CN110891933B - 脲修整和废气处理工厂以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于含脲的材料的修整方法、用于修整含脲的材料的工厂、修改现有工厂的方法、以及用途。本发明公开了用于防止管道堵塞的方法，所述管道用于修整部分与处理部分之间的废气。

Description

脲修整和废气处理工厂以及方法
技术领域
本发明涉及脲和含脲的肥料的生产，尤其涉及脲修整。具体地讲，本发明涉及将废气(即，包含脲和氨的废气)从修整部分传送至废气处理部分。处理部分例如用于粉尘洗涤和/或酸洗涤以从废气中除去脲和/或氨。在修整部分中，通常使含脲的熔体固化以产生例如脲颗粒，脲硝酸铵(UAN)颗粒或脲硫酸铵(UAS)颗粒。
背景技术
脲工厂通常包括用于将含脲的液体流(例如脲熔体)固化成含脲的固体产物的修整部分。常见的修整部分为造粒塔和造粒机。造粒塔和造粒机使用冷却空气，因此作为废气产生被含脲的粉尘和氨污染的空气流。脲粉尘通常包括含有例如脲、UAS或UAN的亚微米颗粒。在将经处理的废气流(清洁的空气流)排放到大气中之前，需要处理这种废气以除去固体和氨的主要部分(或甚至基本上全部)。废气处理通常是必要的，以符合限制所允许的脲和氨排放的环境规定。从气体流中回收组分(诸如脲和氨)也在经济上是期望的。这提高了工厂的效率。
脲粉尘的去除本身具有挑战性，因为废气(主要是空气)的量很大，而脲粉尘的浓度低。约1500公吨/天的相对较小的脲造粒塔的示例性指示空气流为500000Nm3/hr。较大的脲造粒塔可例如具有1.0×106Nm3/hr的空气流，例如具有约2500公吨/天或甚至更高的脲容量。其中的脲粉尘的典型浓度为约0.02重量％。此外，脲粉尘的一部分具有亚微米尺寸。满足当前的标准意味着需要去除此亚微米脲粉尘中的大部分。
一种造粒塔可以例如具有例如60m至80m的高度。较小的工厂可以具有50m或更小的自由下落路径。最大的工厂中的一些具有125m高的造粒塔。据报道，一些现有的脲造粒塔的脲粉尘排放超过200mg/Nm3。
较老的造粒塔经常未经任何粉尘消减或氨消减处理就直接向大气中排放废气。塔式构造通常在其顶部上设置最大可用空间和可由其结构支撑的最大附加重量，因此作为改造的一部分安装在顶部上的任何消减系统的设计受到限制。现有的排放消减技术通常需要大而重的风扇或泵来克服它们所需的额外压降。粉尘捕集的效率越大，所需的压降越大，尤其是在处理亚微米颗粒去除时。许多废气处理系统由于其重量而不适于安装在现有的造粒塔的顶部上，但可安装在地平面或接近地平面(例如，入口在0m至20m的高度处)。这可涉及首先通过管道(例如导管)将废气排放到较低的高度，并且因此还涉及从脲造粒塔的顶部至约地平面的导管的构造。导管一般布置在造粒塔的外部。
废气处理一般在单独的处理部分(排放消减部分)中进行，其具有由来自脲修整部分的管道连接的用于废气的入口。一般来讲，连接管道可具有用于暴露于外部环境的主要部分的壁。该环境可具有低温，诸如低于0℃或低于-10℃，例如过夜或冬季。
废气处理通常包括用水溶液洗涤以除去粉尘(洗涤)，或用酸溶液洗涤气体流以通过转化为铵盐(酸洗涤)除去氨，或两者串联或同时进行。如果将粉尘洗涤和酸洗涤两者串联使用，则通常首先进行粉尘洗涤。如果它们同时进行，则将脲与铵盐如UAS和UAN混合。在洗涤器中，将洗涤液体(例如溶液)以例如共流和/或逆流的形式喷雾到气体流中。洗涤溶液通常循环以便具有期望的脲浓度。将吹扫流从洗涤器中去除，并且例如在粉尘用水洗涤的情况下，通过再循环至脲工厂以回收脲来处理。
通常，使用例如除雾器从处理部分中的气体流中除去其余的洗涤小滴。有时，需要组合不同工作原理的设备，以实现废气处理部分的充分清洁，从而符合排放规定。其它类型的消减设备的示例是湿式静电除尘器和文丘里洗涤器。因此，必要的设备将具有一定的重量和尺寸。
在一些废气处理部分中，在洗涤之前施加淬灭步骤，例如以导致蒸发冷却的方式喷雾水溶液，以便减小气体流的尺寸，以便在下游处理步骤诸如洗涤中允许较小的设备。此外，WO 2015/002535和US 2016/0184758描述了用于从脲生产工厂的修整部分的废气中除去脲粉尘的方法，该方法包括使废气经受用水淬灭以便产生温度低于约45℃的淬灭废气，并且使用至少一个文丘里洗涤器使淬灭的废气经受洗涤。
本发明涉及将废气从脲修整部分传送到废气处理部分。废气通常通过脲修整部分与废气处理部分之间的管道携带。
一般来讲，并且也在本发明中，管道为例如管、管件或导管、或任何其他类型的气体传送系统。管道通常包括壁和气体流动路径。管道可具有例如至少2m、至少5m、至少10m、至少20m或至少40m的长度。
