EA041897B1 - METHOD FOR CLEANING THE GAS FLOW - Google Patents
METHOD FOR CLEANING THE GAS FLOW Download PDFInfo
- Publication number
- EA041897B1 EA041897B1 EA202092039 EA041897B1 EA 041897 B1 EA041897 B1 EA 041897B1 EA 202092039 EA202092039 EA 202092039 EA 041897 B1 EA041897 B1 EA 041897B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- venturi
- urea
- gas stream
- gas
- ejector
- Prior art date
Links
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Данное изобретение относится к удалению частиц из потока газа, в частности к удалению субмикронной пыли карбамида из потока газа из башни приллирования карбамида.This invention relates to the removal of particles from a gas stream, in particular to the removal of submicron urea dust from a gas stream from a urea prilling tower.
Уровень техникиState of the art
Для многих промышленных процессов, таких как доводка карбамида, удаление субмикронных частиц из потоков газа часто является крайне важным для обеспечения соответствия нормативам выбросов. Например, отходящий газ из башен приллирования карбамида содержит относительно большое количество и/или большую долю субмикронных частиц, например, по сравнению с отходящим газом из установки гранулирования карбамида в псевдоожиженном слое. Поэтому удаление субмикронных частиц карбамида является чрезвычайно важным для соответствия все более жестким требованиям и нормативам по выбросам карбамида. Также необходимо удаление аммиака из отходящего газа, образующегося при доводке карбамида. Основные ссылки, относящиеся к удалению пыли карбамида из отходящего газа из доводочной секции карбамида, включают в себя WO 2015/002535 и WO 2015/072854.For many industrial processes, such as urea refining, the removal of submicron particles from gas streams is often critical to meeting emission regulations. For example, off-gas from urea prilling towers contains a relatively large amount and/or a higher proportion of sub-micron particles, for example, compared to off-gas from a fluid bed urea granulation plant. Therefore, the removal of submicron urea particles is essential to meet increasingly stringent urea emissions regulations. It is also necessary to remove ammonia from the off-gas from the urea refinement. Primary references relating to the removal of urea dust from the off-gas from the urea finishing section include WO 2015/002535 and WO 2015/072854.
Можно отметить, что распределение по размерам частиц отходящего газа из башни приллирования карбамида имеет пик между аэродинамическими размерами частиц 0,1 мкм и 1 мкм, при этом суммарная масса, например, около 70 мг/м3 (н.у.) представлена частицами размером <10 мкм (около 50 мас.% от общего количества твердых частиц (PM)). Отходящий газ, образующийся при гранулировании карбамида, может, например, содержать около 25 мг/м3 (н.у.) частиц размером <10 мкм. Для соответствия существующим и будущим нормативам выбросов крайне важным является удаление существенного количества субмикронных частиц, например пыли карбамида. Известные методы улавливания частиц в общем имеют очень низкую эффективность в отношении субмикронных частиц либо создают большой перепад давления.It can be noted that the particle size distribution of the off-gas from the urea prilling tower has a peak between the aerodynamic particle sizes of 0.1 µm and 1 µm, with a total mass of, for example, about 70 mg/m 3 (n.c.) represented by particles of size <10 µm (about 50 wt% of total particulate matter (PM)). The off-gas resulting from the granulation of urea may, for example, contain about 25 mg/m 3 (N.O.) particles with a size of <10 μm. Removal of significant amounts of sub-micron particles, such as urea dust, is essential to meet current and future emission regulations. Known particle trapping methods generally have very low efficiency with respect to submicron particles or create a high pressure drop.
При приллировании карбамида плав карбамида подают в верхнюю часть башни приллирования и распределяют в виде капель. Капли плава карбамида затвердевают по мере их падения путем охлаждения большим количеством движущегося вверх воздуха. Приллы карбамида извлекают из нижней части. Свежий охлаждающий воздух поступает в нижнюю часть башни приллирования. Отходящий газ, содержащий карбамид и аммиак, выходит из башни приллирования рядом с верхней частью.When prilling urea, the urea melt is fed into the upper part of the prilling tower and distributed in the form of drops. The carbamide melt drops solidify as they fall by being cooled by a large amount of upward moving air. Prills of urea are extracted from the bottom. Fresh cooling air enters the bottom of the prilling tower. An off-gas containing urea and ammonia exits the prilling tower near the top.
Башня приллирования может иметь высоту, например, от 60 до 80 м. Установки меньшего размера могут иметь длину пути свободного падения 50 м или менее. Некоторые из самых крупных установок имеют башни приллирования высотой 125 м. Выбросы могут, например, составлять от 0,5 до 2,5 кг пыли карбамида на тонну прилл карбамида (от 35 до 125 мг/м3 (н.у.)) и примерно от 0,5 до 2,7 кг NH3 на тонну (35-245 мг/м3 (н.у.)). Для некоторых действующих башен приллирования карбамида были зафиксированы выбросы пыли карбамида, превышающие 200 мг/м3 (н.у.). Например, ориентировочный расход воздуха для башни приллирования карбамида составляет 500000 м3 (н.у.)/ч. Более крупные башни приллирования могут, например, давать 900000 м3 (н.у.)/ч при производительности по карбамиду 75-100 т/ч (метрических тонн в час).The prilling tower may have a height of, for example, 60 to 80 m. Smaller units may have a free fall path length of 50 m or less. Some of the largest plants have prilling towers 125 m high. Emissions can, for example, be between 0.5 and 2.5 kg of urea dust per ton of urea pril (35 to 125 mg/m 3 (N.O.S)) and about 0.5 to 2.7 kg NH3 per tonne (35-245 mg/m 3 (n.o.s.)). For some operating urea prilling towers, urea dust emissions in excess of 200 mg/m 3 (N.C.) have been recorded. For example, the approximate air flow rate for a urea prilling tower is 500,000 Nm3 /h. Larger prilling towers can, for example, produce 900,000 Nm3 /hr at a urea rate of 75-100 t/hr (metric tons per hour).
Более старые башни приллирования часто выбрасывают отходящий газ непосредственно в воздух без какой-либо очистки от карбамида или аммиака. Башенная конструкция в общем определяет максимальное значение веса для конструкции любых систем очистки, устанавливаемых в рамках модернизации на верхней части. Отходящий газ из некоторых башен приллирования, в частности отходящий газ из работающих на естественной тяге башен приллирования, обеспечивает низкий перепад давления. В существующих методах снижения выбросов для поддержания достаточного перепада давления обычно необходимы большие воздуходувки и вентиляторы, поскольку для удаления субмикронных частиц, как правило, необходим высокий перепад давления. Поэтому существующие системы не подходят для установки на верхней части действующих башен приллирования. Возможность сперва подавать отходящий газ на более низкий уровень с помощью канала привела бы к дополнительному существенному перепаду давления. С учетом больших расходов воздуха это привело бы к существенному увеличению энергопотребления. Сооружение канала от верхней части до нижней части башни приллирования карбамида также является сложным и дорогостоящим и создает риск закупоривания канала между башней приллирования и системой снижения выбросов.Older prilling towers often emit off-gas directly to air without any treatment for urea or ammonia. The tower structure generally determines the maximum weight for the design of any cleaning systems installed as part of a retrofit on top. Off-gas from some prilling towers, in particular off-gas from natural draft prilling towers, provides a low pressure drop. Existing abatement techniques typically require large blowers and fans to maintain sufficient pressure drop, as high pressure drop is typically required to remove submicron particles. Therefore, existing systems are not suitable for installation on top of existing prilling towers. The possibility of first supplying the exhaust gas to a lower level via a channel would result in an additional significant pressure drop. Given the high air flow rates, this would lead to a significant increase in energy consumption. The construction of the channel from the top to the bottom of the urea prilling tower is also complex and expensive and creates the risk of clogging the channel between the prilling tower and the emission control system.
Что касается доступных в настоящее время методов снижения выбросов, скрубберы улавливания пыли, особенно в сочетании с установками кислотной промывки для уменьшения выбросов аммиака, в общем считают пригодными только для башен приллирования с принудительной тягой, в которых предусмотрены воздушные вентиляторы, но не для башен приллирования с естественной тягой. Например, в US 4424072 (Lerner) на фиг. 1 представлен аппарат, содержащий вертикальную башню 11 приллирования карбамида с множеством скрубберов 17, установленных над верхней частью башни. В этом патенте сообщается, что аппарат включает в себя установки для нагнетания потока воздуха в нижнюю часть башни приллирования, работающей с помощью принудительной тяги, индуцированной тяги или их сочетания. В данной области принято, что башни с индуцированной тягой используют расположенный в центре вентилятор в верхней части, а охлаждающие башни с принудительной тягой используют вентилятор, расположенный рядом с нижней частью.With regard to currently available emission reduction techniques, dust scrubbers, especially in combination with acid scrubbers to reduce ammonia emissions, are generally considered suitable only for forced draft prilling towers with air fans, but not for prilling towers with air fans. natural traction. For example, in US 4424072 (Lerner) in FIG. 1 shows an apparatus comprising a vertical urea prilling tower 11 with a plurality of scrubbers 17 mounted above the top of the tower. This patent teaches that the apparatus includes installations for forcing an air flow into the bottom of the prilling tower, operated by forced draft, induced draft, or a combination thereof. It is common in the art that induced draft towers use a centrally located fan at the top, and forced draft cooling towers use a fan located near the bottom.
Соответственно, существует потребность в более эффективных системах и способах снижения вы- 1 041897 бросов, которые смогут работать с низким перепадом давления и эффективно удалять субмикронные частицы из потоков газа. Более конкретно существует потребность в улучшенных системах и способах снижения выбросов карбамида и аммиака для башен приллирования карбамида.Accordingly, there is a need for more efficient emission control systems and methods that can operate at low pressure drops and effectively remove submicron particles from gas streams. More specifically, there is a need for improved systems and methods for reducing urea and ammonia emissions from urea prilling towers.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Для лучшего соответствия одному или более вышеуказанным требованиям изобретение относится к способу очистки потока газа, включающему последовательно следующие стадии:In order to better meet one or more of the above requirements, the invention relates to a process for purifying a gas stream comprising the following steps in sequence:
A) подают поток газа в зону входа колонны;A) supplying a gas stream to the inlet zone of the column;
B) осуществляют распыление водного раствора в поток газа в упомянутой зоне входа с использованием первых форсунок;B) spraying the aqueous solution into the gas stream in said inlet zone using the first nozzles;
C) пропускают поток газа, полученный на стадии B), через первый эжекторный скруббер Вентури с горловиной, в котором водную очищающую жидкость распыляют в поток газа в направлении горловины с использованием вторых форсунок;C) passing the gas stream obtained in step B) through a first neck ejector venturi scrubber in which an aqueous scrubbing liquid is sprayed into the gas stream towards the neck using second nozzles;
D) осуществляют распыление водного раствора в поток газа, полученный на стадии C), в зоне между первым эжекторным скруббером Вентури и вторым эжекторным скруббером Вентури с использованием третьих форсунок;D) spraying the aqueous solution into the gas stream obtained in step C) in the zone between the first venturi ejector scrubber and the second venturi ejector scrubber using third nozzles;
E) пропускают поток газа, полученный на стадии D), через устройство удаления частиц в зоне между первым эжекторным скруббером Вентури и вторым эжекторным скруббером Вентури;E) passing the gas stream obtained in step D) through the particle removal device in the zone between the first ejector venturi scrubber and the second ejector venturi scrubber;
F) пропускают поток газа, полученный на стадии E), через второй эжекторный скруббер Вентури с горловиной, в котором водную очищающую жидкость распыляют в поток газа в направлении горловины с использованием четвертых форсунок, иF) passing the gas stream obtained in step E) through a second neck venturi ejector scrubber in which an aqueous scrubbing liquid is sprayed into the gas stream towards the neck using fourth nozzles, and
H) пропускают поток газа, полученный на стадии F), через устройство удаления частиц.H) passing the gas stream obtained in step F) through the particulate removal device.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления системы в соответствии с данным изобретением.In FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a system in accordance with the present invention.
