EA043041B1 - REMOVING AMMONIA FROM THE UREA FINISHING SECTION - Google Patents
REMOVING AMMONIA FROM THE UREA FINISHING SECTION Download PDFInfo
- Publication number
- EA043041B1 EA043041B1 EA202291511 EA043041B1 EA 043041 B1 EA043041 B1 EA 043041B1 EA 202291511 EA202291511 EA 202291511 EA 043041 B1 EA043041 B1 EA 043041B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- section
- urea
- stage
- evaporation
- evaporation section
- Prior art date
Links
Description
Область применения изобретенияScope of the invention
Изобретение относится к области удаления аммиака из отходящего газа доводочной секции установки по производству карбамида. В частности, изобретение относится к обработке раствора соли аммония, полученного в результате такого удаления аммиака.The invention relates to the field of removing ammonia from the exhaust gas of the finishing section of a urea plant. In particular, the invention relates to the treatment of an ammonium salt solution resulting from such removal of ammonia.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention
Карбамид производят из аммиака и диоксида углерода. Современное производство карбамида включает относительно чистые процессы с особо низким выбросом пыли карбамида и аммиака. Однако помимо химического синтеза карбамида при производстве карбамида в коммерческом масштабе необходимо, чтобы карбамид был представлен в подходящей твердой форме - в форме частиц. Для этого производство карбамида включает стадию доводки, на которой плав карбамида приобретает требуемую форму твердых частиц, по существу, посредством любого из приллирования, гранулирования или пеллетирования. В результате этих процессов высвобождается аммиак, который затем попадает в поток отходящего газа доводки карбамида. Обычно после очистки в системе очистки этот воздух выпускают в атмосферу.Carbamide is made from ammonia and carbon dioxide. Modern urea production includes relatively clean processes with particularly low emissions of urea dust and ammonia. However, in addition to the chemical synthesis of urea, in the production of urea on a commercial scale, it is necessary that the urea is in a suitable solid form - in the form of particles. To this end, the manufacture of urea includes a finishing step in which the urea melt is brought into the desired form of solid particles, essentially through any of prilling, granulating or pelletizing. As a result of these processes, ammonia is released, which then enters the urea finishing off-gas stream. Usually, after being cleaned in a cleaning system, this air is vented to the atmosphere.
С учетом возросшего спроса на производство карбамида и ужесточения законодательных и природоохранных требований, направленных на снижение уровня выбросов аммиака, желательно предотвращать намеренное выделение аммиака на стадии доводки карбамида или удалять такой аммиак. Как правило, это невозможно осуществить просто путем очистки водой. Более того, в некоторых из этих процессов доводки, в частности гранулирования и приллирования, в качестве охлаждающего агента в больших количествах используют атмосферный воздух. В результате концентрация аммиака в таких отводимых потоках воздуха является низкой, что еще более затрудняет удаление аммиака. Например, для высокопроизводительной установки, выпускающей более 3500 метрических тонн в сутки, расход воздуха обычно составляет порядка 750 000 Нм3/ч. Типичная концентрация аммиака в данном случае составляет 100 мг/Нм3. Существующий уровень техники в данной области предусматривает удаление аммиака путем кислотной очистки. Как правило, при этом необходима дополнительная секция очистки, расположенная ниже по потоку от секции очистки водой. Таким образом, для вымывания аммиака используется кислота, такая как серная кислота или азотная кислота, что приводит к формированию раствора соли аммония. Этот раствор можно выводить за границы установки, но предпочтительной является его обработка путем регенерации в процессе производства карбамида. В последнем случае после удаления воды соль повторно обрабатывают в доводочной секции карбамида вместе с исходным плавом карбамида.Given the increased demand for urea production and the tightening of legislative and environmental requirements aimed at reducing ammonia emissions, it is desirable to prevent the intentional release of ammonia during the urea finishing stage or to remove such ammonia. As a rule, this cannot be done simply by cleaning with water. Moreover, some of these finishing processes, in particular granulation and prilling, use atmospheric air in large quantities as a cooling agent. As a result, the ammonia concentration in such vented air streams is low, making ammonia removal even more difficult. For example, for a high capacity plant producing more than 3500 metric tons per day, the air flow is typically in the order of 750,000 Nm 3 /h. A typical ammonia concentration in this case is 100 mg/Nm 3 . The current state of the art in this field provides for the removal of ammonia by acid cleaning. As a rule, this requires an additional cleaning section located downstream of the water cleaning section. Thus, an acid such as sulfuric acid or nitric acid is used to flush out the ammonia, resulting in the formation of an ammonium salt solution. This solution can be removed from the plant, but it is preferable to treat it by regeneration during the production of urea. In the latter case, after the removal of water, the salt is re-treated in the finishing section of urea together with the initial melt of carbamide.
