CN101918115A - 从尿素合成工艺中的气态物流回收氨的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种回收包含在尿素合成工艺中产生的气态吹扫物流内的氨的方法，所述方法包括以下阶段：a)用pH处于1-6的含水酸溶液对气态吹扫物流进行洗涤，形成第一纯化气态物流和含有铵盐的水溶液；b)在用强碱处理后，于50-250℃的温度和1-40绝压巴的压力下对来自阶段a)的含有铵盐的水溶液进行汽提，形成包含NH3、H2O并且可能包含CO2的第二气态物流以及含有所述强碱的阳离子的盐的溶液；c)对来自阶段b)的含有所述强碱的阳离子的盐的溶液进行膜电化学方法(MEP)处理，形成用于阶段a)的酸的水溶液、用于阶段b)的碱的水溶液，并且可能形成所述强碱的阳离子盐的稀水溶液；d)将所述酸的水溶液和碱的水溶液分别循环到阶段a)和阶段b)，以及将来自阶段b)的所述第二气态物流循环到尿素合成工艺。还描述了相关设备。
Description
技术领域
本发明涉及从尿素合成工艺中的气态物流回收氨的方法。
背景技术
尿素的合成是这样进行的：氨和二氧化碳在高的压力和温度下反应，接着从含有未反应的产物的混合物中分离尿素，以及使未反应的产物循环回反应器。
因此，制备尿素的所有工业方法都基于按照如下反应的直接合成：
该合成按两个不同的反应步骤发生：
在第一步骤(A’)中，在室温下发生具有高反应速率的放热平衡反应，其要在步骤(A”)所需的高温下达到有利的平衡则需要高压。
在第二步骤(A”)，发生吸热反应，该反应只有在高温(＞150℃)下才达到明显的速率，具有在185℃下从化学计量比的各反应物的混合物开始的平衡状态，得到稍高于约50％的CO2转化率。可以通过升高NH3/CO2比来适当地提高这个不能令人满意的转化率。
上述两个反应步骤通常不是在反应器的分开区域中发生的，而是以反应混合物同时发生，因此，所述反应混合物包含尿素、水、氨、二氧化碳和氨基甲酸铵，在反应器的不同位置具有相对浓度，这取决于对所述过程做出贡献的不同的热力学和动力学因素。
在与本领域有关的具体文献中广泛地说明和描述了从氨和二氧化碳开始通过直接合成来生产尿素的方法。对最常见的尿素生产方法的大量评述可例如在“Encyclopedia of Chemical Technology”Kirk-Othmer编辑，Wiley Interscience，第四版(1998)，增刊，597-621页中找到。
尿素的工业生产方法通常这样进行合成：在反应器进料有NH3、CO2并且进料有来自未转化反应物的循环物流的碳酸铵和/或氨基甲酸铵的水溶液，在从150至215℃范围内的温度下，在至少130atm的压力下，以2.5-5的NH3/CO2摩尔比(相对于包括铵盐形式的氨的进料物流的总和计算)。除形成的水和给进的过量NH3外，反应器流出物还含有相当大量的CO2，主要是未转化的氨基甲酸铵的形式。
在装置的最后工段于合适的制粒机或造粒塔中通过空气冷却将熔融尿素固化成颗粒形式。
上述制粒或造粒工段导致许多与尿素生产装置有关的环境问题。
实际上，该工段中发生的所述过程目前面临着大量被氨(约50-250mg/Nm3空气)、尿素(约20-200mg/Nm3空气)和痕量甲醛污染的空气排放到大气内。
最近许多国家批准的法规将对于这些物质的排放所允许的最大值显著降低到低于这些水平。
包含在气态物流中的氨通过酸洗例如使用硝酸的去除方法是文献例如US 4,424,072中熟知的处理。含有氨的气态物流用酸性水溶液处理致使产生在水溶液中的铵盐。
特别地，当进行酸洗的含有氨的气态物流是来自尿素合成工艺的最后造粒或制粒工段的气态物流时，含有铵盐的水溶液还含有尿素和痕量甲醛。
