CN110418782B - 尿素的造粒方法 - Google Patents

Abstract

在回收和利用尿素造粒步骤排出的含尿素粉尘和NH₃的气体所含的尿素和NH₃时，防止供给至尿素造粒步骤的尿素水溶液遭遇铵盐沉淀，同时抑制溶液的水含量增加。尿素的造粒方法包括：用空气由进料尿素水溶液制造粒状固体尿素的造粒步骤，用含酸水溶液从由造粒步骤排出的空气回收尿素粉尘和NH₃从而得到含尿素和铵盐的回收液的回收步骤，将具有比回收液低的铵盐浓度的尿素水溶液与回收液混合以调节回收液的铵盐浓度的盐浓度调节步骤，将盐浓度调节步骤中得到的液体所含的水蒸发以将盐浓度调节步骤中得到的液体浓缩而得到浓缩回收液的浓缩步骤，和将浓缩回收液与进料尿素水溶液混合，调节浓缩回收液以使铵盐浓度为7质量％以下的混合步骤。

Description

尿素的造粒方法

技术领域

本发明涉及尿素的造粒方法，其中由尿素水溶液制造粒状固体尿素。

背景技术

在尿素工厂中，合成尿素，然后制造粒状固体尿素作为主要产品。将参照图2描述常规尿素造粒过程的工艺流程。

将含有痕量氨的进料尿素水溶液经由路线1供应至尿素造粒过程。将稍后讨论的浓缩的回收尿素水溶液(路线9)与进料尿素水溶液混合。将液体混合物(路线11)转移至造粒步骤A。在造粒步骤中，通过使用经由路线3供应的空气由尿素水溶液制造粒状固体尿素(路线2)。从造粒步骤将含有尿素粉尘和氨的空气(在下文中，这种空气可以被称为“造粒出口气体”)取出(路线4)，并且转移至回收步骤B。

将含有酸的补充水(路线5)供应至回收步骤B。在回收步骤中，将在造粒出口气体中含有的尿素粉尘回收在回收尿素水溶液(路线7)中；同时，将在造粒出口气体中含有的氨作为铵盐(上述酸的盐)回收。另一方面，将已经移除了尿素粉尘和氨的废气释放至大气(路线6)。

因为回收尿素水溶液(路线7)含有大量水，这种溶液不能在造粒步骤A中直接处理。因此，进行用于从回收尿素水溶液(路线7)移除水以制备浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的浓缩步骤C。

从浓缩步骤C得到的将含有铵盐的浓缩的回收尿素水溶液(路线9)与经由路线1供应的进料尿素水溶液混合(路线11)，然后供应至造粒步骤A。将已经在浓缩步骤C中从回收尿素水溶液移除的水经由路线8排出。

在这种尿素造粒过程中，因为铵盐的浓度在浓缩步骤C中变高，铵盐可能会沉淀。例如，如果铵盐沉淀，则用于输送浓缩尿素水溶液的泵的过滤器和在造粒步骤中使用的喷雾嘴可能会被沉淀物堵塞，结果可能不能进行长期连续操作。

专利文献1公开了用于回收和利用在废气中含有的尿素粉尘和氨的方法。在这种方法中，在尿素回收步骤中使用第一洗涤塔(用于通过无酸尿素溶液回收尿素粉尘)和第二洗涤塔(用于通过含酸水溶液回收氨以及未被第一洗涤塔吸收的尿素粉尘)。此外，在从第二洗涤塔得到的回收尿素水溶液中的铵盐和尿素的总浓度设定为20％以上。将回收尿素水溶液与供应至造粒步骤的尿素水溶液混合，而不进行浓缩步骤。

在专利文献2中提出的方法中，在浓缩步骤之前将已经供给至系统的尿素熔体的一部分加入至回收尿素水溶液中；将在浓缩步骤(蒸发器)的出口处的尿素溶液中含有的铵盐的浓度调节为小于12重量％，尤其是9至11重量％，然后将尿素溶液供应至造粒步骤；而将已经供给至系统的尿素熔体的其余部分供应至造粒步骤。在这种方法中，推荐在浓缩步骤之前加入至回收尿素水溶液中的尿素熔体的量应当是最小的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP 2000-1466A

