BR112018012280B1

BR112018012280B1 - Processo para a produção de nitrato de amônio e ureia, sistema para produção de ao menos ureia e nitrato de amônio e ureia, e método para modificar uma planta

Info

Publication number: BR112018012280B1
Application number: BR112018012280-7A
Authority: BR
Inventors: Giusy Elisa Puci; Joey DOBREE
Original assignee: Stamicarbon B.V.
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2022-11-01
Also published as: BR112018012280A2; CN108367236B; PL3393627T3; EP3393627A1; WO2017111585A1; EA201891486A1; GEP20207138B; US10654758B2; UA123673C2; HRP20200086T1; US20200002239A1; CA3009138A1; CN108367236A; EA033158B1; US10457609B2; AR107114A1; EP3393627B1; CA3009138C; US20180290937A1

Abstract

A invenção refere-se a um processo para a produção de nitrato de amônio e ureia, um sistema e um método para modificação de uma planta. O processo compreende tratar o gás de exaustão contendo amônia resultante da produção de nitrato de amônio (gás de exaustão de NA) com líquido de depuração ácido em uma seção de tratamento de acabamento que possui uma entrada de gás em comunicação fluida com uma saída de gás de uma seção de acabamento de uma unidade de produção de ureia, sendo que a seção de tratamento de acabamento é adaptada para solidificar a ureia líquida, e em que a dita seção de tratamento de acabamento é adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento a tratamento com um líquido de depuração ácido.

Description

[0001] A invenção refere-se ao campo da produção de uma solução de nitrato de amônio e ureia em água (NAU). A invenção também se refere a um sistema para produzir NAU e a um método de modificação de uma planta.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Nitrato de amônio e ureia (NAU) é uma solução aquosa de ureia e nitrato de amônio que é utilizada como fertilizante. Um processo para produção de NAU compreende, em geral, produzir nitrato de amônio em uma seção de nitrato de amônio (seção de produção de NA), formar ureia em uma unidade de produção de ureia, e combinar os ditos nitrato de amônio produzido e ureia para produzir nitrato de amônio e ureia em uma seção de nitrato de amônio e ureia (seção de produção de NAU).

[0003] A produção da solução de nitrato de amônio envolve a reação de neutralização de amônia gasosa com uma solução de ácido nítrico concentrado de acordo com a seguinte reação:

[0004] A produção da solução de nitrato de amônio resulta geralmente num gás de exaustão (gás de exaustão de NA), em especial a partir da reação de neutralização de amônia com ácido nítrico. Como a formação de nitrato de amônio é uma reação altamente exotérmica, o gás de exaustão de NA geralmente compreende vapor d'água, amônia residual e gotículas arrastadas do meio de reação. As gotículas podem compreender nitrato de amônio e/ou ácido nítrico. Consequentemente, os gases de exaustão de NA podem, por exemplo, compreender CO2, NH3, água, nitrato de amônio, N2, O2 e ácido nítrico. O gás de exaustão de NA é geralmente submetido à condensação e o condensado é, por exemplo, passado em parte para a seção de produção de NAU.

[0005] Algumas necessidades gerais para melhorar um processo que compreende produzir NAU incluem reduzir o consumo de vapor (aumentar a eficiência energética) e reduzir as emissões e os pontos de emissão, em particular, de amônia. É desejável também reduzir as correntes de resíduos, otimizar a recuperação do produto e reduzir a quantidade de água de reposição e ácido usados para depuração. Essas vantagens são desejáveis de serem obtidas para novas plantas (plantas originais), bem como através da modificação ou renovação de plantas existentes. Os custos de equipamentos e outras despesas de capital são, de preferência, minimizados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] A fim de se tratar melhor de uma ou mais das necessidades anteriormente mencionadas, a invenção, em um aspecto, fornece um processo para a produção de nitrato de amônio e ureia, que compreende: (a) submeter a amônia e o dióxido de carbono a condições de formação de ureia, de modo a obter uma solução aquosa de ureia, (b) purificar a solução aquosa de ureia em uma seção de recuperação para remover o carbamato de amônio residual de modo a formar uma solução aquosa de ureia purificada e, opcionalmente, submeter ao menos parte da solução aquosa de ureia purificada à evaporação, de modo a formar um líquido de ureia concentrado (fundido de ureia), (c) submeter a amônia e o ácido nítrico a condições de formação de nitrato de amônio para formar uma solução aquosa de nitrato de amônio; (d) combinar a dita solução aquosa de nitrato de amônio e ao menos uma parte da solução de ureia aquosa purificada e/ou da ureia líquida concentrada, em uma seção de nitrato de amônio e ureia, de modo a obter uma solução aquosa de nitrato de amônio e ureia; (e) tratar o gás de exaustão contendo amônia resultante da produção de nitrato de amônio (gás de exaustão de NA) com líquido de depuração ácido em uma seção de tratamento de acabamento que possui uma entrada de gás em comunicação fluida com uma saída de gás de uma seção de acabamento de uma unidade de produção de ureia, sendo que a dita seção de acabamento é adaptada para solidificar a ureia líquida, sendo que a dita seção de tratamento de acabamento é adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento à tratamento com um líquido de depuração ácido.

[0007] A invenção refere-se, também, a um sistema para a produção de ao menos ureia e nitrato de amônio e ureia, compreendendo: (a) uma unidade de produção de ureia que compreende uma seção de acabamento, sendo que a seção de acabamento possui uma saída de gás para gás de exaustão contendo amônia, (b) uma seção de nitrato de amônio para produzir nitrato de amônio em comunicação fluida com uma fonte de ácido nítrico e uma fonte de amônia, tendo uma saída para a solução aquosa de nitrato de amônio e uma saída para o gás de exaustão, (c) uma seção de nitrato de amônio e ureia que compreende uma unidade que possui uma entrada em conexão fluida com a dita saída para solução aquosa de nitrato de amônio e uma entrada para receber ureia líquida, para combinar a dita solução de nitrato de amônio e a dita ureia líquida, e tendo uma saída para a solução de nitrato de amônio ureia, e (d) uma seção de tratamento de acabamento que tem uma entrada de gás em conexão fluida com uma dita saída de gás para o gás de exaustão da dita seção de acabamento, adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento à tratamento com um líquido de depuração ácido, sendo que a dita seção de tratamento de acabamento compreende uma entrada de gás em comunicação fluida com a dita saída para gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio.

[0008] A invenção também se refere a um método de modificação de uma planta, sendo que a planta compreende uma seção de nitrato de amônio para reagir amônia e ácido nítrico sob condições de formação de nitrato de amônio, uma seção de acabamento adaptada para solidificar a ureia líquida e uma seção de tratamento de acabamento que possui uma entrada de gás em comunicação fluida com uma saída de gás da dita seção de acabamento, adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento à tratamento com líquido de depuração ácido, sendo que o método compreende adicionar uma conexão para comunicação fluida entre uma saída de gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio e uma entrada de gás da dita seção de tratamento de acabamento, como tubulação ou encanamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] A Figura 1 mostra um esquema de processo para um exemplo não limitador de um processo e um sistema de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0010] A invenção tem como base o discernimento criterioso de integrar o tratamento de gás de exaustão contendo amônia resultante da produção de nitrato de amônio (gás de exaustão de NA) com um tratamento de gás de exaustão contendo amônia de uma seção de acabamento (gás de exaustão acabado) com um líquido de depuração ácido.

[0011] O processo da invenção consequentemente compreende tratar um gás de exaustão contendo amônia resultante da produção de nitrato de amônio (gás de exaustão de NA) com líquido de depuração ácido em uma seção de tratamento de acabamento.

