CN102753518B - 尿素后处理中氨的除去 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种方法，用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨。所述方法包括：使所述废气与能够物理吸附氨的固体吸附剂，特别是活性炭或沸石接触。随即使其上吸附有氨的固体吸附剂与气体分离并且通过将氨溶解于提取液体中再生，所述提取液体优选为水。使水和固体吸附剂分离之后，后者在该工艺中再利用。

Description

尿素后处理中氨的除去
技术领域
本发明属于从尿素生产装置后处理(finishing)部分的废气中除去氨的领域。具体地，本发明涉及减少从这样的尿素装置后处理部分中发生的连续的氨排放。
背景技术
尿素由氨和二氧化碳制得。现今的尿素生产涉及相对清洁的工艺，尿素粉尘和氨的排放特别低。然而，除了尿素的化学合成外，商业规模的尿素生产需要尿素以合适的固体、颗粒状形式提供。为此，尿素生产包括后处理步骤，在该步骤中，使尿素熔体成为期望的颗粒状形式，通常包括造粒(prilling)、成粒化(granulation)以及微粒化(pelletizing)中的任意一种。
造粒过去是最普遍的方法，其中，尿素熔体分布在造粒塔中并且液滴在落下的过程中固化。然而，通常期望最终产品具有比由该造粒技术生产的最终产品更大的直径和更高的抗碎强度。这些缺点使得流化床成粒技术得以发展，在流化床上尿素熔体喷洒为尺寸随工艺的继续而增长的小颗粒。在注入到成粒机之前，加入甲醛以预防结块并且提供最终产品的强度。
离开后处理部分的空气包含尿素粉尘和氨。后者特别是由后处理步骤中不希望的副反应产生，即释放氨的缩二脲的形成，也就是说尿素的二聚。可发生的另一个副反应是尿素的水解，又一次释放氨。这样，尽管尿素合成的相对清洁的本性，尿素的大批生产不可避免地有氨的形成。该氨一般通过尿素装置后处理部分的废气放出。
鉴于尿素生产的需求增长，以及关于降低氨的排放量的法律和环境要求提高，期望氨特别是尿素后处理放出的氨被阻止或除去。这是特别有挑战性的，因为废气(主要是空气)的量巨大，而氨的浓度低。常规的气流在750000Nm3/h级。其中常规的氨的浓度为100mg/Nm3。
氨的较低浓度意味着尿素生产装置后处理部分的废气不适合通过传统的技术例如湿法洗涤除去氨。更确切地，本领域内的现有技术借助于酸来除去氨。这使得非常有效地除去氨，同时它表现出严重的缺点，因为它产生副产物，即相应的铵盐。该盐本身需要随后处理掉，也就是说排放问题实际上被另一个化学废弃物的问题替换。
因此期望提供一种方法，通过这种方法能够从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨而不导致任何新副产物形成。
从气体中除去氨的其他方法已为人所知。背景参考文献包括下面的文献。
Helminen等，AIChE Journal，8月，2000，Vol.46 No.8，页码1541-1555描述了通过吸附来分离氨的吸附剂和等温线模型的比较。Helminen认识到通过吸附来分离氨-气体并且回收再利用是众所周知的，但是还没有得到广泛应用。在这方面，提到了与吸附剂的选择性、容量以及再生性相关的问题。它指出吸附剂的大多数应用都涉及在氨的生产工艺中从气流中分离出氨。沸石、氧化铝、硅胶以及活性炭都被提及用于这个目的。Helminen因此提出一项研究，研究这些吸附剂中的哪种将会是最有效的。氨被认为在某些沸石(13X和4A)上吸附最强烈。然而，Helminen的研究的目标是确定用于研究吸附等温线的最佳模型，并且没有建议吸附剂的实际用途。