不可以将含有铵盐的水溶液按原状循环到尿素的合成和/或浓缩工段，因为后者可然后被铵盐污染，这对于尿素的某些后续用途例如用于合成三聚氰胺的目的是绝对不期望的。
此外，如此获得的铵盐将具有以致于使其不可用的规格，因为其根本不适合于市场利益的目的。
由EP 1,695,755已知用膜电解法(MEP)处理包含铵盐的水溶液。这种处理允许回收用于氨的去除的酸，从而避免含有铵盐的水溶液循环到尿素装置且因此克服了可能的污染问题。
MEP表示膜电解方法或电化学方法，即其中使合适半透膜所隔开的两种或更多种导电溶液经受阳极和阴极之间的电场的方法：以这种方式有可能将阳离子从溶液中存在的离子中分离出。所述膜可以是可能与双极性膜组合的阴离子膜或阳离子膜。当可以使用双极性膜时，它们提高该方法的能量效率并且由层压在一起的阴离子膜和阳离子膜构成。
EP 1,695,755提出的方法设想用膜电解法(MEP)处理包含铵盐的水溶液，该处理允许回收用于洗涤气态物流中存在的氨的酸，所述氨可合适地进行回收。还获得氢氧化铵的水溶液，可对该水溶液进行热处理以获得可循环到尿素合成装置的气态氨物流。
EP 1,695,755中提出的解决方案具有多种缺点，特别是从电渗析槽产生氢氧化铵稀溶液形式的氨，其在以足够纯的形式循环到尿素合成装置之前需要特定和高成本的热汽提处理。
此外，如EP 1,695,755中所述用膜电解法(MEP)处理包含铵盐的水溶液还可让不期望的离子通过，所述离子导致完全不可循环的氢氧化铵水溶液，或者导致由不期望的中性NH3通过膜反迁移引起的过程功效的降低。
发明内容
本申请人现已发现克服现有技术状态的上述缺点并且进一步增强尿素合成工艺中氨的回收过程的方法。
因此本发明的目的涉及回收包含在得自尿素合成工艺中的吹扫气态物流内的氨的方法，所述方法包括以下阶段：
a)用pH处于1-6的含水酸溶液对气态吹扫物流进行洗涤，形成第一纯化气态物流和含有铵盐的水溶液；
b)在用强碱处理后，于50-250℃的温度和1-40绝压巴的压力下对来自阶段a)的含有铵盐的水溶液进行汽提，形成包含NH3、H2O并且可能包含CO2的第二气态物流以及含有所述强碱的阳离子的盐的溶液；
c)对来自阶段b)的含有所述强碱的阳离子的盐的溶液进行膜电化学方法(MEP)，形成用于阶段a)的酸的水溶液、用于阶段b)的碱的水溶液，并且可能形成所述强碱的阳离子盐的稀水溶液；
d)将所述酸的水溶液和碱的水溶液分别循环到阶段a)和阶段b)，以及将来自阶段b)的所述第二气态物流循环到尿素合成工艺。
本发明的目的还涉及用于实施上述方法的设备，该设备包含：
-酸洗单元(洗涤器)，其中使含有氨的气态吹扫物流与酸接触，
-氨汽提单元(汽提器)，其中使铵盐的含水物流与强碱接触并且将如此产生的游离氨作为蒸气从含水物流中提取出，以及
-双极性膜电渗析(BMED)单元或电渗析(ED)单元，其中形成含有所述酸的物流、含有所述碱的物流以及可能的含有相应盐的稀溶液的物流。
当在阶段c)中，形成所述强碱的阳离子盐的稀水溶液，在随后阶段d)将该溶液浓缩和循环到阶段c)的进料中。
根据本发明方法处理的气态吹扫物流可得自尿素合成工艺的各个工段和设备。在优选和最相关的情形中，由于通常涉及的气体体积的结果，其来自于尿素固化工段，众所周知的是所述尿素固化工段表示合成装置的区域，在所述区域中将熔融或在浓缩溶液中的尿素冷却和固化成适合于输送和农业中使用的通常颗粒形式。不同的固化技术是可能的，如之前所述，最常见和优选的固化技术被认为是制粒和造粒，其使用大体积的气态物流作为冷却剂。
