BRPI0921863A2 - processo de granulação da uréia com um sistema de depuração de ácido e a integração subsequente de sal de amônio em grânulos de uréia - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE GRANULAÇÃO DE UREIA COM UM SISTEMA DE DEPURAÇÃO DE ÁCIDO E A INTEGRAÇÃO SUBSEQUENTE DE SAL DE AMÔNIO EM GRÂNULOS DE UREIA.
A invenção refere-se a um processo de granulação da ureia com sistema de depuração incluindo várias correntes residuais para a remoção de poeira e amônia do gás de exaustão de uma unidade de granulação de ureia compreendendo um granulador de ureia (1), um estágio de poeira do depurador do granulador (2), um estágio de ácido do depurador do granulador (3), refrigeradoresde produto (5), um estágio de poeira do deputador do refrigerador de produto (4), uma unidade de evaporação (6), e uma unidade do condensador (7). Deste modo uma primeira corrente de ar fresco (8),passando por uma primeira sequência de etapas do processo,é enviada no granulador de ureia (1), por meio do qual o ar carregado com poeira e amônia (9), é retirado do granulador (1) e transportado em um estágio de poeira do depurador do granulador (2), seguido por um estágio de ácido do depurador do granulador (2), seguido por um estágio de ácido do depurador do granulador (3), estágio este em que o ar carregado com amônia (12) é contatado com um ácido na fase líquida (22) e a amônia é depurada deste ar pela geração de um sal de amônio. Uma segunda corrente de ar fresco (15), passando por uma segunda sequência de etapas do processo, é usada para resfriar o produto retirado do granulador de areia (1), por meio do qual o dito resfriamento é realizado em refrigeradores de produto (5), deste modo o dito ar é aquecido, e posteriormente é transportado para um estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4). O gás de exaustão limpo (13) retirado do estágio de ácido do depurador do granulador (3), e o gás de exaustão limpo (18) retirado do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), são liberados na atmosfera (19). Por isso, o sistema de depuração é passado, que por si só é um sistema fechado completo, e totalmente separado da síntese de ureia, por meio da qual a corrente de solução de sal de amônio (23) do estágio de ácido do depurador do granulador (3), é alimentada no dito estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), por meio do qual a amônia da corrente de ar carregada com poeira (17) que sai dos refrigeradores de produto (5) é removida, e a substâncialíquida liberada (24) do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4) e a substância líquida liberada (11) do estágio de poeira do depurador do granulador (2) são enviadas para unidade de evaporação (6). A corrente de vapor (29) da unidade de evaporação (6), que contém amônia é fornecida na unidade do condensador (7), que libera um condensador de processo líquido (30), e o dito condensado de processo líquido (30) é fornecido de substância líquida concentrada (28) da unidade de evaporação (6), contendo ureia e sal de amônio, e uma fusão de ureia (26) de uma unidade de síntese (27) são transportadas no granulador de ureia (1), separadamente. Deste modo, o sal de amônio contido na corrente de substância líquida concentrada (28) é integrado no produto de ureia granulado.
Description
Z 1/16 | Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO
A presente invenção refere-se a um processo de granulação da ureia e ao aparelho adequado para operar este processo. A invenção integra um método para reduzir emissões de amônia a partir de uma instalação de granulação de ureia que é correntemente emitida por um processo de pro- dução de ureia convencional por depuração do gás de exaustão e recupera- çãoda sangria do depurador e integrando-a no processo de granulação de modo que sais de amônio estão completamente contidos pelo processo. Um processo comum para produzir grânulos a partir de uma composição líquida é descrito em US 5.779.945. O foco desta patente ço a tratamento e classificação de grânulos gerados com tamanhos diferentes. Aqui um aparelho de separação de gás/sólidos tal como um ciclone ou um x depurador é usado para separar o material sólido da corrente de gás de e- xaustão do aparelho. O tratamento avançado da corrente de gás de exaus- tão não é tomado em consideração ainda.
Na US 4.370.198 o gás de exaustão da unidade de granulação é enviado para um ciclone de separação de poeira seguido por um depurador úmido contínuo que igualmente contribui para a depuração da dita corrente de gás de exaustão. O líquido de depuração usado é parte da solução ou suspensão a ser procedida e o líquido de depuração que sai do depurador úmido é retroalimentado diretamente na unidade de granulação. Exemplar- mente, o processo descrito pode ser obtido para a produção de cloreto de sódio, ureia, sacarose ou óxido férrico, respectivamente. Por isso, a subs- tância líquida de depuração é parte da solução ou suspensão a ser proces- i sada e é enviada diretamente de volta na unidade de granulação. Este pro- cesso pode ser apenas obtido para depuração de poeira mas não é adequa- do para depuração de amônia.
Um outro exemplo para um aparelho e um método para trata- mento gasoso de remoção de poeira e limpeza simultânea do tipo úmido em um depurador de fluxo cruzado horizontal são divulgados na EP 0853971 A1. Esta invenção realiza a remoção de poluentes e poeira em uma torre recheada.