在WO00/40324中公开了一种用于分离氨气体和固体吸附剂组合物的方法。它概述了从气流中除去氨的几个问题，讨论了湿法洗涤，包括上述吸收到酸溶液中，其伴随着盐的形成，还有伴随着吸附剂再生的在固体吸附剂床上的气体吸附。在后一种情况下，指出的问题是氨被非常强烈地吸附到许多传统的吸附剂上，例如沸石、氧化铝、以及硅胶，据说这导致对解吸附不利的吸附等温线，使吸附剂再生困难。据说对于活性炭来讲是不同的，活性炭能够简单地通过减压而再生，但是活性炭对氨的选择性和吸附容量低。作为一种解决方案，该参考文献提出了包含吸附剂的固体铜(I)的应用。
Bernal等，Bioresource Technology 43(1993)，27-33涉及作为氨和铵的吸附剂的某些沸石。该参考文献过于集中于恰当的吸附等温线。没有解决氨的解吸附以及吸附剂的再生问题。
尿素生产装置后处理部分的废气另一特性是，它不仅包括氨，而且包括尿素粉尘。期望如果能够提供一种方法，该方法不仅发挥着从废气中除去氨的作用，而且发挥着除去尿素粉尘的作用。
总之，期望提供一种除去氨的方法，特别是从尿素生产装置后处理部分中除去。而且期望该方法没有伴随着又一种副产物的形成。进一步期望的是该方法还能够从废气中除去尿素粉尘。
发明内容
为了更好地实现一个或多个前述期望，在一个方面，本发明提供一种用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨的方法，包括：
(a)使所述废气与能够物理吸附氨的固体吸附剂接触，以及
(b)使其上吸附有氨的所述固体吸附剂与气体分离。
在另一方面，本发明提供了能够物理吸附氨的固体吸附剂的应用，用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨。
在又一方面，本发明关注一种用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨和尿素粉尘的方法，包括使所述废气与能够物理吸附氨的固体吸附剂接触，使所述废气经历固体-气体分离步骤以及通过将吸附在其上的氨溶解于水中使所述吸附剂再生。
在又一方面，本发明为一种用于生产尿素的工艺，包括使氨和二氧化碳在条件下(under conditions)反应以便形成尿素，并且使所述尿素经历熔化后处理步骤以便形成颗粒状尿素和废气，其中，氨、并且优选地还有尿素粉尘，通过包括以上(a)和(b)步骤的方法从所述废气中除去。
具体实施方式
总则
从广义上讲，本发明属于能够物理吸附氨的固体吸附剂的明智选择，用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨。
虽然本发明如此广泛地关于吸附剂本身，但是应该明白的是，优选的、经济上切实可行的工艺不会停留在吸附步骤，而是会进一步实现再生以及再利用上述吸附剂以及可能还有除去的氨。
在选择用于该目的的固体吸附剂时，本发明特别利用了这样的认识：通过吸附除去氨和吸附剂的再生性之间的最佳平衡能够基于物理吸附(也称为物理吸着(physisorption))获得。
这并不意味着，特别是在高容量吸附剂的情况下，例如沸石，氨不会更强烈地吸附，即通过化学吸附(化学吸收作用(chemisorption)，事实上就是化学结合)。然而，在一方面，本发明基于这样的认识：由物理吸着吸附的氨的量比化学吸附的量大很多。与本领域常规的想法完全相反，这使本发明人假设如果物理吸附的氨能够解吸附，事实上足够部分的吸附剂得到再生。
