CN101687137A - 用硝酸铵尿素溶液洗除氨气体 - Google Patents

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Abstract

一种在CO2清除过程中洗除氨气的方法，包括的步骤有用碳酸铵溶液或混合碱溶液吸收至少(204)气流(202)中的一些CO2，导致释出＞的氨；再生(210)碳酸铵或混合碱溶液以产生浓缩CO2流；用氨捕集传质装置(214)与浓硝酸铵尿素溶液捕集氨；用硝酸把硝酸铵尿素溶液的pH值调到4至6之间；以及向硝酸铵尿素溶液中添加尿素，从而生产待商业配送的硝酸铵尿素(UAN)肥料产品。

Description

用硝酸铵尿素溶液洗除氨气体
技术领域
本发明属于在烟道气洗涤中吸收氨的技术领域。
背景技术
用碳酸铵溶液洗除二氧化碳气体是多年来已知的技术。吸收CO2的一种方法是使用碳酸铵溶液或混合碱溶液，所述混合碱溶液可以是碳酸铵与碳酸钾或碳酸钠。然而，由于氨在捕集二氧化碳所需的pH值条件下具有挥发性，为此如果要采用该方法清除烟道气中的CO2，则有必要从溶液中捕集任何释出的氨。因此需要一种在CO2洗除系统中洗除氨蒸气的方法及装置。
发明内容
本发明描述的是满足在CO2洗除系统中洗除氨蒸气所需的一种方法及装置。一种吸收氨蒸气的方法是使用尿素溶液，所述尿素溶液的pH值用硝酸加以调节，从而形成了硝酸铵尿素溶液(UAN)。硝酸铵尿素由30-35％重量的尿素、40-45％重量的硝酸铵和20-30％的水组成，是含氮28-32％的肥料。所述溶液的比重范围是1.283至1.320，pH值为7-7.5。当硝酸与尿素以生成贫氨溶液的比例结合时，溶液的pH值为4-6，并且可以与适当的传质装置一起用于吸收氨。参照以下的描述、权利要求和附图可以更好地理解本发明上述以及其它的特征、方面及优点。
附图说明
图1是显示用于实施本发明的一些部件的工艺流程图。
图2是描述本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明描述的是满足在CO2洗除系统中洗除氨蒸气所需的一种方法及装置。如图1所示，使碳酸铵或混合碱溶液102循环，以从含有CO2、H2O、O2和N2的烟道气流104中吸收CO2。输送该溶液通过再生器106，产生浓缩CO2流108用于存放。一经再生，使溶液循环返回CO2捕集部分110以吸收更多的CO2。在吸收CO2的过程中释放出氨。释放的氨量取决于吸收条件和吸收溶液的组成，但通常为100-8000ppm。CO2被捕集后，烟道气流向循环着浓硝酸铵尿素溶液的氨捕集传质部分112。用硝酸114把该溶液的pH值调节到4至6，从而使溶液贫氨，并形成硝酸铵，如方程(1)所示。
HNO3+NH3→NH4NO3            (1)
在NH3捕集112之前，或者在硝酸铵形成之后，向溶液中添加尿素116，用以维持待商业配送的浓硝酸铵尿素溶液118。
如图2所示，把含CO2的烟道气流202送入使用碳酸铵溶液吸收CO2的吸收装置部分204。通过CO2与CO3 2-的反应使碳酸铵转化成碳酸氢铵208，如(2)所示：
CO2+CO3 2-+H2O→2HCO3 -       (2)
把碳酸氢铵溶液引入到再生器210当中进行反应(2)的逆反应，产生可用于存放或实益用途处理的浓缩CO2流。把再生的溶液重新引入到吸收塔204中以清除更多的CO2。
由于碳酸铵溶液具有挥发性，烟道气离开吸收装置204时超过70％的CO2已被清除，还含有增添的氨蒸气。这时贫CO2的烟道气212进入氨蒸气回收部分214，从而在离开烟囱之前清除氨蒸气。在氨蒸气回收部分中，向硝酸铵尿素(UAN)溶液中添加硝酸216，使pH值降低到小于6。UAN在气液接触器中吸收烟道气中的氨蒸气。当UAN离开接触器时，一部分溶液作为产品218被去除，可以作为肥料产品使用，而其余的被回收，返回至氨蒸气回收部分214。添加另外的尿素220和HNO3酸216以保持所需的UAN比例并保持吸收NH3蒸气的能力。
作为洗除CO2气体过程的一部分，利用UAN进行氨吸收的优点是：
1.能够生产作为农作物所需之主要植物营养的氮肥。
2.能够以最少的资金成本生产氮肥。由于在洗除CO2气体过程中需要捕集氨，用于氮肥的生产只需要逐步增添设备，包括泵和仓储，这样可以利用现有的基础设施。
虽然本文已经描述了本发明优选的实施例，但以上的描述只是示例性的。相应领域的技术人员将会意识到可以对本文中所公开的发明做进一步的修改，并且所有这种修改被认为是归属于由所附权利要求所界定的本发明的范围之内。

Claims (20)

1.一种在CO2清除过程中吸收氨的方法，包括的步骤有：
用碳酸铵溶液或混合碱溶液吸收气流中的至少一些CO2，从而释出氨；以及
采用氨吸收方法吸收氨，所述氨吸收方法包括的步骤有：
提供硝酸铵尿素溶液；
向硝酸铵尿素溶液中添加一定量的硝酸，从而使溶液贫氨；以及
使氨与贫氨溶液接触，从而吸收氨并制备富硝酸铵的溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中硝酸的添加量能有效地使所述pH值调到4至6之间。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括脱出所述硝酸铵尿素的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在与氨接触之前向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在与氨接触之后向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
6.一种在CO2清除过程中吸收氨的方法，包括的步骤有：
用碳酸铵溶液或混合碱溶液吸收气流中的至少一些CO2，从而释出氨；以及
采用氨吸收方法吸收氨，所述氨吸收方法包括的步骤有：
提供硝酸铵尿素溶液；
把硝酸铵尿素溶液的pH值调到4至6之间，从而使溶液贫氨；以及
使氨与贫氨溶液接触，从而吸收氨并制备富硝酸铵的溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过添加有效量的硝酸把所述pH值调到4至6之间。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括脱出所述硝酸铵尿素的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在与氨接触之前向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在与氨接触之后向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
11.一种吸收气流中的氨的方法，包括的步骤有：
提供硝酸铵尿素溶液；
向硝酸铵尿素溶液中添加一定量的硝酸，从而使溶液贫氨；以及
使氨与贫氨溶液接触，从而吸收氨并制备富硝酸铵的溶液。
12.根据权利要求11所述的方法，其中硝酸的添加量能有效地使所述pH值调到4至6之间。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括脱出所述硝酸铵尿素的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在与氨接触之前向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在与氨接触之后向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
16.一种吸收气流中的氨的方法，包括的步骤有：
提供硝酸铵尿素溶液；
把硝酸铵尿素溶液的pH值调到4至6之间，从而使容易贫氨；以及
使氨与贫氨溶液接触，从而吸收氨并制备富硝酸铵的溶液。
17.根据权利要求16所述的方法，其中通过添加有效量的硝酸把所述pH值调到4至6之间。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括脱出所述硝酸铵尿素的步骤。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在与氨接触之前向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在与氨接触之后向所述硝酸铵尿素溶液中添加尿素的步骤。
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Open date: 20100331