Em uma instalação de ureia o ar usado que sai de um granula- —dorde ureia que é equipado com um leito fluidizado contém além de poeira de ureia também amônia.
Esta contaminação de amônia precisa ser removi- da antes que a corrente de gás de exaustão possa ser solta na atmosfera.
A remoção da amônia de uma corrente de gás de exaustão é uma tecnologia bem conhecida.
Usualmente a corrente de gás de exaustão é tratada com uma solução de depuração de ácido.
Esta solução de depura- ção pode ser facilmente fabricada adicionando-se um ácido tal como ácido nítrico ou ácido sulfúrico à água.
A amônia é removida da corrente de gás por absorção química e convertida ao sal de amônio correspondente.
O uso . de ácido nítrico produz nitrato de amônio (AN), e o uso de ácido sulfúrico produz sulfato de amônio (AS) respectivamente.
Estas soluções contendo Í sal de amônio podem ser usadas para a produção de fertilizante de sulfato de amônio ou fertilizante de NPK, a tecnologia para isto é de última geração.
Em uma instalação de ureia, sais de amônio não ocorrem no processo e não podem ser facilmente processados em instalações de ureia existentes.
Uma instalação de produção de ureia convencional portanto tem apenas as seguintes opções para reduzir emissões gasosas de amônia da instalação de granulação: e descarregar a solução de sal de amônio diluída a uma corrente de água residual, « concentrar a solução de sal de amônio diluída até uma concen- tração que pode ser utilizada por outras instalações, por exemplo, NPK, « produzir fertilizante de UAS (ureia / sulfato de amônio) com um alto teor de enxofre, e produzir solução de UAN (ureia / nitrato de amônio). Todas estas alternativas requerem investimentos e mudanças significantes às condições de operação ou acarretam mudanças da compo- sição e características do produto.
Todas as opções acima resultam em no-
: 3/16 | vos produtos que requerem instalações adicionais para o transporte e mane- jo assim como serviços de energia em quantidades caras. Como uma con- sequência, atualmente, instalações de ureia são conduzidas sem remoção de amônia eficiente causando problemas ambientais severos. Portanto, a remoção da amônia de uma instalação de ureia é uma tarefa desafiadora que precisa ser resolvida.
Uma solução alternativa é descrita na WO 03/099721. Esta in- venção refere-se a um processo para remover amônia de uma corrente de gás contendo amônia convertendo-se a amônia na corrente de gás conten- do amônia com um ácido orgânico em um sal de amônio, ao passo que o sal de amônio obtido é contatado, em temperatura elevada, com peróxido.
O sal de amônio é por meio disto convertido em uma mistura contendo NH;3, CO, e H2O em um decomponente e pode facilmente ser reprocessado . em uma unidade de síntese de ureia. O peróxido é suplementar ao proces- so comum e pode relacionar-se a outros acompanhamentos negativos.
õ Também, para a conversão do sal de amônio em NHs3, CO, e H2O um de- componente separado além do projeto da instalação normal é requerido. Esta corrente de gás emergente não pode ser reprocessada em uma uni- dade de granulação mas precisa ser reciclada em uma unidade de síntese deureia.
Reduções de emissões de amônia também são descritas em M Potthoff, Nitrogen + Syngas, [online], Julho.Agosto 2008, páginas 39-41. Na figura 1 um sistema depurador de poeira e ácido combinado é mostrado. À amônia é absorvida na seção de depuração de ácido e convertida em sulfato —deamônio.A solução de sulfato de amônio é adicionada ao fluxo de reciclo voltando para a seção de evaporação. Nesta unidade ela é misturada com a fusão de ureia da unidade de síntese de ureia. A corrente de substância li- quida concentrada da evaporação é transportada no granulador de ureia. O condensado que sai da unidade de evaporação é utilizado como constituição paraosistema de depuração de poeira/amônia combinado. Com esta assim chamada Tecnologia de Conversão de Amônia a amônia no gás de exaustão pode ser reduzida para 30 mg/Nm?. A tecnologia sem depuração de ácido como mostrado em Brochure Urea, [online], 12-2007, páginas 1-24 reduz a amônia no gás de exaustão apenas a valores em torno de 160 mg/mº e é referida ainda aqui como tecnologia de última geração.
A tecnologia de conversão de amônia descrita em M Potthoff, Ni- trogen+ Syngas, [online], Julho.Agosto 2008, páginas 39-41 envolve ainda várias desvantagens. Antes de tudo, o equilíbrio hídrico neste sistema é um parâmetro crítico. Se perturbada, a síntese de ureia será contaminada com sulfato de amônio ou alternativamente grandes quantidades de água residual precisam ser tratadas. Além disso, a mistura de solução ácida com fusão de ureia concentrada na unidade de evaporação tem efeitos adversos sobre a granulação. Além disso, esta tecnologia envolve a geração de grandes quan- tidades de condensado contaminado com sulfato de amônio que precisa ser distribuído a vários depuradores, incluindo tecnologia de depuração de poei- - ra e ácido. Também a concentração de amônia remanescente no gás de exaustão obtido com esta tecnologia ainda não é suficiente ou satisfatória fg para instalações de granulação de ureia modernas.