然而，尿素装置中还存在含有作为污染剂的氨的其它气态吹扫物流或排出气态物流的来源，在没有适当的回收处理下不能使其释放，例如在储存区域中位于设施不同区域的吸气管中的物流，或者用于吹扫惰性产物的物流。所有这些物流可按照本发明进行处理，获得改善环境影响和另外回收待循环到装置的氨的双重优点。
因此来自尿素合成工艺的气态吹扫物流通常由被氨(约50-250mg/Nm3气体)、尿素(约20-200mg/Nm3气体)、加上痕量甲醛污染的气体组成。
该气体通常由空气组成，但是使用与空气不同的惰性气体的方法并未排除在本发明范围外；在这些情形中，所述气态吹扫物流主要由所述惰性气体组成。
气态吹扫物流优选以约45-100℃温度来自尿素合成装置并且用水进行初步洗涤以除去存在的大部分尿素和甲醛。
然而经受根据本发明方法的阶段a)的气态吹扫物流仍含有尿素和痕量甲醛。尿素通过随后阶段b)的处理水解产生CO2和NH3；这相对于现有技术状态的方法表示特别的优点，因为从汽提器获得的盐溶液中尿素的存在可在随后该盐溶液的EDMB或ED处理中产生许多问题。此外，以这种方式，还有可能回收尿素中含有的另外的氨，从而避免进一步分散到环境中。
阶段a)优选用任何质子型强酸的酸性水溶液进行，所述质子型强酸优选HNO3、H2SO4、H3PO4，更优选HNO3。
阶段a)优选在pH 4-5.5下实施。
来自阶段a)的含有铵盐的水溶液还含有尿素和痕量甲醛。
来自阶段a)的含有铵盐的水溶液优选预期5-50重量％、优选8-25重量％的铵盐浓度。
在进行根据本发明方法的阶段b)之前，有可能通过反渗透方法对其进行浓缩。
反渗透是其中由于使用合适的半透膜而将盐水溶液浓缩的方法(文献中已知的)。使所述盐水溶液相对于半透膜施压(在高于待处理盐水溶液的渗透压的压力下)；所述膜基本上仅可让水透过并且允许获得盐浓缩溶液的物流和没有或基本上没有盐的水物流。
来自阶段a)并且进行了反渗透的含有铵盐的水溶液具有6-66％重量、优选10-30％重量的铵盐浓度。
在根据本发明方法的阶段a)中形成的气态物流由基本上纯的空气或另一种惰性气体(例如氮气)组成：实际上，其具有10-25mg/Nm3气体的氨含量和5-30mg/Nm3气体的尿素含量。如果纯化气态物流由空气或氮气组成，则可使其在没有另外处理的情况下释放到大气中，因为其符合现行的环境法规。
随后在50-250℃的温度和1-40绝压巴的压力下，用强碱对可能如上所述进行了浓缩的来自阶段a)的含有铵盐的水溶液进行处理，形成包含所述强碱的阳离子的盐的溶液以及包含NH3、H2O并且可能包含CO2的气态物流。
特别地，阶段b)包括由于加入强碱的水溶液而将铵盐转变为氨。
强碱优选是在水中具有高的溶解性的离子型氢氧化物，例如NaOH或KOH。更优选地，该强碱是NaOH。
在其中于阶段a)中使用HNO3和于阶段b)中使用NaOH的非限制性情形中，发生以下反应：
NH4NO3(水溶液)+NaOH(水溶液)→NaNO3(水溶液)+NH3(水溶液)+H2O
强碱水溶液以中和铵盐溶液的过量酸并且基本上转变所有氨的量加入。
例如，当用于阶段b)的强碱是NaOH时，则盐是钠盐，特别地，当用于阶段a)的酸是HNO3时该盐是硝酸钠。
由铵盐转变的游离氨作为水合氨或氢氧化铵存在于水溶液中，在该方法的压力和温度条件下按照相平衡迁移到气相中并且作为气态物流被分离。
在阶段b)中，形成如所提及的包含NH3、H2O并且可能包含CO2的第二气态物流，可将其优选在浓缩以及可能的部分或全部冷凝后循环到尿素合成工艺或氨生产工艺。
因此阶段b)允许获得无水的或者以任何比例在水溶液中的氨，可将其循环到尿素合成工艺或其它工艺例如氨的合成工艺。
在阶段b)中，将氨从含有强碱的盐的水溶液中提取出(汽提)。