例如，造粒塔在高于地平面至少10m、至少20m、至少40m或至少60m的高度处(即在塔的顶部处)可具有废气出口。虽然一些小尺寸的废气处理部分有时可放置在脲造粒塔的顶部上，但由于设备的重量和/或尺寸，许多较大的废气处理部分需要被放置在地平面上，并且例如在高于地平面0m至5m处具有入口。这需要管道的相应长度，例如至少10m、至少20m、至少30m、至少40m或至少60m。并且对于其他类型的脲修整部分和废气处理部分，管道的某个最小长度可通过工厂的设计约束给出。如果例如现有脲工厂在所谓的改造中被修改，则管道的最小长度也可以是这种情况。
此外，已知在较高的温度例如高于60℃下，纯固体脲具有结块的趋势，即附聚和形成团块。因此，沉淀在管道中的任何脲粉尘在较高温度下都有结块的风险，尤其是当暴露于湿气诸如空气湿度时。
在管道中用于将废气从脲修整部分传送至处理部分的问题是，在废气处理部分的一些操作时间之后，趋于发生压降增加。这可导致更高的操作成本和/或减少废气处理部分的吞吐量。该压降增加通常是由修整部分与废气处理部分之间的管道(例如导管)堵塞引起的。这种堵塞是由管道中的固体沉积物引起的。固体沉积物包含脲，例如在管道的壁的至少一部分上形成的固体脲物质。堵塞导致压降的增加，压降可阻止操作或需要排气风扇或泵的额外能量消耗(在文丘里管或文丘里喷射器的情况下)，以用于将废气传送至处理部分。
一些现有技术涉及堵塞用于处理脲修整废气的洗涤器。EP 0084669提到用于将液体喷雾到气体流中的喷嘴被堵塞。为了解决这一问题，将甲醛添加到洗涤溶液中。然而，甲醛有毒且昂贵，因此在旨在产生待排放到大气中的清洁空气流的废气处理部分中是高度不可取的。US 4104041描述了脲造粒废气处理方法，其中在整个通道上横向形成洗涤溶液的液体膜，以便去除颗粒尺寸为约1μm的脲粉尘。据说这解决了现有技术的袋式过滤器的孔堵塞问题。US 4153431也涉及现有技术过滤器堵塞的问题，其导致增大的压降，这被认为是天然通风和强制通风脲造粒塔的主要缺点。本发明描述了一种方法，所述方法包括用气体流将洗涤液体与过滤器共流导向。EP 0084669，US 4104041和US 4153431不涉及在修整部分与废气处理部分之间的管道中的脲沉积物，而是涉及相应处理部分内部的脲沉积物。
发明内容
本发明在第一方面涉及用于含脲的材料的修整方法，所述方法包括：
-使含脲的液体流在脲修整部分中经受固化，产生含脲的固体产物和包含空气、脲粉尘和氨的废气流，
-通过具有壁的管道将所述废气流从所述脲修整部分的出口传送至废气处理部分，其中所述废气在所述出口处具有温度T1，
-使所述废气流经受处理以从所述处理部分中的所述空气中除去所述脲粉尘和/或氨的至少一部分，以及
-使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中，在至少一个部分中保持高于T1–50℃，在所述至少一个部分中所述管道的直径改变和/或在所述管道的长度的至少10％、至少50％或至少90％上改变。
本发明还涉及用于修整含脲的材料的工厂，其中所述工厂包括用于固化含脲的液体流的修整部分，废气处理部分，以及用于将废气从所述修整部分的出口排出到所述处理部分的入口的管道，其中所述管道包括壁，并且其中所述管道的至少一部分或全部设置有隔热材料和/或设置有用于保持所述壁的最小温度的一个或多个加热元件。
本发明还涉及热描记线用于防止用于包含含脲粉尘、氨和异氰酸的气体流的管道堵塞的用途。
本发明还涉及一种修改用于固化含脲材料的现有的修整部分以避免用于来自修整部分的废气的具有壁的管道堵塞的方法，其中所述管道设置在所述修整部分与用于处理来自所述修整部分的废气的处理部分之间，所述方法包括提供管道，所述管道具有隔热材料和/或具有用于避免所述管道的所述壁的冷点的一个或多个加热元件。
附图说明
图1为在修整部分与处理部分之间的比较管道中粘附到内壁的固体材料的照片。
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的方法和脲修整工厂。
图3示出了根据本发明的位于造粒塔与洗涤器之间的导管的照片，其中导管是隔热的。
具体实施方式
在一些实施方案中，本发明基于这样一种明智的认识，即通过防止管道壁中的冷点，可以避免脲在管道中在修整部分与废气处理部分之间沉积。因此，可例如通过加热和/或热绝缘管道壁或其至少一部分来解决脲沉积物。
不受理论的束缚，据信在管道(例如导管)中，尤其是在暴露于废气流的管道的内壁表面上的固体脲的初始积聚是由存在于废气流中的至少一些异氰酸的冷凝和粘附以及通过与NH3反应而使异氰酸反向转化为脲引起的。
异氰酸(HNCO)得自氰酸铵(NH4NCO)的热分解。氰酸铵与脲(NH2CONH2)处于化学平衡中：
Figure BDA0002366050970000051