Однако регенерация солей аммония в процессе производства карбамида не является простой задачей.However, the regeneration of ammonium salts during the production of urea is not a simple task.
В качестве справочного материала используется публикация М Potthoff, Nitrogen + Syngas, [online], July. August 2008, pages 39-41. На фиг. 1 показана объединенная система, состоящая из скруббера улавливания пыли и кислотного скруббера. Аммиак поглощается в секции кислотной очистки и превращается в сульфат аммония. Раствор сульфата аммония добавляют к рециркуляционному потоку, который подают назад в секцию испарения. Раствор сульфата аммония там смешивают с плавом карбамида из секции синтеза карбамида. Конденсат, полученный из секции испарения, направляют в указанную объединенную систему, состоящую из скруббера улавливания пыли и кислотного скруббера.Reference is made to M Potthoff, Nitrogen + Syngas, [online], July. August 2008, pages 39-41. In FIG. 1 shows an integrated system consisting of a dust scrubber and an acid scrubber. Ammonia is absorbed in the acid treatment section and converted to ammonium sulfate. The ammonium sulfate solution is added to the recycle stream, which is fed back to the evaporation section. The ammonium sulfate solution is mixed there with the urea melt from the urea synthesis section. The condensate obtained from the evaporation section is sent to said combined system consisting of a dust scrubber and an acid scrubber.
Этот процесс имеет несколько недостатков. Они рассмотрены в WO 2010/060535, где также указывается, помимо прочего, что в вышеупомянутом описании водяной баланс в системе является критическим параметром. При его нарушении синтезированный карбамид будет загрязнен солью аммония. Или в альтернативном варианте осуществления потребуется обработка большого количества сточной воды. На практике процесс, описанный выше на фиг. 1, приводит к образованию больших количеств конденсата, загрязненного солью аммония. Как правило, это вызвано уносом соли в паре, предназначенном для конденсации. Как показано в WO 2010/060535, в процессе производства карбамида следует избегать образования солей аммония, поскольку их сложно обрабатывать в существующих установках по производству карбамида. Например, концентрирование раствора соли аммония в существующей секции испарения установки по производству плава карбамида считается нецелесообразным. Поскольку это приводит к загрязнению солью технологических потоков в установке по производству карбамида, возникают проблемы коррозии. Более того, эти проблемы не ограничиваются технологическими потоками, но могут также влиять на оборудование в паровом контуре установки по производству карбамида. В установке по производству карбамида обычно обеспечена секция очистки воды. Регенерированная соль аммония также попадает в очищенный технологический конденсат, поступающий из указанной секции очистки воды, которую часто используют в качестве подпиточной воды для парогенерирующих бойлеров. Таким образом, проблемы коррозии, связанные с наличием солей аммония, могут распространяться и на эти бойлеры.This process has several disadvantages. These are discussed in WO 2010/060535, which also indicates, inter alia, that in the above description, the water balance in the system is a critical parameter. If it is violated, the synthesized urea will be contaminated with ammonium salt. Or in an alternative embodiment, a large amount of waste water needs to be treated. In practice, the process described above in FIG. 1 leads to the formation of large amounts of condensate contaminated with ammonium salt. This is usually caused by salt being carried away in the steam destined for condensation. As shown in WO 2010/060535, the formation of ammonium salts should be avoided during the production of urea, as they are difficult to handle in existing urea plants. For example, the concentration of an ammonium salt solution in an existing evaporation section of a urea smelt plant is considered impractical. Since this results in salt contamination of the process streams in the urea plant, corrosion problems arise. Moreover, these problems are not limited to process streams, but can also affect equipment in the steam circuit of a urea plant. In a urea plant, a water treatment section is usually provided. The regenerated ammonium salt also ends up in the treated process condensate coming from said water treatment section, which is often used as make-up water for steam generating boilers. Thus, the corrosion problems associated with the presence of ammonium salts can extend to these boilers.