优选通过加入蒸气以有助于达到所需温度和有助于氨的去除来实施阶段b)。作为替代方案，可通过间接加热供给热量。根据已知的汽提技术原理，通过热效应形成的或者由外部给进的蒸汽还有利地产生氨到气相的驱动作用，从而有助于其从溶液中提取。
必须对阶段b)中的温度和压力条件进行选择以致使形成溶液和气态物流。
阶段b)优选在140-200℃的温度和3-18绝压巴的压力下进行。
在优选的实施方案中，通过在汽提阶段期间在约3巴和约150℃的温度下操作，包含NH3、H2O和CO2的物流具有15-25％重量不等的氨浓度。
在根据本发明的方法的阶段c)中，对含有用于阶段b)的强碱的阳离子的盐的水溶液进行膜电化学方法(MEP)处理，形成用于阶段a)的酸的水溶液、用于阶段b)的碱的水溶液和可能的用于阶段b)的强碱的阳离子的盐的稀水溶液。
可预先通过反渗透将含有用于阶段b)的强碱的阳离子的盐的水溶液进行浓缩。
按照阶段c)对由于氨的转变而获得的含有用于阶段b)的强碱的阳离子盐的水溶液充分进行电化学再生。
如所已述及，膜电化学方法MEP是其中使一个或多个合适半透膜所隔开的两种或更多种导电溶液经受阳极和阴极之间的电场的方法：以这种方式有可能将溶液中存在的阳离子与阴离子分离。所述膜可以是可能与双极性膜组合的阴离子膜或阳离子膜。当使用双极性膜时，它们允许提高该方法的能量效率并且由层压在一起的阴离子膜和阳离子膜构成。双极性膜电渗析(EDMB)与电渗析(ED)的具体不同之处在于双极性膜的使用。
可例如在已述及的出版物：“Encyclopedia of ChemicalTechnology”Kirk-Othmer编辑，Wiley Interscience，第4版(1998)，卷9的章节“Electrodialysis”343-356页中找到电解膜槽的理论方面和实际制备的更一般性的论述。
可将所述溶液通过反渗透预先浓缩并随后送至EDMB或ED槽。
EDMB或ED槽产生以下产物：用于阶段a)的酸的水溶液，优选具有0.1N-5N的常规浓度，用于阶段b)的碱的水溶液，优选具有0.1N-5N的常规浓度，和可能的用于阶段b)的强碱的阳离子的盐的稀水溶液。更优选地，在阶段c)中通过MEP获得的酸和碱的溶液独立地具有0.5N-2.5N的浓度。
酸水溶液可用于吸收来自根据本发明方法的阶段a)中的起始气态物流的另外氨，即在为维持所需浓度而可能必须加入必要量的水和酸(补充酸)后，将其循环到所谓的酸洗涤器阶段。
可例如通过蒸馏或者通过反渗透将盐的稀水溶液浓缩，并将其循环到根据本发明方法的阶段c)的进料中。
特别地，在包括于阶段a)中使用硝酸和于阶段b)中使用NaOH的优选实施方案中，将来自阶段b)的NaNO3浓度为1-30重量％的NaNO3水溶液送至EDMB或ED槽。
在一个实施方案中，EDMB或ED槽产生以下产物：
-在可能的加入必要量的水和补充酸后，循环至汽提阶段的NaOH(水溶液)(约0.5-20重量％，优选3-10重量％)；
-在可能的加入必要量的水和补充酸后，循环至所谓的酸洗涤器阶段的HNO3(水溶液)(约1-30重量％，优选3-18重量％)；
-优选通过反渗透浓缩的NaNO3的稀水溶液，形成待循环到根据本发明方法的阶段c)的进料中的H2O和NaNO3(水溶液)溶液。
因此在尿素生产装置中，根据本发明的改进方法允许回收气态吹扫物流中所含的污染性产物例如氨和尿素，从而有利地允许获得浓缩氨溶液。因此这些溶液在循环到尿素合成装置之前不需要特定的热处理。因此该方法具有高的能量效率。
此外，根据本发明的方法具有不受束缚于膜的选择性的优点，因为基本上所有的氨随在该方法的阶段b)中形成的第二气态物流被除去。以这种方式，酸溶液再生效率相对于铵盐的直接处理得到极大改善。在其中于阶段b)中形成硝酸钠的本发明典型实施方案中ED或EDMB工段的能量消耗可低至约350KJ/molNH3和通常为350-600KJ/molNH3，这取决于所需的NaNO3溶液空速。