氰酸铵与异氰酸和氨的分解通过低压和高温来促进，诸如当脲溶液被浓缩用于固化时，例如在造粒操作期间。反应产物挥发到废气中。因此，废气包含例如至少10mg NH3/Nm3或至少50mg NH3/Nm3或至少100mg NH3/Nm3。废气含有例如至少10mg粉尘/Nm3或至少50mg粉尘/Nm3或至少100mg粉尘/Nm3，并且优选此量的含脲的粉尘。优选地，废气包含至少10mgNH3/Nm3或至少50mg NH3/Nm3或至少100mg NH3/Nm3脲。废气含有例如至少5.0mg异氰酸/Nm3或至少10mg异氰酸/Nm3或至少50mg异氰酸/Nm3。
当异氰酸在管道的壁的冷点处冷凝并且与也存在于废气流中的氨反应形成脲时，反向反应可在管道中发生。异氰酸与氨的反应可在冷凝之前、同时或之后发生。
形成的脲颗粒可被空气流拖曳并且由于其形成机构的化学性质而预期尺寸较小(例如低于1μm)。然而，与氨的反应也可在壁上发生并且导致固体的粘附。最终，这在管道的壁上产生脲聚积，具体地讲在积聚固体材料的大块或块时，例如如图1所示。
通过避免管道的壁上的冷点，例如通过绝缘和/或加热管道或者其壁的至少一部分，例如使用描记线作为加热元件，解决了脲沉积物的问题，从而避免了管道的内壁上的冷点。有利的是，由于用于维护和清洁的停机时间减少，修整工厂(修整部分和处理部分)的操作时间增加。有利的是，由于不必使用水或蒸汽冲洗管道，因此操作简单并且不需要额外的冲水系统。另一个优点是，不必将添加剂诸如甲醛添加到工艺流中以防止堵塞。
此外，有利的是，可减少在处理部分的入口处的亚微米脲颗粒的量。
一般来讲，本发明可应用于例如上述类型的修整部分和/或废气处理部分中。
因此，在一个方面，本发明涉及脲修整方法。如本文所用，脲修整是指用于固化含脲的溶液、尤其是含脲的熔体的方法。示例包括脲、脲硝酸铵(UAN)和脲硫酸铵(UAS)的熔体。脲修整方法的示例包括脲、UAN和UAS的制粒和造粒。熔体通常包含小于5重量％的水，以及通常大于50重量％的脲。
在一个实施方案中，所述方法包括使含脲的液体流在脲修整部分中经受固化。这产生含脲的固体产物和包含氨的废气流和包含脲的粉尘颗粒。废气流还包含空气和(少量)二脲和异氰酸，以及在制粒的情况下的甲醛。所述方法还包括通过具有壁的管道(例如，通过导管)将所述废气流从所述脲修整部分的出口传送至废气处理部分。优选地，传送涉及强制通风，例如使用鼓风机或风扇。废气在所述出口处具有温度T1。温度T1为在出口的横截面上的平均温度。所述方法还包括使所述废气流经受处理，以用于至少部分地清洁所述废气，例如在所述处理部分中去除所述含脲的粉尘和/或氨的至少一部分。
在一些实施方案中，修整部分、固化步骤、处理步骤和/或处理部分例如如本专利申请的引入部分中所述。
所述修整部分为例如造粒塔或制粒机。本发明对于造粒塔是尤其有利的。造粒塔例如为强制通风或自然通风类型。制粒机为例如流化床制粒机、喷丝床制粒机、盘式制粒机、或转筒制粒机。流化床制粒机和喷丝床制粒机是优选的，并且使用空气流。固化步骤例如包括在造粒塔中造粒或在制粒机中制粒。固化涉及去除结晶热，并且通常还涉及固化的脲产物的再冷却。固化包括例如使用冷却空气冷却含脲的液体的小滴。通常，大部分结晶/冷却热通过空气冷却去除。例如，每kg最终固化产物3-30kg空气用于冷却，优选5-15kg。任选地，固化涉及制粒，并且一部分热量通过蒸发水去除。根据冷却过程的性质，冷却空气在升高的温度下以废气的形式离开修整部分。在修整部分中，空气与脲熔体并且与固化的脲颗粒直接接触。这导致空气被一些脲粉尘和氨一定程度污染。根据修整部分的类型和操作条件，在任何洗涤之前，在修整部分的出口处的气体流中存在的粉尘的量为例如0.01重量％-1.0重量％(基于气体流质量)。离开脲工厂的修整部分(即出口处)的废气的典型温度为例如至少30℃，至少50℃，至少70℃，诸如至少80℃，至少90℃，至少100℃，并且通常小于150℃，小于140℃，或小于120℃。对于制粒，尤其是流化床制粒，温度为例如70-150℃，或80-140℃，诸如约105℃。
含脲的液体为例如包含脲的溶液或熔体，具有例如至少80重量％，至少90重量％，或至少95重量％的脲。液体也可例如为例如脲硝酸铵(UAN)或脲硫酸铵(UAS)的溶液和/或熔体。UAS的流化床制粒在例如WO2017/007315中有所提及。
在另一个实施方案中，液体也可例如包含少量的铵盐，诸如硝酸铵和/或硫酸铵，诸如最多1重量％或最多5重量％，例如用于从废气的酸洗涤中处理盐。液体还可包含添加剂诸如甲醛。液体通常包含小于5重量％的水，例如小于2.0重量％的水以用于制粒，并且通常小于0.50重量％的水以用于造粒。
处理部分和废气处理步骤通常涉及粉尘洗涤和/或酸洗涤。洗涤一般涉及例如通过将溶液喷雾到废气流中，使气体流与水溶液例如包含脲的水溶液接触。溶液具有例如中性pH(pH 6-8，例如pH 7)，用于粉尘洗涤以去除脲粉尘，或用于酸洗涤的低pH(pH低于4或低于3)。如果组合了粉尘洗涤和酸洗涤，则例如在粉尘洗涤的同时或下游施加酸洗涤。粉尘洗涤一般涉及再循环洗涤溶液，从所述洗涤溶液中取出包含例如10重量％-60重量％脲的吹扫流。吹扫流被处理，例如通过水蒸发浓缩并返回至修整部分。