[0012] No processo, o gás de exaustão de NA é enviado a uma entrada de gás da seção de tratamento de acabamento para ser submetido à tratamento com o líquido de depuração ácido. De preferência, ao menos parte do gás de exaustão de NA é fornecida à seção de tratamento de acabamento. De preferência, ao menos parte do gás de exaustão é colocada em contato, combinada e/ou misturada com o gás de exaustão acabado que é fornecido à seção de tratamento de acabamento. Portanto, ao menos parte do gás de exaustão de NA é tratada em uma seção de tratamento de acabamento. Dessa maneira, a integração pode proporcionar um tratamento mais eficiente do gás de exaustão de NA e/ou do gás de exaustão acabado.

[0013] Ao contrário dos processos da técnica anterior, uma etapa de condensar o gás de exaustão de NA pode ser omitida. Isso permite eliminar o condensador usado em alguns processos da técnica anterior.

[0014] O gás de exaustão de NA compreende ao menos amônia quando fornecido à seção de tratamento de acabamento. No processo, o gás de exaustão de NA contendo amônia é enviado a uma entrada de gás da dita seção de tratamento de acabamento para ser submetido à tratamento com o líquido de depuração ácido na seção de tratamento de acabamento.

[0015] No processo, pelo menos parte do gás de exaustão de NA entra na seção de tratamento de acabamento como corrente gasosa (que pode conter gotículas e arraste de partículas). O processo pode compreender, por exemplo, combinar a corrente de gás de exaustão de NA gasoso com o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento. A corrente de gás de exaustão de NA gasoso pode, por exemplo, ter a mesma composição na entrada de gás da seção de tratamento de acabamento, como na saída da seção de produção de NA. De preferência, pelo menos 50%, em volume, do gás de exaustão de NA, com mais preferência pelo menos 90%, em volume, ou essencialmente toda a corrente de gás de exaustão de NA, conforme obtida a partir de seção de produção de NA, é combinada como corrente gasosa com uma corrente de gás de exaustão de acabamento para fornecer uma corrente gasosa combinada. A corrente gasosa combinada é tratada na seção de tratamento de acabamento. A corrente de gases de exaustão pode ser, por exemplo, de 0,5 a 10%, em volume, do gás de exaustão de acabamento, tal como de 1,0 a 5,0%, em volume, embora o processo não se limite a uma razão específica entre um gás de exaustão de NA e o gás de exaustão acabado. A quantidade relativa de gás de exaustão de NA depende, por exemplo, da capacidade da seção de acabamento de ureia.

[0016] Vantajosamente, o tratamento de um gás de exaustão de NA em uma seção de tratamento de acabamento permite uma redução líquida de emissão de amônia. O processo da invenção surpreendentemente permite o tratamento de um gás de exaustão de NA adicional na seção de tratamento de acabamento, sem ou com apenas um pequeno aumento da emissão de poeira de ureia e amônia a partir da seção de tratamento de acabamento. Vantajosamente, os aerossóis no gás de exaustão de NA podem ser capturados na seção de tratamento de acabamento, por exemplo, por um depurador como um depurador tipo Venturi, que pode, por exemplo, ser adicional ao depurador usado para depuração com líquido ácido. Como a seção de tratamento de acabamento é geralmente projetada para remover partículas do gás de acabamento, esta pode ser usada de modo vantajoso para remover gotículas de aerossol do gás de exaustão de NA, adicionalmente em combinação com a remoção de amônia do gás de exaustão de NA.

[0017] Além disso, a presença de poeira de ureia no gás de exaustão da seção de acabamento pode proporcionar mais material de alimentação para aumentar as partículas arrastadas em um gás de exaustão de NA durante uma etapa de arrefecimento, se usada, aprimorando assim ainda mais a remoção de tais partículas.

[0018] Portanto, o processo da invenção permite eliminar a emissão de amônia da seção de tratamento separada convencional para um gás de exaustão de NA, que pode, por exemplo, ser de cerca de 25 mg de amônia/Nm3 de ar seco. Dessa maneira, a emissão de amônia a partir da seção de produção de NA pode ser diminuída ou eliminada enquanto a emissão de amônia da seção de tratamento de acabamento pode, por exemplo, permanecer a mesma, ou possivelmente diminuir, ou aumentar menos que a redução de emissão de amônia para a seção de produção de NA. Dessa maneira, o processo pode permitir uma redução da emissão total de amônia e pontos de emissão.

[0019] Além disso, este processo da invenção apresenta, de modo vantajoso, menos equipamentos necessários para a seção de produção de NA, por exemplo, pela eliminação de um depurador e um condensador para um gás de exaustão de NA na seção de produção de NA, e equipamentos auxiliares dos mesmos, tais como bombas. Portanto, em uma modalidade preferencial, todo ou essencialmente todo o gás de exaustão de NA é passado para a seção de tratamento de acabamento como corrente gasosa sem uma etapa intermediária de condensação, ou sem uma etapa intermediária de depuração, ou mesmo sem quaisquer etapas intermediárias que produzam correntes líquidas. Ao eliminar um depurador separado para o gás de exaustão de NA, a necessidade de recuperar nitrato de amônio e ácido nítrico a partir do líquido de depuração do mesmo também é eliminada. Ao eliminar o condensador da seção de produção de NA, nenhum condensado precisa ser tratado.

[0020] Em uma modalidade preferencial, o processo não envolve condensar o gás de exaustão resultante da produção de nitrato de amônio entre a seção de nitrato de amônio e ureia e a seção de tratamento de acabamento.

[0021] O processo também permite uma redução no consumo de água através de um uso mais eficiente de água de recuperação, como uma corrente combinada é tratada, por exemplo, de 10 a 20%. O processo permite, ainda, uma redução no consumo de energia, por exemplo, de até 2 KWh/t, quando comparado a um processo com um depurador separado para um gás de exaustão de NA.

[0022] A seção de acabamento é, por exemplo, a seção de acabamento da unidade de produção de ureia, na qual a solução aquosa de ureia e/ou a ureia líquida concentrada são produzidas. Em outra modalidade, a seção de acabamento é uma seção de acabamento de uma segunda unidade de produção de ureia, a partir da qual nenhuma ureia líquida é fornecida à seção de nitrato de amônio e ureia. Nesse caso, a primeira unidade de produção de ureia não tem, necessariamente, uma seção de acabamento.

[0023] A solução aquosa de ureia, a solução aquosa de ureia purificada e a ureia líquida concentrada são algumas das correntes de ureia líquida no processo da invenção. O termo "ureia líquida" também pode se referir a uma corrente líquida contendo ureia de uma segunda unidade de produção de ureia.

[0024] De preferência, este processo compreende reciclar o líquido de depuração usado na seção de tratamento de acabamento para a seção de produção de NAU. De preferência, o líquido de depuração é reciclado de modo que seja pelo menos em parte incluído na solução aquosa de nitrato de amônio e ureia. O processo pode compreender, por exemplo, combinar o líquido de depuração usado na seção de tratamento de acabamento com a solução aquosa de nitrato de amônio, a solução de ureia aquosa purificada e/ou a ureia líquida concentrada.

[0025] O processo compreende submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento e o gás de exaustão de NA a um tratamento com um líquido de depuração ácido, em particular, na mesma seção de tratamento de acabamento. Consequentemente, vários componentes de ambas as correntes de gás de exaustão são removidos do gás de exaustão e terminam em uma corrente de líquido (corrente de reciclagem de líquido), em particular, nitrato de amônio e ureia. Por exemplo, a depuração usa uma solução circulante como líquido de depuração, com água de recuperação adicional. Um fluxo de purga é obtido a partir do depurador, geralmente com 10% a 60% de ureia em peso, que fornece a corrente de reciclagem de líquido.