专利文献2：US 2011/0229394 A1

发明概述

发明要解决的问题

在专利文献1的方法中，可以抑制铵盐的沉淀；然而，不能将从第二洗涤塔得到的回收溶液浓缩。因此，在供应至造粒步骤的尿素水溶液中的水的量可能较大，结果在所得产物固体尿素中的水浓度可能会变高。

在专利文献2的方法中，铵盐可能会沉淀，因为在浓缩步骤之后在尿素水溶液中含有的铵盐的浓度高。尤其是在使用硫酸作为酸的情况中，硫酸铵沉淀。因此，在实践中难以使用这种方法。

本发明的一个目的是在从在尿素造粒步骤中产生的含有尿素粉尘和氨的气体回收和利用尿素和氨时，防止铵盐的沉淀，同时供应至尿素造粒步骤的尿素水溶液的水含量增加。

解决问题的手段

本发明提供一种尿素的造粒方法，所述方法包括

造粒步骤：通过使用空气由进料尿素水溶液制造粒状固体尿素，

回收步骤：通过使用含酸水溶液从由所述造粒步骤排出的含有尿素粉尘和氨的空气回收尿素粉尘和氨，从而得到作为含有尿素和铵盐的水溶液的回收尿素水溶液；

铵盐浓度调节步骤：将从所述回收步骤得到的所述回收尿素水溶液与相比于所述回收尿素水溶液具有较低铵盐浓度的尿素水溶液混合，从而调节所述回收尿素水溶液的铵盐浓度；

浓缩步骤：通过将在从所述铵盐浓度调节步骤得到的所述回收尿素水溶液中含有的水蒸发而将从所述铵盐浓度调节步骤得到的所述回收尿素水溶液浓缩，从而得到浓缩的回收尿素水溶液；和

混合步骤：将所述浓缩的回收尿素水溶液与所述进料尿素水溶液混合，其中

所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度为7质量％以下。

在所述铵盐浓度调节步骤中，可以使用在混合所述浓缩的回收尿素水溶液之前或之后的进料尿素水溶液的一部分作为上述具有较低铵盐浓度的尿素水溶液。

上述造粒方法还可以包括在所述浓缩步骤之前的中和步骤：将碱加入至从所述回收步骤得到的所述回收尿素水溶液中，从而将所述回收尿素水溶液中和。

上述造粒方法还可以包括控制步骤：基于所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值，通过操控要在所述铵盐浓度调节步骤中与所述回收尿素水溶液混合的上述“具有较低铵盐浓度的尿素水溶液”的流量来控制所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度。

在所述控制步骤中，可以基于在所述浓缩步骤中的水蒸发的温度和压力以及所述浓缩的回收尿素水溶液的温度和密度得到所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值。

所述酸可以是选自由硫酸、硝酸和磷酸组成的组中的至少一种酸。

上述造粒方法还可以包括将在所述浓缩步骤中蒸发的水供应至所述回收步骤的步骤。

发明的优点

根据本发明，可以在从在尿素造粒步骤中产生的含有尿素粉尘和氨的气体回收和利用尿素和氨时，防止铵盐的沉淀，同时抑制供应至尿素造粒步骤的尿素水溶液的水含量增加。

附图简述

图1是说明根据本发明的尿素造粒方法的一个实施方案的工艺流程图；

图2是说明常规尿素造粒方法的工艺流程图；和

图3是说明根据本发明的尿素造粒方法的另一个实施方案的工艺流程图。

实施本发明的实施方案

在本发明中，进行造粒步骤、回收步骤、铵盐浓度调节步骤、浓缩步骤和混合步骤。在下文中，将参照附图描述本发明的实施方案；然而，本发明不限于此。

通常，通过将水从由尿素合成过程得到的尿素水溶液中分离以将尿素水溶液浓缩并且得到较高的尿素浓度，来制备供应至根据本发明的尿素造粒过程的进料尿素水溶液(路线1)。通常，进料尿素水溶液的尿素浓度为95质量％以上且98质量％以下。进料尿素水溶液含有痕量的来源于尿素合成过程的游离氨。进料尿素水溶液的氨浓度通常为1000至1500质量ppm。通常，在造粒步骤中，作为在尿素水溶液中的水解和缩二脲形成反应的结果，生成了痕量的氨。