На фиг. 2 показано блок-схема варианта осуществления системы в соответствии с данным изобретением.In FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of a system in accordance with the present invention.
На фиг. 3 изображено типичное распределение частиц по размерам и суммарная масса для пыли карбамида в отходящем газе из башни приллирования.In FIG. 3 shows a typical particle size distribution and total mass for urea dust in off-gas from a prilling tower.
На фиг. 4 изображено типичное распределение частиц по размерам и суммарная масса для пыли карбамида в отходящем газе из гранулятора карбамида.In FIG. 4 shows a typical particle size distribution and total mass for urea dust in off-gas from a urea granulator.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В одном аспекте настоящее описание обеспечивает способ удаления субмикронных частиц из потока газа, включающий обеспечение в эжекторе Вентури контактирования потока газа, содержащего субмикронные частицы, с очищающей жидкостью. Очищающую жидкость предпочтительно нагнетают, причем предпочтительно нагнетают с высокой скоростью, в частности, для обеспечения прокачивающего действия. Таким образом, поток газа, подлежащий очистке, втягивается в эжектор Вентури. Очищающая жидкость предпочтительно имеет начальную скорость по меньшей мере 25 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 50 м/с, еще более предпочтительно по меньшей мере 100 м/с. Такие скорости относятся, например, к скоростям на отверстии форсунки и/или к средней скорости капель на расстоянии, например, 1 см от форсунки. Предпочтительно для обеспечения таких предпочтительных скоростей способ включает в себя нагнетание очищающей жидкости в эжектор Вентури с помощью гидравлической форсунки, такой как гидравлическая форсунка высокого давления, например, при давлении в форсунке по меньшей мере 1,5 МПа или по меньшей мере 1,8 МПа (по меньшей мере 15 бар или по меньшей мере 18 бар), или с помощью двухпоточной (газожидкостной) форсунки, которая может давать давление менее 1,5 МПа (менее 15 бар).In one aspect, the present disclosure provides a method for removing submicron particles from a gas stream, comprising contacting a gas stream containing submicron particles in a venturi ejector with a cleaning fluid. The cleaning liquid is preferably pumped, and preferably pumped at a high speed, in particular to provide a pumping action. Thus, the gas stream to be purified is drawn into the Venturi ejector. The cleaning liquid preferably has an initial velocity of at least 25 m/s, more preferably at least 50 m/s, even more preferably at least 100 m/s. Such velocities refer, for example, to the velocities at the nozzle opening and/or to the average droplet velocity at a distance of, for example, 1 cm from the nozzle. Preferably, to provide such preferred velocities, the method includes injecting the cleaning fluid into the venturi ejector using a hydraulic nozzle, such as a high pressure hydraulic nozzle, for example, at a pressure in the nozzle of at least 1.5 MPa or at least 1.8 MPa ( at least 15 bar or at least 18 bar), or with a dual-flow (gas-liquid) nozzle that can deliver a pressure of less than 1.5 MPa (less than 15 bar).
Предпочтительно очищающую жидкость нагнетают в эжектор Вентури так, чтобы обеспечивать средний диаметр капель менее 300 мкм, более предпочтительно менее 200 мкм. В некоторых вариантах осуществления способ включает нагнетание очищающей жидкости в эжектор Вентури через форсунку, выполненную с возможностью обеспечения капель со средним диаметром менее 300 мкм, предпочтительно менее 200 мкм. Размеры капель соответствуют, например, объемному медианному диаметру. Этот размер капель может способствовать эффективной очистке. Капли очищающей жидкости этого размера могут, например, быть обеспечены путем использования упомянутых скоростей очищающей жидкости. В частности, для тонкого распыления очищающей жидкости может быть использована гидравлическая форсунка с давлением нагнетания по меньшей мере 1,5 МПа (по меньшей мере 15 бар), более предпочтительно по меньшей мере 1,8 МПа (по меньшей мере 18 бар), или двухпоточная форсунка, которая использует сжатые газы, например, от 0,3 до 0,6 МПа (от 3 до 6 бар), при давлении от 0,3 до 0,6 МПа (от 3 до 6 бар).Preferably, the cleaning liquid is injected into the venturi ejector so as to provide an average droplet diameter of less than 300 microns, more preferably less than 200 microns. In some embodiments, the method includes injecting a cleaning fluid into a venturi ejector through a nozzle configured to provide droplets with an average diameter of less than 300 microns, preferably less than 200 microns. The droplet sizes correspond, for example, to the volume median diameter. This droplet size can contribute to effective cleaning. Cleansing liquid droplets of this size can, for example, be provided by using the mentioned cleaning liquid velocities. In particular, a hydraulic nozzle with a discharge pressure of at least 1.5 MPa (at least 15 bar), more preferably at least 1.8 MPa (at least 18 bar), or a dual-flow nozzle can be used to finely atomize the cleaning liquid. a nozzle that uses compressed gases, for example 0.3 to 0.6 MPa (3 to 6 bar), at a pressure of 0.3 to 0.6 MPa (3 to 6 bar).
Предпочтительно по меньшей мере в одном эжекторе Вентури или в каждой ступени эжектора Вентури отношение расхода очищающей жидкости и расхода газа составляет от 0,0005 до 0,0015 (м3/ч)/(м3/ч). Типовым отношением является отношение расхода очищающей жидкости и расхода газа от 0,00010 до 0,0050 (м3/ч)/(м3/ч), хотя также возможны более низкие или более высокие отношения. Такое отношение, например, основано на фактическом объеме м3 газа, который подлежит втягиванию в эжек- 2 041897 тор Вентури. Необязательно отношение очищающая жидкость/газ находится в диапазоне от 0,5 до 1,5 дм3/м3 (от 0,5 до 1,5 л/м3) и основано на фактическом объеме в м3. Использование такого отношения, предпочтительно в сочетании с описанной начальной скоростью очищающей жидкости, выгодным образом обеспечивает неожиданно высокую эффективность очистки, в частности, при относительно небольших размерах оборудования и небольшом перепаде давления.Preferably, in at least one Venturi ejector or in each stage of the Venturi ejector, the ratio of cleaning liquid flow to gas flow is from 0.0005 to 0.0015 (m 3 /h)/(m 3 /h). A typical ratio is the ratio of cleaning liquid flow to gas flow from 0.00010 to 0.0050 (m 3 /h)/(m 3 /h), although lower or higher ratios are also possible. This ratio is, for example, based on the actual volume m 3 of gas to be drawn into the Venturi ejector. Optionally, the ratio of cleaning liquid/gas is in the range of 0.5 to 1.5 dm 3 /m 3 (0.5 to 1.5 l/m 3 ) and is based on the actual volume in m 3 . The use of such a ratio, preferably in combination with the initial velocity of the cleaning liquid described, advantageously provides an unexpectedly high cleaning efficiency, in particular with relatively small equipment sizes and low pressure drops.
Предпочтительно данный способ включает использование множества последовательных эжекторов Вентури. Предпочтительно продолжительность нахождения потока газа между первым и расположенным ниже по потоку вторым эжекторами Вентури составляет по меньшей мере 0,1 с или по меньшей мере 0,20 с, более предпочтительно по меньшей мере 0,4 с, например более 0,8 с. Это относится к продолжительности нахождения между двумя эжекторами Вентури, причем другие эжекторы Вентури между ними отсутствуют. Между ними могут находиться другие элементы, такие как распылитель или туманоотделитель. Использование такой продолжительности нахождения между двумя следующими последовательно друг за другом эжекторами Вентури способствует росту частиц, особенно субмикронных частиц. Это улучшает улавливание частиц, например, в расположенном ниже по потоку устройстве улавливания частиц, таком как туманоотделитель.Preferably, the method includes the use of a plurality of Venturi ejectors in series. Preferably, the residence time of the gas flow between the first and downstream second Venturi ejectors is at least 0.1 s or at least 0.20 s, more preferably at least 0.4 s, such as more than 0.8 s. This refers to the length of time between two Venturi ejectors, with no other Venturi ejectors between them. Between them there may be other elements, such as an atomizer or mist eliminator. The use of such residence time between two successive Venturi ejectors promotes the growth of particles, especially submicron particles. This improves particle trapping, for example, in a downstream particle trapping device such as a mist eliminator.
Предпочтительно используют расположенную выше по потоку первую и расположенную ниже по потоку вторую ступени Вентури, причем каждая ступень содержит один эжектор Вентури или множество параллельных эжекторов Вентури. Предпочтительно первая очищающая жидкость первой ступени Вентури содержит по меньшей мере 10 мас.%, или по меньшей мере 20 мас.%, или по меньшей мере 30 мас.%, или по меньшей мере 40 мас.% растворенного вещества, например от 20 до 55 мас.% либо от 40 до 50 мас.%, и/или такие количества гидрофильного вещества, или такие количества вещества компонентов, удаленных из потока газа. Предпочтительно растворенный материал является карбамидом, а очищающая жидкость содержит такое количество карбамида. В некоторых вариантах осуществления первая очищающая жидкость содержит менее 90 мас.% воды или менее 80 мас.% воды, или даже менее 60 мас.% воды. Очищающая жидкость, используемая во второй расположенной ниже по потоку ступени Вентури и/или в распылительной форсунке, расположенной ниже по потоку от первой ступени Вентури, предпочтительно содержит от 0 до 5,0 мас.% растворенного вещества, более предпочтительно менее 2,0 мас.% растворенного вещества, в частности карбамида. Предпочтительно вторая очищающая жидкость содержит от 80 до 100 мас.% воды, или по меньшей мере 90 мас.% воды, или по меньшей мере 95 мас.% воды. Предпочтительно очищающая жидкость, используемая в первой ступени эжектора Вентури (первая очищающая жидкость), имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем очищающая жидкость, используемая во второй ступени эжектора Вентури (вторая очищающая жидкость); предпочтительно по меньшей мере в 3 раза выше или по меньшей мере в 5 раз выше, или более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз выше. Очищающая жидкость, используемая в первой ступени Вентури, в частности в расположенном выше всего по потоку эжекторе Вентури, создает, например, первую точку контакта с отходящим газом.Preferably, upstream first and downstream second venturi stages are used, each stage comprising one venturi ejector or a plurality of parallel venturi ejectors. Preferably, the first cleaning liquid of the first Venturi stage contains at least 10 wt.%, or at least 20 wt.%, or at least 30 wt.%, or at least 40 wt.% solute, for example from 20 to 55 wt.% or from 40 to 50 wt.%, and/or such amounts of hydrophilic substances, or such amounts of substance components removed from the gas stream. Preferably the dissolved material is urea and the cleaning fluid contains that amount of urea. In some embodiments, the implementation of the first cleaning liquid contains less than 90 wt.% water or less than 80 wt.% water, or even less than 60 wt.% water. The cleaning liquid used in the second downstream Venturi stage and/or in the spray nozzle downstream of the first Venturi stage preferably contains from 0 to 5.0 wt.% of the dissolved substance, more preferably less than 2.0 wt. % solute, in particular carbamide. Preferably, the second cleaning liquid contains from 80 to 100 wt.% water, or at least 90 wt.% water, or at least 95 wt.% water. Preferably, the cleaning fluid used in the first stage of the Venturi ejector (first cleaning fluid) has a higher solute concentration than the cleaning fluid used in the second stage of the Venturi ejector (second cleaning fluid); preferably at least 3 times higher or at least 5 times higher, or more preferably at least 10 times higher. The cleaning liquid used in the first venturi stage, in particular in the upstream venturi ejector, creates, for example, the first point of contact with the exhaust gas.