На практике, как объясняется в WO 2010/060535, традиционное оборудование для производства карбамида обладает лишь ограниченным набором вариантов для сокращения выбросов газообразного аммиака из установки гранулирования: сброс разбавленного раствора соли аммония в поток сточной воды; повышение концентрации разбавленного раствора соли аммония до концентрации, которую можно использовать на других предприятиях, например для производства удобрений (NPK); производство удобрения с UAS (карбамид и сульфат аммония) с высоким содержанием серы; производство раствораIn practice, as explained in WO 2010/060535, conventional urea production equipment has only a limited set of options for reducing gaseous ammonia emissions from a granulation plant: dumping a dilute ammonium salt solution into a waste water stream; increasing the concentration of a dilute ammonium salt solution to a concentration that can be used in other enterprises, for example, for the production of fertilizers (NPK); fertilizer production with UAS (urea and ammonium sulfate) with a high sulfur content; mortar production
- 1 043041- 1 043041
UAN (карбамид и нитрат аммония).UAN (urea and ammonium nitrate).
Все эти альтернативные варианты осуществления требуют значительных капиталовложений и изменений в рабочих условиях или приводят к изменению композиции и характеристик продукта. Все вышеуказанные варианты приводят к получению новых продуктов, которые требуют дополнительных средств для транспортировки и погрузки-выгрузки, а также больших объемов дорогостоящих энергоресурсов.All of these alternative implementations require significant investment and changes in operating conditions, or lead to a change in the composition and characteristics of the product. All of the above options lead to new products that require additional means for transportation and loading and unloading, as well as large volumes of expensive energy resources.
В вышеупомянутом описании Potthoff 2008 не предложено решение по обработке неизбежно больших количеств воды, содержащей сульфат аммония, которые будут образованы в доводочной секции. Для решения этой проблемы в WO 2010/060535 в доводочную секцию установки по производству карбамида предлагается включить относительно сложную систему очистки, включая отдельную секцию испарения. По существу, система очистки сама по себе представляет собой полную закрытую систему и, следовательно, полностью отделена от синтеза карбамида.The aforementioned Potthoff 2008 description does not offer a solution for treating the inevitably large quantities of water containing ammonium sulfate that will be generated in the finishing section. To solve this problem, WO 2010/060535 proposes to include a relatively complex purification system in the finishing section of a urea plant, including a separate evaporation section. As such, the purification system itself is a complete closed system and is therefore completely separate from the urea synthesis.
Недостаток заключается в том, что доводочная секция карбамида, или отдельная установка для доводки карбамида, должна быть обеспечена дополнительным оборудованием, предназначенным для выпаривания, по существу, раствором карбамида, раствора соли аммония.The disadvantage is that the urea finishing section, or a separate urea finishing plant, must be provided with additional equipment designed to evaporate essentially a solution of urea, an ammonium salt solution.
Настоящее изобретение относится к способу удаления аммиака из доводочной секции карбамида, включающему нейтрализацию аммиака кислотой, как и в существующей стандартной методике. Таким образом, в изобретении предлагается способ, позволяющий избежать установки дополнительной секции испарения, но также позволяющий избежать загрязнения технологических потоков в установке по производству карбамида.The present invention relates to a process for removing ammonia from a urea finishing section, including neutralizing the ammonia with acid, as in the current standard procedure. Thus, the invention provides a method that avoids the installation of an additional evaporation section, but also avoids contamination of the process streams in the urea plant.
Изложение сущности изобретенияStatement of the Invention
Для более эффективного решения одной или более из вышеупомянутых проблем в одном аспекте предложен способ удаления аммиака из отходящего газа доводочной секции установки по производству карбамида, в котором в доводочной секции плав карбамида преобразуют в твердые карбамидные продукты с получением таким образом содержащего аммиак отходящего газа; указанный плав карбамида получают путем выпаривания воды из водного раствора карбамида в секции испарения первой ступени с образованием концентрированного раствора карбамида и дополнительного испарения воды из указанного концентрированного раствора карбамида в секции испарения второй ступени с образованием плава карбамида; причем способ включает приведение отходящего газа в контакт с кислотосодержащей очищающей жидкостью с получением очищенного отходящего газа и отработавшей очищающей жидкости, содержащей соль аммония; при этом способ включает направление отработавшей очищающей жидкости в указанную секцию испарения второй ступени, в которой она подвергается выпариванию воды, что приводит к получению концентрированного раствора карбамида.In order to more effectively solve one or more of the above problems, in one aspect, a method is provided for removing ammonia from an off-gas of a refining section of a urea plant, wherein the refining section converts a urea melt into solid urea products, thereby producing an ammonia-containing off-gas; said urea melt is obtained by evaporating water from an aqueous urea solution in the first stage evaporation section to form a concentrated urea solution and further evaporating water from said concentrated urea solution in the second stage evaporation section to form a urea melt; the method comprising contacting an exhaust gas with an acidic cleaning liquid to obtain a purified exhaust gas and a spent cleaning liquid containing an ammonium salt; wherein the method includes directing the spent cleaning liquid to said second stage evaporation section, where it is subjected to water evaporation, resulting in a concentrated urea solution.