基于前述认识，在另一方面，本发明产生了在解吸附的步骤中避免不利的吸附等温线的结果。在本领域，人们试图通过减压、和/或通过高温处理、和/或通过蒸汽(在这种情况下特别应该是热蒸气来解吸附，也就是说，又一个由温度和压力条件驱动的工艺)来解吸附。在本发明中，解吸附在氨的水溶性的基础上进行。令人惊奇地，这不可以除去更强烈地结合的、化学吸附的氨的事实并不妨碍吸附剂的再生性。于是，以有悖常识的方式，本发明开辟了吸附容量和再生性之间其他有挑战性的选择。
因此本发明在优选的实施方式中提供了一种用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨的方法，包括：
(a)使废气与能够物理吸附氨的固体吸附剂接触；
(b)使其上吸附有氨的固体吸附剂与气体分离；以及
(c)通过将氨溶解于提取液体中使固体吸附剂再生，并且使上述液体与固体吸附剂分离，该提取液体优选为水。
吸附剂
在本发明中，使用能够物理吸附氨的吸附剂。从由本发明实现的期望之一是避免其他副产物形成，并且因此避免氨的化学反应产物形成的意义上讲，这是重要的。
能够物理吸附氨的吸附剂在本领域是周知的，并且对于本领域技术人员来讲非常容易得到。合适的吸附剂包括但不仅限于沸石、氧化铝、硅胶以及活性炭。
如果吸附剂的孔具有相同尺寸，小分子，例如氨的吸附能最好地实现。就孔尺寸分布而言，对于氨的吸附，优选沸石和活性炭。
在本发明的工艺中，通过将吸附在吸附剂上的氨溶解于水中使吸附剂再生。在活性炭的情况下，为了这种再生优选使用未浸渍的炭。
在沸石中，取决于孔中水的量和阳离子类型，孔径大小在之间。沸石的吸附能力能够通过不同工艺改变，在这些工艺中，离子交换和脱铝是最常见的。优选调整孔径大小至适合期望的吸附质，即氨的分子直径。这通过离子交换最好地进行，结构中捕获的阳离子与不同尺寸的离子交换。一个实施例是使用NaA沸石(具有钠离子的A型沸石)；此时用钙离子交换钠离子以增大孔径大小，或用钾离子交换钠离子以减小孔径大小。本领域技术人员非常清楚这些以及其他使给定沸石的孔径大小适合期望的吸附质的其他方法。
规整的和较小尺寸的孔径有助于将沸石很好地调整适合于氨吸附。同时，A型和X型高铝沸石因为它们的静电相互作用和氨的大偶极矩而适合于氨除去。鉴于沸石中水对阳离子位点的潜在影响，因为水能够堵塞孔，所以沸石优选在吸附之前脱水。在25～120℃之间的温度下，A型和X型沸石是最适于氨吸附的沸石。通过沸石的酸预处理能够增强氨吸附，因为随后氨在铵吸附之前能够被质子化并且然后到该表面上的氨吸附会增加。
如上所述，如果一种吸附剂除了能够物理吸附氨，还通过化学吸附与氨结合，这也不排除(也不是不期望的)。在本发明中，这不导致不希望的副产物，因为吸附剂通过除去物理吸附的氨再生，并且由此再利用，不管是否还存在任何化学吸附的氨。
这特别适用于沸石，沸石能够强烈地结合氨，在表面和氨之间表现出比活性炭的情况更强的相互作用。因此根据本发明沸石是优选的。更优选地，沸石选自由4A沸石和13X沸石组成的组，后者是最优选的。
吸附剂优选以颗粒形式引入，特别是粉碎的颗粒，其在气流中具有自由流动性能良好的优点。本领域技术人员应该明白合适的粒径对于每个装置设备和工艺设计都不相同。优选的粒径在1μm～100μm的范围内。该范围发挥着以下的作用：允许在袋滤室的滤布上形成均质滤饼，并且提供小颗粒与大颗粒之间的良好平衡，其中，需要小颗粒以便确保固体在气流中自由流动/分散，需要大颗粒以便使固体能够脱水而不会穿过脱水单元和在液体流中终止。
接触步骤
本发明的方法包括使上述的废气与固体吸附剂接触。该步骤可以各种方式实施。
也有可能，例如使用传统的吸附技术，例如将气流导向吸附剂的固定床或流化床的上方。优选地，吸附剂以颗粒形式引入到气流中。