[造粒步骤A]

如在图1中所示，将经由路线1供应的进料尿素水溶液转移至造粒步骤A。在造粒步骤A中，通过使用空气由进料尿素水溶液制造粒状固体尿素。应该指出的是，因为将浓缩的回收尿素水溶液(路线9)与进料尿素水溶液(路线1)混合，所以在造粒步骤A中，由进料尿素水溶液制造粒状固体尿素，同时也由浓缩的回收尿素水溶液制造粒状固体尿素。在图1中所示的过程中，进料尿素水溶液和浓缩的回收尿素水溶液的液体混合物(路线11)的路线分支，并且将溶液的一部分(路线12)供应至造粒步骤A；而将其余部分(路线10)在铵盐浓度调节步骤中与回收尿素水溶液(路线13)混合。因此，通过经由路线3供应的空气将在经由路线12引入至造粒步骤A的尿素水溶液中的尿素冷却并且凝固以形成固体尿素，将其作为产物经由路线2取出。

在造粒步骤A中，可以通过适当地使用已知的造粒机来制造固体尿素。例如，使用采用流化床或喷动流化床的尿素造粒机作为造粒机。可以使用丸粒尿素制造装置(例如，丸粒造粒塔(Prilling Tower))作为造粒机。固体尿素粒子的形状和尺寸没有特别限制并且可以适当地确定。

从造粒步骤A取出含有尿素粉尘和氨的空气(造粒出口气体)(路线4)。通常，在路线4中的气体中，尿素粉尘的浓度为3000至10000质量ppm，并且氨的浓度为100至300质量ppm。

除了造粒机以外，可以向路线2提供用于将从造粒步骤A排出的固体尿素冷却的冷却器。可以将空气用于在这个冷却器中的冷却。从冷却器排出的空气可以含有尿素粉尘以及氨。因此，可以在回收步骤中以与从造粒步骤排出的空气相同的方式处理从冷却器排出的空气。

固体尿素的组成根据所需的个体规格而变化。通常，固体尿素含有，例如98.5质量％至99.5质量％的尿素、0.1质量％至0.5质量％的水含量和0.2质量％至1.0质量％的铵盐。

[回收步骤B]

在回收步骤B中，通过使用含酸水溶液从造粒出口气体(路线4)回收尿素粉尘和氨以得到回收尿素水溶液(路线13)。

可以使用已知的洗涤塔如填充床洗涤器(填充有填充物)或文丘里(venturi)洗涤器作为回收装置。通常，使洗涤液在洗涤塔内循环，以使得将洗涤液与造粒出口气体进行气体-液体接触。以这种方式，用洗涤液回收尿素粉尘和氨。为了将尿素和铵盐从回收装置排出，从回收装置取出洗涤液(含有尿素、铵盐和酸的水溶液混合物)的一部分作为回收尿素水溶液(路线13)。将洗涤液的其余部分循环至回收装置并且与造粒出口气体接触。将含有酸的水(补充水)供应至回收装置。简而言之，在回收步骤B中，在含酸水溶液中吸收在造粒出口气体中的尿素粉尘和氨。此时，氨作为铵盐被吸收。

通常，可以通过使用酸将洗涤液(与含有尿素粉尘和氨的气体接触的液体)的pH调节为约2至7。可以使用选自由硫酸、硝酸和磷酸组成的组中的至少一种作为酸。具体地，可以使用硫酸。