处理部分可具有许多设计，但通常包括小滴去除装置，诸如网片和雪佛龙除雾器。处理部分还可包括文丘里洗涤器。例如，如WO 2015/002535中所述，文丘里洗涤器包括具有会聚部件、窄或“喉部”部件、并且通常为发散部件的一个或多个管。当空气移动穿过喉部时，其加速到高速度。液滴形式的洗涤流体(通常为水溶液)通常在喉部处被添加到文丘里管，并且进入气体流。所使用的水滴一般比待收集的污染物颗粒(脲粉尘)大许多个数量级，因此以不同的速度加速通过文丘里管。差异加速引起水滴和污染物颗粒之间的相互作用，使得污染物颗粒被水滴收集。
在一个示例性实施方案中，粉尘去除系统包括并行操作的多个文丘里喷射器。例如，可使用MMV部分(微雾文丘里管)，尤其是可使用其用于制粒。MMV部分包括多个平行的文丘里管。在MMV部分中，液体在每个文丘里管的喉部中与气体流通过单相喷嘴进行并流喷雾，例如直接布置在转化管部件的上游，从而产生一致且可调节的液滴尺寸，通常在50μm至700μm的范围内。任选地，当前具有气体流的喉部喷雾计数器用于控制文丘里部分上的压降，例如在喉部内具有喷嘴。
在一个实施方案中，处理步骤包括使废气经受用水淬灭，以便产生例如温度低于约45℃的淬灭废气，并使淬灭的废气经受洗涤。洗涤步骤例如使用至少一个文丘里洗涤器。
处理步骤包括例如使废气流经受冷却步骤诸如淬灭步骤，例如冷却至低于45℃或低于40℃的温度，和/或冷却例如至少50℃或至少60℃。例如，通过喷雾和蒸发含水料流(诸如脲溶液)来进行冷却，例如通过蒸发至少1.0g，至少10g或至少20g水/Nm3废气。冷却后的气体流具有例如至少70％或至少80％的相对湿度(RH)。喷雾导致例如具有小于100μm、小于40μm或小于20μm的平均液滴尺寸的小滴。优选地，将共流喷雾用于淬灭。
修整部分与废气处理部分之间的管道包括例如管件、管和/或导管。更一般地，可使用任何气体流动传送管线。管道具有充当与外部大气的气体不可渗透边界的壁。管道具有例如至少2m，至少5m，至少10m，至少20m，至少40m或至少60m的长度。例如，管道从脲造粒塔的顶部延伸至较低水平，例如延伸至放置在较低高度处的处理部分，诸如放置在地平面或具有0m-20m高度的入口，和/或具有如下高度的处理部分：高度低于废气出口至少5m，至少10m，至少20m，或至少40m。
本发明通常旨在防止该壁上的冷点。
特征A-F
因此，可单独地和/或彼此组合地施加以下测量A至F。
A)所述方法可包括将壁保持在比修整设备的出口处的气体流的温度T1低不超过60℃的温度下。因此，该方法可包括保持壁温度Tw为等于或高于Tw,min，其中Tw,min＝(T1–60℃)，或者其中Tw,min＝(T1–50℃)，或者其中Tw,min＝(T1–30℃)，或者其中Tw,min＝(T1–10℃)，或者甚至其中Tw,min＝T1。在后一种情况下，Tw≥T1。此类壁温度Tw通常在管道的至少一个弯曲部中，在至少一个部分中保持，在所述至少一个部分中管道的直径变化和/或在管道的长度的至少10％、至少50％或至少90上变化。壁温度(Tw)是指壁的内侧处的温度(即内壁处的温度，即与废气接触的壁的表面处的温度)。
B)所述方法可包括将壁保持在至少30℃、至少40℃、至少60℃、至少80℃、至少100℃、或至少120℃的温度下。此类壁温度通常在管道的至少一个弯曲部中，在至少一个部分中保持，在所述至少一个部分中管道的直径变化和/或在管道的长度的至少10％、至少50％或至少90上变化。壁温度是指壁的内侧处(在与废气接触的壁的表面处)的温度。
C)壁附近(例如距所述壁(内表面，即暴露于废气的表面)小于2cm或小于1cm的区域中的)废气流的温度，优选地高于60℃，优选地高于65℃，甚至更优选地高于70℃。因此，壁附近的气体流的温度对于管道长度中的至少一个位置(例如沿气体流)，通常在管道的至少一个弯曲部中，在其中管道的直径变化和/或在管道的长度的至少10％、至少50％或至少90％上变化的至少一个部分中，具有这样的优选温度。
D)导管的壁附近的气体流(例如，在距所述壁内表面小于2cm或小于1cm的区域中)与管道的横截面的中心中的气体流之间的温度差值在管道的长度上的相同位置处优选地小于10℃，更优选地小于5℃，甚至更优选地小于3℃。因此，在横向横截面(垂直于气体流)中的气体流的温度差值优选较小。
E)优选地，所述方法包括加热管道的壁的至少一部分。所述加热可例如在所述管道的长度(例如沿气体流)的至少10％，至少20％、至少50％或至少90％上，和/或在壁的表面(例如所述壁的外表面)的至少10％、至少20％、至少50％或至少90％上施加。加热也可施加于整个壁。加热可例如通过电加热来施加和/或用加热流体通过直接或间接热交换来施加。加热流体优选为蒸汽或冷凝物。例如，在一些实施方案中，蒸汽可为由脲工厂的高压氨基甲酸酯冷凝器供应的低压蒸汽。优选地，将热描记线施加到管道的壁，例如电描记线和/或加热流体描记线诸如蒸汽夹套。