Первую очищающую жидкость обычно подвергают рециркуляции, чтобы обеспечивать такие концентрации растворенного вещества (например, карбамида), чтобы обеспечивать более легкое удаление, в частности извлечение карбамида. В частности, в случае отходящего газа (поток охлаждающего воздуха), образующегося при приллировании или гранулировании, предпочтительно извлекают приллируемое или гранулируемое вещество. Это применимо, в частности, к гранулированию или приллированию карбамида. Извлеченный карбамид может быть объединен с содержащим карбамид продуктом, например приллами или гранулами. В общем поток в виде потока очистки и/или продувки, содержащий такие концентрации карбамида, например от 40 до 50 мас.%, извлекают из первой ступени Вентури и/или расположенной выше по потоку ступени охлаждения гашением, в частности из их коллекторного резервуара или контура рециркуляции. Таким образом, основную массу вещества в виде твердых частиц в потоке газа, например, улавливают путем отмывки очищающей жидкостью, содержащей такие высокие концентрации растворенного вещества.The first cleaning fluid is typically recycled to provide solute (eg, urea) concentrations to allow for easier removal, in particular recovery of the urea. In particular, in the case of an off-gas (cooling air flow) resulting from prilling or granulation, the substance to be prilled or granulated is preferably recovered. This applies in particular to the granulation or prilling of urea. The recovered urea can be combined with a urea-containing product, such as pril or granules. In general, a purge and/or purge stream containing such concentrations of urea, for example from 40 to 50 wt.%, is removed from the first Venturi stage and/or the upstream quench cooling stage, in particular from their collection tank or circuit recycling. Thus, the bulk of the particulate material in the gas stream is, for example, captured by scrubbing with a scrubbing liquid containing such high concentrations of solute.
Подача жидкости, имеющей более низкую концентрацию растворенного вещества (например, концентрацию карбамида), чем используют в первой ступени Вентури, в поток газа ниже по потоку от первого эжектора Вентури может приводить к увеличению парциального давления водяного пара в данном потоке газа. Это может способствовать конденсации воды на субмикронных частицах, вызывая увеличение размера частиц. Что может улучшать улавливание образовавшихся частиц большего размера в расположенном ниже по потоку устройстве улавливания частиц и/или капель, таком как, например, эжектор Вентури (или его часть, например, расширяющаяся часть трубки) и/или туманоотделитель. В частности, конденсация на субмикронных частицах и/или каплях аэрозоля, содержащих карбамид с относительно высокой концентрацией, такой как по меньшей мере 50 мас.% или даже 100% карбамида, может быть усилена. В некоторых вариантах осуществления способ включает испарение по меньшей мере 0,001 кг/м3 (н.у.), или по меньшей мере 0,005 кг/м3 (н.у.), или по меньшей мере 0,010 кг/м3 (н.у.) воды ниже по потоку от первой ступени эжектора Вентури и выше по потоку от горловины эжектора Вентури и/или устройства удаления капель.Supplying a liquid having a lower solute concentration (eg, urea concentration) than that used in the first venturi stage to a gas stream downstream of the first venturi ejector may increase the partial pressure of water vapor in that gas stream. This can promote water condensation on submicron particles, causing an increase in particle size. Which can improve the trapping of larger particles formed in a downstream particle and/or droplet trapping device such as, for example, a venturi ejector (or part thereof, eg a flared tube portion) and/or a mist eliminator. In particular, condensation on submicron particles and/or aerosol droplets containing urea at a relatively high concentration, such as at least 50 wt% or even 100% urea, can be enhanced. In some embodiments, the method includes evaporating at least 0.001 kg/m 3 (N.O.), or at least 0.005 kg/m 3 (N.O.), or at least 0.010 kg/m 3 (N.O.). e.) water downstream of the first stage of the venturi ejector and upstream of the mouth of the venturi ejector and/or droplet removal device.
Предпочтительно поток газа получают из доводочной секции карбамида, такой как гранулятор кар- 3 041897 бамида или башня приллирования карбамида, более предпочтительно из башни приллирования карбамида. Башня приллирования карбамида является, например, башней приллирования с принудительной тягой или с естественной тягой.Preferably, the gas stream is obtained from a urea finishing section, such as a urea granulator or a urea prilling tower, more preferably from a urea prilling tower. The urea prilling tower is, for example, a forced draft or natural draft prilling tower.
Описанные способ и система обеспечивают особенные преимущества при использовании совместно с башнями приллирования карбамида с естественной тягой. Башни приллирования карбамида с естественной тягой представляют собой башни приллирования карбамида, в которых не используют вентилятор и/или воздуходувку для перемещения охлаждающего воздуха через зону приллирования башни приллирования карбамида. Обычно такие башни не используют вентиляторы или воздуходувки для перемещения охлаждающего воздуха через башню приллирования карбамида. Обычно башни приллирования карбамида являются башнями с принудительной тягой (вентиляторы находятся в нижней части), башнями с индуцированной тягой (вентиляторы - в верхней части) или башнями с естественной тягой. В башне приллирования карбамида с естественной тягой могут тем не менее использовать эжектор, например в системе очистки отходящего газа.The described method and system provide particular advantages when used in conjunction with natural draft urea prilling towers. Natural draft urea prilling towers are urea prilling towers that do not use a fan and/or blower to move cooling air through the prilling area of the urea prilling tower. Typically, such towers do not use fans or blowers to move cooling air through the urea prilling tower. Typically, urea prilling towers are forced draft towers (fans at the bottom), induced draft towers (fans at the top), or natural draft towers. In a natural draft urea prilling tower, however, an ejector may still be used, for example in an off-gas cleaning system.
Необязательно способ дополнительно включает стадию приллирования карбамида или гранулирования карбамида. Необязательно способ включает отверждение плава карбамида для производства прилл или гранул карбамида с использованием воздуха для охлаждения капель плава карбамида.Optionally, the method further includes the step of prilling the urea or granulating the urea. Optionally, the method includes curing the urea fusion to produce pril or urea pellets using air to cool the urea fusion droplets.
В некоторых вариантах осуществления поток газа содержит концентрацию субмикронных частиц более 20 мг/м3 (н.у.) или более 50 мг/м3 (н.у.), более предпочтительно такую концентрацию частиц карбамида. Субмикронные частицы имеют размер 1,0 мкм или менее. Необязательно доля субмикронных частиц составляет по меньшей мере 0,5 мас.% и/или не более 5,0 мас.% от общей массы частиц в потоке газа, предпочтительно частицы имеют размер менее 1,0 мкм, и необязательно количество таких частиц лежит в диапазоне от 1,0 до 4,0 мас.%.In some embodiments, the gas stream contains a concentration of submicron particles greater than 20 mg/m 3 (N.O.) or greater than 50 mg/m 3 (N.O.), more preferably such a concentration of particles of urea. Submicron particles have a size of 1.0 microns or less. Optionally, the proportion of submicron particles is at least 0.5 wt.% and / or not more than 5.0 wt.% of the total mass of particles in the gas stream, preferably the particles have a size of less than 1.0 μm, and optionally the number of such particles lies in range from 1.0 to 4.0 wt.%.
Предпочтительно субмикронные частицы являются гидрофильными. Предпочтительно субмикронные частицы содержат гигроскопичное вещество. Предпочтительно субмикронные частицы растворимы в очищающей жидкости, например в воде. В контексте настоящего документа субмикронные частицы включают в себя, например, коллоидные аэрозоли. Конденсация необязательно может подразумевать конденсацию на частице, капле или частице коллоидного аэрозоля и вызывать увеличение ее размера.Preferably the submicron particles are hydrophilic. Preferably the submicron particles contain a hygroscopic substance. Preferably, the submicron particles are soluble in the cleaning liquid, eg water. In the context of this document, submicron particles include, for example, colloidal aerosols. Condensation may optionally mean condensation on a particle, drop or particle of a colloidal aerosol and cause it to increase in size.
В контексте настоящего документа эжектор Вентури представляет собой разновидность скруббера Вентури и в общем содержит следующие друг за другом последовательно в направлении потока газа элементы: сужающуюся часть трубки, горловину и расширяющуюся часть трубки, причем сужающаяся и расширяющаяся части обычно представляют собой конические части трубки. Горловина обычно обеспечивает узкое отверстие для прохождения потока газа и жидкости, подаваемой в поток газа выше по потоку от горловины. Горловина может быть сформирована, например, соединением между двумя частями, например частями трубки, или, например, минимальным внутренним поперечным сечением трубки. Ускорение и/или высокая скорость в горловине и/или сужающейся части способствует интенсивному смешиванию газа и жидкости, а также турбулентному режиму движения и распылению жидкости. По меньшей мере некоторые частицы в потоке газа сталкиваются с каплями, увлекаются ими и могут быть удалены в расположенном ниже по потоку устройстве удаления капель.In the context of this document, a venturi ejector is a variation of a venturi scrubber and generally comprises following one after the other in the direction of gas flow: a converging tube part, a neck and a flared tube part, the converging and flared parts being usually conical tube parts. The neck usually provides a narrow opening for the passage of a stream of gas and liquid supplied to the gas stream upstream of the neck. The neck can be formed, for example, by a connection between two parts, such as parts of a tube, or, for example, the minimum internal cross section of the tube. Acceleration and/or high speed in the throat and/or converging part contributes to intensive mixing of gas and liquid, as well as turbulent motion and liquid atomization. At least some of the particles in the gas stream collide with, are entrained in, and can be removed in a downstream droplet removal device.
Предпочтительно эжектор Вентури (например, эжекторный скруббер Вентури) содержит форсунку, расположенную для распыления очищающей жидкости в направлении, параллельном потоку газа (потоку газа, подлежащему очистке) через вход газа эжектора Вентури. Ось форсунки необязательно параллельна потоку газа. Предпочтительно форсунка вставлена в сужающуюся часть, такую как коническая часть трубки эжектора Вентури. В некоторых вариантах осуществления форсунка расположена на некотором расстоянии от стенки трубки Вентури или части канала. Предпочтительно вход газа в эжектор Вентури представляет собой отверстие, расположенное по существу перпендикулярно (например, под углом между 60 и 120° или между 85 и 95°) относительно линии, соединяющей форсунку и горловину трубки Вентури. Предпочтительно вход газа в эжектор Вентури размещен, по существу, параллельно отверстию горловины. Предпочтительно осевая линия потока газа, подлежащего очистке, не искривляется между форсункой и горловиной (независимо от сужения потока). Предпочтительно форсунка расположена так, чтобы обеспечивать распыление перпендикулярно поперечному сечению горловины, и предпочтительно форсунка центрирована относительно поперечного сечения горловины. В общем форсунка расположена на некотором расстоянии от поперечного сечения горловины и выше по потоку от него. В некоторых вариантах осуществления жидкость подают в эжектор Вентури с круглой горловиной только через одну такую форсунку.Preferably, the venturi ejector (eg, venturi ejector scrubber) comprises a nozzle positioned to spray the cleaning liquid in a direction parallel to the gas flow (the gas flow to be cleaned) through the gas inlet of the venturi ejector. The nozzle axis is not necessarily parallel to the gas flow. Preferably, the nozzle is inserted into a tapered portion, such as the conical portion of a venturi ejector tube. In some embodiments, the implementation of the nozzle is located at some distance from the wall of the venturi or part of the channel. Preferably, the gas inlet to the venturi ejector is an opening substantially perpendicular (eg, between 60° and 120° or between 85° and 95°) to a line connecting the nozzle and the throat of the venturi. Preferably, the gas inlet to the venturi ejector is positioned substantially parallel to the throat opening. Preferably, the axial line of the flow of the gas to be cleaned does not curve between the nozzle and the throat (regardless of the flow constriction). Preferably the nozzle is positioned to spray perpendicular to the cross section of the throat, and preferably the nozzle is centered relative to the cross section of the throat. In general, the nozzle is located at some distance from the throat cross-section and upstream of it. In some embodiments, liquid is supplied to the venturi ejector with a round neck through only one such nozzle.