根据本发明的方法的另外优点还在于基本上除去所存在的所有尿素的可能性：在阶段b)中，实际上所述温度和压力条件使尿素几乎完全水解。
附图说明
通过附图进一步描述了根据本发明的方法，所述附图示意性地表示离开尿素合成工艺的造粒或制粒工段的气态吹扫物流的处理步骤，其表示根据本发明的方法的优选实施方案。
具体实施方式
在上述图中没有显示对于充分理解所述图式化方法并不重要的设备的功能性细节例如泵、阀和其它物品。该方法即本发明的目的绝不应被认为限于附图中所描述，所述附图具有纯粹说明性目的。
此外，为了简化本说明书，关于由单独液相或者混合的液体-蒸气相组成的混合物物流不加区别地使用术语“液体”。术语“气态”用于其中基本上不存在液相的物流或混合物。
图中所示的方案描述了尿素装置造粒或制粒工段P，其产生含有氨和尿素杂质的气态物流，通过管线1连接到水洗工段A。该工段A包括水入口管线2、出口管线3并且通过管线4连接到酸洗涤器工段S。该酸洗涤器工段S包括入口管线5a和空气(或其它气体)出口管线6并且通过管线7连接到缓冲罐SA。该缓冲罐SA通过管线5和5a连接到酸洗涤器S并且通过管线8连接到依靠反渗透的第一浓缩工段I01。该工段I01包括水出口管线9并且通过管线10连接到汽提工段ST。
汽提工段ST包括蒸汽入口管线11，强碱入口管线15a，以及含有氨、水和可能的CO2的气态物流的出口管线12，并且通过管线13连接到依靠反渗透的第二浓缩工段I02。该工段I02通过管线14和14a连接到电化学再生工段EDMB。该EDMB工段通过管线15和15a连接到汽提工段ST，通过管线16、16a和5a连接到酸洗涤工段S，以及通过管线18连接到依靠反渗透的第三浓缩工段I03。该工段I03通过管线19和14a连接到EDMB工段并且包括水出口管线20。
参考所述图，在下文描述了本发明方法的一些可能的实施方案，即使该描述不限制本发明本身的总体范围。
通过管线1来自造粒或制粒工段P的气态吹扫物流由被氨(约50-250mg/Nm3空气)，尿素(在强制通风设备中为约40-200mg/Nm3空气，在自然通风设备中为20-100mg/Nm3空气)和痕量甲醛污染的空气组成。将该物流送至水洗工段A。该工段A具有两种进料物流，即通过管线2给进的由水组成的物流和通过管线1来自工段P的气态吹扫物流。通过管线4的在水洗工段A出口处的气态物流由空气、氨、尿素和痕量甲醛组成。因此初始气态物流中存在的尿素的一部分通过水洗除去并且可在通过管线3的出口处的水溶液中找到。优选将其送至尿素合成装置的真空浓缩工段(图中未示出)，用于后者的回收。
通过管线4将在水洗工段A出口处的气态物流送至酸洗涤器工段S，在该工段中用pH为约5的HNO3酸水溶液对其进行洗涤，形成通过管线6释放到大气中的基本上包含纯空气的气态物流，和形成通过管线7给进到缓冲罐SA的含有硝酸铵的水溶液。
还可不存在水洗工段A，并且在该情形中将来自工段P的气态吹扫物流1直接送至酸洗涤器工段S。
缓冲罐SA在存在时充当待通过管线5和5a循环到酸洗涤器工段S的酸水溶液的储存器。通过管线5离开缓冲罐SA的硝酸溶液，用通过管线16和16a来自EDMB工段的硝酸水溶液(在必要时可能用通过管线21的水稀释后)进行富集。将如此汇合的物流5和16a通过管线5a循环到酸洗涤器S。
通过管线8将对应于洗涤的氨的质量平衡的来自接收器SA的硝酸铵水溶液的一部分送至依靠反渗透的第一浓缩工段I01。
该工段I01将硝酸铵溶液浓缩并然后将如此获得的浓缩溶液通过管线10送至汽提工段ST。