O objetivo da invenção portanto é fornecer um processo que in- tegra e otimiza a tecnologia de depuração existente do gás de exaustão ge- rado pelo processo de granulação da ureia sem a produção de subprodutos ou correntes residuais. O processo deveria impedir problemas relacionados a tecnologias convencionais como descrito acima. Especialmente contami- nações da fusão de ureia de uma unidade de síntese de ureia devem ser excluídas. O processo não deveria usar quaisquer instalações caras adicio- nais. Além disso o processo não deveria usar serviços em quantidades ca- rastais como peróxido. Completamente o processo deveria ser mais ambi- entalmente favorável do que processos de granulação de ureia comuns de última geração encontrando-se um uso para os sais de amônio gerados pelo processo de depuração de amônia comum. Também é o objetivo da inven- ção fornecer o aparelho adequado para operar um tal processo.
Isto é obtido por um processo de granulação da ureia com sis- tema de depuração incluindo várias correntes residuais para a remoção de poeira e amônia do gás de exaustão de uma unidade de granulação de ureia
5/16 | compreendendo um granulador de ureia 1, um estágio de poeira do depura- | dor do granulador 2, um estágio de ácido do depurador do granulador 3, re- frigeradores de produto 5, um estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, uma unidade de evaporação 6, e uma unidade do condensa-
—dor7. Deste modo uma primeira corrente de ar fresco 8, passando por uma primeira sequência de etapas do processo, é enviada no granulador de ureia 1, por meio do qual o ar carregado com poeira e amônia 9 é retirado do gra- nulador 1 e transportado em um estágio de poeira do depurador do granula- dor 2, seguido por um estágio de ácido do depurador do granulador 3, está- gioesteem que o ar carregado com amônia 12 é contatado com um ácido na fase líquida 22 e amônia é depurada deste ar pela geração de um sal de amônio.
Uma segunda corrente de ar fresco 15, passando por uma segunda sequência de etapas do processo, é usada para resfriar o produto retirado . do granulador de ureia 1, por meio do qual o dito resfriamento é realizado em refrigeradores de produto 5, deste modo o dito ar é aquecido, e posteri- Í ormente é transportado a um estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4. O gás de exaustão limpo 13 retirado do estágio de ácido do depurador do granulador 3, e o gás de exaustão limpo 18 retirado do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, são liberados na at- mosfera 19. Porisso, o sistema de depuração é passado, que por si só é um sistema fechado completo de correntes residuais.
Neste processo a corrente de solução de sal de amônio 23 do estágio de ácido do depurador do granu- lador 3, é alimentada no dito estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, por meio do qual a amônia da corrente de ar carregada com poeira 17 que sai dos refrigeradores de produto 5 é removida, e a substância líquida liberada 24 do estágio de poeira do depurador do refrigerador de pro- duto 4 e a substância líquida liberada 11 do estágio de poeira do depurador do granulador 2 são enviadas para a unidade de evaporação 6. A corrente de vapor 29 da unidade de evaporação 6, que contém amônia é fornecida na unidade do condensador 7, que libera um condensado de processo líquido 30, e o dito condensado de processo líquido 30 é fornecido no estágio de ácido do depurador do granulador 3, e a corrente de substância líquida con-
centrada 28 da unidade de evaporação 6, contendo ureia e sal de amônio, e uma fusão de ureia 26 de uma unidade de síntese 27 são transportadas no granulador de ureia 1, separadamente. Deste modo, o sal de amônio contido na corrente de substância líquida concentrada 28 é integrado no produto de ureiagranulada.
Por isso, o sistema de depuração por si só é um sistema fecha- do completo, e portanto totalmente separado da síntese de ureia. Deste mo- do contaminações da fusão de ureia são evitadas.
A concentração de sal da substância líquida de depuração no estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4 incluído na se- gunda sequência de etapas do processo é 35 a 60 % em peso.
Outras opções da invenção são relacionadas à concentração da fusão de ureia 26 e corrente de substância líquida concentrada 28, contendo - ureia e sal de amônio, para o granulador de ureia 1 que é mantida em uma faixade 95 a 99,8% em peso. Preferivelmente, ela é mantida em uma faixa Í de 96 a 97,5 % em peso.
Uma outra modalidade é que o ácido 22 é selecionado do grupo consistindo em ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido cítrico, ácido láctico e ácido oxálico. Naturalmente, outros ácidos podem ser usados se eles foram não voláteis. Preferivelmente, ácido sulfúrico é usado, visto que ele é facilmente disponível e além disso, ele fornece enxofre que é con- siderado um nutriente altamente demandado.