Форсунка, используемая для подачи очищающей жидкости в эжектор Вентури, является, например, гидравлической, производящей мелкие капли посредством высокого давления, или, например, двухпоточной форсункой, в которой жидкость и вспомогательный поток газа, обычно под давлением, вместе протекают через форсунку. Мелкие капли могут быть произведены посредством касательных сил между жидкостью и газом, которые вместе проходят через форсунку.The nozzle used to supply the cleaning liquid to the venturi ejector is, for example, hydraulic, producing fine droplets by means of high pressure, or, for example, a two-stream nozzle, in which liquid and an auxiliary gas stream, usually under pressure, flow together through the nozzle. Fine droplets can be produced by means of shear forces between liquid and gas, which together pass through the nozzle.
Струя брызг очищающей жидкости действует как движущая текучая среда в эжекторе Вентури, в случае двухпоточной форсунки - вместе в потоком воздуха. Таким образом, эжектор Вентури может действовать как эдуктор Вентури, в котором подлежащий очистке поток газа втягивается с помощью потокаThe cleaning liquid spray jet acts as the motive fluid in the venturi ejector, in the case of a dual flow nozzle, together with the air stream. Thus, the Venturi eductor can act as a Venturi eductor, in which the gas stream to be cleaned is drawn in by the flow
- 4 041897 движущей текучей среды. Можно отметить, что энергозатратные скрубберы Вентури (с начальной скоростью жидкости ниже, чем скорость газа) и эжекторные скрубберы Вентури (начальная скорость жидкости выше, чем скорость газа) имеют совершенно разные характеристики энергопотребления, распыления и отмывки. Настоящее изобретение охватывает использование скрубберов Вентури эжекторного типа. Кинетическую энергию высокоскоростного потока жидкости (с совместным нагнетанием потока газа или без него) используют для распыления жидкости и прокачивания потока газа, подлежащего очистке, в общем через систему отмывки и соединительные каналы. Эжектор Вентури в общем используют совместно с расположенным ниже по потоку каплеотделителем, например гравитационным или инерционным контактным сепаратором, для удаления очищающей жидкости из потока газа. В частности, может быть использован расположенный ниже по потоку туманоотделитель.- 4 041897 driving fluid. It can be noted that energy intensive Venturi scrubbers (with liquid initial velocity lower than gas velocity) and ejector Venturi scrubbers (liquid initial velocity higher than gas velocity) have completely different power consumption, atomization and scrubbing characteristics. The present invention covers the use of ejector-type venturi scrubbers. The kinetic energy of the high velocity liquid stream (with or without co-injection of the gas stream) is used to atomize the liquid and pump the gas stream to be cleaned generally through the scrubbing system and connecting channels. A venturi ejector is generally used in conjunction with a downstream droplet separator, such as a gravity or inertial contact separator, to remove the cleaning liquid from the gas stream. In particular, a downstream mist eliminator may be used.
Необязательно добавляют основный реагент, например, выбранный из группы, состоящей из: каустика, извести, известняка, гашеной извести, зольной пыли, оксида магния, кальцинированной соды, бикарбоната натрия, карбоната натрия и их смесей. Он может быть использован для удаления кислотных газов из потока газа. Предпочтительно реагент добавляют к очищающей жидкости, распыляемой в поток газа. Очищающая жидкость эжектора Вентури необязательно содержит такой реагент.Optionally, a basic reagent is added, for example selected from the group consisting of: caustic, lime, limestone, slaked lime, fly ash, magnesium oxide, soda ash, sodium bicarbonate, sodium carbonate, and mixtures thereof. It can be used to remove acid gases from a gas stream. Preferably, the reagent is added to the cleaning liquid sprayed into the gas stream. The venturi ejector cleaning fluid optionally contains such a reagent.
Предпочтительно добавляется кислотный реагент, наиболее предпочтительно реагент выбран из группы, состоящей из: уксусной кислоты, борной кислоты, углекислоты, лимонной кислоты, соляной кислоты, плавиковой кислоты, азотной кислоты, щавелевой кислоты, фосфорной кислоты, серной кислоты и их смесей. Он может быть использован для удаления основных газов из потока газа, таких как аммиак. Предпочтительно кислотный реагент добавляют в случае отходящего газа, образующегося при доводке карбамида. Предпочтительно добавляют серную кислоту или азотную кислоту. Необязательно очищающая жидкость каскада Вентури содержит такой кислотный реагент, например, в первой (расположенной выше всего по потоку) ступени Вентури или в расположенной ниже по потоку второй ступени Вентури.Preferably an acidic reagent is added, most preferably the reagent is selected from the group consisting of: acetic acid, boric acid, carbonic acid, citric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid and mixtures thereof. It can be used to remove major gases from a gas stream such as ammonia. Preferably, an acidic reagent is added in the case of an off-gas resulting from the finishing of the urea. Preferably, sulfuric acid or nitric acid is added. Optionally, the cleaning fluid of the venturi cascade contains such an acidic agent, for example, in the first (upstream) venturi stage or in the downstream second venturi stage.
Предпочтительно кислотный или основный реагент добавляют к очищающей жидкости, распыляемой в поток газа предпочтительно ниже по потоку от первой ступени Вентури и предпочтительно также ниже по потоку от второй ступени Вентури. Кислотный или основный реагент содержится в очищающей жидкости эжектора Вентури, например первой или второй, или необязательной третьей ступени Вентури. Очищающий раствор со стадии кислотной отмывки, содержащий соль аммония, например, подают в бак хранения и/или за пределы установки, в частности если кислотный реагент вводят в поток газа ниже по потоку от первой ступени Вентури.Preferably, an acidic or basic agent is added to the cleaning liquid sprayed into the gas stream, preferably downstream of the first venturi stage and preferably also downstream of the second venturi stage. The acidic or basic reactant is contained in the cleaning fluid of the venturi ejector, such as the first or second, or optional third stage venturi. The cleaning solution from the acid scrubbing step containing the ammonium salt, for example, is fed into the storage tank and/or outside the plant, in particular if the acidic reagent is introduced into the gas stream downstream of the first Venturi stage.
Предпочтительно данный способ охватывает кислотную отмывку и отмывку от пыли отходящего газа, образующегося при приллировании карбамида, предпочтительно осуществляемые на верхней части башни приллирования карбамида предпочтительно с естественной тягой, т.е. система очистки расположена в верхней части башни приллирования карбамида.Preferably, the process comprises acid scrubbing and dust scrubbing of off-gas from urea prilling, preferably carried out on top of a urea prilling tower, preferably with natural draft, i.e. the cleaning system is located at the top of the urea prilling tower.
В некоторых вариантах осуществления поток, содержащий растворенный карбамид, такой как поток продувки и/или очистки, например, из первой ступени Вентури и/или ступени охлаждения гашением, в котором используют очищающую жидкость с кислотным либо основным реагентом или без него, подают в регенерирующую секцию вакуумного испарения для получения водяного пара и концентрированного раствора карбамида. Регенерирующая секция вакуумного испарения предпочтительно отделена от секции испарения установки по производству карбамида и является по отношению к ней дополнительной. Концентрированный раствор, содержащий карбамид, подают (в виде потока) на доводку карбамида (например, гранулирование или приллирование), и этот карбамид объединяется с продуктом твердого карбамида, например гранулами или приллами. Пар конденсируют, и в описываемом способе конденсат предпочтительно повторно возвращают в процесс в качестве подпиточной воды, например, используемой для отмывки отходящего газа, образующегося при приллировании, вместе с водным раствором, содержащим менее 5 мас.% карбамида, таким как во второй ступени Вентури. В случае если способ включает кислотную отмывку, поток и концентрат могут дополнительно содержать соли аммония. Концентрат могут также подавать в установку для получения карбамида и нитрата аммония (UAN) либо в установку для получения карбамида и сульфата аммония (UAS) и вводить в поток продукта UAN или UAS. В некоторых вариантах осуществления способ включает кислотную отмывку ниже по потоку от первой ступени Вентури и/или первой ступени охлаждения гашением или отмывки, и поток продувки кислотного очищающего раствора проходит отдельно от очищающей жидкости, используемой выше по потоку от указанной кислотной отмывки. Такому испарению подвергают содержащую карбамид очищающую жидкость, используемую в ступени выше по потоку от кислотной отмывки.In some embodiments, a stream containing dissolved urea, such as a purge and/or scrubbing stream, for example, from a first venturi stage and/or a quench stage that uses a scrubbing fluid with or without an acidic or basic reactant, is fed to the recovery section. vacuum evaporation to obtain water vapor and a concentrated solution of urea. The regenerating vacuum evaporation section is preferably separate from, and complementary to, the evaporation section of the urea plant. The concentrated solution containing urea is fed (as a stream) to the refinement of the urea (eg granulation or prilling) and this urea is combined with the solid urea product, eg granules or prills. The steam is condensed and, in the described process, the condensate is preferably recycled as make-up water, for example used to scrub off prilling off-gas, together with an aqueous solution containing less than 5 wt.% urea, such as in the second Venturi stage. If the process includes an acid wash, the stream and concentrate may additionally contain ammonium salts. The concentrate may also be fed into a urea ammonium nitrate (UAN) plant or a urea ammonium sulphate (UAS) plant and introduced into the UAN or UAS product stream. In some embodiments, the method includes an acid wash downstream of the first venturi and/or first quench or wash stage, and the acid cleansing solution purge stream is separate from the cleaning fluid used upstream of said acid wash. The urea-containing cleaning liquid used in the upstream stage of the acid wash is subjected to this evaporation.
Предпочтительно статическое (абсолютное) давление на выходе эжектора Вентури - примерно такое же или немного выше относительно давления на входе газа в эжектор Вентури, например составляет по меньшей мере 90% или по меньшей мере 100%, или по меньшей мере 105% статического давления на входе. Предпочтительно способ включает приллирование карбамида в башне приллирования карбамида с естественной тягой и отмывку в эжекторе Вентури, причем указанный эжектор Вентури расположен на верхней части указанной башни приллирования, причем статическое давление на выходе по меньшей мере одного эжектора Вентури больше, чем на входе этого эжектора Вентури. Предпочтительная на- 5 041897 чальная скорость и отношение очищающей жидкости может способствовать такому преимущественному статическому давлению на данном выходе эжектора Вентури.Preferably, the static (absolute) pressure at the outlet of the venturi ejector is about the same or slightly higher than the pressure at the gas inlet to the venturi ejector, for example, is at least 90% or at least 100%, or at least 105% of the static inlet pressure . Preferably, the method comprises prilling the urea in a natural draft urea prilling tower and scrubbing in a venturi ejector, said venturi ejector being positioned on top of said prilling tower, wherein the static pressure at the outlet of at least one venturi ejector is greater than at the inlet of that venturi ejector. The preferred initial velocity and ratio of the cleaning fluid may contribute to such preferential static pressure at a given exit of the venturi ejector.
Предпочтительно по меньшей мере некоторые или все эжекторы Вентури размещены по существу горизонтально, например для по существу горизонтального потока через горловину, например, под углом менее 20° или менее 10° к горизонтали. Это обеспечивает компактность конструкции. Также возможно, например, что по меньшей мере некоторые или все эжекторы Вентури ориентированы вертикально. В этом случае эжекторы Вентури размещены для протекания потока через горловину вниз. Это обеспечивает небольшое падение давления.Preferably, at least some or all of the Venturi ejectors are placed substantially horizontally, for example for substantially horizontal flow through the throat, for example, at an angle of less than 20° or less than 10° to the horizontal. This ensures a compact design. It is also possible, for example, that at least some or all of the Venturi ejectors are oriented vertically. In this case, the Venturi ejectors are placed to carry the flow down through the throat. This provides a small pressure drop.