将其中尿素和氨浓度已经降低的空气作为废气从回收步骤B排出(路线6)。

在图1中所示的过程中，使用含有酸的补充水(路线5)和从浓缩步骤C得到的水(路线8；这种水可以含有低浓度的尿素、铵盐和氨)作为供应至回收步骤的补充水。

与造粒出口气体接触的洗涤液可以含有例如40质量％至60质量％的浓度的尿素、例如1质量％至10质量％的浓度的铵盐，并且具有例如2至7的pH。对于回收尿素水溶液(路线13)来说同样如此。

出于将与造粒出口气体接触的洗涤液稀释的目的，使用经由路线5的补充水和经由路线8的补充水。因此，补充水的尿素浓度和氨浓度可以比洗涤液的尿素浓度和氨浓度低。例如，补充水的尿素浓度和氨浓度二者均可以为1质量％以下。更具体地，在路线8中的水含有例如0至0.5质量％的尿素、0至0.5质量％的氨和0至0.01质量％的铵盐。路线5的补充水含有例如0至5质量ppm的尿素和0至5质量ppm的氨。

通常，对于废气中的尿素和氨浓度来说，尿素的浓度为例如30至50质量ppm，并且氨的浓度为30至50质量ppm。

[铵盐浓度调节步骤]

将从回收步骤得到的回收尿素水溶液(路线13)与相比于回收尿素水溶液具有较低铵盐浓度的尿素水溶液(在下文中有时被称为“低铵盐浓度尿素水溶液”)混合。由此，调节回收尿素水溶液中的铵盐的浓度。换句话说，将与回收尿素水溶液(路线13)相比具有更低铵盐浓度的尿素水溶液(路线10)加入至回收尿素水溶液(路线13)中以得到铵盐浓度降低的回收尿素水溶液(路线7)。将要混合的“低铵盐浓度尿素水溶液”的量被确定为使得浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的铵盐浓度变为7质量％以下。

在图1中所示的过程中，使用进料尿素水溶液(路线1)和浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的液体混合物(路线11)的一部分(路线10)作为“低铵盐浓度尿素水溶液”。换句话说，使用与浓缩的回收尿素水溶液混合的进料尿素水溶液的一部分(路线10)作为在铵盐浓度调节步骤中的“低铵盐浓度尿素水溶液”。

备选地，如在图3中所示，进料尿素水溶液(路线1)分支，并且可以将一个分支部分(路线16)用作“低铵盐浓度尿素水溶液”并且与回收尿素水溶液(路线13)混合。换句话说，可以使用在混合浓缩的回收尿素水溶液之前的进料尿素水溶液的一部分(路线16)作为在铵盐浓度调节步骤中的“低铵盐浓度尿素水溶液”。在这种情况中，将进料尿素水溶液的其余部分(路线15)与浓缩的回收尿素水溶液(路线9)混合，并且可以将所得液体混合物(路线11)供应至造粒步骤A。

[浓缩步骤C]

在浓缩步骤中，将在从铵盐浓度调节步骤得到的回收尿素水溶液(路线7)中含有的水蒸发，从而将回收尿素水溶液浓缩以得到浓缩的回收尿素水溶液(路线9)。

为了防止铵盐沉淀，在浓缩的回收尿素水溶液(路线9)中含有的铵盐(尤其是硫酸铵)的浓度优选为7质量％以下。为了使在如上所述的浓缩的回收尿素水溶液中的铵盐浓度低，在铵盐浓度调节步骤中调节(尤其是降低)溶液的铵盐浓度。浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度可以为例如0.01质量％以上。

为了获得可以在造粒步骤中被适宜地处理的溶液(图1中的路线12)，在浓缩的回收尿素水溶液(路线9)中的水浓度优选为5质量％以下。通过使用适当的浓缩方法如真空浓缩方法，例如，可以将浓缩的回收尿素水溶液的水浓度降低至0.2质量％以上的浓度。