В другом аспекте в изобретении предложен способ производства твердого карбамида, включающий получение водного раствора карбамида, выпаривание воды из указанного водного раствора в секции испарения первой ступени с образованием концентрированного раствора карбамида, дополнительное выпаривание воды из концентрированного раствора карбамида в секции испарения второй ступени с образованием плава карбамида и доводка плава карбамида с преобразованием его в твердые карбамидные продукты с получением таким образом содержащего аммиак отходящего газа; приведение указанного отходящего газа в контакт с кислотосодержащей очищающей жидкостью с получением очищенного отходящего газа и отработавшей очищающей жидкости, содержащей соль аммония; причем способ включает направление отработавшей очищающей жидкости в указанную секцию испарения второй ступени, в которой она подвергается выпариванию воды, что приводит к получению концентрированного раствора карбамида.In another aspect, the invention proposes a method for the production of solid urea, including obtaining an aqueous solution of urea, evaporating water from the specified aqueous solution in the evaporation section of the first stage with the formation of a concentrated solution of urea, additional evaporation of water from the concentrated solution of urea in the evaporation section of the second stage with the formation of a urea melt and refining the urea melt to convert it into solid urea products, thereby producing an ammonia-containing exhaust gas; bringing said exhaust gas into contact with an acidic cleaning liquid to obtain a purified exhaust gas and an spent cleaning liquid containing an ammonium salt; the method comprising directing the spent cleaning liquid to said second stage evaporation section where it is subjected to water evaporation to produce a concentrated urea solution.
В еще одном аспекте в изобретении предлагается способ модификации существующей установки по производству карбамида, в котором существующая установка содержит секцию для производства плава карбамида, имеющую соединение по жидкому карбамиду с доводочной секцией для преобразования плава карбамида в твердые карбамидные продукты, причем секция для производства содержит секцию испарения для преобразования полученного водного раствора карбамида в плав карбамида и секцию очистки воды, расположенную ниже по потоку относительно секции испарения, при этом указанная секция испарения содержит выходной канал для жидкости для направления сконденсированных паров в секцию очистки воды, причем способ включает адаптацию секции испарения так, чтобы обеспечить секцию испарения первой ступени, имеющую выходной канал для жидкости для концентрированного раствора карбамида и выходной канал для газа к конденсатору первой ступени, и секцию испарения второй ступени, расположенную ниже по потоку относительно секции испарения первой ступени, при этом указанная секция испарения второй ступени содержит испаритель второй ступени, имеющий выходной канал для газа к соответствующему конденсатору второй ступени, причем конденсатор первой ступени имеет выходной канал для жидкости для направления сконденсированных паров в секцию очистки воды, при этом способ дополнительно включает обеспечение секции испарения второй ступени соединением с выходным каналом для отработавшей очищающей жидкости из системы очистки доводочной секции, в частности для отработавшей очищающей жидкости, которая содержит соль аммония, и обеспечение соответствующего конденсатора второй ступени соединением для направления сконденсированных паровIn yet another aspect, the invention provides a method for retrofitting an existing urea production plant, wherein the existing plant comprises a urea smelt production section having a liquid urea connection with a finishing section for converting the urea smelt into solid urea products, the production section comprising an evaporation section for converting the obtained aqueous solution of carbamide into a urea melt and a water purification section located downstream of the evaporation section, while said evaporation section contains a liquid outlet channel for directing condensed vapors to the water purification section, and the method includes adapting the evaporation section so that to provide a first stage evaporation section having a liquid outlet for the concentrated urea solution and a gas outlet to the first stage condenser, and a second stage evaporation section located downstream of the first stage evaporation section, said second stage evaporation section comprising an evaporator a second stage having a gas outlet to a corresponding second stage condenser, wherein the first stage condenser has a liquid outlet for directing condensed vapors to a water treatment section, the method further comprising providing the second stage evaporation section with a connection to a spent cleaning liquid outlet from the cleaning system of the finishing section, in particular for the spent cleaning liquid, which contains an ammonium salt, and providing the corresponding second stage condenser with a connection for directing condensed vapors
- 2 043041 в систему очистки в доводочной секции.- 2 043041 into the cleaning system in the finishing section.