Способ необязательно включает охлаждение гашением потока газа выше по потоку от первого эжектора Вентури, например, путем понижения температуры по меньшей мере на 10°C или по меньшей мере на 20°C, либо до температуры газа менее 60 или 50°C, либо менее, например путем распыления водного раствора и испарения по меньшей мере некоторого количества воды. Распыляемый раствор для охлаждения гашением необязательно содержит по меньшей мере 10 мас.%, или по меньшей мере 20 мас.%, или по меньшей мере 30 мас.% растворенного вещества, например карбамида. Необязательно распыляемый раствор для охлаждения гашением по меньшей мере частично получают из рециркулирующей очищающей жидкости ступени Вентури, такой как очищающая жидкость первой ступени Вентури. Необязательно распыляемый раствор для охлаждения гашением по существу состоит из воды. Раствор для охлаждения гашением, например, распыляют в виде мелкодисперсного тумана и/или в виде поперечного потока или параллельного сонаправленного потока.The method optionally includes cooling by extinguishing the gas stream upstream of the first venturi ejector, for example, by lowering the temperature by at least 10°C or at least 20°C, or to a gas temperature of less than 60 or 50°C, or less, for example by spraying an aqueous solution and evaporating at least some of the water. The quench cooling spray solution optionally contains at least 10 wt.%, or at least 20 wt.%, or at least 30 wt.% of a solute, such as urea. Optionally, the quench cooling spray solution is at least partially derived from a recirculating venturi stage cleaning fluid, such as a first venturi cleaning fluid. Optionally, the quench coolant spray solution is substantially comprised of water. The quench cooling solution is, for example, sprayed as a fine mist and/or as a cross-flow or parallel co-flow.
Газ необязательно пропускают через устройство удаления капель, такое как туманоуловитель, между первой и второй ступенью Вентури и/или после второй ступени Вентури. Необязательно способ включает дополнительные ступени улавливания частиц и/или очистки газа ниже по потоку.The gas is optionally passed through a droplet removal device, such as a mist eliminator, between the first and second venturi stages and/or after the second venturi stage. Optionally, the process includes additional downstream particle capture and/or gas purification steps.
В некоторых вариантах осуществления способ осуществляют в верхней части башни приллирования, более предпочтительно на верхней части башни приллирования карбамида. Предпочтительно на верхней части или в верхней части башни приллирования, в частности башни приллирования карбамида, расположен по меньшей мере один такой эжектор Вентури.In some embodiments, the process is carried out at the top of the prilling tower, more preferably at the top of the urea prilling tower. Preferably, at least one such venturi ejector is located on the top or top of the prilling tower, in particular the urea prilling tower.
Необязательно способ включает одну или более стадий отмывки, включающих отмывку потока газа очищающей жидкостью, например, путем распыления. Необязательно способ включает пропускание потока газа через третью ступень Вентури, например третий эжектор Вентури или (энергозатратный) скруббер Вентури. Третья ступень Вентури может, например, быть расположена между первой и второй ступенями эжекторов Вентури или ниже по потоку от второй ступени эжектора Вентури. Третья необязательная ступень Вентури может, например, работать с очищающей жидкостью, содержащей кислотный реагент. В некоторых вариантах осуществления тягу по существу обеспечивают с помощью эжекторов Вентури. В этом способе из потока газа удаляют субмикронные частицы. В общем также удаляют частицы размером более 1 мкм. Также возможно удаление растворимых газов, таких как аммиак.Optionally, the method includes one or more scrubbing steps, including scrubbing the gas stream with a scrubbing liquid, such as by spraying. Optionally, the process includes passing the gas stream through a third venturi stage, such as a third venturi ejector or (energy intensive) venturi scrubber. The third stage Venturi may, for example, be located between the first and second stages of the Venturi ejectors or downstream of the second stage of the Venturi ejector. The optional third venturi stage may, for example, operate with a cleaning fluid containing an acidic agent. In some embodiments, thrust is essentially provided by venturi ejectors. In this method, submicron particles are removed from the gas stream. In general, particles larger than 1 µm are also removed. It is also possible to remove soluble gases such as ammonia.
В способе очистки потока газа в соответствии с настоящим изобретением поток очищаемого газа предпочтительно содержит отходящий газ или, по существу, состоит из отходящего газа из доводочной секции карбамида, более предпочтительно из башни приллирования карбамида, предпочтительно из башни приллирования карбамида с естественной тягой, на упомянутой стадии B) осуществляют распыление водного раствора в поток газа, предпочтительно содержащего от 20 до 55 мас.% карбамида, необязательно для охлаждения его по меньшей мере на 10°C или по меньшей мере на 20°C, или до температуры менее 50°C, предпочтительно в поперечном потоке или параллельном сонаправленном потоке, на упомянутой стадии C) осуществляют пропускание потока газа через первый эжекторный скруббер Вентури с горловиной, в котором водную очищающую жидкость, предпочтительно содержащую от 20 до 55 мас.% карбамида, распыляют в поток газа в направлении горловины, на упомянутой стадии D) осуществляют распыление водного раствора в поток газа, предпочтительно в параллельном сонаправленном потоке или в поперечном потоке, предпочтительно с раствором, содержащим от 0 до 5 мас.% карбамида и необязательно содержащим кислоту, например распыление воды, на упомянутой стадии E) устройство удаления частиц представляет собой туманоотделитель, на упомянутой стадии F) осуществляют пропускание потока газа через второй эжекторный скруббер Вентури с горловиной, в котором водную очищающую жидкость, предпочтительно содержащую от 0 до 5 мас.% карбамида, распыляют в поток газа в направлении горловины, затем на необязательной дополнительной стадии G) осуществляют распыление водного раствора в поток газа, необязательно содержащего от 0 до 5 мас.% карбамида и/или содержащего кислотный или основный реагент, необязательно в параллельном сонаправленном потоке, поперечном потоке или параллельном противоположно направленном потоке, и на упомянутой стадии H) устройство удаления частиц представляет собой туманоотделитель.In the process for treating a gas stream according to the present invention, the stream of gas to be treated preferably contains off-gas or essentially consists of off-gas from a urea finishing section, more preferably from a urea prilling tower, preferably from a natural draft urea prilling tower, in said step B) spraying an aqueous solution into a gas stream, preferably containing from 20 to 55 wt.% urea, optionally to cool it by at least 10°C or at least 20°C, or to a temperature of less than 50°C, preferably in cross-flow or parallel co-flow, in said step C) the gas flow is passed through a first neck venturi ejector scrubber, in which an aqueous cleaning liquid, preferably containing 20 to 55% by weight of urea, is sprayed into the gas stream in the direction of the neck, in said step D) an aqueous solution is sprayed into the gas stream, preferably in parallel co-current flow or cross flow, preferably with a solution containing 0 to 5 wt.% urea and optionally containing acid, for example water spray, in said step E) the particle removal device is a mist eliminator, in said step F) carry out passing the gas stream through a second throated venturi ejector scrubber, in which an aqueous cleaning liquid, preferably containing 0 to 5% by weight of urea, is sprayed into the gas stream towards the throat, then in an optional additional step G) an aqueous solution is sprayed into the gas stream , optionally containing from 0 to 5 wt.% carbamide and/or containing an acidic or basic reagent, optionally in parallel co-flow, cross-flow or parallel opposite flow, and in the mentioned stage H) the particle removal device is a mist eliminator.
Обычно этот предпочтительный способ в соответствии с настоящим изобретением включает пропускание потока газа через по меньшей мере один туманоотделитель после по меньшей мере одной ступени Вентури. Предпочтительно этот способ осуществляют в системе на верхней части башни приллирования (например, башни приллирования с естественной тягой), причем система содержит ступениTypically, this preferred process in accordance with the present invention comprises passing the gas stream through at least one mist eliminator after at least one venturi stage. Preferably, this method is carried out in a system on top of a prilling tower (e.g. a natural draft prilling tower), the system comprising stages
- 6 041897- 6 041897
Вентури. Предпочтительно на стадии D распыления, стадии F во второй ступени Вентури и/или стадии G раствор и/или жидкость содержит менее 2 мас.% карбамида, например от 0 до менее 2 мас.% карбамида, например 0-1,50 мас.% карбамида, и необязательно содержит воду. Подача на стадиях D и G, а также необязательно на стадии F, жидкости с относительно низкой концентрацией карбамида может способствовать конденсации воды на субмикронных частицах карбамида, вызывая рост частиц и лучшее удаление в устройстве улавливания частиц, например, на стадиях F и H. Предпочтительно на этих стадиях D, F и/или G испаряют по меньшей мере 5 г воды/м3 (н.у.). Необязательно предусмотрены и дополнительные стадии, например стадия туманоотделения выше по потоку от стадии B, например между стадиями C и D. Возможно последовательное выполнение одной или более либо всех указанных стадий.Venturi. Preferably in spray stage D, stage F in the second Venturi stage and/or stage G, the solution and/or liquid contains less than 2 wt.% urea, for example from 0 to less than 2 wt.% urea, for example 0-1.50 wt.% urea, and optionally contains water. Feeding in stages D and G, and optionally in stage F, a liquid with a relatively low concentration of urea can promote water condensation on submicron urea particles, causing particle growth and better removal in the particle trap, for example, in stages F and H. Preferably on these stages D, F and/or G evaporate at least 5 g of water/m 3 (n.o.). Additional steps are optionally provided, such as a fogging step upstream of step B, eg between steps C and D. One or more or all of these steps may be performed sequentially.
На стадиях E и H туманоотделитель независимо представляет собой, например, туманоотделитель с вязаной проволочной сеткой, туманоотделитель с сеткой из прямой проволоки и/или туманоотделитель с лопатками, например гофрированную пластину, в частности туманоотделитель с V-образными лопатками. Туманоотделитель с вязаной проволочной сеткой особенно подходит для капель с размером 3-20 мкм и обычно работает по принципу задерживания. Эффективность сепарации, например, падает от 90% при 3 мкм до менее 20% для капель меньше 1 мкм. Обычно туманоотделители с лопатками могут удалять 99% частиц размером 10 мкм и более, особенно при более низких давлениях. Туманоотделители с лопатками основаны на инерционном соударении. Туманоотделители с лопатками более эффективны при более высоких скоростях и более крупных размерах капель, чем туманоотделители с проволочной сеткой. Например, при более высоких скоростях газа для сеточных туманоотделителей имеет место вторичный унос.In stages E and H, the demister is independently, for example, a knitted wire mesh defogger, a straight wire mesh demister and/or a vane demister, such as a corrugated plate, in particular a V-shaped vane defuser. The knitted wire mist eliminator is especially suitable for droplets with a size of 3-20 µm and usually works on the principle of retention. Separation efficiency, for example, drops from 90% at 3 µm to less than 20% for droplets smaller than 1 µm. Typically vane mist eliminators can remove 99% of particles 10 µm or larger, especially at lower pressures. Vane mist eliminators are based on inertial impact. Vane mist eliminators are more efficient at higher speeds and larger droplet sizes than wire mesh mist eliminators. For example, at higher gas velocities for mesh mist eliminators, reentrainment occurs.