从浓缩步骤C中的回收尿素水溶液蒸发的水含有尿素、铵盐和在浓缩步骤C中生成的氨；然而，因为它们的浓度低，可以经由路线8使用这种水作为在回收步骤B中的补充水。以这种方式，可以将含有铵盐的水保持在系统内。可以将路线8的水冷凝，然后以液体形式供应至回收步骤B，或者可以以蒸汽形式供应至回收步骤B(在这种情况下，将蒸汽在回收步骤中使用的装置中冷凝)。

在浓缩步骤中，可以适当地使用可以将水蒸发的已知的蒸发器。例如，可以通过加热将水蒸发，例如通过使用具有传热管的蒸发器。

[混合步骤]

将在浓缩步骤C中浓缩的浓缩的回收尿素水溶液(路线9)与经由路线1供应的进料尿素水溶液混合。在图1中所示的过程中，将进料尿素水溶液(路线1)与浓缩的回收尿素水溶液(路线9)完全混合，并且将所得液体混合物(路线11)的一部分(路线12)供应至造粒步骤A。在图3中所示的过程中，将进料尿素水溶液的一部分(路线15)和浓缩的回收尿素水溶液(路线9)混合，并且将所得液体混合物(11)完全供应至造粒步骤A。

在混合步骤中，可以适当地使用用于将液体彼此混合的已知技术。

[中和步骤]

根据需要，可以将碱加入至从回收步骤B得到的回收尿素水溶液(路线13)中，以将回收尿素水溶液中和。

在回收步骤B中，如果与氨的量相比过量使用用于吸收氨的酸，则可以提高吸收效率。然而，在使用硫酸的具体情况中，不锈钢可能会被残留的硫酸和在浓缩步骤中施加的热量腐蚀。因此，可能无法在用于浓缩步骤的浓缩装置中使用不锈钢，并且可能不得不使用极昂贵的锆。在这种情况中，可以在浓缩步骤之前进行中和步骤以将酸中和，以使得可以使用不锈钢。

可以适当地使用用碱将酸中和的已知中和方法作为中和方法。具体地，可以通过在将“低铵盐浓度尿素水溶液”(路线10)和回收尿素水溶液混合之前将氨加入至回收尿素水溶液(路线13)中将回收尿素水溶液(路线13)中和。

[控制步骤]

可以基于浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的铵盐浓度的当前值(PV)，通过操控要在铵盐浓度调节步骤中与回收尿素水溶液(路线13)混合的“低铵盐浓度尿素水溶液”(图1中的路线10，图3中的路线16)的流量将浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的铵盐浓度控制为目标值(SV)。

为此，可以基于在浓缩步骤中的水蒸发的温度和压力以及浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的温度和密度得到浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值(PV)。

可以适当地知晓在浓缩步骤中的水蒸发的温度和压力。可以通过例如在用于浓缩的蒸发器中设置的适当的温度计和压力计来测量这种温度和压力。还可以适当地知晓浓缩的回收尿素水溶液的温度和密度。可以通过例如为路线9设置温度计和密度计来测量这种温度和密度。如果可以忽略水蒸发温度和浓缩的回收尿素水溶液的温度之间的差，则测量水蒸发温度或浓缩的回收尿素水溶液的温度中的一种，并且可以使用该测量值作为这两种温度值。

基于这些温度、压力和密度，可以得到浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值。容易在线实时测量这些温度、压力和密度。因此，可以基于这些值得到浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值(PV)，从而将浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度实时控制为目标值(SV)。

为了操控“低铵盐浓度尿素水溶液”(图1中的路线10，图3中的路线16)的流量，可以适当地使用已知的流量控制单元如流量控制阀门。

以下讨论用于得到浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值(PV)的具体程序。应该指出的是，认为回收尿素水溶液是基本上由尿素、铵盐(例如，硫酸铵)和水组成的三组分体系。