A concentração do sal de amônia na substância líquida de rea- ção no estágio de ácido do depurador do granulador 3, incluído na primeira sequência de etapas do processo, é mantida < 10 % em peso, e preferivel- mente é mantida em uma faixa de 6 a 8 % em peso. Deste modo, o pH da corrente de substância líquida no estágio de ácido do depurador do granula- dor 3 incluída na primeira sequência de etapas do processo, é mantido em uma faixa de 2 a 6, e preferivelmente é mantido em uma faixa de 3,5 a 5,0, e omais preferivelmente é mantido em uma faixa de 4,0 a 4,5.
A concentração de ureia da substância líquida de reação no es- tágio de poeira do depurador do granulador 2 incluída na primeira sequência de etapas do processo é mantida em uma faixa de 35 a 60 % em peso. É preferível manter a concentração de ureia da substância líquida no estágio de poeira do depurador do granulador 2 incluída na primeira sequência de etapas do processo, em uma faixa de 45 a 55 % em peso.
Além disso, a concentração do sal de amônio na saída da uni- dade de evaporação 6 é mantida em porcentagem em peso abaixo de 12 % em peso, e ela é preferivelmente mantida em uma faixa de 9 a 11% em pe- so.
Opcionalmente, a mistura alimentada na unidade de evaporação G6é misturada com uma porção de fusão de ureia 31.
Além disso, a mistura de gases de exaustão limpos liberados na atmosfera 19 exibe uma concentração de NH; na faixa de 10 a 25 mg/Nmº, e preferivelmente exibe uma concentração de NH; sendo < 15 mg/Nm?. - O processo de granulação da ureia descrito com um sistema de depuração incluindo várias correntes residuais para a remoção de poeira e 7 amônia do gás de exaustão de um granulador de ureia deve ser operado em um aparelho compreendendo um granulador de ureia 1, um estágio de poeira do depurador do granulador 2, e um estágio de ácido do depurador do granulador 3, formando uma primeira sequência de aparelhos. Também incluídos são refrigeradores de produto 5, e um estágio de poeira do depu- rador do refrigerador de produto 4, formando uma segunda sequência de aparelhos, uma unidade de evaporação 6, uma unidade do condensador 7, um meio para fornecer o granulador de ureia com ar fresco 8, um meio pa- ra remover o ar carregado com poeira e amônia 9 do granulador de ureia 1 eparatransportá-lo no estágio de poeira do depurador do granulador 2, um meio para remover o ar 12 do estágio de poeira do depurador do granula- dor 2 no estágio de ácido do depurador do granulador 3, um meio para for- necer os refrigeradores de produto 5 com ar fresco 15, um meio para transportar o ar usado 17 dos refrigeradores de produto 5 para o estágio de — poeira do depurador do refrigerador de produto 4, um meio para liberar o ar limpo 18 do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4 e o ar limpo 13 do estágio de ácido do depurador do granulador 3, incluído na primeira sequência de aparelhos, na atmosfera 19, um meio para trans- portar a água de processo 21 e o ácido 22 para o estágio de ácido do de- purador do granulador 3, um meio para transportar a água de processo 10 para o estágio de poeira do depurador do granulador 2, um meio para transportar os grânulos de ureia 14 do granulador de ureia 1 para os refri- geradores de produto 5. Deste modo aparelhos do sistema de depuração são conectados em um tal modo que um sistema fechado completo de cor- rentes residuais é construído, compreendendo um meio para transportar a corrente de substância líquida 23 do estágio de ácido do depurador do gra- —nulador3 para o estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, e meio para transportar a corrente de substância líquida 24 do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4 e a corrente de subs- tância líquida 11 do estágio de poeira do depurador do granulador 2 para a : unidade de evaporação 6, um meio para transportar o gás de vapor 29 da unidade de evaporação 6 para uma unidade do condensador 7, um meio para transportar o condensado de processo 30 da unidade do condensador 7 para o estágio de ácido do depurador do granulador 3, e meio para trans- portar a fusão de ureia 26 e uma corrente de substância líquida concentra- da 28, contendo ureia e sal de amônio, separadamente entre si no granula- dordeureia1.
Uma modalidade adicional da invenção é que o aparelho com- preende um meio para misturar a corrente de substância líquida 24 do está- gio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, incluído na segunda sequência de aparelhos, com a corrente de substância líquida 11 do estágio de poeira do depurador do granulador 2 incluído na primeira sequência de aparelhos, um meio para alimentar a fusão de ureia 31 a esta mistura, e um meio para alimentar esta mistura no evaporador 6.
Uma outra opção do aparelho é que ele compreende um meio para alimentar a fusão de ureia à unidade de evaporação 6.