Предпочтительно на стадии E и/или H используют туманоотделитель лопаточного типа. Например, при расположенном выше по потоку эжекторе Вентури и распылении (предпочтительно сонаправленное распыление, особенно для стадии E или обеих стадий E и H) выше по потоку от туманоотделителя предпочтительно лопаточного типа на стадии E, стадии H или каждой из стадий E и H, частицы растут до диаметра капель, обеспечивающего хорошее удаление на стадиях E и H, например более 10 мкм, в частности на стадии H. Изобретение также относится к способу очистки потока газа, включающему эти стадии от A до H, предпочтительно с использованием описанного эжектора Вентури, в котором очищающая жидкость имеет начальную скорость по меньшей мере 25 м/с и в котором отношение расхода очищающей жидкости и расхода газа составляет от 0,0005 до 0,0015 (м3/ч)/(м3/ч). Стадия A необязательно включает стадию приллирования карбамида в башне приллирования карбамида, такой как башня приллирования карбамида с принудительной тягой, с индуцированной тягой или предпочтительно с естественной тягой, обычно содержащую подачу воздуха в указанную башню приллирования и распыление карбамидного раствора (например, плава карбамида) из распределительного устройства в верхней части башни приллирования карбамида так, чтобы обеспечивать отверждение карбамида, получать твердые содержащие карбамид приллы и получать выходящий поток в верхней части указанной башни приллирования в качестве указанного потока газа на стадии A.Preferably, a vane-type mist eliminator is used in step E and/or H. For example, with an upstream venturi ejector and atomization (preferably co-atomization, especially for stage E or both stages E and H) upstream of the preferably vane-type mist eliminator in stage E, stage H, or each of stages E and H, the particles grow to a droplet diameter that provides good removal in stages E and H, for example more than 10 μm, in particular in stage H. The invention also relates to a process for purifying a gas stream, comprising these stages from A to H, preferably using the described Venturi ejector, in in which the cleaning liquid has an initial velocity of at least 25 m/s and in which the ratio of the flow rate of the cleaning liquid to the gas flow is from 0.0005 to 0.0015 (m 3 /h)/(m 3 /h). Step A optionally includes a urea prilling step in a urea prilling tower, such as a forced draft, induced draft, or preferably natural draft urea prilling tower, typically comprising supplying air to said prilling tower and spraying a urea solution (e.g., urea smelt) from a distributor devices at the top of the urea prilling tower so as to cure the urea, produce solid urea-containing prills, and obtain an effluent at the top of said prilling tower as said gas stream in step A.
Описание в общем также относится к системе очистки потока газа, содержащей по меньшей мере один эжектор Вентури. Эжектор Вентури может содержать скруббер Вентури и расположенную выше по потоку от него форсунку, направленную в горловину скруббера Вентури, дополнительно содержащего насос, сообщающийся по текучей среде с указанной форсункой, для подачи под давлением по меньшей мере жидкости, подаваемой к указанной форсунке. Например, могут использоваться эжекторы Вентури с круглыми горловинами, а также с прямоугольными горловинами.The description generally also refers to a gas stream cleaning system comprising at least one Venturi ejector. The venturi ejector may comprise a venturi scrubber and an upstream nozzle directed into the throat of the venturi scrubber, further comprising a pump in fluid communication with said nozzle to supply under pressure at least liquid supplied to said nozzle. For example, Venturi ejectors with round necks as well as rectangular necks can be used.
Система предпочтительно содержит две последовательных стадии эжектора Вентури, предпочтительно как описано в настоящем документе. Каждая ступень эжектора Вентури обычно содержит эжектор Вентури, содержащий сужающуюся часть, горловину, расширяющуюся часть и форсунку для распыления в указанную горловину. Предпочтительно указанные ступени Вентури расположены последовательно друг к другу по отношению к потоку газа, причем необязательно между ними осуществляют одну или более промежуточных стадий, например стадию распыления и/или стадию туманоотделения. Предпочтительно система расположена на верхней части башни приллирования карбамида, особенно башни приллирования карбамида с естественной тягой.The system preferably comprises two successive stages of a Venturi ejector, preferably as described herein. Each stage of the venturi ejector typically contains a venturi ejector containing a converging part, a neck, a widening part and a nozzle for spraying into the specified neck. Preferably, said Venturi stages are arranged in series with respect to the gas flow, and optionally one or more intermediate stages are carried out between them, for example a spraying stage and/or a fogging stage. Preferably, the system is located on top of a urea prilling tower, especially a natural draft urea prilling tower.
В одной из возможных конфигураций газ движется вертикально вниз через эжекторы Вентури секций очистки потока газа, что предпочтительно, если отсутствуют ограничения по размеру оборудования. Предпочтительно секция очистки потока газа, содержащая два последовательных эжектора Вентури, имеет конфигурацию, в которой указанные эжекторы Вентури размещены горизонтально для обеспечения желаемого малого размера оборудования. Таким образом, предпочтительная система очистки потока газа, предпочтительно для способа в соответствии с изобретением, содержит две последовательных ступени Вентури, причем каждая из указанных двух ступеней Вентури содержит горизонтально расположенный эжектор Вентури, содержащий сужающуюся часть, горловину, расширяющуюся часть и форсунку для распыления в указанную горловину, причем указанные ступени Вентури расположены одна над другой. Распыление включает в себя, например, нагнетание струи жидкости, которая разбивается на брызги так, чтобы в указанной горловине была обеспечена струя брызг. Предпочтительно горизонтально расположенные эжекторы Вентури проходят, по меньшей мере, частично (например, вертикально) внутIn one possible configuration, the gas moves vertically down through the venturi ejectors of the gas stream cleaning sections, which is preferable if there are no restrictions on the size of the equipment. Preferably, the gas stream cleaning section comprising two venturis in series has a configuration in which said venturis are placed horizontally to achieve the desired small size of the equipment. Thus, a preferred gas stream purification system, preferably for the process according to the invention, comprises two venturi stages in series, each of said two venturi stages comprising a horizontally positioned venturi ejector comprising a converging part, a neck, a flared part and a nozzle for spraying into said neck, and said Venturi steps are located one above the other. Atomization includes, for example, forcing a jet of liquid which breaks up into sprays so that a jet of spray is provided in said throat. Preferably, horizontally positioned venturi ejectors extend at least partially (e.g., vertically) inwardly.
- 7 041897 ри очищающей колонны. Предпочтительно эжекторы Вентури проходят, по меньшей мере, частично или полностью под или над одним из туманоотделителей и/или над по меньшей мере одним из бассейнов (резервуаров) для сбора жидкостей такой очищающей колонны. Предпочтительно обе ступени Вентури соединены очищающей колонной. Предпочтительно система содержит две смежные очищающие колонны, объединенные в одном корпусе, например, с помощью вертикальной стенки, разделяющей корпус (например, сосуд) по меньшей мере на две очищающие колонны, причем указанные очищающие колонны выполнены с возможностью обеспечения восходящего потока газа через такую очищающую колонну.- 7 041897 ri cleaning column. Preferably, the Venturi ejectors extend at least partially or completely under or over one of the mist eliminators and/or over at least one of the liquid collection basins of such a scrubbing column. Preferably, both Venturi stages are connected by a purification column. Preferably, the system comprises two adjacent purification columns combined in one housing, for example, by means of a vertical wall separating the housing (for example, a vessel) into at least two purification columns, said purification columns being configured to provide an upward flow of gas through such a purification column. .
Предпочтительная система очистки потока газа содержит две последовательных ступени Вентури с расположенной между ними секцией распыления, причем секция распыления более предпочтительно предназначена для распыления мелкодисперсного тумана так, чтобы обеспечивать испарение распыленной жидкости ниже по потоку от ступени Вентури и выше по потоку от ступени Вентури. Система необязательно содержит компрессор, сообщающийся по текучей среде с двухпоточной форсункой, для обеспечения сжатого воздуха. Предпочтительно система очистки потока газа содержит туманоотделитель между двумя ступенями Вентури и предпочтительно второй туманоотделитель, расположенный ниже по потоку от второй ступени Вентури. Эти элементы необязательно сочетают с упомянутой системой, имеющей горизонтально расположенные эжекторы Вентури.A preferred gas stream cleaning system comprises two venturi stages in series with an atomization section located between them, the atomization section being more preferably designed to atomize a fine mist so as to allow evaporation of the atomized liquid downstream of the venturi stage and upstream of the venturi stage. The system optionally includes a compressor in fluid communication with the dual flow nozzle to provide compressed air. Preferably, the gas stream cleaning system comprises a mist eliminator between the two Venturi stages, and preferably a second mist eliminator located downstream of the second Venturi stage. These elements are optionally combined with said system having horizontal venturi ejectors.
Предпочтительно каждая ступень Вентури содержит контур рециркуляции очищающей жидкости, в частности содержащий насос для подачи под давлением очищающей жидкости к указанной форсунке и ее рециркуляции. Предпочтительно ступени Вентури имеют отдельные контуры рециркуляции. Отдельные контуры рециркуляции обеспечивают разные химические композиции очищающих жидкостей каждой ступени. Контур рециркуляции может содержать линию сообщения по текучей среде от коллекторного резервуара или отстойника, в котором собирают очищающую жидкость, до одной или более распыляющих форсунок.Preferably, each Venturi stage comprises a cleaning fluid recirculation circuit, in particular containing a pump for pressurizing cleaning fluid to said nozzle and recirculating it. Preferably, the Venturi stages have separate recirculation circuits. Separate recirculation circuits provide different chemical compositions of the cleaning fluids of each stage. The recirculation loop may include a fluid communication line from a collection tank or sump in which cleaning liquid is collected to one or more spray nozzles.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления, который может быть объединен с другими осуществлениями, система очистки потока газа содержит горизонтально расположенный эжекторный скруббер Вентури, содержащий сужающуюся трубу или часть канала с открытым концом, горловину, расширяющуюся часть с открытым концом и распылительную форсунку, расположенную внутри указанной сужающейся части для распыления в указанную горловину, и при этом открытый конец указанной сужающейся части является входом газа для потока газа, подлежащего очистке.In a further preferred embodiment, which may be combined with other embodiments, the gas stream purification system comprises a horizontally disposed venturi ejector scrubber comprising a converging tube or channel portion with an open end, a neck, a flared open-end portion, and a spray nozzle located within said converging part for spraying into the specified neck, and while the open end of the specified tapering part is the gas inlet for the gas stream to be cleaned.
Предпочтительно система содержит распылитель между первой и расположенной ниже по потоку второй ступенью Вентури для распыления водного раствора, имеющего более высокую концентрацию воды (т.е. более низкую концентрацию растворенного вещества и вещества в виде твердых частиц), чем очищающая жидкость первой ступени Вентури.Preferably, the system comprises an atomizer between the first and downstream second venturi stages to atomize an aqueous solution having a higher concentration of water (i.e., a lower concentration of solute and particulate matter) than the first venturi cleaning fluid.
Система очистки потока газа необязательно связана по текучей среде с доводочной секцией карбамида, в частности для отходящего газа секции гранулирования карбамида башни приллирования карбамида. Система очистки потока газа необязательно расположена в верхней части башни приллирования карбамида, например на верхней части башни.The gas stream cleaning system is optionally in fluid communication with the urea finishing section, in particular for the off-gas of the urea granulation section of the urea prilling tower. The gas stream cleaning system is optionally located at the top of the urea prilling tower, for example on the top of the tower.
Описание также относится к башне приллирования карбамида, предпочтительно к башне приллирования карбамида с естественной тягой, имеющей систему очистки потока газа, содержащую эжектор Вентури в верхней части башни приллирования, более предпочтительно содержащую два последовательных эжектора Вентури и еще более предпочтительно описанную систему очистки потока газа. Предпочтительно система очистки потока газа содержит секцию, выполненную с возможностью отмывки от пыли, и расположенную ниже по потоку от секцию для кислотной отмывки, причем обе секции расположены в верхней части башни приллирования карбамида. Система очистки газа в верхней части башни приллирования представляет собой, например, системы очистки газа, имеющие вход на уровне, который менее чем на 5 м выше или менее чем на 5 м ниже, чем выход для отходящего газа башни приллирования.The description also relates to a urea prilling tower, preferably a natural draft urea prilling tower having a gas stream cleaning system comprising a venturi ejector at the top of the prilling tower, more preferably comprising two venturi ejectors in series and even more preferably the gas stream cleaning system described. Preferably, the gas stream cleaning system comprises a dust cleaning section and a downstream acid cleaning section, both located at the top of the urea prilling tower. The gas cleaning system at the top of the prilling tower is, for example, gas cleaning systems having an inlet at a level that is less than 5 m higher or less than 5 m lower than the off-gas outlet of the prilling tower.