F)可施加隔热材料，如下文所述。这些特征A-F可单独使用或以任何组合使用。优选的子特征也是如此。一些示例性组合是特征A和B；A、B和E和/或F；C和E；D和E；C和D以及任选地E；以及B和E。
上述测量对于包括将含脲的固体颗粒在造粒塔中造粒的方法是特别有利的，该塔在顶部(例如，造粒塔的喷雾设备上方)处具有用于冷却作为废气的空气的出口，其中所述废气在所述出口处具有温度T1，并且其中所述方法包括使所述废气经受处理，优选地在废气处理部分中的粉尘洗涤和任选地酸洗涤，例如放置在地平面处(诸如小于20m的高度)，其中所述处理部分具有在地平面(例如0m至20m或0m至10m的高度)处的用于废气的入口。所述方法还包括使废气流从所述脲造粒塔的顶部处的所述出口通过定位在所述造粒塔外的管道至所述处理部分的所述入口。处理部分优选地包括文丘里洗涤器，例如所述的淬灭喷雾器。
优选的脲修整方法包括：
-使用冷却空气，优选使用鼓风机或风扇强制通风，在脲造粒塔中对脲进行造粒，其中所述造粒塔在所述塔的顶部处具有用于废气的出口，其中所述废气在所述出口处具有温度T1，
-使所述废气经受粉尘洗涤，并且任选地在废气处理部分中经受酸洗涤，所述废气处理部分具有在高于地平面0m至20m高度处的用于废气的入口，
-将废气从所述脲造粒塔的所述顶部处的所述出口供应至所述废气处理部分的所述入口，以及
-使所述管道的所述壁的温度保持高于T1–10℃。
本发明还涉及用于修整含脲的材料的工厂。用于修整含脲的材料的工厂包括用于固化含脲的液体流的修整部分(诸如制粒机或造粒塔)和废气处理部分。用于修整含脲的材料的工厂还包括管道，用于将废气从修整部分的用于废气的出口排放到所述处理部分的用于废气的入口。在一个具体的实施方案中，修整部分为脲造粒塔，和/或处理部分被放置在0m至20m的高度，例如在地平面处。
管道的至少一部分设置有隔热材料和/或设置有一个或多个加热元件，优选地设置有隔热材料和加热元件两者。优选地，所述工厂被配置用于实施所述方法。优选地，隔热材料和一个或多个加热元件(如果使用)被配置(各自单独地或一起)用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中，在至少一个部分中保持高于Tw,min，在所述至少一个部分中所述管道的直径改变和/或在所述管道的长度的至少10％、至少50％或至少90％上改变，其中Tw,min＝T1–50℃，其中T1为所述废气在所述出口处的温度，甚至更优选地Tw,min如上所述。
加热元件例如用作外部热源或提供来自外部热源的热量。绝缘元件和/或一个或多个加热元件被配置用于保持管道的壁的最小温度。加热元件为例如用于与加热流体诸如蒸汽或冷凝物进行热交换的电加热元件或换热器。加热元件例如被设置作为管道加热保温。电迹线加热元件例如被设置作为电加热元件，所述电加热元件沿着管件的长度(例如作为热描记带)物理接触。加热流体迹线加热元件例如被设置作为管道，所述管道用于在管道的长度上加热与管道物理接触的流体。
热描记带包括例如包封在聚合物带材中的电线。管道例如设置有自调节热描记带，其电阻随温度而变化。此类带包括例如电缆，该电缆包括包封在装载有碳的半导电聚合物中的两根平行母线。
例如，管道在管道的至少一部分或全部长度(在气体流方向)上，诸如在至少1m长度上，至少2m长度上，或至少5m长度上，或整个长度上，在管道的至少一个弯曲部中和/或其中管道的直径减小的管道的至少一部分处设置有热描记线，诸如电描记线和/或加热流体描记线。优选地，管道具有周边，并且在例如管道的周边的至少10％，至少20％，至少50％，或甚至至少90％上提供绝缘元件和/或一个或多个加热元件，例如以此类长度的部件。
优选地，隔热材料具有至少1.0mm，至少5mm，至少10mm，至少5cm或至少10cm，例如5cm至15cm的厚度。优选地，隔热材料为多孔的和/或包含纤维。例如，材料包括泡沫材料。优选地，隔热材料包括填充有空气的空隙，并且具有至少10％，至少20％或至少50％的空隙体积分数。优选地，隔热材料包含一种或多种选自聚合物材料、纤维基材料和无机非金属材料的材料。优选地，所述材料为玻璃基材料，诸如玻璃纤维。例如，隔热材料在1巴和293K下具有小于1.0或小于0.20或小于0.10W m-1K-1(W/(m.K))的热导率；并且优选地具有如上所述的厚度。优选地，材料施加在至少0.50m2，至少1.0m2，至少5m2或至少10m2上。
优选地，工厂包括强制空气造粒塔，其中使用例如风扇或鼓风机。在这种工厂中，由鼓风机造成的减小的压力可引起异氰酸的更多形成，从而导致更大的潜在堵塞。具体地讲，这可为如下情况：如果将处理部分添加到现有的修整部分，则需要在修整部分中或其下游安装鼓风机或风扇。