No que segue, a invenção é descrita em mais detalhe por via de exemplo. A figura 1 mostra um diagrama de bloco com um granulador de ureia com um leito fluidizado 1, um estágio de poeira do depurador do granu-
9/16 | lador 2, e um estágio de ácido do depurador do granulador 3, formando uma | primeira sequência de aparelhos, refrigeradores de produto 5, e um estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, formando uma segunda sequência de aparelhos, uma unidade de evaporação 6, uma unidade do — condensador7,eas correntes principais do processo. O granulador de ureia pode ser um granulador de tambor ao invés de um granulador com um leito fluidizado ou qualquer outro granulador, que usa ar fresco.
O granulador de ureia 1 é fornecido com uma corrente de subs- tância líquida concentrada contendo ureia e sal de amônio 28 retirados do evaporador6 igualmente com fusão de ureia 26, separadamente entre si. No granulador de ureia 1 os grânulos de ureia são formados no leito fluidizado, que é fluidizado e esfriado por uma corrente de ar fresco 8. Uma corrente de ar carregado com poeira e amônia 9 é retirada. Ela é primeiro depurada no - estágio de poeira do depurador do granulador 2, incluído na primeira corren- te de aparelhos, onde a poeira de ureia é removida. Uma corrente de água . de processo 10 é adicionada ao estágio de poeira do depurador do granula- dor 2 e a corrente de sangria 11 é enviada para a unidade de evaporação 6. Deste modo, o ar é resfriado por evaporação da água no depurador. A cor- rente de ar quase livre de poeira, mas carregada com amônia 12 é depurada no estágio de ácido do depurador do granulador 3, incluído na primeira se- quência de aparelhos onde a amônia é removida, e a corrente de gás de exaustão limpa 13 pode ser retirada. Os grânulos de ureia produzidos 14 são transportados para os refrigeradores de produto 5 onde uma corrente de ar fresco 15 resfíria o pro- —dutofinal 16. A corrente de ar carregada com poeira 17 é transportada para o estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 4, incluído na segunda sequência de aparelhos, onde a poeira de ureia é removida por lavagem enquanto o ar é resfriado por evaporação da água no depurador. À corrente de ar limpa 18 que sai do estágio de poeira do depurador do refrige- —rador de produto 4 é misturada com a corrente de gás de exaustão limpa 13 e é liberada para a atmosfera 19. A solução de depuração para o estágio de ácido do depurador do granulador 3, incluído na primeira sequência de aparelhos, consiste em água de processo 21 e na corrente de ácido 22 e condensado de processo
30. No estágio de ácido do depurador do granulador 3 a solução ácida reage com amônia produzindo uma corrente de solução de sal de amônio 23, que étransportada para o estágio de poeira do depurador do refrigerador de pro- duto 4, incluído na segunda sequência de aparelhos, por meio do qual a a- mônia da corrente de ar carregada com poeira 17 que sai dos refrigeradores de produto 5 incluídos na segunda sequência de etapas do processo, é re- movida. Esta solução arrasta a poeira de ureia da corrente de ar carregada com poeira 17.
A corrente de substância líquida resultante 24 do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto, incluído na segunda se- quência de etapas do processo, é combinada com a corrente de sangria 11 - do estágio de poeira do depurador do granulador 2 e a mistura resultante 25 é transportada para a unidade de evaporação 6, onde ela é concentra- ç da. A corrente de substância líquida concentrada 28 da unidade de evapo- ração 6 é alimentada ao granulador de ureia 1 para integrar o sal de amô- nio gerado no processo de granulação. Uma porção da fusão de ureia 31 pode ser adicionada à unidade de evaporação 6, de modo a manter a con- centração de ureia e a concentração de sulfato de amônio da corrente de substância líquida concentrada 28 na razão certa, mas a corrente de fusão de ureia 31 é preferida ser reduzida a um valor mínimo. O gás de vapor 29 retirado da unidade de evaporação 6 é transportado para uma unidade do condensador 7, onde ele é esfriado por água de resfriamento externa. O condensado de processo 30 gerado durante a condensação é enviado no estágio de ácido do depurador do granulador 3. Por exemplo, como uma modalidade preferida depuradores de fluxo cruzado do tipo horizontal são usados. Portanto um círculo fechado de correntes residuais é formado e todas as correntes residuais são recicladas. Além disso, os sais de amônio gerados são integrados no processo de granulação da ureia. Também o consumo de água de processo externa é reduzido a um valor mínimo. Com-
pletamente, esta combinação é caracterizada por sua compatibilidade ambi- ental.
Ao contrário da tecnologia de conversão de amônia descrita em M Potthoff, Nitrogen + Syngas, [online], Julho.
Agosto 2008, páginas 39-41, atecnologia da presente invenção evita a contaminação da fusão de ureia gerada na unidade de síntese de ureia 27 construindo-se um sistema de de- puração fechado.
Isto é obtido transportando-se a corrente de substância líquida concentrada 28 da unidade de evaporação 6 e a fusão de ureia 26 em meios separados para o granulador 1. Por intermédio da corrente 31 a- penas uma quantidade definida e controlável de fusão de ureia da unidade de síntese 27 é alimentada na unidade de evaporação 6. No exemplo 1 uma tabela é mostrada fornecendo algumas figu- ras típicas relativas à amônia nos processos de granulação da ureia de últi- . ma geração: A quantidade de amônia de 500 a 600 ppm em peso na alimen- tação à unidade de granulação é mais ou menos inevitável visto que ela é o resultado do equilíbrio formado na seção de evaporação a montante.