·浓缩的回收尿素水溶液的水浓度的确定：

基本上由尿素、铵盐和水组成的三组分尿素水溶液如回收尿素水溶液(路线7)和浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的水的蒸气压通过三组分尿素水溶液的温度和水浓度确定。如果温度和压力保持恒定，则三组分尿素水溶液的水蒸发直到水的分压达到蒸气压，这意味着三组分尿素水溶液被浓缩。此时，因为从三组分尿素水溶液蒸发的几乎全部物质都是水(尽管蒸发了可忽略量的氨和二氧化碳)，可以认为水的分压等于工作压力。因此，如果确定在浓缩步骤中的水蒸发的温度和压力，则可以估算浓缩的回收尿素水溶液的水浓度。此时，可以利用三组分尿素水溶液的温度、水的蒸气压和水浓度之间的相关性。这种相关性可以通过预备实验得到。

·浓缩的回收尿素水溶液的尿素浓度和铵盐浓度的确定：

因为如上所述确定了浓缩的回收尿素水溶液的水浓度，所以可以确定在浓缩的回收尿素水溶液中的其余组分的浓度(尿素和铵盐的总浓度)。铵盐和尿素的密度彼此不同。因此，如果确定了浓缩的回收尿素水溶液的密度，则可以估算尿素和铵盐的比。为了校正温度对密度的影响，可以与密度一起测量温度。为了估算尿素和铵盐的比，可以利用由尿素和水组成的二组分液体混合物的水浓度、密度和温度之间的相关性，并且可以利用硫酸铵的密度和温度之间的相关性。这些相关性可以通过预备实验得到。

可以通过使用适当的仪器控制系统来自动进行控制步骤。

根据本发明，可以防止铵盐的沉淀。因此，可以防止例如用于输送浓缩尿素水溶液的泵的过滤器和在造粒步骤中使用的喷雾嘴的堵塞，这实现了长期连续操作。此外，通过将含有铵盐的尿素水溶液浓缩，可以抑制转移至造粒步骤的尿素水溶液的水含量增加。

实施例

在下文中，将基于实施例更具体地描述本发明。然而，本发明不限于此。

[实施例1]

针对在图1中所示的工艺流程进行过程模拟。结果在表1中示出。

以132℃的温度、10.0kg/cm²G(0.981MPaG)的压力和128.9t/h的流量经由路线1供应进料尿素水溶液(尿素：95.9质量％，氨：0.1质量％，水4.0质量％)。压力单位中的字母“G”意指压力为表压。

推断进料尿素水溶液(路线1)含有1000质量ppm(0.128t/h)的游离氨；在造粒步骤A中通过缩二脲形成反应以0.03t/h的速率生成游离氨；并且将这种氨(0.158t/h)在造粒步骤A中完全转移至空气中并且包含在路线4的气体中。

将温度为132℃、压力为10.0kg/cm²G(0.981MPaG)并且流量为18.3t/h的浓缩的回收尿素水溶液(路线9)与进料尿素水溶液(路线1)混合。将所得液体混合物(路线11)分离(分支)为流量为12.5t/h的物流(路线10)和流量为134.8t/h的物流(路线12)。使用前一种物流作为“低铵盐浓度尿素水溶液”，并且将后一种物流供应至造粒步骤A。将含有0.5质量％的尿素粉尘和0.01质量％的氨并且还含有1.5质量％的水含量的空气(路线4)从造粒步骤A排出并且转移至回收步骤B。此外，从造粒步骤A得到含有0.2质量％的水和0.5质量％的硫酸铵的固体尿素(路线2)作为产物。

除了含有硫酸的补充水(路线5)以外，还将经由路线8供应的水作为补充水供应回收步骤B。在从回收步骤B排出至路线6的废气中的尿素和氨的浓度二者均被设定为30至50质量ppm。在回收步骤中，将在路线4的气体中含有的尿素和氨回收至回收尿素水溶液(路线13)中。此时，在这种气体中的氨与经由路线5供应的硫酸反应，并且作为硫酸铵被回收至回收尿素水溶液中。

将回收尿素水溶液(路线13)和“低铵盐浓度尿素水溶液”(路线10)混合(铵盐浓度调节步骤)。将所得液体混合物(其铵盐浓度已经被调节的尿素水溶液)经由路线7供应至浓缩步骤。“低铵盐浓度尿素水溶液”(路线10)的硫酸铵浓度为0.5质量％，并且回收尿素水溶液(路线13)的硫酸铵浓度为4.9质量％。前一种浓度低于后一种浓度(约为1/10)。