可不存在工段I01，并且在该情形中将通过管线8来自缓冲罐SA的硝酸铵溶液直接送至汽提工段ST。
将通过管线15a的NaOH物流、可能的通过管线11的蒸汽物流和通过管线10的硝酸铵溶液给进到汽提工段ST。
在50-250℃的温度和1-40绝压巴的压力下用NaOH对含有硝酸铵的水溶液进行处理，形成包含NH3、H2O和CO2的气态物流，该物流通过出口管线12除去并且可循环到氨合成工艺中。
将氨汽提后形成的硝酸钠溶液通过管线13送至依靠反渗透的第二浓缩工段I02。
该工段I02将硝酸钠浓缩并然后将如此获得的浓缩溶液通过管线14和14a送至电化学再生工段EDMB。
可不存在I02，并且在该情形中将通过管线13来自汽提工段ST的硝酸钠溶液直接送至EDMB工段。
在EDMB电化学再生工段中，槽使以下的再生产物且更具体地是NaOH水溶液、硝酸水溶液和硝酸钠的稀水溶液返回。
通过管线15和15a将浓度优选为3-10重量％的NaOH水溶液循环到汽提工段ST。如果必要，可通过经由管线22加入必要量的水来稀释该溶液。
HNO3水溶液具有优选为3-18重量％的浓度并且通过管线16、16a和5a循环到酸洗涤器S。如果必要，还可通过经由管线21加入必要量的水来稀释该溶液。
通过管线18将硝酸钠的稀水溶液送至依靠反渗透的第三浓缩工段I03。
通过管线19和14a将离开浓缩工段I03的硝酸钠溶液循环到EDMB工段，或者可能地，通过管线19a向上游送至工段I02用于进一步浓缩。
根据图中未示出的可供选择的实施方案，将离开EDMB工段的硝酸钠溶液通过将其直接给进到工段I02而与来自汽提工段ST的硝酸钠溶液一起浓缩。
实施例
按所述图中示意性地表示的装置进行根据本发明的方法，所述装置连接到600吨/天的尿素生产装置。
将来自造粒工段P的含有28Kg/h氨和55Kg/h尿素的300,000Nm3/h空气物流通过管线4在没有任何初步水洗的情况下直接送至酸洗涤器工段S。在工段S中用通过管线5a给进的532,568Kg/h的pH为约5的酸水溶液洗涤该气体物流，所述酸水溶液具有以下组成：
水 365.862Kg/h
HNO3 95Kg/h
NH4NO3 119.436Kg/h
尿素 47.175Kg/h
并且由将1,494Kg/h补充水和963Kg/h的9.76重量％(b.w)硝酸水溶液(通过管线16a)加入到来自缓冲罐SA的管线5的循环溶液产生。
通过管线6将基本上纯的空气物流从洗涤器S释放到大气中，其仅含有9.4mg/Nm3氨(3Kg/h)和27mg/Nm3尿素(8Kg/h)以及2000Kg/h水。
富含硝酸铵的水溶液通过管线7从洗涤器S出来并且给进到缓冲罐SA，大部分将被循环。将由363Kg/h水、119Kg/h NH4NO3、47Kg/h尿素和痕量硝酸组成的该硝酸铵溶液的一部分在没有任何浓缩的情况下通过管线8和10送至汽提工段ST，其中向其加入通过管线15和15a来自EDMB工段的60Kg/h NaOH在869Kg/h水中的溶液，以使其pH达到约11，然后加热至约160℃以使尿素水解和通过管线12释放氨气态物流，该物流由以下组成：
蒸汽 185Kg/h
氨 51.6Kg/h
CO2 34.5Kg/h
将氨汽提后形成的含有1048Kg/h水和127Kg/h NaNO3的硝酸钠溶液物流通过管线13送至依靠反渗透的浓缩工段I02，其中将其与通过管线19和19a来自反渗透浓缩单元I03的含有765Kg/h水和85Kg/h NaNO3的预浓缩循环溶液混合。通过除去453Kg/h水(25％浓度比)将所得溶液浓缩。如此获得含有212Kg/h NaNO3的1572Kg/h浓缩物流，然后将其通过管线14和14a送至电化学再生工段EDMB。
该EDMB电化学再生工段由数套顺序的10个基础元件构成，包括阳离子膜