[0026] O processo compreende, de preferência, incluir ao menos parte da corrente de reciclagem de líquidos, bem como toda, na solução de NAU. De preferência, ao menos parte da corrente de reciclagem de líquido, bem como toda, é combinada com uma corrente contendo nitrato de amônio na seção de produção de NAU, por exemplo, na unidade misturadora. Na presente invenção, a corrente de reciclagem de líquido refere-se ao líquido de depuração usado na seção de tratamento de acabamento após a retirada daquela seção.

[0027] Esta modalidade preferencial evita, vantajosamente, a necessidade de um tratamento separado da dita corrente de reciclagem de líquido. Além disso, essa modalidade permite recuperar, por exemplo, nitrato de amônio e/ou ureia dos gases de exaustão, permitindo assim uma maior produção de NAU. Esta modalidade pode, também, permitir a recuperação de ácido nítrico a partir do gás de exaustão de NA, permitindo assim uma redução no consumo de ácido nítrico na seção de produção de NA. Além disso, é permitido o ajuste da concentração da solução de NAU. Uma vantagem particular dessa modalidade é que a ureia no gás de exaustão de acabamento pode, opcionalmente, ser recuperada em NAU ao invés de em uma corrente de produto de ureia. Consequentemente, o processo permite eliminar a reciclagem de quaisquer aditivos adicionados à ureia, como agentes antiaglomerantes e auxiliares de granulação, em particular formaldeídos, de volta em uma unidade de produção de ureia.

[0028] O líquido de depuração de reciclagem utilizado na seção de tratamento de acabamento para a seção de produção de NAU é particularmente vantajoso se uma parte da ureia líquida for usada como um produto de ureia muito puro ou for usada para a produção desse produto de ureia. Exemplos de tais produtos de ureia são o Fluido de Exaustão de Diesel (DEF) e os produtos de ureia que são adequados para a preparação de DEF pela adição de água desmineralizada (em conjunto chamados de produtos DEF). O DEF é, geralmente, uma solução aquosa de ureia com um máximo de 0,3% em peso de biureto e 0,2% em peso de alcalinidade, em particular <0,2%, em peso de amoníaco, com 32,5% em peso de ureia. O DEF é injetado no gás de cauda de motores de combustão para reagir com NOx para reduzir a emissão de NOx. A presença de contaminações no DEF não é desejável; em particular, a presença de formaldeído e outros agentes antiaglomerantes é indesejada. O DEF é geralmente produzido pela diluição de ureia líquida, como solução de ureia aquosa purificada, ou pela dissolução de grânulos de ureia com água desmineralizada. A ureia líquida ou os grânulos de ureia devem, portanto, ter também um nível muito baixo de biureto, alcalinidade e outras contaminações.

[0029] Consequentemente, o processo compreende, de preferência, uma etapa de preparação de um produto de ureia de uma parte de uma corrente de ureia líquida da unidade de produção de ureia que tem uma seção de acabamento, sendo que o produto de ureia é um produto DEF. De preferência, o produto DEF tem no máximo 0,3% em peso de biureto e no máximo 0,2% em peso de alcalinidade, particularmente <0,2% em peso de amônia, e compreende no máximo 0,10% em peso de aditivos, de preferência menos que 0,010% em peso de aditivos, ou por exemplo, menos que 0,010% em peso de formaldeído, e pelo menos 30% em peso de ureia, com base no peso total do produto. De preferência, o produto é essencialmente isento de formaldeído. De preferência, o processo compreende, ainda, a adição de um aditivo à outra parte da dita corrente de ureia líquida, por exemplo, um agente antiaglomerante como formaldeído. Portanto, um processo preferencial compreende dividir uma corrente de ureia líquida da unidade de produção de ureia que tem a seção de acabamento em ao menos duas partes, e adicionar um aditivo a uma das ditas correntes a jusante da dita divisão, sendo que a jusante é definida em relação à dita corrente, e preparar o produto de DEF a partir de outra corrente, sendo que o dito aditivo é, de preferência, um formaldeído, e sendo que a corrente com o dito aditivo é submetida à solidificação na seção de acabamento, sendo que a solidificação é, de preferência, granulação. Nesse processo, o gás de exaustão da solidificação é depurado na seção de tratamento de acabamento e a corrente de reciclagem líquida obtida com a depuração é incluída no produto NAU, por exemplo, fornecida à seção de produção de NAU.

[0030] Consequentemente, um processo para a produção de um produto de ureia sólida, um produto de DEF e NAU compreende, de preferência, produzir NAU e ureia líquida com o uso de uma parte da ureia líquida para produzir um produto de DEF, e usar a outra parte de ureia líquida para produzir um produto de ureia sólida através da adição de um aditivo, tal como um formaldeído, e solidificando a ureia, como por granulação, em que um gás de exaustão de acabamento é obtido. O gás de exaustão compreende ureia, amônia e o dito aditivo. Pelo menos parte da ureia é recuperada do gás de exaustão em uma corrente de reciclagem, por exemplo por depuração, e pelo menos parte da dita corrente de reciclagem é incluída no produto de NAU. O processo, de preferência, não compreende fornecer a corrente de reciclagem em uma corrente a partir da qual o produto DEF é preparado. Esse processo pode, em princípio, ser usado independentemente do recurso de suprir um gás de exaustão de NA para uma seção de tratamento de acabamento, embora a combinação seja preferencial.

[0031] Um processo adequado para a preparação de DEF é descrito, por exemplo, na publicação EP1856038A1 e compreende o uso de uma solução aquosa de ureia obtida diretamente a partir ou após a seção de recuperação da planta de fundição de ureia, e diluindo a solução aquosa de ureia com água para obter a solução desejada. Em termos da presente invenção, por exemplo, a solução de ureia aquosa purificada pode ser diluída para preparar o DEF.

[0032] O processo compreende submeter a amônia e o dióxido de carbono a condições de formação de ureia, de modo a obter uma solução aquosa de ureia.

[0033] A ureia pode ser sintetizada por qualquer método adequado. 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, o descrito em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A27, 1996, páginas 333 a 350. Neste processo, a seção de síntese de alta pressão é seguida por uma ou mais seções de recuperação. A seção de síntese compreende, por exemplo, um reator, um removedor e um condensador. A seção de síntese é operada a uma alta pressão, como 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 d'água é adicionado para aquecer a solução. A solução de ureia deixa o permutador de calor na parte inferior, enquanto a fase de vapor deixa o removedor na parte superior. O vapor que deixa o dito removedor contém amônia, dióxido de carbono e uma pequena quantidade de água. O dito vapor é condensado através da formação de carbamato de amônio 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 carbamato de amônio, água e ureia juntos com a amônia não condensada, dióxido de carbono e vapor inerte é 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 entre 2,5 e 4 mol/mol. Também é possível que o condensador e o reator sejam combinados em uma peça de equipamento (por exemplo, um reator combinado. 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 fornecida ao removedor e o vapor inerte que contém amônia não condensada e dióxido de carbono é, por exemplo, enviado para uma seção de depuração que opera em uma pressão semelhante à do reator. Na 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 usada como absorvente naquela seção de depuração.