将吸附剂以颗粒形式引入到气流中是不寻常的工作方式，然而在尿素装置后处理部分的废气的特定的情况下，它表现为明智的选择。通常，人们不容易考虑到将松散的颗粒引入到需要纯化的气流中。在尿素的情况下，本发明人考虑到气流中无论如何都包含固体，即尿素粉尘。因为这暗示必然需要固体-气体分离步骤，所以又一种固体的引入不会不利地影响整个工艺的简易性和经济性。
更确切地，优点是松散的颗粒允许使用还发挥着除去尿素粉尘作用的分离技术，例如袋滤室过滤器或旋风分离器。而且，以颗粒形式引入吸附剂，特别是与袋滤室过滤器组合，在以下方面产生进一步的优点：基于相近的吸附容量，能够避免庞大的吸附剂床。
因此，在本发明的方法中，优选的作用过程包括将粉碎的吸附剂注入到尿素生产装置后处理部分的空气流中，并且吸附氨。该将吸附剂注入到空气流中能够例如使用大容量存储贮仓，接有将吸附剂从贮仓运送到注入点的加料装置进行。
氨在活性炭上的吸附在低温下是有利的，因此如果使用活性炭，优选将空气流冷却以增强吸附。这能够通过加入水分迫使温度降低来实现。从注入的吸附剂上蒸发冷却水。
在使用沸石作为吸附剂的情况下，因为工作容量在较大的温度范围内恒定，所以不需要空气冷却。
固体-气体分离步骤
本发明的方法包括使其上吸附有氨的固体吸附剂与将吸附剂引入到其中的气体分离。
使固体与气体分离的方法和设备为本领域技术人员所知。特别适合在本发明中使用的技术包括袋滤室过滤器和旋风分离器。
在特定的从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨的工艺中，该气体必然包括氨和尿素粉尘两者，固体吸附剂和随后的固体-气体分离的使用具有不仅除去了吸附剂，而且除去了尿素粉尘的优点。这使得用于除去粉尘的额外的设备，例如湿法洗涤器的使用成为多余的，从工艺简易性的角度以及从工艺经济性和设备投资的角度来看，这明显地表现出优点。
旋风分离器是进行固体-气体分离的相对便宜的方式，而根据本发明的优选方法包括一种或多种袋滤室过滤器的使用。这些过滤器在本领域是公知的，用于从空气流中除去粉末或粉尘颗粒。它们对于本领域技术人员是容易得到的，不需要进一步阐述。除了吸附剂的除去和再生的优点外，当使用袋滤室过滤器时，实际的吸附被认为是由袋子上吸附剂的滤饼完成的，从而组合了气流中的吸附剂颗粒的优点以及吸附剂的固定床的功能。
一般来讲，在袋滤室过滤器中，在预先设定的时间段内或直至由于形成的滤饼增厚将发生的压降已达到某种程度时，使包括颗粒的空气流吹过过滤器。本领域技术人员将能够选择合适的设计参数。例如，空气是吹过过滤器还是吸入过滤器。当谈到设计过滤器时，重要的是袋子之间具有足够的间隔从而它们不会互相摩擦而产生损坏。另一个参数是气流大小和滤布面积之间的比值。太大的比值使颗粒穿过滤布，这导致压降增大。这些颗粒也非常难或不可能冲洗掉。过滤面积由袋子的数目以及袋子的直径和长度决定。此时重要的是意识到袋子的尺寸越大，清洗变得越困难。
袋子中织物的选择是本领域技术人员将能够明智选择的另一参数。优选的是使用具有对该工艺恰好的渗透性和厚度的袋子。这些袋子可以用天然的或合成的材料制成，并且能够通过不同的表面处理改进。合适的材料，特别是旨在袋子的长使用寿命时，是特氟纶(聚四氟乙烯)。
带来本发明优点的袋滤室过滤器的特性与通过使氨溶解，特别是使氨溶解于水中进行吸附剂再生的事实有关，其中，使氨溶解能够以清洗从袋子中取出的滤饼的形式进行。袋滤室过滤器通常具有多个部分，其允许每次在一个部分中停止过滤以及取出滤饼，由此确保过滤过程本身是连续的。
在空气吹过过滤器，并且通常通过使空气以相反方向脉冲式吹过过滤器取出滤饼的上述阶段之后，清洗过滤器。应该明白，优选地，清洗也是每次在一个部分中进行。
在优选实施方式中，人们不会每次取出整块滤饼，而仅仅取出足以降低压降的部分滤饼并使吸附剂由取出的部分滤饼再生。这也确保了在每次清洗循环的开始，过滤比如果滤饼不存在时更有效率。