CM(H)、阴离子膜PC Acid 60(PCA GmbH生产)和(OSMO的)双极性膜BP-1，足以处理来自管线14a的物流。使EDMB工段进料有两种791Kg/h的纯水物流，所述物流分别用于酸溶液和碱溶液的再生，并且产生以下再生物流：
-963Kg/h含有94Kg/h硝酸的酸水溶液，将其通过管线16、16a和5a送至洗涤器S；
-928Kg/h含有60Kg/h NaOH的碱水溶液，将其通过管线15和15a送至氨汽提单元ST；
-1261Kg/h含有85Kg/h NaNO3的稀水溶液，其在浓缩工段I03中通过反渗透进行预浓缩以分离412Kg/h纯水(管线20)，并通过管线19和19a送至工段I02用于进一步浓缩。
在该过程中还使27Kg/h水解离，产生放空的氢气和氧气。
相应于24,700KJ/吨所生产的尿素，计算出的EDMB工段的能量消耗为约420KJ/molNH3。
Claims (30)
1.一种回收包含在尿素合成工艺中产生的气态吹扫物流内的氨的方法，所述方法包括以下阶段：
a)用pH处于1-6的含水酸溶液对气态吹扫物流进行洗涤，形成第一纯化气态物流和含有铵盐的水溶液；
b)在用强碱处理后，于50-250℃的温度和1-40绝压巴的压力下对来自阶段a)的含有铵盐的水溶液进行汽提，形成包含NH3、H2O并且可能包含CO2的第二气态物流以及含有所述强碱的阳离子的盐的溶液；
c)对来自阶段b)的含有所述强碱的阳离子的盐的溶液进行膜电化学方法(MEP)处理，形成用于阶段a)的酸的水溶液、用于阶段b)的碱的水溶液，并且可能形成所述强碱的阳离子盐的稀水溶液；
d)将所述酸的水溶液和碱的水溶液分别循环到阶段a)和阶段b)，以及将来自阶段b)的所述第二气态物流循环到尿素合成工艺。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述气态吹扫物流来自尿素的固化工段、优选制粒或造粒工段。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述气态吹扫物流由被氨(约50-250mg/Nm3空气)、尿素(约20-200mg/Nm3空气)和痕量甲醛污染的空气组成。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于所述气态吹扫物流处于约45-100℃的温度并且用水进行初步洗涤以除去存在的大部分尿素和甲醛。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于所述阶段a)用任何质子型强酸的酸水溶液进行，所述质子型强酸优选HNO3、H2SO4、H3PO4，更优选HNO3。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于所述阶段a)在4-5.5的pH下进行。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于来自阶段a)的含有铵盐的水溶液预期具有5-50重量％、优选8-25重量％的铵盐浓度。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于将来自阶段a)的含有铵盐的水溶液在进行阶段b)之前通过反渗透进行浓缩。