回收尿素水溶液(路线13)的温度为40℃。供应至浓缩步骤C的液体混合物(路线7)的温度为115℃。因为在高温发生腐蚀，如果进行将在供应至浓缩步骤的尿素水溶液中的酸中和的步骤，则中和优选在较低温度进行。具体地，优选将碱(例如，氨)加入至温度为40℃的回收尿素水溶液(路线13)中。

在浓缩步骤中，将其铵盐浓度已经被调节的尿素水溶液(路线7)加热以将水蒸发，从而得到其中将浓缩了尿素的浓缩的回收尿素水溶液(路线9)。“低铵盐浓度尿素水溶液”(路线10)的流量被确定为使得在路线9中的硫酸铵浓度变为3.7质量％。

将通过将水蒸发得到的蒸汽(不含尿素、铵盐和酸)经由路线8供应至回收步骤B。

根据需要通过适当手段(例如，热交换器、泵、鼓风机、减压阀)进行流体的加热、冷却以及压力的升高和降低，尽管这些未在图1和图3中示出。更具体地，在将回收尿素水溶液和“低铵盐浓度尿素水溶液”(路线10)混合之前，通过热交换器将回收尿素水溶液(路线13)加热(以使得路线7的液体温度变为115℃)。在浓缩步骤C中，通过借助喷射器置于负压下的蒸发器将水蒸发。将所得浓缩的回收尿素水溶液通过泵加压至10.0kg/cm²G(0.981MPaG)并且转移至路线9。将在造粒步骤A中使用的造粒机以及路线4保持在一个或多个负压下，并且将从回收步骤B取出的气体通过鼓风机加压并且排出至路线6。

在下文中，将描述用于基于浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的温度、压力和密度估算铵盐的浓度的程序。

浓缩的回收尿素水溶液由三种组分组成：尿素、硫酸铵和水。由预备实验得到由尿素、铵盐和水组成的三组分尿素水溶液的温度、水的蒸气压和水浓度之间的相关性。通过使用这种相关性，得到水浓度，在该水浓度下三组分尿素水溶液在132℃的水蒸气压等于-0.7kg/cm²G(-0.068MPaG)的浓缩步骤C的压力。得到的水浓度为4质量％。换句话说，浓缩的回收尿素水溶液的水浓度为4质量％。

如果确定了温度，则可以估算由水(4质量％)和尿素(96质量％)组成的二组分液体混合物的密度和硫酸铵(纯净物)的密度。根据如上所述已经估算的密度和浓缩的回收尿素水溶液的密度(测量值)，可以估算二组分液体混合物和硫酸铵之间的混合比，以使得将二组分液体混合物和硫酸铵混合以得到具有与浓缩的回收尿素水溶液的组成相同的组成的液体。例如，将描述其中浓缩的回收尿素水溶液的密度(测量值)为1204.8kg/m³并且温度为132℃的情况。在132℃的温度，二组分液体混合物的密度为1193.6kg/m³，并且硫酸铵的密度为1499.6kg/m³。已经通过预备实验得到二组分液体混合物的水浓度、密度和温度之间的相关性以及硫酸铵的密度和温度之间的相关性。

如果将二组分液体混合物和硫酸铵混合以得到具有与浓缩的回收尿素水溶液的组成相同的组成的溶液，则以下等式成立。

1193.6×(1-c)+1499.6×c＝1204.8

其中c是硫酸铵的质量相对于二组分液体混合物和硫酸铵的总质量(换句话说，浓缩的回收尿素水溶液的质量)的比。

求得上述c的值为0.037(3.7质量％)。换句话说，在浓缩的回收尿素水溶液中，求得水浓度为4质量％，并且求得硫酸铵的浓度为3.7质量％。因此，尿素浓度为92.3质量％。

[比较例1]