再生步骤
如上文所述，本发明的方法优选还包括通过将氨溶解于提取液体中使固体吸附剂再生以及使液体与固体吸附剂分离的步骤。
合适的提取液体通常为离子液体、盐溶液、水性盐溶液、酸性盐溶液、酸化水以及水。优选地，提取由水来完成。因此，氨和尿素两者都能够被溶解。优选地，氨和尿素也被再利用，分别作为反应物和产物。必要的技术是本领域技术人员众所周知的，例如通过汽提除去氨和通过多步蒸发步骤浓缩除去尿素。
用于提取的水(至少大部分的水)还能够在进一步浓缩残留的氨/尿素溶液后再利用。
解吸附优选通过在混合良好的容器中混合吸附剂和溶剂来进行。然后氨将被释出并且与溶剂混合。取决于氨与吸附剂结合的强度，解吸附的方法能够根据将使用的吸附剂而不同。例如，当从沸石上解吸附氨时，解吸附的方法可优选为加热，例如使用蒸汽形式的水，而活性炭能够使用较凉的水解吸附。
当将水用作提取液体时，从空气流中除去的颗粒状尿素也将溶解。
解吸附后，混合物将由吸附剂和溶解有氨和尿素的溶剂的浆状物组成。
为了从混合容器中产生的浆状物中除去吸附剂，将使用固体-液体单元分离。能够利用本领域技术人员所知的几种方法从液体中提取固体颗粒。根据本发明的优选方法包括使用连续真空过滤器、离心过滤以及离心沉降。
优选的过滤器类型为鼓式过滤器和转盘过滤器。离心机通常有两种类型，这两种都适合在本发明中使用，即，那些使用过滤方法的离心机和那些在沉降原理的基础上工作的离心机，例如立式的或卧式的沉降式离心机。能够在本发明中使用的过滤器和离心机是本领域技术人员众所周知的设备。
吸附剂的再利用
尽管吸附剂本身的再生不妨碍再生的吸附剂被取出用于不同用途，但应该清楚在本发明中优选的是实际上将再生的吸附剂再次引入到本发明的工艺中。为此，从其上除去了氨和尿素并且已经经历了上述固体-液体分离步骤的吸附剂，将会被再次注入到空气流中，也就是说在下一个工艺循环中的使废气与固体吸附剂接触的步骤中再利用。
考虑到通常尿素的生产是连续的工艺，因此从后处理部分中释放的气体也是连续的，应该明白术语“下一个”暗示着比再生之前的初始引入较晚的时间点，术语“工艺循环”指的是引入吸附剂、接触步骤、固体-气体分离步骤以及再生步骤的循环。该循环也能称作吸附剂循环。
固体-液体分离之后，在将水用作提取液体的情况下，在本发明的工艺中很有可能将再生的吸附剂以湿的状态再次引入，虽然通常推荐至少部分地除去水，例如，通过过滤。然而，如果吸附剂仍然包含水，本发明的工艺在吸附剂再次引入到热气流中，即尿素生产装置后处理部分的废气中表现出优点。固有可用的气流的热量，将确保使湿气从吸附剂上进一步蒸发。结果，吸附剂以干燥状态到达固体-气体分离阶段(即优选在袋滤室过滤器中)，完全可用于重新开始的氨吸附。
应该理解引入到热气流中时的吸附剂的湿气含量应该优选不高至在吸附剂上的所有水基本蒸发之前产生被水饱和的气体。本领域技术人员将能够依据例如吸附剂的类型、气流的温度以及气流的起始水含量等条件决定在将吸附剂再次引入到气流中前吸附剂的最佳湿气含量，并由此决定期望的干燥程度。通常，引入到气流中时吸附剂的湿气含量低于50wt％，优选低于30wt％。
在使用其作用包括化学吸附氨的吸附剂类型的情况下，技术上可能包括用于在再利用吸附剂之前也除去至少一些化学吸附的氨的一个或多个步骤。例如，用沸石，人们会使用额外的蒸汽。然而，如上文所述，根据本发明优选的是不积极追求除去化学吸附的氨。关于此点，优点不仅在于通过避免使用额外的步骤产生工艺简易性，而且还在于避免额外的能量输入，这使得该工艺经济上更切实可行。