В еще одном дополнительном аспекте в изобретении предлагается установка по производству твердых карбамидных продуктов, причем установка содержит секцию для производства плава карбамида, имеющую соединение по жидкому карбамиду с доводочной секцией для преобразования плава карбамида в твердые карбамидные продукты, при этом секция для производства содержит секцию испарения для преобразования полученного водного раствора карбамида в плав карбамида и секцию очистки воды, расположенную ниже по потоку относительно секции испарения, причем указанная секция испарения содержит секцию испарения первой ступени, содержащую испаритель первой ступени, имеющий выходной канал для жидкости для концентрированного раствора карбамида и выходной канал для газа к конденсатору первой ступени, и секцию испарения второй ступени, расположенную ниже по потоку относительно секции испарения первой ступени и содержащую испаритель второй ступени и конденсатор второй ступени, при этом конденсатор первой ступени имеет выходной канал для жидкости для направления сконденсированных паров в секцию очистки воды, причем испаритель второй ступени имеет соединение с выходным каналом для отработавшей очищающей жидкости из системы очистки доводочной секции, и при этом указанный испаритель второй ступени имеет выходной канал для газа к конденсатору второй ступени, причем указанный конденсатор второй ступени имеет соединение по жидкости для направления сконденсированных паров в систему очистки в доводочной секции.In another additional aspect, the invention provides a plant for the production of solid urea products, and the plant includes a section for the production of urea smelt having a liquid urea connection with a finishing section for converting urea smelt into solid urea products, while the production section includes an evaporation section for converting the resulting aqueous urea solution into a urea melt and a water purification section located downstream of the evaporation section, said evaporation section comprising a first stage evaporation section containing a first stage evaporator having a liquid outlet channel for a concentrated urea solution and a gas outlet channel to the first stage condenser, and a second stage evaporation section located downstream of the first stage evaporation section and containing a second stage evaporator and a second stage condenser, wherein the first stage condenser has a liquid outlet channel for directing condensed vapors to the water treatment section, moreover the second stage evaporator has a connection to the outlet channel for the spent cleaning liquid from the finishing section cleaning system, and while the specified second stage evaporator has a gas outlet channel to the second stage condenser, and the specified second stage condenser has a liquid connection for directing condensed vapors into the system cleaning in finishing section.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
На фиг. 1 показана схема обработки раствора соли аммония из доводочной секции карбамида в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 1 shows a schematic diagram of the treatment of an ammonium salt solution from a urea finishing section in accordance with the present invention.
На фиг. 2 показана схема обработки по фиг. 1 в варианте осуществления, включая рециркуляцию сконденсированных паров из секции испарения в секцию обработки отходящего газа доводки карбамида.In FIG. 2 shows the processing scheme of FIG. 1 in an embodiment, including recirculation of condensed vapors from the evaporation section to the urea finishing off-gas treatment section.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Настоящее изобретение в широком смысле позволяет рециркулировать раствор соли аммония из секции обработки отходящего газа доводки карбамида назад в существующую секцию испарения установки по производству плава карбамида, таким образом можно уменьшить и предпочтительно устранить риск загрязнения солью технологических потоков в установке по производству плава карбамида.The present invention broadly allows the ammonium salt solution to be recycled from the urea refinery off-gas treatment section back to the existing evaporator section of the urea smelt plant, thereby reducing and preferably eliminating the risk of salt contamination of the urea smelt plant process streams.
Далее в настоящем описании сначала будет приведена ссылка на способ изобретения. Она, по существу, относится к описанному выше способу удаления аммиака, а также к способу производства твердого карбамида. Если не указано иное, описанные таким образом варианты осуществления применимы ко всем способам, описанным в настоящем документе, а также к установке настоящего изобретения и способу модификации установки. В той части, в которой эти варианты осуществления сформулированы в терминах стадий процесса, следует понимать, что эти формулировки относятся к соответствующим признакам установки, приемлемым для осуществления таких стадий процесса.Hereinafter in the present description, reference will first be made to the method of the invention. It essentially relates to the ammonia removal process described above as well as to the solid urea production process. Unless otherwise indicated, the embodiments thus described apply to all methods described herein, as well as to the installation of the present invention and the method for modifying the installation. To the extent that these embodiments are phrased in terms of process steps, it is to be understood that these phrases refer to the appropriate plant features suitable for carrying out such process steps.