本发明还提供了一种修改用于固化含脲的材料的现有修整部分(例如脲修整部分)的方法，其中所述修改是为了避免或至少减少管道中的堵塞的目的。因此，进行改造以至少部分地用于避免(诸如，防止或减少)管道的堵塞，其中所述管道设置在修整部分与处理部分之间，用于从所述修整部分处理废气。因此，管道为现有脲修整部分的一部分，或被添加到现有脲修整部分中。例如，该方法可包括安装处理部分，诸如用于尚未具有处理部分的修整部分的替换处理部分、附加处理部分和/或新处理部分。在此类安装处理部分的情况下，其废气的入口与附加管道连接到修整部分的出口。在本发明的方法中，现有的或新的管道设置有隔热材料和/或设置有加热元件。优选地，提供隔热材料和/或一个或多个加热元件，以避免管道的壁中的冷点。因此，隔热材料和/或一个或多个加热元件被配置用于避免冷点。所述冷点例如位于壁的内表面处，即与废气流接触的壁表面部分。冷点包括具有使得异氰酸酯冷凝的温度的点。在本发明的方法中，避免了内壁的冷点。冷点通常具有低于废气温度的温度。不需要在不存在隔热材料和/或加热元件的情况下始终存在冷点。例如，冷点可在夜间或冬季形成，而不是在白天或夏季期间形成。通常，冷点是在操作时间的至少10％期间壁(内表面)比废气冷的点。隔热材料优选地如针对所述工厂所述。添加的隔热材料和/或一个或多个加热元件(如果使用的话)适于通过避免此类冷点来减少管道的堵塞。
优选地，添加的隔热材料和/或添加的一个或多个加热元件被配置(如果使用的话)用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中，在至少一个部分中保持高于Tw,min，在所述至少一个部分中所述管道的直径改变和/或在所述管道的长度的至少10％、至少50％或至少90％上改变，其中Tw,min＝T1–50℃，其中T1为所述废气在所述出口处的温度，甚至更优选地Tw,min如上文所述。
作为另外一种选择和/或组合，一种修改现有脲修整部分以避免在管道中堵塞的方法，所述管道具有用于来自所述修整部分的废气的壁，所述方法包括：在所述修整部分与用于处理来自所述修整部分的废气的处理部分之间提供管道，其中管道的长度小于10m、小于5m、或甚至小于2.0m。该长度用于减少管道堵塞的风险的目的，并且具体地用于减少异氰酸酯冷凝和在管道的壁的内表面上脲反向反应的风险。优选地，将处理部分的入口置于约相同的高度(例如，低于或高于最多5m，或低于或高于最多2m)，作为用于修整部分的废气的出口。例如，将处理部分放置在脲造粒塔的顶部上。优选地，具有此类短管道长度的管道设置有隔热材料和/或一个或多个加热元件，诸如如上所述的热描记带。
所述方法优选在如上所述的工厂中进行。所述工厂优选适用于如上所述的方法。修改现有脲修整部分的方法优选地产生如上所述的工厂。所述工厂可构建为草根工厂(即新构建的)，或通过修改或改造现有的脲修整工厂来构建。
本发明还涉及热描记线(诸如电描记线和/或热流体描记线)防止用于气体流的管道堵塞的用途，该气体流包含含脲的粉尘、氨和异氰酸。
本发明还涉及减少用于气体流的管道堵塞的方法，该气体流包含含脲的粉尘、氨和异氰酸，其中管道具有壁，其中所述方法包括施加所述特征A-F中的一个或多个，以及将所述气体流提供至管道的入口并且在管道的出口处抽出该气体流。
气体流的来源可以是任何来源，通常为其中产生脲的工厂中的来源。管道可以(例如)排放、堆叠或处理部分，例如，如上所述。
气体流在管道的开始处以及在管道的末端处包含例如至少10mg异氰酸/Nm3，或至少20mg，或至少50mg，或至少100mg异氰酸。优选地，在管道的出口处的异氰酸浓度为管道的入口处的浓度的至少80％，或至少90％，或甚至至少99％。
气体流在管道的入口处并且通常也在管道的出口处包含例如至少10mg NH3/Nm3，或至少20mg，或至少50mg，或甚至至少100mg NH3/Nm3。管道为例如管、管件或导管。
现在将在以下附图和实施例中进一步说明本发明的实施方案，所述附图和实施例不限制本发明或权利要求书。
图1示出了在试验工厂连续运行10天后观察到的修整部分与处理部分之间的比较管道中的沉积物。管道未进行隔热或加热。固体在导管的所有周边中形成，并且归因于冷凝和晶体生长。
图2示意性地示出了本发明的一个示例性实施方案，其包括脲造粒塔A和置于地平面处的处理部分B(用于粉尘和/或酸洗涤)。脲熔体1被供应到造粒塔A的顶部，并且更具体地讲被供应到喷雾装置，例如造粒桶C。从喷雾装置(例如，造粒桶C)中，脲熔体在塔A内下降，使用冷却空气3冷却、结晶并固化成固体脲颗粒2，并且还放出废气4。通过具有壁W的导管D，在塔的顶部处从造粒塔A的出口供应废气4至洗涤单元B。废气在单元B中被洗涤，以得到例如排出的清洁空气流5和含脲的液体吹扫流6。包含脲的吹扫流6例如通过再循环至脲工厂而被处理。在本发明中，导管D设置有用于防止导管D的壁W的至少一部分中的热损失的加热和/或绝缘元件E。加热和/或绝缘元件E(例如描记线)例如使用电加热或加热流体7诸如蒸汽或冷凝物设置在壁的至少一部分上。通过加热和/或绝缘元件E避免通过异氰酸冷凝在壁W上的脲沉积以及它们与废气流4中氨的反应。