[0034] O dito vapor do dito reator pode, por exemplo, também ser enviado diretamente à seção de nitrato de amônio para neutralização (isto é, reação com ácido nítrico de modo a formar nitrato de amônio). A solução de ureia que deixa o removedor nessa seção de síntese pode, por exemplo, ter uma concentração de ureia de, pelo menos, 45% em peso e, de preferência, pelo menos 50% em peso, permitindo, assim, o tratamento em um único sistema de recuperação a jusante do removedor. Essa solução de ureia é chamada de solução aquosa de ureia. Essas preferências também se aplicam à segunda unidade de produção de ureia, se usada.

[0035] No processo da invenção, ao menos parte da solução aquosa de ureia é purificada em uma seção de recuperação. Nesta seção, a solução aquosa de ureia é purificada para remover o carbamato de amônio residual de modo a formar uma solução aquosa de ureia purificada. A seção de recuperação compreende, por exemplo, um aquecedor, um separador de líquido/gás e um condensador. A pressão nessa seção de recuperação está, de qualquer modo, entre 200 a 6000 kPa. Por exemplo, uma seção de recuperação de baixa pressão (200 a 700 kPa (2 - 7 bar)) pode ser usada, ou uma seção de recuperação de pressão média (1200 - 4000 kPa (12 - 40 bar)) seguida de uma seção de recuperação de baixa pressão. No aquecedor da seção de recuperação o volume de amônia e dióxido de carbono é separado da ureia e fase de água aquecendo-se a solução de ureia. Geralmente vapor d'água é usado como agente de aquecimento. A solução aquosa de ureia purificada contém uma pequena quantidade de amônia e dióxido de carbono dissolvidos e deixa a seção de recuperação. Opcionalmente, pelo menos parte da solução aquosa de ureia purificada é enviada a uma seção de processamento de ureia a jusante, também chamada de seção evaporação de ureia ou seção de evaporação. Na presente invenção, a solução de ureia aquosa purificada é opcionalmente submetida à evaporação de água de modo a formar um líquido de ureia concentrado que é geralmente chamado de um fundido de ureia.

[0036] A invenção não é limitada a qualquer processo de produção de ureia particular. Outros processos e instalações incluem aqueles que são baseados em tecnologia como plantas de reciclagem total, o processo HEC desenvolvido pela Urea Casale, o processo de ACES desenvolvido pela Toyo Engineering Corporation e o processo desenvolvido pela Snamprogetti. Todos esses processos, e outros, podem ser usados no processo da invenção.

[0037] O processo da invenção compreende submeter a amônia e o ácido nítrico a condições de formação de nitrato de amônio de modo a formar uma solução aquosa de nitrato de amônio. Esta etapa também resulta em um gás de exaustão. A unidade, o reator ou a seção em que esta reação é executada podem ser chamados de seção de produção de NA.

[0038] O nitrato de amônio pode, por exemplo, ser produzido pela reação de amônia com uma solução forte de ácido nítrico enquanto o pH da solução é mantido dentro de limites estreitos. A amônia é, por exemplo, usada em sua forma anidra como gás e o ácido nítrico é, por exemplo, concentrado (faixa de concentração típica: 40 a 80% em peso, tal como cerca de 60% em peso). A solução de nitrato de amônio é prontamente formada através de uma reação de neutralização exotérmica, tipicamente a uma concentração de cerca de 70% a 95%, tal como de 83% a 88%, por exemplo, com pH de cerca de 7.

[0039] A seção de produção de NA pode, por exemplo, compreender um reator neutralizador baseado em uma combinação de tipo U de um tubo circulador e um tubo misturador com um reator de vaso de separação. A reação é, por exemplo, realizada a 0,15 MPa e 135 a 165°C.

[0040] Opcionalmente, o processo pode compreender a preparação de produtos de nitrato de amônio sólido de uma parte do nitrato de amônio, como perolados ou grânulos, sendo que, de preferência, o excesso de água é evaporado até um teor de nitrato de amônio (NA) de 95% a 99,9% de concentração.

[0041] O ácido nítrico utilizado na produção de nitrato de amônio pode ser obtido de um fornecimento externo. De preferência, o ácido nítrico é produzido no local. Consequentemente, o processo compreende opcionalmente a oxidação de amônia anidra a óxido nítrico, por exemplo, na presença de um catalisador, e a reação de óxido nítrico com oxigênio para formação de dióxido de nitrogênio. O processo compreende, opcionalmente, absorver o dióxido de nitrogênio em água para formar ácido nítrico e óxido nítrico, ou reagir o dióxido de nitrogênio com oxigênio e água para formar ácido nítrico. Consequentemente, o sistema para o processo da invenção compreende, opcionalmente, uma unidade para a produção de ácido nítrico. Esta unidade geralmente será alimentada a partir de fontes externas e possui uma saída para ácido nítrico que está em comunicação fluida com uma entrada para ácido nítrico da unidade para a produção de nitrato de amônio.

[0042] A amônia usada na seção de produção de NA pode, por exemplo, pelo menos em parte ser obtida a partir do gás de exaustão da unidade de produção de ureia e/ou da seção de produção de NAU. De preferência, também o gás de exaustão contendo amônia da unidade de produção de ureia e/ou da seção de nitrato de amônio e ureia é enviado a uma entrada de gás da seção de tratamento de acabamento.

[0043] Consequentemente, o processo pode compreender o fornecimento à seção de produção de NA de gás de exaustão contendo amônia, tais como vapores suspensos, da seção de síntese de ureia, da seção de recuperação e/ou da seção de evaporação de ureia.

[0044] O gás de exaustão pode, por exemplo, ser obtido a partir de uma seção de recuperação da unidade de produção de ureia, sendo que o carbamato de amônio na solução de síntese de ureia é decomposto em dióxido de carbono e amônia, tipicamente em baixa pressão (0,1 a 1 MPa, em particular 0,2 - 0,7 MPa) e/ou a uma pressão média (1 a 4 MPa, de preferência 1,5 a 3,0 MPa).

[0045] O processo compreende ainda, opcionalmente, a passagem de gás de exaustão de uma seção da unidade de produção de ureia diferente da seção de acabamento, por exemplo, da seção de evaporação de ureia para a seção de tratamento de acabamento. Por exemplo, pelo menos parte de uma corrente que compreende vapor d'água evaporado na seção de evaporação de ureia pode ser fornecida à seção de tratamento de acabamento.

[0046] O processo compreende combinar uma solução aquosa de nitrato de amônio e ao menos alguma ureia líquida em uma seção de nitrato de amônio e ureia (seção de produção de NAU), de modo a obter uma solução aquosa de nitrato de amônio e ureia (NAU).

[0047] No processo da invenção, uma parte da solução de ureia aquosa purificada e/ou da ureia líquida concentrada é combinada com a solução aquosa de nitrato de amônio. Consequentemente, a solução aquosa de nitrato de amônio é combinada com a solução aquosa de ureia purificada caso o processo não envolva submeter ao menos parte da solução aquosa de ureia purificada à evaporação, e a solução aquosa de nitrato de amônio é combinada com a solução aquosa de ureia purificada e/ou com ureia líquida concentrada, se o processo envolve submeter ao menos parte da solução aquosa de ureia purificada à evaporação. No entanto, isso não é essencial e, em princípio, a ureia fornecida à seção de produção de NAU pode ser obtida a partir de qualquer fonte.

[0048] Em uma modalidade preferencial, uma corrente de ureia líquida concentrada fornecida à seção de produção de NAU compreende uma parte menor da quantidade total de ureia líquida fornecida à seção de produção de NAU. Isto permite o ajuste e o controle da concentração de ureia na seção de produção de NAU.