Cerca de 90 ppm de amônia são adicionadas através de formação de biureto na linha de solução de ureia, de modo que no total cerca de 590 a 690 ppm en- tram no granulador.Cerca de 50 ppm desta amônia são incluídas no produto final, por meio do qual o restante sai da instalação de granulação com o flu- xo de ar da unidade de granulação por intermédio de pilhas.
Isto resulta em uma concentração final de aproximadamente 130 a 160 mg/Nmº para a tec- nologia de última geração como apresentado em Brochure Urea, [online], 12- 2007, páginas 1-24. Uma concentração final de aproximadamente 30 mg/Nmº de amônia é encontrada em uma pilha combinada da assim chama- da tecnologia de conversão de amônia como descrito em M Potthoff, Nitro- gen + Syngas, [online], Julho.Agosto 2008, páginas 39-41, enquanto a tec- nologia inventiva descrita neste pedido leva a concentrações de amônia de 10 mg/Nmº.
Portanto uma melhora drástica pode ser obtida usando esta tecnologia.
tecnologia de últi- /tecnologia de con- [tecnologia ma geração (Bro- versão de amônia inventiva chure Urea, 2007) |(Potthoff, 2008 de evaporação de biureto entrada do granulador duto final 'Amônia livre liberada |= 540 a 640 ppm em peso (com base na solução I de ureia - Concentração de a- = 130 a 160 = 30 mg/Nm? = 10 mônia típica na pilha |mg/Nm? = 0,14 kg/tonproduto Img/Nm? combinada = 0,6 a 0,7 =0,05 Kg/tonproduto Kkg/tonproduto.
O exemplo 2 mostra aspectos econômicos vantajosos da tecno- logia de conversão de amônia formando a base da presente invenção em comparação à assim chamada tecnologia de conversão de amônia como descrito em M Potthoff, Nitrogen + Syngas, [online], Julho.Agosto 2008, pá- ginas 39-41 e tecnologia de última geração como apresentado em Brochure Urea, [online], 12-2007, páginas 1-24: Para cálculos de preços para amônia de cerca de 300 US$/mt, para ureia de cerca de 250 US$/mt, e para ácido sulfúrico de cerca de 20 USS$/mtsão previstos.
. 13/16 | tecnologia de última|tecnologia de con-ltecnologia geração, (Brochure|versão de amônia|linventiva Urea, 2007 Potthoff, 2008 lação: emissões de amônia:j= 100 kg/h 20 kg/h 7 kg/h (600 ppm de NH; em solução de ureia nual: ração da amônia: Uma perda de amônia anual de 800 mt/a significa no total um : prejuízo de 240.000 US$ por ano em instalações de granulação de ureia de - última geração comuns.
Usando a tecnologia de conversão de amônia uma recuperação de cerca de 640 mt/a é possível, que é um valor de cerca de 192.000 US$ Aproximadamente 2.500 mt/a de sulfato de amônio são produzidos por uma instalação tendo a mesma capacidade como uma usada para cálculos para a tecnologia de última geração. A produção de ureia adicional é cerca de
2.500 mt/a levando a um lucro de cerca de 625.000 US$ por ano. Conside- rando os custos do consumo de ácido sulfúrico de um tal processo de 1.900 mt/a, o que explica os custos de cerca de 38.000 USS por ano, uma econo- | mia total de cerca de 587.000 US$ por ano permanece
| [Bensficio econôminnanaet — — | ————fregrocoussa | Usando a presente invenção uma recuperação de amônia de cerca de 740 mt/a é possível, que é um valor de cerca de 222.000 US$. A- proximadamente 2.900 mt/a de sulfato de amônio são produzidos por uma instalação tendo a mesma capacidade como uma usada para cálculos para a tecnologia de última geração. A produção de ureia adicional é cerca de
2.900 mt/a levando a um lucro de cerca de 725.000 US$ por ano. Conside- rando os custos do consumo de ácido sulfúrico de um tal processo de 2.200 - mt/a, o que explica custos de cerca de 44.000 US$ por ano, uma economia total de cerca de 681.000 US$ por ano permanece. ] [Benefício econômico anuar — — | >> Jrestoonussa | Portanto a tecnologia inventiva leva a economias de cerca de
94.000 US$ por ano comparada à tecnologia de conversão de amônia como descrito em M Potthoff, Nitrogen + Syngas, [online], Julho.Agosto 2008, pá- ginas 39-41. Este efeito é devido à quantidade aumentada de amônia recu- perada que explica a produção de ureia adicional de 400 mi/a comparada à tecnologia de conversão de amônia.