图3示出了根据本发明的造粒塔和洗涤器之间的导管的两张照片，其中导管是隔热的。这些照片是在试验工厂不连续运行2周之后拍摄的。沉积的固体仅位于导管的底部部分处，并且归因于通过重力沉降脲颗粒(脲粉尘)。与图1相反，不形成大的固体沉积物堵塞。沉降颗粒不粘附到壁并且容易移除，如图3的右面板所示。
实施例1
在比较工厂1中，洗涤器通过导管连接到修整部分。导管未进行隔热或加热。根据外部温度，<1μm的细粉的量为10重量％-70重量％，在较冷的温度下具有更高量的细粉。此外，在较低的温度下，导管的末端处的气体流在较低的温度下包含较少的异氰酸酯和更少的氨。气体流在洗涤器的入口处包含10mg-90mg异氰酸酯/Nm3，这取决于洗涤器的入口处的温度，所述温度在44℃至63℃的范围内。
就具有位于修整部分(造粒塔)与洗涤器之间的隔热导管的本发明的工厂2而言，<1μm的细粉的量通常为5％至25％。该量与外部环境温度不相关。气体流在洗涤器的入口处包含100至220mg异氰酸酯/Nm3，并且不与洗涤器的入口处的废气的温度相关，即，造粒塔下游的废气温度和导管的下游处的废气温度，该温度在58℃至70℃的范围内并且随着外部环境温度而变化。
这表明异氰酸酯和氨在较低温度下在非绝缘导管中反应，并且还形成亚微米脲粉尘。在本发明的工厂2中，这是可避免的。

Claims (24)

1.一种用于含脲的材料的修整方法，包括：
-使含脲的液体流在脲修整部分中经受固化，产生含脲的固体产物和包含空气、脲粉尘和氨的废气流，
-通过具有壁的管道将所述废气流从所述脲修整部分的出口传送至废气处理部分，其中所述废气在所述出口处具有温度T1，
-使所述废气流经受处理以从所述处理部分中的所述空气中除去所述脲粉尘和/或氨的至少一部分，以及
-使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少10%上保持高于Tw,min，其中：
Tw,min= T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min= T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min= T1–10℃，且T1为至少30℃。
2.根据权利要求1所述的修整方法，其中使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少50%上保持高于Tw,min，其中：
Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
3.根据权利要求2所述的修整方法，使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少90%上保持高于Tw,min，其中：
Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的修整方法，其中所述管道的所述壁设置有隔热材料并且设置有加热元件。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的修整方法，其中所述壁的温度保持在等于或高于T1的温度。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的修整方法，其中在距所述壁小于2cm的区域中，所述废气流的温度高于60℃。
7.根据权利要求6所述的修整方法，其中在距所述壁小于2cm的区域中，所述废气流的温度高于65℃。
8.根据权利要求7所述的修整方法，其中在距所述壁小于2cm的区域中，所述废气流的温度高于70℃。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的修整方法，其中在所述管道的所述壁附近的气体流与所述管道的横截面中的中心中的气体流之间的温度差值在所述管道的长度的相同位置处小于10℃。
10.根据权利要求9所述的修整方法，其中在所述管道的所述壁附近的气体流与所述管道的横截面中的中心中的气体流之间的温度差值在所述管道的长度的相同位置处小于5℃。
11.一种用于含脲的材料的修整方法，包括：
-使含脲的液体流在脲修整部分中经受固化，产生含脲的固体产物和包含空气、脲粉尘和氨的废气流，
-通过具有壁的管道将所述废气流从所述脲修整部分的出口传送至废气处理部分，其中所述废气在所述出口处具有温度T1，
-使所述废气流经受处理以从所述处理部分中的所述空气中除去所述脲粉尘和/或氨的至少一部分，以及
将所述壁保持在至少60℃的温度。