结果，当使用沸石时，本发明的工艺在开始时将包括未曾使用过的沸石作为吸附剂，但是在再循环之后，该吸附剂实际上将会是包括化学吸附的氨的沸石。用于化学吸附的位点由此被对尿素生产工艺无害的化学物质(即氨)占据，而同时又保留了足够的物理吸附的容量，由此使用的承载有化学吸附的氨的沸石实际上是实现在用于从尿素生产装置后处理部分中除去氨的工艺中的物理吸附和吸附剂再生的非常有效的吸附剂。
本发明其他方面
在另一方面，本发明提供了能够物理吸附氨的固体吸附剂的应用，用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨。尽管这些吸附剂已知用于氨，但在本领域人们还没有认识到使用固体吸附剂上的特别物理吸附以解决从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨的特定的问题，在该废气中，困难在于存在的氨的浓度低。
根据本发明的应用的优选实施方式为使用沸石，更优选使用13X沸石。
特别地，本发明在一个实施方式中提供了能够物理吸附氨的固体吸附剂的应用，用于在一种方法中从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨，在该方法中，通过液体提取，优选通过溶解于水中除去物理吸附在吸附剂上的氨使固体吸附剂再生。再生的吸附剂的应用的优选实施方式是使用包括化学吸附的氨的沸石，更优选包括化学吸附的氨的13X沸石。
应该理解根据本发明的吸附剂的应用通常能够通过上文所述的工艺步骤进行。
参考以上工艺描述，在另一方面，还应该理解作为一种用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨和尿素粉尘两者的方法，本发明如何实施。
本发明还关于一种用于生产尿素的工艺，包括使氨和二氧化碳在条件下反应以便形成尿素和水，并且对尿素进行熔化后处理步骤以便形成颗粒状尿素和废气，其中，氨、并且优选地还有尿素粉尘，通过根据上文中描述的一个或多个实施方式的方法从废气中除去。生产尿素的步骤本身、以及前面提到的熔化-后处理(造粒、成粒化、微粒化)是本领域技术人员众所周知的，不需要在这里阐述。例如参考European Chemical News，Urea Supplement of Jan.17，1969，17-20页中描述的工艺。除去氨，并且优选地还除去尿素粉尘的步骤，实质上已在上文描述。
应该理解本发明不仅限于上文中所描述的实施方式。还应该明白在权利要求中的单词“包括”不排除其他的元件或步骤。指单数名词时使用不定冠词或定冠词的地方，例如“a”或“an”、“the”，包括多个该名词，除非另有特别陈述。
将参考下列非限制性实施例和所附非限制性附图说明本发明。
图1为下面示例的工艺的流程图。在气流(1)中，为尿素生产装置后处理部分的废气；固体吸附剂从大容量存储容器(A)注入(10)，以便变为包括所述废气和所述固体吸附剂的气流(2)；将含有吸附剂的气流(2)引入到袋滤室过滤器(B)中；从袋滤室过滤器中放出气流(3)，气流(3)为已经从其中除去了固体吸附剂和尿素粉尘的气体(空气)；固体(吸附剂和尿素粉尘)以滤饼的形式从袋滤室过滤器中除去(4)并且收集在贮仓(C)里；然后将固体加料(5)到将新鲜水(6)引入到其中的溶解容器(D)中从而溶解吸附的氨以及收集的尿素粉尘；来自溶解容器的所得液体流(7)为溶解有氨和尿素的水的浆状物，并且将吸附剂加料到(鼓式/盘式)过滤器(E)中；从所述过滤器中收集液体流(8)，液体流(8)为氨和尿素在水中的浓缩溶液，并且收集为含有残留水的吸附剂的流(9)，将流(9)加料到上述大容量存储容器(A)中；在将吸附剂引入到气流(1)中之前干燥吸附剂的可选方案没有示出。