Система очистки потока газа необязательно не содержит вентилятор или воздуходувку. Предпочтительно система не содержит вентилятор или воздуходувку для создания падения давления потока газа.The gas stream cleaning system does not necessarily include a fan or blower. Preferably, the system does not include a fan or blower to create a pressure drop in the gas flow.
Преимущества способа и системы данного изобретения включают низкий перепад давления, хорошую эффективность для удаления субмикронных частиц и компактную конструкцию. Подача под давлением жидкости, такой как рециркулирующая очищающая жидкость, может быть эффективно осуществлена с использованием компактного оборудования, например насоса. Распыление жидкости сжатым воздухом могут также эффективно осуществлять с использованием компактного оборудования, например компрессора. Дополнительное преимущественное действие достигают с помощью предпочтительного включения множества ступеней, использующих водные растворы с постепенно понижающейся концентрацией (например, более низкой концентрацией карбамида) для содействия росту твердых частиц за счет конденсации на поверхности субмикронных частиц.Advantages of the method and system of the present invention include low pressure drop, good efficiency for submicron particle removal, and compact design. The pressurized supply of a liquid, such as a recirculating cleaning liquid, can be efficiently carried out using compact equipment such as a pump. Atomization of a liquid with compressed air can also be efficiently carried out using compact equipment such as a compressor. An additional advantageous effect is achieved by preferentially including multiple stages using progressively lower concentration aqueous solutions (eg, lower concentration of urea) to promote solids growth by condensation on the surface of submicron particles.
Описание также относится к способу модификации существующих установок, таких как доводочная секция карбамида и/или башня приллирования, в частности башни приллирования карбамида, предпочтительно башни приллирования карбамида с естественной тягой, включающему добавление системы очистки потока газа, предпочтительно с двумя последовательными ступенями эжектора Вентури, предThe description also relates to a method for modifying existing plants such as a urea finishing section and/or a prilling tower, in particular a urea prilling tower, preferably a natural draft urea prilling tower, comprising adding a gas stream cleaning system, preferably with two successive stages of a Venturi ejector, before
- 8 041897 почтительно описанной системы очистки потока газа. Изобретение также относится к способу модификации существующей доводочной секции карбамида и/или башни приллирования, в частности существующей башни приллирования карбамида, предпочтительно башни приллирования карбамида с естественной тягой, включающему добавление системы очистки потока газа, содержащей эжектор Вентури, предпочтительно на верхней части башни приллирования. Предпочтительно система очистки потока газа содержит две последовательных ступени Вентури. Предпочтительно система представляет собой описанную систему и/или систему для описанных способов. Изобретение также относится к способу модификации существующих доводочных секций карбамида, имеющих эжектор Вентури, включающему последовательное добавление к указанному эжектору Вентури еще одного эжектора Вентури.- 8 041897 of the respectfully described system for cleaning the gas stream. The invention also relates to a method for modifying an existing urea finishing section and/or a prilling tower, in particular an existing urea prilling tower, preferably a natural draft urea prilling tower, comprising adding a gas stream cleaning system comprising a Venturi ejector, preferably on top of the prilling tower. Preferably, the gas stream cleaning system comprises two venturi stages in series. Preferably the system is the described system and/or the system for the methods described. The invention also relates to a method for modifying existing urea finishing sections having a Venturi ejector, which includes sequentially adding another Venturi ejector to said Venturi ejector.
Теперь обратимся к фигурам. В общем эти иллюстрации представлены с целью описания предпочтительного варианта осуществления изобретения и иллюстрирования предпочтительных признаков систем и способов, и они не предполагают ограничения данного изобретения.Now let's turn to the shapes. In general, these illustrations are provided for the purpose of describing a preferred embodiment of the invention and illustrating preferred features of systems and methods, and are not intended to limit the present invention.
На фиг. 1 изображен не имеющий ограничительного характера вариант осуществления изобретения. Сосуд 1 содержит все компоненты. Сосуд 1 содержит первую вертикальную колонну A и вторую вертикальную колонну B, соединенные по существу с помощью горизонтальных эжекторов 3 и 6 Вентури. Первая колонна A имеет вход 18 газа. Для потока газа (например, под давлением от 90% до 110% давления окружающей среды) обеспечена зона 2 входа с распылительными форсунками 10. Распылительные форсунки 10 обеспечивают струю брызг поперечно потоку газа и в направлении вниз. Распылители 10 могут распылять раствор, полученный из резервуара 4. Распылительные форсунки 10 могут обеспечивать охлаждение гашением потока газа. Распылительные форсунки 10 могут обеспечивать конденсацию воды на субмикронных частицах и/или их отмывку. Распыленную жидкость с уловленными и растворенными частицами собирают в резервуаре 4 под распылительными форсунками 10. Дополнительно обеспечен эжектор 3 Вентури, например эдуктор 3 Вентури. Эжектор 3 Вентури содержит форсунку 11. Форсунка 11 распыляет очищающую жидкость из сужающейся части трубки в горловину 15 эжектора Вентури. Отверстие 17 входа газа сужающейся части эжектора 3 является параллельным отверстию горловины 15, эти отверстия являются вертикальными. Эжектор 3 ориентирован горизонтально. Пунктирная линия 16 указывает на то, что вход 18 газа зоны 2 входа газа, вход газа эжектора 3 и выход газа эжектора 3 Вентури имеют центры, расположенные на общей линии, что способствует низкому падению давления. Форсунка 11 расположена внутри сужающейся части трубки после входа 17 газа эжектора 3 Вентури и на некотором расстоянии от него. В нижней части зоны 2 входа газа обеспечен резервуар 4 концентрированного водного раствора. Резервуар 4 является, например, резервуаром для рециркулирующего карбамидного раствора с относительно высокой концентрацией карбамида. Из этого рециркулирующего потока может быть отведен поток продувки. Рециркуляция обеспечена до форсунок 10. Такой резервуар 4B также обеспечен во второй колонне B, например, для рециркуляции карбамидного раствора, используемого в качестве очищающей жидкости в форсунках 11. Из потока, получаемого из выхода эжектора 3, удаляют капли, например, с использованием туманоотделителя 5, например туманоотделителя лопаточного типа. Жидкость, содержащую уловленный карбамид, собирают в резервуаре 4B. Жидкость в резервуаре 4B, необязательно вместе в жидкостью из резервуара 4A, например если резервуары 4B и 4A объединены, рециркулирует через контур 19 до форсунок 11 эжектора 3 Вентури (с подачей под давлением) и необязательно до распылительных форсунок 10. Поток продувки отведен из резервуара 4B и удаляют. Туманоотделитель 5 может также содержать сетку. Перед туманоотделителем 5 обеспечены распылительные форсунки 14.In FIG. 1 depicts a non-limiting embodiment of the invention. Vessel 1 contains all components. Vessel 1 contains a first vertical column A and a second vertical column B connected essentially by horizontal venturi ejectors 3 and 6. The first column A has a gas inlet 18 . For a gas flow (for example, at a pressure of 90% to 110% of ambient pressure), an inlet zone 2 with spray nozzles 10 is provided. The spray nozzles 10 provide a spray jet transverse to the gas flow and in a downward direction. Spray nozzles 10 may spray the solution obtained from reservoir 4. Spray nozzles 10 may provide cooling by extinguishing the gas flow. Spray nozzles 10 can condense water on submicron particles and/or wash them. The atomized liquid with trapped and dissolved particles is collected in a reservoir 4 below the spray nozzles 10. Additionally, a venturi ejector 3, such as a venturi eductor 3, is provided. The venturi ejector 3 comprises a nozzle 11. The nozzle 11 sprays the cleaning liquid from the converging part of the tube into the throat 15 of the venturi ejector. The gas inlet hole 17 of the tapering part of the ejector 3 is parallel to the opening of the neck 15, these holes are vertical. The ejector 3 is oriented horizontally. The dotted line 16 indicates that the gas inlet 18 of the gas inlet zone 2, the gas inlet of the ejector 3 and the gas outlet of the venturi ejector 3 are centered on a common line, which contributes to a low pressure drop. The nozzle 11 is located inside the tapering part of the tube after the gas inlet 17 of the Venturi ejector 3 and at some distance from it. In the lower part of the gas inlet zone 2, a reservoir 4 of a concentrated aqueous solution is provided. The reservoir 4 is, for example, a reservoir for a recycled urea solution with a relatively high concentration of urea. A purge stream may be diverted from this recycle stream. Recirculation is provided up to the nozzles 10. Such a reservoir 4B is also provided in the second column B, for example, to recycle the urea solution used as a cleaning liquid in the nozzles 11. , such as a vane-type mist eliminator. The liquid containing the trapped urea is collected in tank 4B. The liquid in tank 4B, optionally together with the liquid from tank 4A, for example if tanks 4B and 4A are combined, is recirculated through circuit 19 to nozzles 11 of Venturi ejector 3 (pressurized) and optionally to spray nozzles 10. The purge flow is diverted from tank 4B and removed. The mist eliminator 5 may also comprise a mesh. In front of the mist eliminator 5, spray nozzles 14 are provided.
Эти форсунки 14 необязательно обеспечивают сонаправленное распыление в направлении потока газа и необязательно в виде мелкодисперсного тумана, например, с размером капель менее 300 мкм или менее 200 мкм. Они обычно распыляют разбавленный водный раствор (например, с низкой концентрацией карбамида), например, из резервуара 7. Распылительные форсунки 14 расположенные выше по потоку от туманоотделителя 5, например, распыляют водный раствор, содержащий менее 5 мас.% карбамида, такой как по существу вода. Пространство между эжектором 3 Вентури или указанными распылительными форсунками 14 и вторым эжектором 6 Вентури или туманоотделителем 5 предпочтительно обеспечивает надлежащую продолжительность нахождения для обеспечения испарения, например, по меньшей мере 50 мас.% распыленной воды и предпочтительно для конденсации на субмикронных частицах.These nozzles 14 optionally provide a co-directional atomization in the direction of the gas flow and optionally in the form of a fine mist, for example with a droplet size of less than 300 microns or less than 200 microns. They typically spray a dilute aqueous solution (for example, with a low concentration of urea), for example, from tank 7. Spray nozzles 14 located upstream of the mist eliminator 5, for example, spray an aqueous solution containing less than 5 wt.% urea, such as essentially water. The space between the venturi ejector 3 or said spray nozzles 14 and the second venturi ejector 6 or mist eliminator 5 preferably provides a proper residence time to allow evaporation of, for example, at least 50 wt% of the atomized water and preferably to condense on submicron particles.
Дополнительно обеспечен второй эдуктор 6 Вентури для распыления разбавленной очищающей жидкости. Размещение форсунки 12 - такое же, как и для эдуктора 3, соответственно, параллельное потоку газа. Также обеспечен резервуар 7 для разбавленной воды. Резервуар 7 может быть обеспечен контуром рециркуляции, содержащим насос для распылительной форсунки 12 эдуктора 6. Также обеспечен туманоотделитель 8, например туманоотделитель лопаточного типа, для удаления капель, например образовавшихся в эдукторе Вентури. Туманоотделитель 8 может содержать сетку, V-образные лопатки или их сочетание. Туманоотделитель 8 изображен с горизонтальным размещением. Возможно также любое размещение туманоотделителя, включая вертикальное.Additionally, a second venturi eductor 6 is provided for spraying the diluted cleaning liquid. The placement of the nozzle 12 is the same as for the eductor 3, respectively, parallel to the gas flow. A reservoir 7 for dilute water is also provided. The reservoir 7 may be provided with a recirculation circuit containing a pump for the spray nozzle 12 of the eductor 6. Also provided is a mist eliminator 8, such as a vane-type mist eliminator, to remove droplets, such as those formed in the Venturi eductor. The mist eliminator 8 may comprise a mesh, V-shaped vanes, or a combination thereof. The mist eliminator 8 is shown with horizontal placement. Any placement of the mist eliminator is also possible, including vertical.