[0049] Opcionalmente, uma parte da solução de ureia aquosa purificada obtida a partir da seção de recuperação da unidade de produção de ureia pode ser fornecida à seção de produção de NAU, enquanto a outra parte pode ser fornecida à seção de evaporação e subsequentemente à seção de acabamento. Consequentemente, a concentração de ureia da ureia líquida fornecida à seção de produção de NAU pode, por exemplo, ser diferente da concentração de ureia da ureia líquida fornecida à seção de acabamento.

[0050] A seção de produção de NAU compreende, de preferência, uma unidade misturadora, como por exemplo, um misturador estático ou um misturador de tubulação, por exemplo, uma série de misturadores estáticos. Preferencialmente, o processo compreende misturar uma solução aquosa de nitrato de amônio e ureia líquida.

[0051] Os produtos de NAU obtidos com o presente processo contêm, por exemplo, 28% a 32%, em peso, de nitrogênio total e, tipicamente, de 29% a 38%, em peso, de ureia, e de 36% a 48%, em peso, de nitrato de amônio, sendo o restante água.

[0052] No processo da invenção, uma unidade de produção de ureia compreende uma seção de acabamento adaptada para solidificar a ureia líquida. Geralmente, a ureia líquida é concentrada antes de ser submetida à solidificação. A seção de acabamento é, por exemplo, a seção de acabamento da unidade de produção de ureia, na qual a solução aquosa de ureia e/ou a ureia líquida concentrada são produzidas.

[0053] O processo compreende, opcionalmente, solidificar a ureia líquida na seção de acabamento.

[0054] A solidificação na seção de acabamento resulta em um gás de exaustão contendo amônia (gás de exaustão de acabamento). A solidificação, por exemplo, compreende a perolação, granulação e/ou pastilhação da ureia na seção de acabamento. Preferencialmente, a solidificação na seção de acabamento compreende expor a ureia líquida concentrada a uma corrente de ar de modo a obter partículas de ureia sólidas. O uso de tal corrente de ar resulta no gás de exaustão de acabamento. Consequentemente, a seção de acabamento tem uma saída de gás em comunicação fluida com uma entrada de gás de uma seção de tratamento de acabamento adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento à tratamento com um líquido de depuração ácido.

[0055] Essa seção de acabamento pode, por exemplo, ser uma torre de perolação, seção de granulação, seção de peletização, ou uma seção ou equipamento com base em qualquer outra técnica de acabamento. Uma seção de granulação pode, por exemplo, ser uma granulação em leito fluidizado, ou uma granulação em tambor, ou uma granulação em recipiente, ou qualquer outro dispositivo de granulação similar. A função principal dessa seção de acabamento é a conversão da ureia líquida, por exemplo, fundido de ureia, em uma corrente de partículas solidificadas. Para transferir a ureia da fase líquida para a fase sólida, o calor de cristalização deve ser removido. Mais ainda, geralmente um pouco de calor sensível 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 armazenamento e transporte seguro e confortável desse produto final. A remoção de calor total resultante na seção de acabamento é geralmente feita por evaporação de água e/ou resfriamento com ar. Para evaporar a água, a água entra na seção de acabamento como parte da ureia líquida ou é aspergida como água líquida em um local adequado no processo de acabamento. Geralmente, a maior parte do calor é removido através do resfriamento com ar. 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 de exaustão típico da seção de acabamento. Na seção de acabamento o ar entra em contato direto com o fundido de ureia e com as partículas de ureia solidificadas. Isso leva à contaminação do ar com poeira de ureia e amônia. Dependendo da natureza da seção de acabamento (perolação/granulação, tipo de granulação, condições selecionadas na granulação), a quantidade de poeira de ureia presente no ar pode variar amplamente, sendo que valores 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. A ureia no gás de exaustão de acabamento está presente principalmente sob a forma de poeira de ureia que compreende partículas com um diâmetro menor que 500 μm, com uma grande fração de partículas menores que 10 μm, como partículas de submícron. Em geral, essa poeira é transportada ao longo da corrente de ar quando a corrente de ar sai da seção de acabamento como gás de exaustão. Essa presença de poeira de ureia no gás de exaustão de acabamento geralmente torna um tratamento que compreende a remoção da poeira de ureia desejável, tanto para fins ambientais como para fins de eficiência, antes do ar poder ser ventilado de volta à atmosfera. 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 exemplar 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.

[0056] O processo de solidificação pode, também, compreender peletização, por exemplo, conforme descrito no pedido de patente U.S. n° 2006/111331. Nesse processo, partículas compreendendo ureia são produzidas em um peletizador, que compreende um dispositivo de alimentação, uma esteira e um dispositivo para remover os péletes formados a partir da esteira, através da alimentação de uma corrente líquida contendo ureia ao dispositivo de alimentação a partir do qual gotículas do líquido são dosadas à esteira, em que as gotículas contendo ureia se solidificam e se resfriam até uma temperatura de < 55°C. As partículas contendo ureia formadas são removidas da esteira.

[0057] No processo da invenção, uma seção de tratamento de acabamento é envolvida tendo uma entrada de gás em comunicação fluida com uma saída de gás da seção de acabamento, adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento (gás de exaustão de acabamento) à tratamento com um líquido de depuração ácido. O tratamento com um líquido de depuração ácido resulta na remoção de pelo menos parte da poeira de ureia e/ou amônia. Portanto, o processo pode compreender a depuração do gás de exaustão de acabamento. A depuração compreende, por exemplo, a adição de líquido de depuração em uma corrente de gás, geralmente em fluxo contracorrente.

[0058] A seção de tratamento de acabamento compreende ao menos um depurador para depuração com líquido de depuração ácido. A seção de tratamento de acabamento pode compreender depuradores adicionais para depuração com líquido de depuração ácidos ou outros líquidos.

[0059] Os tipos adequados de depuradores incluem, por exemplo, depuradores tipo Venturi, depuradores de leito recheados, depuradores de colisão e depuradores de bandeja de peneira. 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. As gotículas de aerossol de um gás de exaustão de NA podem ser consideradas como partículas contaminantes para o propósito de sua remoção em um depurador tipo Venturi. 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 predominante para partículas muito pequenas e colisão e interceptação é o mecanismo predominante para partículas maiores. Um depurador tipo 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).

[0060] A seção de tratamento de acabamento pode compreender um único depurador do tipo de Venturi ou uma pluralidade de depuradores do tipo Venturi. Adicionalmente, um ou mais depuradores tipo Venturi podem, por si só, compreender um ou mais tubos de Venturi.

[0061] Um depurador tipo Venturi usualmente compreende 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.

[0062] 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.