Assim, uma solução é produzida que contém uma concentração de sal de amônio baixa e uma concentração de ureia alta. Não existe ne- nhuma mudança significante à especificação e qualidade do produto pela adição destas quantidades pequenas de sais de amônio. O teor de N do produto de ureia fica acima de 46 % de N, de modo que o produto é ainda um fertilizante de ureia típico.
As vantagens do processo proposto são: e Emissões de amônia significativamente mais baixas ao ambi- ente. e Benefícios de custo são obtidos reduzindo-se as perdas de amônia e deste modo aumentando-se a produção de fertilizante. e Um modo simples é usado para processar sais de amônio em instalações de granulação de ureia existentes. e Sistema de alça fechada sem nenhum reciclo para sintetizar ou descarregar ao sistema de água residual deste modo evitando contamina- ções com sulfato de amônio. e Um processo técnico provado e de baixo custo é usado para remover a amônia das correntes de gás de exaustão da instalação de granu- . lação de ureia com granulação de leito fluidizado. « Conforme a amônia recuperada é incluída no produto a produ- à ção de ureia é aumentada, levando a um benefício econômico significante. « Um produto de grau de fertilizante de ureia típico é produzido.
Legenda para itens referenciados 1 granulador de ureia 2 estágiode poeira do depurador do granulador 3 estágio de ácido do depurador do granulador 4 estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto 5 refrigeradores de produto 6 unidadede evaporação 7 unidadedo condensador 8 corrente de ar fresco 9 arcarregado com poeira e amônia 10 corrente de água de processo 11 corrente de substância líquida 12 corrente de ar carregada com amônia 13 corrente de gás de exaustão limpa 14 grânulos de ureia
15 corrente de ar fresco | 16 produto final 17 corrente de ar carregada com poeira 18 corrente de ar limpa 19 Atmosfera 20 alimentação de ácido 21 água de processo 22 corrente de ácido 23 corrente de solução de sal de amônio 24 corrente de substância líquida 25 mistura resultante 26 fusão de ureia 27 fusão de ureia da unidade de síntese - 28 corrente de substância líquida concentrada 29 gásdevapor í 30 condensado de processo 31 porção da fusão de ureia
Claims (13)
1. Processo de granulação da ureia com sistema de depuração incluindo várias correntes residuais para a remoção da poeira e amônia do gás de exaustão de uma unidade de granulação de ureia compreendendo * um granulador de ureia (1), «+ estágio de poeira do depurador do granulador (2), « estágio de ácido do depurador do granulador (3), e refrigeradores de produto (5), * um estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (MH je * uma unidade de evaporação (6), e uma unidade do condensador (7) por meio do qual - * uma primeira corrente de ar fresco (8), passando por uma primeira sequência de etapas do processo, sendo enviada no granulador de : ureia (1), por meio do qual * ar carregado com poeira e amônia (9) sendo retirado do gra- nulador (1) e transportado em um estágio de poeira do depurador do granu- lador (2), seguido por um estágio de ácido do depurador do granulador (3), estágio este em que o ar carregado com amônia (12) sendo contatado com um ácido na fase líquida (22) e amônia sendo depurada deste ar pela gera- ção de um sal de amônio, * uma segunda corrente de ar fresco (15), passando por uma segunda sequência de etapas do processo, sendo usada para resfriar o pro- —dutoretirado do granulador de ureia (1), por meio do qual e odito resfriamento sendo realizado em refrigeradores de pro- duto (5), e deste modo o dito ar sendo aquecido, e posteriormente sendo transportado para um estágio de poeira do depurador do refrigerador de pro- duto(4), * o gás de exaustão limpo (13) retirado do estágio de ácido do depurador do granulador (3), e o gás de exaustão limpo (18) retirado do es-
tágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), sendo liberados na atmosfera (19), caracterizado pelo fato de que o sistema de depuração é passado, que por si só sendo um sis- temafechado completo, por meio do qual « a corrente de solução de sal de amônio (23) do estágio de á- cido do depurador do granulador (3), sendo alimentada no dito estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), por meio do qual a amô- nia da corrente de ar carregada com poeira (17) que sai dos refrigeradores de produto (5)é removida, e + a substância líquida liberada (24) do estágio de poeira do de- purador do refrigerador de produto (4) e a substância líquida liberada (11) do estágio de poeira do depurador do granulador (2) são enviadas para a uni- .- dade de evaporação (6), e a corrente de vapor (29) da unidade de evaporação (6), que Y contém amônia sendo fornecida na unidade do condensador (7), que libera um condensado de processo líquido (30), e o dito condensado de processo líquido (30) sendo fornecido no estágio de ácido do depurador do granulador 6), e e a corrente de substância líquida concentrada (28) da unidade de evaporação (6), contendo ureia e sal de amônio, e uma fusão de ureia (26) de uma unidade de síntese (27) são transportadas no granulador de ureia (1), separadamente.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que a concentração da fusão de ureia (26) e corrente de substância líquida concentrada (28), contendo ureia e sal de amônio, para o granulador de ureia é mantida em uma faixa de 95 a 99,8 % em peso, e é preferivel- mente mantida em uma faixa de 96 a 97,5 % em peso.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ácido da corrente de ácido (22) é selecionado do grupo | consistindo em ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido cítrico, | ácido láctico e ácido oxálico.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a concentração de de sal de amônia da corrente de substância líquida no estágio de ácido do depurador do granula- dor (3) incluído na primeira sequência de etapas do processo, é mantida < 10% em peso, e preferivelmente é mantida em uma faixa de 6 a 8 % em peso.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o pH da corrente de substância líquida no estágio de ácido do depurador do granulador (3) incluído na primeira se- quência de etapas do processo, é mantido em uma faixa de 2 a 6, e preferi- velmente é mantido em uma faixa de 3,5 a 5,0, e o mais preferivelmente é mantido em uma faixa de 4,0 a 4,5.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a concentração de ureia da substância li- quida no estágio de poeira do depurador do granulador (2) é mantida em ' uma faixa de 35 a 60 % em peso.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a concentração de ureia da substância líquida no estágio de po- eira do depurador do granulador (2) é preferivelmente mantida em uma faixa de45a55% em peso.