9.根据权利要求7的方法，其特征在于所述含有铵盐的水溶液具有6-66重量％、优选10-30重量％的铵盐浓度。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于将所述在阶段a)中形成的第一纯化气态物流释放到大气中。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于所述第一纯化气态物流由空气或另一种惰性气体组成，具有10-25mg/Nm3空气的氨含量和5-30mg/Nm3空气的尿素含量。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，在阶段b)中，所述强碱是在水中具有高的溶解性的离子型氢氧化物，例如NaOH或KOH。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，在阶段b)中，所述强碱是NaOH。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于碱的水溶液以中和铵盐溶液的过量酸并且基本上除去所有氨的量加入。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于将阶段b)中形成的所述包含NH3、H2O并且可能包含CO2的第二气态物流循环到尿素合成工艺或者送至其它工艺例如氨合成工艺。
16.根据权利要求14的方法，其中在将所述第二气态物流循环或者送至其它工艺之前进行浓缩以及可能的部分或全部冷凝。
17.根据前述权利要求15或16中任一项的方法，其特征在于将所述第二气态物流按原样或者以浓缩形式循环到尿素合成工艺。
18.根据权利要求1的方法，其特征在于阶段b)通过加入蒸汽或者借助于间接加热进行。
19.根据权利要求1的方法，其特征在于阶段b)在140-200℃的温度和3-18绝压巴的压力下进行。
20.根据权利要求1的方法，其特征在于汽提阶段b)在约3巴和约150℃的温度下进行，包含NH3、H2O和CO2的物流具有15-25重量％的氨浓度。
21.根据权利要求1的方法，其特征在于在将来自阶段b)的含有强碱的阳离子的盐的水溶液进行阶段c)之前通过反渗透预先浓缩。
22.根据权利要求1的方法，其特征在于在阶段c)中形成的所述酸的水溶液和所述碱的水溶液独立地具有分别为0.1N-5N的酸和碱的常规浓度。
23.根据权利要求22的方法，其中所述在阶段c)中获得的酸和碱的水溶液独立地具有0.5N-2.5N的浓度。
24.根据权利要求1的方法，其特征在于在可能加入必要量的水和补充酸后，使用来自阶段c)的酸的水溶液用于从阶段a)的气态吹扫物流分离另外的氨。
25.根据权利要求1的方法，其特征在于在可能加入必要量的水和补充碱后，将来自阶段c)的碱的水溶液循环到汽提阶段b)。
26.根据权利要求1的方法，其特征在于，当在阶段c)中形成所述强碱的阳离子的盐的稀水溶液时，在随后的阶段d)将所述溶液浓缩并然后循环到阶段c)的进料中。
27.根据权利要求1的方法，其特征在于将所述盐的稀水溶液通过反渗透进行浓缩并且循环到阶段c)的进料中。
28.根据权利要求1的方法，其特征在于阶段a)使用硝酸和阶段b)使用NaOH来实施，来自阶段b)的水溶液是NaNO3浓度为1-30重量％的NaNO3水溶液。
29.根据权利要求1的方法，其特征在于构成阶段c)的膜电化学方法(MEP)是电渗析法(ED)、优选双极性膜电渗析(EDMB)。
30.实施根据权利要求1的方法的设备，特征在于其包括：
-酸洗涤器单元，其中使气态氨物流与酸接触，
-氨汽提单元，其中使铵盐的含水物流与强碱接触并且将如此产生的游离氨作为蒸气从含水物流中提取出，以及
-双极性膜电渗析(EDMB)单元或电渗析(ED)单元，其中形成含有所述酸的物流、含有所述碱的物流以及可能的含有相应盐的稀溶液的物流。
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