015-12-31 Outotec Oyj Drip Remover, Method for Modifying Existing Wet Type Gas Washer and Wet Type Gas Washer
BR112014032081B1 (pt) * 2012-06-27 2021-10-05 Grannus Llc Produção por poligeração de energia e fertilizante por meio de captura de emissões
KR102111628B1 (ko) * 2013-07-25 2020-06-09 삼성디스플레이 주식회사 플렉서블 터치 스크린 패널 및 이를 구비한 플렉서블 표시장치
CN105916838B (zh) 2013-11-15 2019-04-09 斯塔米卡邦有限公司 用于从气体流捕集颗粒的设备和方法以及从气体中去除可溶颗粒的方法

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