8. Processo de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a concentração do sal de amônio na saída da unidade de evaporação (6) é mantida abaixo de 12 % em peso, e preferi- velmente é mantida em uma faixa de 9 a 11 % em peso.
9. Processo de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a mistura sendo alimentada na unidade de evaporação (6) é misturada com uma porção de fusão de ureia (31).
10. Processo de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a mistura de gases de exaustão limpos liberados na atmosfera (19) exibe uma concentração de NH; na faixa de 10 À a 25 mg/Nmº, e preferivelmente exibe uma concentração de NH; sendo < 15 | mg/Nmº?.
- 4/6
11. Aparelho de granulação de ureia com sistema de depuração incluindo várias correntes residuais para a remoção de poeira e amônia do gás de exaustão de um granulador de ureia adequado para operar um pro- cesso como definido na reivindicação 1,compreendendo e um granulador de ureia (1), « um estágio de poeira do depurador do granulador (2) e * um estágio de ácido do depurador do granulador (3), forman- do uma primeira sequência de aparelhos, e «+ refrigeradores de produto (5), e * um estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), formando uma segunda sequência de aparelhos, * uma unidade de evaporação (6), - * uma unidade do condensador (7), e * um meio para fornecer o granulador de ureia com ar fresco : (8), e um meio para remover o ar carregado com poeira e amônia (9) do granulador de ureia (1) e para transportá-lo no estágio de poeira do depurador do granulador (2), * um meio para remover o ar (12) do estágio de poeira do depu- rador do granulador (2) no estágio de ácido do depurador do granulador (3), * um meio para fornecer os refrigeradores de produto (5) com ar fresco (15), e um meio para transportar o ar usado (17) dos refrigeradores de produto (5) para o estágio de poeira do depurador do refrigerador de pro- duto (4), * um meio para liberar o ar limpo (18) do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4) e o ar limpo (13) do estágio de áci- do do depurador do granulador (3), incluído na primeira sequência de apare- lhos, na atmosfera (19), j « um meio para transportar água de processo (21) e ácido (22) | para o estágio de ácido do depurador do granulador (3),
. 5/6 « um meio para transportar água de processo (10) para o está- gio de poeira do depurador do granulador (2), + um meio para transportar os grânulos de ureia (14) do granu- lador de ureia (1) para os refrigeradores de produto (5) caracterizado pelo fato de que aparelhos do sistema de depuração são conectados em um tal modo que um sistema fechado completo de correntes residuais é construído, compreendendo * um meio para transportar a corrente de substância líquida (23) do estágio de ácido do depurador do granulador (3) para o estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), e * meio para transportar a corrente de substância líquida (24) do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4) e a corrente - de substância líquida (11) do estágio de poeira do depurador do granulador (2)paraa unidade de evaporação (6), : * um meio para transportar o gás de vapor (29) da unidade de evaporação (6) para uma unidade do condensador (7), * um meio para transportar o condensado de processo (30) da unidade do condensador (7) para o estágio de ácido do depurador do granu- lador(3)e * meio para transportar fusão de ureia (26) e um meio para transportar uma corrente de substância líquida concentrada (28), contendo ureia e sal de amônio, separadamente entre si no granulador de ureia (1).
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, compreendendo * um meio para misturar a corrente de substância líquida (24) do estágio de poeira do depurador do refrigerador de produto (4), com a cor- rente de substância líquida (11) do estágio de poeira do depurador do granu- lador (2), e e um meio de alimentar a fusão de ureia (31) a esta mistura, e * um meio para alimentar esta mistura na unidade de evapora- ção (6).
13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações
11 ou 12, compreendendo um meio para transportar uma porção de fusão de ureia para a unidade de evaporação (6).
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