В той части, в которой в настоящем описании говорится о связи по текучей среде, это относится к любой связи между первой частью или секцией установки и второй частью или секцией установки, посредством которой текучие среды, включая жидкости или газы, могут перетекать из первой части установки во вторую часть установки. В случае жидкостей такая связь по текучей среде обычно обеспечивается трубопроводными системами, шлангами или другими устройствами для транспортировки текучих сред, которые хорошо известны специалистам в данной области. В случае газов такая связь по текучей среде обычно обеспечивается газопроводными линиями. Как правило, такие газопроводные линии содержат трубопроводные системы, каналы или другие устройства, хорошо известные специалистам в данной области в контексте транспортировки газов, если необходимо, при давлениях выше или ниже (вакуум) атмосферного давления. Входной канал для жидкости представляет собой впускной патрубок, подходящий для ввода жидкости. Выходной канал для жидкости представляет собой выпускной патрубок, подходящий для вывода жидкости. Аналогично входной канал для газа и выходной канал для газа обеспечивают ввод и вывод газа соответственно. Термины газ и пар используются взаимозаменяемо, при этом термин пар обычно используют для указания на наличие воды в газообразном состоянии.Insofar as this description refers to fluid communication, this refers to any connection between the first part or section of the installation and the second part or section of the installation, through which fluids, including liquids or gases, can flow from the first part of the installation. in the second part of the installation. In the case of liquids, such fluid communication is typically provided by piping systems, hoses, or other fluid transport devices that are well known to those skilled in the art. In the case of gases, such fluid communication is typically provided by gas lines. Typically, such gas pipelines comprise piping systems, conduits or other devices well known to those skilled in the art in the context of transporting gases, if necessary, at pressures above or below (vacuum) atmospheric pressure. The fluid inlet is an inlet suitable for fluid inlet. The liquid outlet is an outlet suitable for liquid outlet. Similarly, the gas inlet and gas outlet provide gas inlet and outlet, respectively. The terms gas and steam are used interchangeably, with the term steam usually used to indicate the presence of water in the gaseous state.
Как правило, твердый карбамидный продукт может содержать до 5 мас.% загрязняющих примесей и/или твердых компонентов, отличных от карбамида, и это затрудняет включение солей аммония, если только задачей не является получение комбинированного продукта, такого как UAS.Typically, the solid urea product may contain up to 5% by weight of contaminants and/or solids other than urea, and this makes incorporation of ammonium salts difficult unless the goal is to produce a combination product such as UAS.
Следует понимать, что способ настоящего изобретения приводит к включению соли аммония в продуктовый поток карбамида установки по производству карбамида. Однако целесообразно обеспечить это на стадии, в которой продуктовый поток карбамида находится в форме концентрированного водного раствора карбамида, т.е. водного раствора, имеющего более высокую концентрацию карбамида, чем водный раствор карбамида, полученный на стадии синтеза карбамида, перед его выпариванием. В результате количество соли, включенной в продуктовый поток карбамида, составляет относительно меньшее количество по отношению к количеству карбамида в указанном потоке. Твердый карбамидный продукт настоящего изобретения содержит, например, по меньшей мере 46 мас.% N и содержит, например, от 0,10 до 5 мас.% соли аммония. Твердый карбамидный продукт может содержать, например, до 5,0 мас.% твердых компонентов, отличных от карбамида, например, включая микроэлементы. В некоторых вариантах осуществления твердый карбамидный продукт может быть описан как удобрение UAS (удобрение изIt should be understood that the process of the present invention results in the inclusion of the ammonium salt in the urea product stream of the urea plant. However, it is advantageous to ensure this at the stage in which the urea product stream is in the form of a concentrated aqueous urea solution, i.e. an aqueous solution having a higher concentration of urea than the aqueous urea solution obtained from the urea synthesis step before it is evaporated. As a result, the amount of salt included in the urea product stream is relatively less than the amount of urea in said stream. The solid urea product of the present invention contains, for example, at least 46 wt.% N and contains, for example, from 0.10 to 5 wt.% ammonium salt. The solid urea product may contain, for example, up to 5.0% by weight of solid components other than urea, including, for example, trace elements. In some embodiments, the solid urea product can be described as a UAS fertilizer (fertilizer from
- 3 043041 карбамида и сульфата аммония).- 3 043041 urea and ammonium sulfate).