[0063] No caso de uma seção de tratamento de acabamento compreender um depurador, a seção de tratamento pode compreender seções para um ou mais pré-tratamentos ou pós-tratamentos. Por exemplo, pode ser usado um método de depuração Venturi como o descrito no pedido WO 2015/002535. Tal método compreende o arrefecimento do gás de exaustão a uma temperatura abaixo de cerca de 45°C, e/ou a uma diminuição de temperatura de ao menos 50°C, e submeter o gás de exaustão arrefecido à depuração com o uso de pelo menos um depurador Venturi. O arrefecimento compreende a adição de líquido de arrefecimento aquoso a uma corrente de gás, preferencialmente por aspersão, com mais preferência com o uso de um bocal de atomização, tal como através de um bocal de jato, por exemplo, concorrente com a corrente de gás. O arrefecimento geralmente fornece uma saturação líquida próxima ao equilíbrio. De preferência, a corrente de arrefecimento tem uma temperatura abaixo de 45°C, com mais preferência abaixo de 40°C e com a máxima preferência abaixo de 35°C. A temperatura de ar típica do gás de exaustão que sai de uma seção de acabamento de uma planta de ureia, tal como na granulação em leito fluidizado, é de cerca de 110°C. Após o arrefecimento, a temperatura situa-se, de preferência, abaixo de 45°C. Consequentemente, a temperatura da corrente de gás é reduzida, tipicamente, mais de 50°C, de preferência mais de 60°C, e, com a máxima preferência, mais que 65°C. De preferência, o líquido é aspergido de tal forma e consistência que as gotículas líquidas formadas são tão pequenas que evaporam rapidamente e uma saturação de líquido no quase equilíbrio de vapor é atingida dentro de um tempo curto, por exemplo, com tamanho de gotículas menores que 700 μm ou menores que 500 μm ou menores que 100 μm.

[0064] Além disso, pode ser usado um método como descrito no documento WO 2015/072854. Em tal método, a corrente de gás é submetida a arrefecimento em pelo menos dois estágios em série, com o uso de um líquido de arrefecimento a montante e um líquido de arrefecimento a jusante, com os termos a montante e a jusante sendo definidos com referência à direção de fluxo da corrente de gás, sendo que o material particulado solúvel dissolve no líquido de arrefecimento aquoso e em que o líquido de arrefecimento a jusante possui uma concentração mais baixa de material particulado dito dissolvido do que o líquido de arrefecimento a montante. Os documentos WO 2015/002535 e WO 2015/072854 são aqui incorporados a título de referência. Tal arrefecimento pode proporcionar a remoção da condensação de água sobre as partículas, aumentando assim seu tamanho de partícula, de modo que estas sejam melhor removidas em um depurador tipo Venturi.

[0065] Em uma modalidade preferencial, a seção de tratamento de acabamento compreende uma pluralidade de depuradores tipo Venturi operados em paralelo. De preferência, a seção de tratamento de acabamento é assim projetada para que esses tubos tipo Venturi paralelos possam ser operados independentemente entre si, isto é, o número de tubos tipo Venturi usados ao mesmo tempo pode ser adaptado durante o processo conforme desejado.

[0066] Um depurador tipo Venturi preferencial compreende uma chamada seção de MMV (Venturi de micro névoa). A seção de MMV consiste em múltiplos Venturis paralelos. Na seção de MMV quantidades grandes de líquido são aspergidas no gargalo dos venturis em cocorrente 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 μm a 700 μm. O tamanho de gotícula de líquido é um dos parâmetros que podem ser usados para controlar a eficiência da remoção de poeira.

[0067] Um sistema preferencial é fornecido por Envirocare compreendendo uma seção de arrefecimento e, a jusante da mesma, uma seção de MMV.

[0068] Em um depurador de leito compactado, a separação é geralmente obtida pelo contato entre o gás e o líquido de depuração sobre um leito compactado aleatório. Em um depurador de impacto, a separação é geralmente alcançada por inércia através de uma placa de impacto central. Por exemplo, uma corrente de gás de exaustão entra na unidade a partir do fundo e flui para cima através de uma série de bandejas, cada uma contendo perfurações. O líquido de depuração é introduzido a partir do topo da bandeja superior e cascateia para baixo em direção às bandejas inferiores. A corrente de gás passa através das perfurações e acelera. Isso resulta em uma zona fluidizada de líquido e gás. Uma unidade de depuração de impacto é geralmente dotada de uma seção de desumidificação final. Ainda uma outra opção para o depurador é um depurador de bandeja de peneira. Na presente invenção, o contato entre o gás e o líquido ocorre na bandeja de peneira. Por exemplo, uma corrente de líquido flui horizontalmente enquanto o gás passa através das peneiras.

[0069] Ainda uma outra opção é uma seção de tratamento de acabamento compreendendo um precipitador eletrostático úmido (WESP). Os precipitadores eletrostáticos úmidos desse tipo geral são conhecidos e descritos nas patentes do estado da técnica, incluindo os números de patentes US 1.339.480; 2.722.283; 4.389.225; 4.194.888; 6.106.592; e no estado da técnica discutido e citado nas mesmas.

[0070] A seção de tratamento de acabamento compreende, de preferência, duas partes em série, uma parte para depuração com líquido de depuração ácido e uma parte de remoção de poeira de ureia. As partes são, opcionalmente, compartimentos separados. A parte da remoção de poeira, como um depurador tipo Venturi, está, de preferência, a montante (em relação à corrente de gás de exaustão) da parte para depuração com líquido de depuração ácido.

[0071] Em uma modalidade, em adição à planta de NA, uma planta de nitrato de amônio e cálcio também está presente. O nitrato de amônio e cálcio ou CAN, também conhecido como nitro-calcário, é um fertilizante inorgânico amplamente usado. Uma variedade de nitrato de amônio e cálcio é feita pela adição de carbonato de cálcio/calcário em pó à nitrato de amônio; outra versão, completamente solúvel em água, é uma mistura de nitrato de cálcio e nitrato de amônio, que se cristaliza como um sal duplo hidratado: 5Ca(NO3)2^NH4NO3^10H2O.

[0072] A seção de acabamento da planta de CAN (em qualquer processo) produz um gás de exaustão de CAN, gás esse que pode também ser depurado na seção de tratamento de acabamento. A seção de tratamento de acabamento, em que também o gás de exaustão de CAN é depurado, compreende 2 compartimentos separados em série para depuração com líquido de depuração ácido, projetados para permitir que os líquidos de depuração utilizados de cada compartimento sejam usados de forma diferente. Em geral, o compartimento para depuração do gás de exaustão de CAN é posicionado a jusante do compartimento para depuração de um gás de exaustão de NA.

[0073] O depurador pode compreender uma sobrecarga da parte do depurador ácido. A depuração ácida é para remover amônia.

[0074] Conforme mencionado acima, o líquido de depuração usado da seção de tratamento de acabamento pode ser enviado à unidade misturadora para a síntese de NAU. No caso da presença de uma planta de CAN, isso geralmente exigirá primeiro a remoção da solução salina contendo cálcio. Em uma modalidade interessante, o dito líquido de depuração usado pode ser usado em si como uma corrente de produto NAU. Consequentemente, o líquido de depuração pode ser integrado a uma corrente de produto NAU, ou pode ser armazenado em um tanque para uso posterior.

[0075] Em uma modalidade preferencial, a gás de exaustão contendo amônia resultante da produção de nitrato de amônio é combinado com gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento para fornecer uma corrente de gás combinada e a corrente de gás combinada é submetida à depuração para remover gotículas e partículas e, subsequentemente, para depuração com líquido de depuração ácido na dita seção de tratamento de acabamento.

[0076] Se a seção de tratamento de acabamento compreender um ou mais depuradores tipo Venturi, a corrente gasosa de um gás de exaustão de NA é, de preferência, introduzida na seção de tratamento de acabamento a montante de um ou mais, ou todos, os depuradores tipo Venturi, em particular a montante dos tubos tipo Venturi. Isso pode ajudar a purificar os arrastes do fluxo de gás. Opcionalmente, o gás de exaustão de NA é fornecido em, ou a montante de, uma etapa de arrefecimento a montante de uma etapa Venturi. Isso pode proporcionar, vantajosamente, o crescimento das partículas arrastadas no gás de exaustão de NA.