以与实施例1相同的方式进行过程模拟，不同之处在于将通过路线10的物流的流量设定为零。换句话说，在不调节铵盐的浓度的情况下将从回收步骤得到的回收尿素水溶液直接供应至浓缩步骤。

在比较例1中，浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的硫酸铵浓度为10.5质量％。在这种情况中，硫酸铵容易在浓缩步骤中、在路线9及其下游路线中或者在造粒步骤中沉淀。

在实施例1中，浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的硫酸铵浓度为3.7质量％。在实施例1中，可以防止硫酸铵沉淀。

如根据实施例1和比较例1之间的比较明显的，根据本发明，在浓缩步骤之前将“低铵盐浓度尿素水溶液”与回收尿素水溶液混合，从而降低尿素水溶液的铵盐浓度；然后在浓缩步骤中将水移除。因此，可以防止铵盐的沉淀。

浓缩的回收尿素水溶液(路线9)的密度在实施例1中为1205kg/m³并且在比较例1中为1226kg/m³。

字母或标号的说明

A 造粒步骤

B 回收步骤

C 浓缩步骤

1 进料尿素水溶液

2 粒状固体尿素

3 空气

4 造粒出口气体(含有尿素粉尘和氨的空气)

5 补充水(含有酸)

6 废气

7 回收尿素水溶液(供应至浓缩步骤)

8 在浓缩步骤中生成的水

9 浓缩的回收尿素水溶液(含有铵盐)

10 低铵盐浓度尿素水溶液

11 与浓缩的回收尿素水溶液混合的进料尿素水溶液

12 路线11的溶液在该溶液的一部分分支到路线10之后的其余部分

13 回收尿素水溶液(从回收步骤得到)

15 进料尿素水溶液的一部分(转移至造粒步骤)

16 进料尿素水溶液的其余部分(低铵盐浓度尿素水溶液)

Claims (7)

1.一种尿素的造粒方法，所述方法包括

造粒步骤：通过使用空气由进料尿素水溶液制造粒状固体尿素，和排出含有尿素粉尘和氨的空气；

回收步骤：通过使用含酸水溶液从由所述造粒步骤排出的含有尿素粉尘和氨的空气回收尿素粉尘和氨，从而得到作为含有尿素和铵盐的水溶液的回收尿素水溶液；

铵盐浓度调节步骤：将从所述回收步骤得到的所述回收尿素水溶液与相比于所述回收尿素水溶液具有更低铵盐浓度的尿素水溶液混合，从而调节所述回收尿素水溶液的铵盐浓度；

浓缩步骤：通过将在从所述铵盐浓度调节步骤得到的所述回收尿素水溶液中含有的水蒸发而将从所述铵盐浓度调节步骤得到的所述回收尿素水溶液浓缩，从而得到浓缩的回收尿素水溶液；和

混合步骤：在将所述进料尿素水溶液进料到所述造粒步骤前将所述浓缩的回收尿素水溶液与所述进料尿素水溶液混合，其中

所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度为7质量％以下。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述铵盐浓度调节步骤中，使用在将所述浓缩的回收尿素水溶液与所述进料尿素水溶液混合之前或之后的所述进料尿素水溶液的一部分作为所述具有更低铵盐浓度的尿素水溶液。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括在所述浓缩步骤之前的中和步骤：将碱加入至从所述回收步骤得到的所述回收尿素水溶液中，以中和所述回收尿素水溶液中所述酸的残留，所述中和步骤在所述回收步骤之后进行。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括控制步骤：基于所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值，通过操控要在所述铵盐浓度调节步骤中与所述回收尿素水溶液混合的所述具有更低铵盐浓度的尿素水溶液的流量来控制所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述控制步骤中，基于在所述浓缩步骤中的水蒸发的温度和压力以及所述浓缩的回收尿素水溶液的温度和密度得到所述浓缩的回收尿素水溶液的铵盐浓度的当前值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸是选自由硫酸、硝酸和磷酸组成的组中的至少一种酸。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将在所述浓缩步骤中蒸发的水供应至所述回收步骤的步骤。

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