Это основано на разумном стремлении не направлять циркулирующие соли аммония выше по потоку от секции окончательного испарения, а направлять их в расположенный ниже по потоку испаритель. Соответственно, как указано выше, способ настоящего изобретения включает направление отработавшей очищающей жидкости в секцию испарения второй ступени. Следует понимать, что направление отработавшей очищающей жидкости в секцию испарения второй ступени означает, что эту жидкость направляют в указанную секцию испарения второй ступени без прохождения через секцию испарения первой ступени. На практике секция испарения второй ступени, по определению, образована испарителем, в который направляют раствор соли аммония, и всеми испарителями, расположенными ниже по потоку. Отработавшая очищающая жидкость содержит карбамид и сульфат аммония.This is based on a prudent desire not to direct the circulating ammonium salts upstream of the final evaporation section, but to direct them to a downstream evaporator. Accordingly, as indicated above, the method of the present invention includes directing the spent cleaning liquid to the evaporation section of the second stage. It should be understood that directing the spent cleaning liquid to the second stage evaporation section means that the liquid is directed to said second stage evaporation section without passing through the first stage evaporation section. In practice, the evaporator section of the second stage is, by definition, formed by the evaporator to which the ammonium salt solution is sent, and all evaporators downstream. Waste cleaning fluid contains urea and ammonium sulfate.
Способ включает направление по меньшей мере части, а предпочтительно всей отработавшей очищающей жидкости в секцию испарения второй ступени путем добавления указанной отработавшей очищающей жидкости к концентрированному раствору карбамида, причем, например, 90-98 мас.% карбамида образуются в секции испарения первой ступени, при этом секция испарения первой ступени предпочтительно работает под давлением менее 1,0 бар абс. (абсолютное давление). Способ предпочтительно включает направление концентрированного раствора карбамида из секции испарения первой ступени через трубопроводную линию в указанную секцию испарения второй ступени и добавление указанной отработавшей очищающей жидкости к концентрированному раствору карбамида, например находящемуся в указанной трубопроводной линии между секцией испарения первой ступени и секцией испарения второй ступени. Способ предпочтительно включает концентрирование раствора карбамида, например из стриппера высокого давления, путем удаления воды посредством выпаривания так, чтобы уменьшить содержание воды по меньшей мере на 10 процентных пунктов, с получением концентрированного раствора карбамида, и добавление по меньшей мере части, а предпочтительно всей отработавшей очищающей жидкости, содержащей соли аммония, к указанному концентрированному раствору карбамида выше по потоку относительно дополнительной стадии испарения для еще большего концентрирования раствора карбамида, при этом дополнительную стадию испарения осуществляют при низком давлении, например ниже 20 кПа или ниже 10 кПа.The method includes directing at least a portion, and preferably all, of the spent cleaning fluid to the evaporation section of the second stage by adding said spent cleaning fluid to a concentrated solution of urea, wherein, for example, 90-98 wt.% urea is formed in the evaporation section of the first stage, while the first stage evaporation section preferably operates at a pressure of less than 1.0 bar abs. (absolute pressure). The method preferably includes directing a concentrated urea solution from a first stage evaporation section through a pipeline line to said second stage evaporation section and adding said spent cleaning fluid to a concentrated urea solution, for example, located in said pipeline line between the first stage evaporation section and the second stage evaporation section. The method preferably includes concentrating the urea solution, for example from a high pressure stripper, by removing water by evaporation so as to reduce the water content by at least 10 percentage points to obtain a concentrated urea solution, and adding at least a portion, and preferably all, of the spent cleaning agent. liquid containing ammonium salts to said concentrated urea solution upstream of the additional evaporation step to further concentrate the urea solution, the additional evaporation step being carried out at low pressure, for example below 20 kPa or below 10 kPa.
Чтобы воспользоваться преимуществами изобретения, не требуется подвергать рециркуляции всю отработавшую очищающую жидкость, содержащую соли аммония в соответствии с описанием. Вполне допустимо собирать часть указанной отработавшей очищающей жидкости где-то в другом месте, например, направлять ее к границам установки. Как правило, по меньшей мере 25% отработавшей очищающей жидкости из секции кислотной очистки направляют в секцию испарения второй ступени, например, по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 75%, например от 95% до 100 мас.%. Более предпочтительно направлять, по существу, всю указанную отработавшую очищающую жидкость в секцию испарения второй ступени.To take advantage of the invention, it is not necessary to recycle all spent cleaning fluid containing ammonium salts as described. It is perfectly acceptable to collect some of said spent cleaning fluid somewhere else, for example, to direct it to the boundaries of the plant. Typically, at least 25% of the spent cleaning liquid from the acid cleaning section is sent to the second stage evaporation section, for example at least 50%, preferably at least 75%, for example from 95% to 100% by weight. More preferably, substantially all of said spent cleaning fluid is directed to the second stage evaporation section.