[0077] A seção de tratamento de acabamento, por exemplo, compreende um depurador tipo Venturi ou um WESP, com mais preferência uma combinação, em série, de um depurador úmido (como um depurador de bandeja) e um depurador tipo Venturi, com o depurador tipo Venturi mais preferencialmente a jusante do depurador úmido. Com mais preferência, o depurador tipo Venturi compreende uma pluralidade de tubos tipo Venturi em paralelo. Em uma outra modalidade preferencial, um WESP é posicionado a jusante do depurador úmido, ou a jusante do depurador tipo Venturi, ou, com a máxima preferência, em série após o depurador úmido e o depurador tipo Venturi. Opcionalmente, a seção de tratamento de acabamento compreende um depurador para depurar com líquido de depuração ácido a jusante do depurador tipo Venturi e/ou WESP.

[0078] A invenção também fornece, como mencionado anteriormente, um método de modificação de uma planta, sendo que o método compreende a adição de uma conexão para comunicação fluida entre uma saída para gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio e uma entrada de gás da dita seção de tratamento de acabamento, como tubulação ou encanamento.

[0079] O método é geralmente um método para modificar ou renovar uma planta pré-existente. A planta pode ser de vários tipos e o método pode compreender etapas adicionais antes da adição da dita conexão. O método pode ser um método para modificar uma planta para produzir nitrato de amônio e ureia e um produto de ureia sólida. De preferência, a planta compreende, antes da modificação, uma unidade de condensação para condensar uma parte do gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio, e o método envolve eliminar ou contornar a dita unidade de condensação.

[0080] O método pode, também, ser parte de um método para modificar uma planta de nitrato de amônio, sendo que o método compreende adicionalmente a adição de uma unidade de produção de ureia e a adição de uma seção de produção de NAU. De preferência, a planta compreende, antes da modificação, uma unidade de condensação para condensar uma parte do gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio, e o método envolve eliminar ou contornar a dita unidade de condensação. O método pode, também, ser parte de um método para modificar uma planta para a produção de NAU compreendendo uma unidade de produção de ureia, em que o método compreende adicionalmente a expansão da unidade de produção de ureia pela adição de uma seção de acabamento.

[0081] O método pode, também, ser parte de um método para modificar uma planta de ureia que inclui uma seção de acabamento, em que o método compreende adicionalmente a adição de uma seção de nitrato de amônio.

[0082] A invenção também se refere a um sistema para a produção de ao menos ureia e nitrato de amônio e ureia, que compreende, como mencionado acima, (a) uma seção de produção de ureia (b) uma seção de nitrato de amônio (c) uma seção de nitrato de amônio e ureia e (d) uma seção de tratamento de acabamento, sendo que a dita seção de tratamento de acabamento compreende uma entrada de gás em comunicação fluida com a dita saída para o gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio.

[0083] De preferência, a entrada para receber a ureia líquida da dita seção de nitrato de amônio e ureia está em conexão fluida com a dita unidade de produção de ureia compreendendo uma seção de acabamento. De preferência, a unidade de produção de ureia compreende uma seção de síntese de ureia de alta pressão que compreende um removedor de alta pressão e um condensador de carbamato e um reator de ureia, ou um reator de ureia e um condensador de carbamato integrados, sendo que a dita unidade de produção de ureia compreende adicionalmente uma seção de recuperação e uma seção de evaporação. De preferência, a seção de nitrato de amônio compreende uma entrada em comunicação fluida para o gás de exaustão com uma ou mais da dita seção de síntese de alta pressão, seção de recuperação e seção de evaporação.

[0084] De preferência, a seção de tratamento de acabamento compreende uma saída para uma corrente de líquido em comunicação fluida com um ponto a jusante da dita saída para solução de nitrato de amônio, tal como com uma entrada da dita unidade misturadora. De preferência, tal sistema é também adequado para a produção de um produto de DEF, sendo que a unidade de produção de ureia compreende um divisor para dividir uma corrente de ureia líquida em ao menos duas correntes, e uma unidade para adicionar um aditivo a uma das ditas correntes a jusante do dito divisor e a montante de uma seção de acabamento, e uma unidade para preparar um produto de DEF a partir da outra corrente.

[0085] De preferência, a seção de tratamento compreende um depurador tipo Venturi, com mais preferência, um depurador de MMV.

[0086] A Figura 1 mostra um esquema de processo para um exemplo não-limitador de um processo e sistema de acordo com a invenção. O ácido nítrico 1 e o gás de amônia 2 são reagidos para fornecer uma solução aquosa de nitrato de amônio 3 em uma seção de nitrato de amônio A, produzindo, assim, um gás de exaustão 4. A solução aquosa de nitrato de amônio 3 é fornecida à seção de nitrato de amônio de amônio e ureia B e o gás de exaustão 4 da seção de nitrato de amônio A é fornecida a uma seção de tratamento de acabamento C. Na unidade de produção de ureia D, a ureia é produzida a partir de dióxido de carbono 5 e amônia 6, produzindo ureia líquida 9 (solução aquosa de ureia purificada e/ou ureia líquida concentrada) que é fornecida à seção de acabamento E. Opcionalmente, uma parte da ureia líquida 7 é fornecida à seção de nitrato de amônio e ureia B. Também é possível que a seção B receba ureia líquida de outra unidade de produção de ureia, em vez de, ou em combinação com, a ureia líquida 7. Na seção B, a ureia líquida é misturada com a solução aquosa de nitrato de amônio 3 para fornecer uma corrente de NAU 8. O sistema compreende também a seção de acabamento E, em que a ureia líquida concentrada 9 da unidade de produção de ureia D é solidificada. A seção de acabamento E produz um produto de ureia sólida 10 e é, por exemplo, um granulador ou torre de perolação. A seção de acabamento E usa ar de secagem/resfriamento 11 e fornece gás de exaustão contendo amônia 12 que é fornecido à seção de tratamento de acabamento C adaptada para submeter o gás de exaustão 12 à tratamento com um líquido de depuração ácido 13 para fornecer um gás de exaustão limpo 14. Opcionalmente, o líquido de depuração gasto 15 é reciclado fornecendo-se o mesmo à seção de nitrato de amônio e ureia B. Opcionalmente, o gás de exaustão da unidade de produção de ureia D é fornecido à seção de tratamento de acabamento C como uma corrente 16 e/ou à seção de nitrato de amônio A como uma corrente 17.

[0087] O termo "comunicação fluida" inclui 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 líquidos, podem fluir a partir da primeira parte da planta para a segunda parte da planta. Essa comunicação fluida é tipicamente fornecida por sistemas de tubulação, mangueiras, dutos, bombas ou outros dispositivos bem conhecidos pela pessoa versada para o transporte de fluidos. A comunicação fluida pode ser uma comunicação fluida direta, como qualquer uma das anteriormente mencionadas, sem envolver quaisquer equipamentos adicionais além dos próprios dispositivos de transporte de fluidos. A comunicação fluida também pode ser indireta, em que o fluido pode ser transportado através de um sistema de tubulação, mangueiras, dutos ou bombas, e também incluir outros equipamentos, tais como removedores ou reatores. Para uso na presente invenção, os termos "entrada" e "saída" também podem ser usados para correntes intermediárias.

[0088] O termo "corrente líquida" inclui suspensões e dispersões e, em geral, refere-se a uma corrente de fluido que compreende uma fase líquida contínua. O termo "corrente gasosa" não exclui a presença de gotículas e partículas arrastadas.