如流经装置(A)-(B)-(C)-(D)-(E)的流(10)、(2)、(4)、(5)、(7)、(9)以及还有(10)的顺序共同形成根据本发明的吸附剂循环，该吸附剂循环表示根据本发明的吸附剂的应用和再生。
在该图中描述了可选的流(11)。流(11)表示将部分从过滤器(E)中收集的溶液循环到溶解容器(D)中的可能性。
实施例
参考图1给出的示意图，该示例性工艺利用具有气动粉尘传送器的袋滤室过滤器、具有螺旋加料器的粉尘料仓、混合容器、旋转真空-过滤器、以及具有大容量存储容器的加料器。
来自尿素生产装置的成粒机的废气与包含水的吸附剂混合。为了使吸附剂与空气流分离，使用了袋滤室过滤器。这里，所有的颗粒状尿素与大部分的气相的氨顺流除去。前者通过过滤除去，后者吸附在吸附剂上。
氨的吸附通过袋子上吸附剂的滤饼来完成。当气体经过滤饼时，氨吸附类似于使用固定床的工艺。设计的目标为除去大于90％的氨和大于99.95％的颗粒状尿素。因为尿素粉尘在袋滤室过滤器中被除去，所以目前使用的洗涤器能够被去掉。
当滤饼逐渐形成时，压降增加。通过加压的喷射-脉冲，在循环中部分取出滤饼以控制压降在3500～4000Pa。脉冲的大小以这样的方式调节：在每次循环中仅清洗袋子的小部分。优选短的循环，因为它们以更连续的速度传送固体并且氨的释放的变化小许多。重要的是还要记得需要短的保留时间以预防尿素的水解反应。
去除的固体下落至袋滤室过滤器底部的圆锥形漏斗中，并且因为重力落到气动输送机内。输送机间歇地运行以将固体运送到用作固体的缓冲区的贮仓。合适量的固体被螺旋加料到将水加入其中的混合容器中以使尿素和氨溶解。
将来自混合容器的浆状物加料至用于除去尿素和氨的浓缩水溶液的旋转真空-过滤器中。建议使用两个平行的真空-过滤器，每个能够处理100％的总流量，其中的一个总是在使用。这使得能清洗或修理其中一个过滤器而无需停止整个工艺。将再生的溶液再循环到尿素装置中。也有可能将部分溶液再循环到溶解容器中以减少所需新鲜水的量。将吸附剂注入到空气流中通过将吸附剂从大容量存储容器运送到空气流中的加料器进行。
除盘式/鼓式过滤器之外的所有单元均由碳钢制造，由于碳钢低成本和适度高的耐久性。盘式/鼓式过滤器由不锈钢制成。
袋滤室过滤器的设计参数列于下表中。
表
  设计参数   活性炭   沸石
  水含量，x2(kg/kg干燥空气)   0.036   0.023
  T2(℃)   60   89
  注入的吸附剂(吨/小时)   159   24.4
  BH中的吸附剂(吨)   73.8   91.1
  袋滤室过滤器的面积(m2)   4370   4650
  袋子的数目   1620   1730
基于通过滤饼的起始速度2cm/s的计算表明，在活性炭的情况下，需要的袋滤室过滤器的面积是13400m2，而沸石则需要14300m2。袋滤室过滤器具有聚合物/涂层衬里，并且袋子由聚酰胺制成。选择的材料延长了单元的寿命。
贮仓被设计为能在任何给定的时间处理袋滤室系统内的所有吸附剂。对于活性炭的情况，这产生200m3的总体积，相当于73.8吨置于袋滤室过滤器内。袋滤室系统内沸石的量总是91.1吨。这产生230m3的贮仓。
溶解容器必须能够容纳等量的水和吸附剂。因此，贮仓被设计为容纳袋滤室过滤器内所有的吸附剂，溶解容器不需要容纳这么多。10％的循环的活性炭在混合容器中处理，总是产生16吨的量，这就是计算的体积应该是约60m3的原因。因此，混合容器的间隔时间(space time)为6分钟。考虑到氨更难从沸石上解吸附，溶解容器中的间隔时间设置为30分钟。这产生约30m3的体积。该容器需要搅拌器以使浆状物保持良好混合。功率要求选择为10kW。盘式过滤器的表面积为120m2。在沸石的情况下需要的鼓式过滤器表面积为6.6m2。