12.根据权利要求1-3和11中任一项所述的修整方法，其中所述含脲的固体产物包含脲颗粒、脲硝酸铵(UAN)颗粒、或脲硫酸铵(UAS)颗粒。
13.根据权利要求1-3和11中任一项所述的修整方法，其中所述固化包括对含脲的熔体进行造粒以得到脲颗粒。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的修整方法，包括
-使用冷却空气并且使用鼓风机和/或风扇在强制通风的脲造粒塔中对脲进行造粒，其中所述造粒塔在所述塔的顶部处具有用于废气的出口，其中所述废气在所述出口处具有温度T1，
-使所述废气经受粉尘洗涤，并且任选地在废气处理部分中经受酸洗涤，所述废气处理部分具有在高于地平面0m至20m高度处的用于废气的入口，
-将废气从所述脲造粒塔的所述顶部处的所述出口供应至所述废气处理部分的所述入口，以及
-使所述管道的所述壁的温度保持高于Tw,min= T1-10℃。
15.一种用于修整含脲的材料的设备，其中所述设备包括：
-用于固化含脲液体流的修整部分，
-废气处理部分，以及
-管道，所述管道用于将废气从所述修整部分的出口排出到所述处理部分的入口，其中所述管道包括壁，
并且其中所述管道的至少一部分或全部设置有隔热材料和/或设置有用于保持所述壁的最小温度的一个或多个加热元件，其中所述隔热材料和所述一个或多个加热元件被配置用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少10%上保持高于Tw,min，其中T1为所述废气在所述出口处的温度，其中：
Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述隔热材料和所述一个或多个加热元件被配置用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少50%上保持高于Tw,min，其中T1为所述废气在所述出口处的温度，其中：
Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述隔热材料和所述一个或多个加热元件被配置用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少90%上保持高于Tw,min，其中T1为所述废气在所述出口处的温度，其中：
Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的设备，其中所述管道设置有隔热材料并且设置有加热元件，其中所述加热元件包括电描记线和/或蒸汽描记线。
19.根据权利要求15-17中任一项所述的设备，其中所述修整部分为脲造粒塔，并且其中用于所述处理部分的废气的入口在高于地平面0m至20m的高度处。
20.根据权利要求15-17中任一项所述的设备，其中所述管道设置有热导率小于1.0W/(m.K)并且厚度为至少10mm的隔热材料。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述管道设置有包含一种或多种选自以下的材料的隔热材料：聚合物材料、纤维基材料和无机非金属材料。
22.一种修改用于固化含脲材料的现有的修整部分以避免用于来自修整部分的废气的具有壁的管道堵塞的方法，其中所述管道设置在所述修整部分与用于处理来自所述修整部分的废气的处理部分之间，所述方法包括提供管道，所述管道具有隔热材料和/或具有一个或多个加热元件，其中所述隔热材料和所述一个或多个加热元件被配置用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少10%上保持高于Tw,min，其中T1为所述废气在所述修整部分的出口处的温度，
其中Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述隔热材料和所述一个或多个加热元件被配置用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少50%上保持高于Tw,min，其中T1为所述废气在所述修整部分的出口处的温度，
其中Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
24.一根据权利要求23所述的方法，其中所述隔热材料和所述一个或多个加热元件被配置用于使所述管道的所述壁的温度在所述管道的至少一个弯曲部中、在所述管道的直径改变的至少一个部分中和/或在所述管道的长度的至少90%上保持高于Tw,min，其中T1为所述废气在所述修整部分的出口处的温度，
其中Tw,min = T1–50℃，且T1为至少80℃，
Tw,min = T1–30℃，且T1为至少70℃，或者
Tw,min = T1–10℃，且T1为至少30℃。
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