Claims

1. Processo para a produção de nitrato de amônio e ureia que compreende: (a) submeter amônia (6) e o dióxido de carbono (5) às condições de formação de ureia, de modo a obter uma solução aquosa de ureia (9), (b) purificar a solução aquosa de ureia em uma seção de recuperação para remover o carbamato de amônio residual de modo a formar uma solução aquosa de ureia purificada e, opcionalmente, submeter ao menos parte da solução aquosa de ureia purificada à evaporação, de modo a formar ureia líquida concentrada, (c) submeter a amônia (2) e o ácido nítrico (1) à condições de formação de nitrato de amônio para formar uma solução aquosa de nitrato de amônio (3); (d) combinar a dita solução aquosa de nitrato de amônio (3) e ao menos uma parte da solução de ureia aquosa purificada e/ou a ureia líquida concentrada (9), em uma seção de nitrato de amônio e ureia (B), de modo a obter uma solução aquosa de nitrato de amônio e ureia (8); (e) tratar o gás de exaustão contendo amônia (4) resultante da produção de nitrato de amônio (gás de exaustão de NA) com líquido de depuração ácido (13) em uma seção de tratamento de acabamento (C), caracterizado pelo fato de que a seção de tratamento de acabamento tem uma entrada de gás (12) em comunicação fluida com uma saída de gás de uma seção de acabamento (E) de uma unidade de produção de ureia, sendo que a seção de acabamento é adaptada para solidificar a ureia líquida, e em que a dita seção de tratamento de acabamento é adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia (12) da seção de acabamento (E) a tratamento com um líquido de depuração ácido.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a reciclagem de todo ou parte do líquido de depuração (15) usado na seção de tratamento de acabamento para a seção de nitrato de amônio e ureia.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende o envio de todo ou parte do líquido de depuração usado na seção de tratamento de acabamento diretamente à solução aquosa de nitrato de amônio e ureia.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende preparar uma adição de um produto de Fluido de Exaustão de Diesel (DEF), e em que o processo compreende a divisão de uma corrente de ureia líquida da unidade de produção de ureia que tem a seção de acabamento em ao menos duas correntes, a adição de um aditivo a uma das ditas correntes a jusante da dita divisão, e o preparo de um produto de DEF de uma outra corrente, em que o dito aditivo é, de preferência, um formaldeído, e em que a corrente com o dito aditivo é submetida à solidificação na seção de acabamento.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que adicionalmente o gás de exaustão contendo amônia (16) da unidade de produção de ureia e/ou da seção de nitrato de amônio e ureia é enviado a uma entrada de gás da seção de tratamento de acabamento.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o gás de exaustão contendo amônia resultante da produção de nitrato de amônio é combinado com gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento para fornecer uma corrente de gás combinada e a corrente de gás combinada é submetida à depuração para remover gotículas e partículas e, subsequentemente, à depuração com líquido de depuração ácido na dita seção de tratamento de acabamento.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o processo não envolve condensar o gás de exaustão resultante da produção de nitrato de amônio entre a seção de nitrato de amônio e ureia e a seção de tratamento de acabamento.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a produção de grânulos de Nitrato de Amônio e Cálcio (CAN) ao: (f) submeter uma parte da solução aquosa de nitrato de amônio da etapa (c) e uma corrente de sal de cálcio, como carbonato de cálcio ou nitrato de cálcio, a uma unidade de acabamento de CAN de modo a formar grânulos de CAN e um gás de exaustão de CAN, sendo que o dito gás de exaustão de CAN contém amônia, nitrato de amônio e partículas contendo Ca arrastadas; (g) alimentar o dito gás de exaustão de CAN na seção de tratamento de acabamento; sendo que a dita seção de tratamento de acabamento é adaptada para tratar o dito gás de exaustão de CAN com um líquido de depuração ácido formando, assim, uma solução salina contendo Ca antes de reciclar o líquido de depuração para a seção NAU.

9. Sistema para produção de ao menos ureia e nitrato de amônio e ureia, preferencialmente adequado ao processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, que compreende: (a) uma unidade de produção de ureia (D) que compreende uma seção de acabamento (E), sendo que a seção de acabamento possui uma saída de gás para gás de exaustão contendo amônia, (b) uma seção de nitrato de amônio (A) para produzir nitrato de amônio em comunicação fluida com uma fonte de ácido nítrico e uma fonte de amônia, tendo uma saída para a solução aquosa de nitrato de amônio e uma saída para o gás de exaustão, (c) uma seção de nitrato de amônio e ureia (B) que compreende uma unidade que possui uma entrada em conexão fluida com a dita saída para solução aquosa de nitrato de amônio e uma entrada para receber ureia líquida, para combinar a dita solução de nitrato de amônio e a dita ureia líquida, e tendo uma saída para solução de nitrato de amônio ureia, e (d) uma seção de tratamento de acabamento (C) que tem uma entrada de gás em conexão fluida com uma dita saída de gás para o gás de exaustão da dita seção de acabamento, adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento a tratamento com um líquido de depuração ácido, caracterizado pelo fato de que a dita seção de tratamento de acabamento compreende uma entrada de gás em comunicação fluida com a dita saída para gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a dita entrada para receber a ureia líquida da dita seção de nitrato de amônio e ureia está em conexão fluida com a dita unidade de produção de ureia compreendendo uma seção de acabamento, sendo que a dita unidade de produção de ureia compreende uma seção de síntese de ureia de alta pressão que compreende um removedor de alta pressão e um condensador de carbamato e um reator de ureia, ou um reator de ureia e um condensador de carbamato integrados, em que a dita unidade de produção de ureia compreende adicionalmente uma seção de recuperação e uma seção de evaporação, e em que a dita seção de nitrato de amônio compreende uma entrada em comunicação fluida para o gás de exaustão com uma ou mais da dita seção de síntese de alta pressão, seção de recuperação e seção de evaporação.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a dita seção de tratamento de acabamento compreende uma saída para uma corrente de líquido em comunicação fluida com um ponto a jusante da dita saída para a solução de nitrato de amônio, tal como com uma entrada da dita unidade.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que é também adequado para a produção de um produto de DEF, e sendo que a unidade de produção de ureia compreende um divisor para dividir uma corrente de ureia líquida em ao menos duas correntes, e uma unidade para adicionar um aditivo a uma das ditas correntes a jusante do dito divisor e a montante de uma seção de acabamento, e uma unidade para preparar um produto de DEF a partir da outra corrente.

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que a dita seção de tratamento compreende um depurador tipo Venturi, preferencialmente um depurador de MMV.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma seção de produção de nitrato de amônio e cálcio (CAN), sendo que a dita seção de produção de CAN compreende uma entrada para nitrato de amônio em comunicação fluida com uma saída para o nitrato de amônio da seção de nitrato de amônio, sendo que a seção de produção de CAN compreende uma seção de granulação que tem uma saída para o gás de exaustão em comunicação fluida com uma entrada de gás da seção de tratamento de acabamento.

15. Método para modificar uma planta, em que a planta compreende uma seção de nitrato de amônio (A) para reagir amônia e ácido nítrico sob condições de formação de nitrato de amônio, uma seção de acabamento (E) adaptada para solidificar ureia líquida e uma seção de tratamento de acabamento (C) que tem uma entrada de gás em comunicação fluida com uma saída de gás da dita seção de acabamento, adaptada para submeter o gás de exaustão contendo amônia da seção de acabamento a tratamento com um líquido de depuração ácido, caracterizado pelo fato de que envolve a etapa de adição de uma conexão (4) para comunicação fluida entre uma saída para gás de exaustão da dita seção de nitrato de amônio e uma entrada de gás da dita seção de tratamento de acabamento, como tubulação ou encanamento.