注入单元的计算基于由具有螺旋加料器的料仓构成的系统。该料仓设置为能够容纳总量的循环的吸附剂，这意味着在活性炭的情况下为370m3以及在沸石的情况下为60m3。
氨的除去率远高于90％，当将沸石用作吸附剂时几乎95％被除去。除此以外，至少99％的尿素在袋滤室过滤器中被除去，并且能够被再循环到尿素装置中，使得现有装置中使用的洗涤器成为多余的。
因为所描述的技术仅涉及水、尿素和氨的处理，所以不产生污染流。

Claims (18)

1.一种方法，用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨，包括：
(a)使所述废气与能够物理吸附氨的固体吸附剂接触；
(b)使上面吸附有氨的所述固体吸附剂与气体分离，
所述吸附剂以颗粒形式注入到所述废气中。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
(c)通过将氨溶解于提取液体中使所述固体吸附剂再生，并且使所述液体与所述固体吸附剂分离。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述提取液体为水。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述吸附剂选自由活性炭和沸石组成的组。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述沸石选自由天然八面沸石和合成八面沸石组成的组。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述沸石是13X沸石。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述使上面吸附有氨的所述固体吸附剂与气体分离的步骤通过袋滤室过滤器进行。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，再生的固体吸附剂在下一个工艺循环的使所述废气与固体吸附剂接触的步骤中再利用。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述再生的固体吸附剂包括化学吸附的氨。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还起到从所述废气中除去尿素粉尘的作用。
11.一种用于生产尿素的工艺，包括使氨和二氧化碳在条件下反应以便形成尿素，并且使所述尿素经历熔化后处理步骤以便形成颗粒状尿素和废气，其中，氨通过根据前述任一项权利要求所述的方法从所述废气中除去。
12.根据权利要求11所述的工艺，其中，尿素粉尘通过根据权利要求1至10中任一项所述的方法从所述废气中除去。
13.能够物理吸附氨的固体吸附剂的应用，根据权利要求1所述的方法用作用于从尿素生产装置后处理部分的废气中除去氨的吸附剂，其中，所述固体吸附剂为颗粒形式。
14.根据权利要求13所述的应用，其中，所述吸附剂选自由活性炭和沸石组成的组。
15.根据权利要求14所述的应用，其中，所述沸石选自由天然八面沸石和合成八面沸石组成的组。
16.根据权利要求14所述的应用，其中，所述沸石是13X沸石。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的应用，其中，所述吸附剂用于包括氨吸附在袋滤室过滤器中进行的步骤的工艺中。
18.根据权利要求13至16中任一项所述的应用，其中，所述吸附剂通过将吸附的氨溶解于水中由上面吸附有氨的吸附剂再生。
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