Дополнительно обеспечен скруббер 13, расположенный выше по потоку от указанного туманоотделителя 8, например сетки, для распыления жидкости в поток газа в противоположном для него направлении. Для форсунки 13 также возможно распыление потока в поперечном и сонаправленном направлениAdditionally, a scrubber 13 is provided upstream of said mist eliminator 8, such as a grid, for spraying liquid into the gas stream in the opposite direction to it. For nozzle 13 it is also possible to spray the flow in the transverse and co-directional direction
- 9 041897 ях. Брызги могут также быть направлены к туманоотделителю для очистки туманоотделителя 8. Резервуар 7 обеспечивает сбор капель из эдуктора 6 и из указанного скруббера 13. Поток продувки из резервуара 7 может быть удален, например, путем подачи его в резервуар 4 с учетом испарения жидкости из резервуара 4, например в струю 2 брызг. Для отмывки в скруббере 13, расположенном ниже по потоку от эдуктора 6 Вентури, необязательно используют кислотный или основный реагент. В таком случае поток продувки из резервуара 7 предпочтительно не подают в резервуар 4, а удаляют отдельно. Более предпочтительно скруббер 13 использует кислотный очищающий раствор, такой как (разбавленная) азотная кислота или серная кислота, для кислотной отмывки для удаления аммиака. Также обеспечивают канал 9 выхода для выпуска газа в окружающую среду.- 9 041897 yah. The spray can also be directed to the mist eliminator to clean the mist eliminator 8. Reservoir 7 collects droplets from eductor 6 and said scrubber 13. The purge stream from reservoir 7 can be removed, for example, by feeding it into reservoir 4, taking into account the evaporation of liquid from reservoir 4 , for example in a jet of 2 sprays. For washing in the scrubber 13, located downstream of the Venturi eductor 6, an acidic or basic reagent is optionally used. In such a case, the purge stream from the tank 7 is preferably not fed into the tank 4, but removed separately. More preferably, the scrubber 13 uses an acid scrubbing solution, such as (dilute) nitric acid or sulfuric acid, to acid scrub to remove ammonia. An outlet channel 9 is also provided for releasing gas to the environment.
При эксплуатации газы, содержащие частицы, поступают в зону 2 входа, где горячие газы сначала охлаждают путем испарения воды с высокой концентрацией частиц (например, водный раствор карбамида) из распылительных форсунок 10. Газы поступают в первый эдуктор 3 Вентури, где движущая сила жидкости за счет распыления очищающей жидкости через форсунку 11 заставляет газы двигаться вперед, при этом перепад давления не требуется. В первом эдукторе 3 Вентури газы отмывают очищающей жидкостью. Поток газа обычно насыщен водой или становится насыщенным водой в зависимости от парциального давления водяного пара очищающей жидкости. Твердые частицы собираются и растворяются в воде и дополнительно концентрируются в резервуаре 4 для концентрированного водного раствора. Поток газа, содержащий капли, выходит из первого эдуктора 3 Вентури и проходит через туманоотделитель 5, включающий в себя устройство распыления/отмывки 14. Поток газа далее поступает во второй эдуктор 6 Вентури. Жидкость из распылительных форсунок 12 и туманоотделителя 5 и из выхода эжектора 3 Вентури собирают в резервуаре 4 в нижней части очищающей колонны B. Вода в резервуаре 4 содержит, например, по меньшей мере 40 мас.% растворенного вещества и, например, по меньшей мере 80 мас.% общего количества удаленного вещества в виде твердых частиц (содержащего вещество, очищенное в струе 2 брызг). Во втором эдукторе 6 Вентури необязательно испаряется по меньшей мере некоторое количество воды, причем необязательно газы насыщаются дополнительным количеством воды. В каждом эдукторе Вентури газ и жидкость смешивают, и обычно частицы увлекаются каплями жидкости, а капли жидкости удаляют из потока газа после эдуктора Вентури. Газы проходят через второй туманоотделитель 8, содержащий распылитель 13, и далее выходят из скруббера в месте размещения канала 9 выхода. Жидкость, получаемую из туманоотделителя 8, собирают в резервуаре 7, и она может рециркулировать к эдуктору 6 Вентури. Жидкость в резервуаре 7 содержит, например, менее 5 мас.% карбамида и, например, менее 20 мас.% общего количества карбамида, удаленного из потока газа. При использовании для форсунок 13 кислотной отмывки жидкость 7 содержит соли аммония, в этом случае поток продувки из резервуара 7 не подают в резервуар 4, а удаляют отдельно.In operation, particulate-containing gases enter the inlet zone 2, where the hot gases are first cooled by evaporation of water with a high concentration of particles (for example, an aqueous solution of urea) from the spray nozzles 10. The gases enter the first Venturi eductor 3, where the driving force of the liquid is by spraying the cleaning liquid through the nozzle 11, the gases move forward without the need for a pressure drop. In the first Venturi eductor 3, the gases are washed off with a cleaning liquid. The gas stream is usually saturated with water or becomes saturated with water depending on the partial pressure of the water vapor of the cleaning liquid. The solid particles are collected and dissolved in water and further concentrated in the tank 4 for a concentrated aqueous solution. The gas stream containing the droplets exits the first venturi eductor 3 and passes through the mist eliminator 5, which includes a spray/wash device 14. The gas stream then enters the second venturi eductor 6. The liquid from the spray nozzles 12 and the mist eliminator 5 and from the outlet of the venturi ejector 3 is collected in a reservoir 4 at the bottom of the purification column B. The water in the reservoir 4 contains, for example, at least 40 wt.% solute and, for example, at least 80 wt.% of the total removed substance in the form of solid particles (containing the substance purified in the spray jet 2). In the second Venturi eductor 6, at least some water is optionally evaporated, and the gases are optionally saturated with additional water. In each Venturi eductor, gas and liquid are mixed, and typically the particles are entrained in the liquid droplets and the liquid droplets are removed from the gas stream after the Venturi eductor. The gases pass through the second mist eliminator 8, containing the atomizer 13, and then exit the scrubber at the location of the exit channel 9. The liquid obtained from the mist eliminator 8 is collected in the reservoir 7 and may be recirculated to the venturi eductor 6. The liquid in the reservoir 7 contains, for example, less than 5 wt.% urea and, for example, less than 20 wt.% of the total amount of urea removed from the gas stream. When acid washing is used for nozzles 13, liquid 7 contains ammonium salts, in this case the purge flow from tank 7 is not fed into tank 4, but is removed separately.
Эдукторы (3, 6) Вентури предпочтительно устанавливают в горизонтальном положении и таким образом обеспечивают компактную конструкцию при минимизации высоты, и предпочтительно друг над другом для снижения занимаемой площади.The venturi eductors (3, 6) are preferably mounted in a horizontal position and thus provide a compact design while minimizing height, and preferably one above the other to reduce the footprint.
Материал конструкции корпуса скруббера и эдукторов Вентури необязательно представляет собой легкий материал, такой как FRP (пластик, армированный волокном).The material of construction of the scrubber body and venturi eductors is not necessarily a lightweight material such as FRP (Fiber Reinforced Plastic).
Перепад давления в скруббере составляет обычно менее 250 Па, но может быть равен нулю, в зависимости от перепада давления в каналах на входе и выходе. Во многих случаях будет достигнут выигрыш по эффективному давлению, например, до 500 Па или даже больше, причем давление на выходе будет выше, чем давление на входе.The scrubber pressure drop is typically less than 250 Pa, but may be zero, depending on the pressure drop across the inlet and outlet channels. In many cases, an effective pressure gain of, for example, up to 500 Pa or even more will be achieved, with the outlet pressure being higher than the inlet pressure.
На фиг. 2 изображен вариант осуществления, в котором система содержит множество параллельных эжекторов (3) Вентури и вторую ступень Вентури с множеством параллельных эжекторов (6) Вентури. В данном случае очищающая колонна и эжекторы Вентури объединены в одном корпусе (1). Эжектор (3) Вентури проходит горизонтально под туманоотделителем (5) и/или резервуаром (7). Вторая ступень эжекторов (6) Вентури проходит горизонтально над туманоотделителем (5) и/или резервуаром (7). Между двумя этими частями обеспечена стенка, обе стороны которой контактируют с технологическими потоками, разделяющая эти две половины и обеспечивающая поток газа с одной стороны на другую сторону только через эжекторы (3, 6) Вентури. Расширяющаяся часть 21 эжекторов (3, 6) Вентури обеспечена на верхней стороне коленом 22 для отделения газа/жидкости, имеющим выход 23 в нижней части между расширяющейся частью 21 и вертикальной разделительной стенкой 24.In FIG. 2 shows an embodiment in which the system comprises a plurality of parallel Venturi ejectors (3) and a second Venturi stage with a plurality of parallel Venturi ejectors (6). In this case, the cleaning column and the Venturi ejectors are combined in one housing (1). The venturi ejector (3) runs horizontally under the mist eliminator (5) and/or reservoir (7). The second stage of the venturi ejectors (6) runs horizontally above the mist eliminator (5) and/or reservoir (7). Between these two parts, a wall is provided, both sides of which are in contact with the process flows, separating these two halves and ensuring the gas flow from one side to the other side only through the Venturi ejectors (3, 6). The flared part 21 of the Venturi ejectors (3, 6) is provided on the upper side with a gas/liquid separation elbow 22 having an outlet 23 in the lower part between the flared part 21 and the vertical dividing wall 24.
На фиг. 3 изображено типичное распределение частиц по размерам и суммарная масса для пыли карбамида в отходящем из башни приллирования газе.In FIG. 3 shows a typical particle size distribution and total mass for urea dust in the off-gas from the prilling tower.
На фиг. 4 изображено типичное распределение частиц по размерам и суммарная масса для пыли карбамида в отходящем из гранулятора карбамида газе.In FIG. 4 shows a typical particle size distribution and total mass for urea dust in the off-gas from a urea granulator.
Пример 1.Example 1
Теперь дополнительно проиллюстрируем изобретение с помощью примера, который не ограничивает данное изобретение. В качестве примера предпочтительного варианта осуществления предлагается башня приллирования с потоком воздуха, содержащим карбамид, причем поток воздуха нуждается в очистке. Температура воздуха, выходящего из башни приллирования, составляет 80°C, молярная доля водяного пара составляет 2%, а концентрация пыли карбамида составляет 25 мкм/г потока газа. ОбеспеLet us now further illustrate the invention by means of an example which does not limit the invention. As an example of a preferred embodiment, a prilling tower is provided with an air stream containing urea, the air stream being in need of cleaning. The temperature of the air leaving the prilling tower is 80°C, the molar fraction of water vapor is 2%, and the concentration of urea dust is 25 µm/g of gas flow. Provide
--
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP16168796.7 | 2016-05-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA041897B1 true EA041897B1 (en) | 2022-12-13 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2021203662B2 (en) | Submicron particle removal from gas streams | |
| US20220184545A1 (en) | Apparatus and method for particulate capture from gas streams and a method of removing soluble particulate from a gas | |
| US10828593B2 (en) | Removal of dust in urea finishing | |
| EP0738178B1 (en) | Flue gas scrubbing apparatus | |
| AU2020278868B2 (en) | Treatment of offgas from urea finishing | |
| EA041897B1 (en) | METHOD FOR CLEANING THE GAS FLOW | |
| EA040015B1 (en) | METHOD FOR REMOVING SUBMICRON PARTICLES FROM A GAS FLOW | |
| JP2000042338A (en) | Air purifying method and air purifying device | |
| EA040611B1 (en) | EXHAUST GAS TREATMENT AFTER UREA SURFACE | |
| JPH06304444A (en) | High-performance exhaust smoke desulfurization |