Предпочтительно способ включает добавление отработавшей очищающей жидкости к концентрированному раствору карбамида, полученному из испарителя первой ступени. В другом предпочтительном варианте отработавшую очищающую жидкость добавляют к концентрированному раствору карбамида в трубопроводной линии между испарителем первой ступени и испарителем второй ступени.Preferably, the method includes adding the spent cleaning liquid to the concentrated urea solution obtained from the first stage evaporator. In another preferred embodiment, the spent cleaning liquid is added to the concentrated urea solution in the pipeline between the first stage evaporator and the second stage evaporator.
Обычно такие секции испарения содержат по меньшей мере два последовательно размещенных испарителя, и такое условие является обязательным для установок с реализацией настоящего способа. При реализации способа настоящего изобретения в установке по производству карбамида, имеющей два указанных испарителя, первый расположенный выше по потоку испаритель будет функционировать в качестве секции испарения первой ступени. В этом случае второй расположенный ниже по потоку испаритель будет функционировать в качестве секции испарения второй ступени. Следует отметить, что секции испарения первой ступени и второй ступени настоящего изобретения предпочтительно содержат вакуумные испарители. В установке по производству карбамида секция регенерации, чаще секция регенерации низкого давления, может содержать испаритель, как правило, предварительный испаритель. Предварительно испаритель работает, например, при температурах от 80 до 100°C и/или позволяет получать концентрированный раствор карбамида, содержащий, например, 70-85 мас.% карбамида, например 75-85 мас.% карбамида (включая биурет). Следует понимать, что указанный испаритель не функционирует как часть секции испарения. Секция испарения, включающая секции испарения первой и второй ступени настоящего изобретения, по существу, размещена ниже по потоку от секции синтеза карбамида (в которой получают водный раствор карбамида), служит для получения плава карбамида и расположена выше по потоку относительно доводочной секции карбамида (секции затвердевания плава карбамида).Usually such evaporation sections contain at least two evaporators placed in series, and such a condition is mandatory for installations with the implementation of the present method. When the process of the present invention is carried out in a urea plant having said two vaporizers, the first upstream vaporizer will function as the first stage vaporization section. In this case, the second downstream evaporator will function as the second stage evaporation section. It should be noted that the first stage and second stage evaporation sections of the present invention preferably comprise vacuum evaporators. In a urea plant, a regeneration section, more commonly a low pressure regeneration section, may comprise a vaporizer, typically a pre-evaporator. The pre-evaporator is operated, for example, at temperatures between 80 and 100° C. and/or makes it possible to obtain a concentrated urea solution containing, for example, 70-85 wt.% urea, for example 75-85 wt.% urea (including biuret). It should be understood that said evaporator does not function as part of an evaporator section. The evaporation section, including the evaporation sections of the first and second stages of the present invention, is essentially located downstream of the urea synthesis section (in which an aqueous solution of urea is obtained), serves to obtain a urea melt, and is located upstream of the urea finishing section (solidification section floating urea).
Секции испарения в соответствии с настоящим изобретением на одной или обеих стадиях необязательно содержат более двух последовательно размещенных испарителей. Затем способ изобретения можно применять путем направления раствора соли аммония в любой из испарителей, расположенных ниже по потоку относительно первого испарителя. В результате выше по потоку относительно испарителя, в который направляют раствор соли аммония, располагают один или более испарителей. Соответственно, эти один или более расположенных выше по потоку испарителей соответственно формируют секцию испарения первой ступени.Evaporation sections in accordance with the present invention at one or both stages optionally contain more than two consecutively placed evaporators. The method of the invention can then be applied by sending the ammonium salt solution to any of the evaporators located downstream of the first evaporator. As a result, one or more evaporators are located upstream of the evaporator into which the ammonium salt solution is fed. Accordingly, these one or more upstream evaporators respectively form the first stage evaporation section.
- 4 043041- 4 043041
Секция испарения второй ступени, по определению, образована испарителем, в который направляют раствор соли аммония, и всеми испарителями, расположенными ниже по потоку.The evaporation section of the second stage is, by definition, formed by the evaporator to which the ammonium salt solution is sent, and all evaporators located downstream.
Обычно вода, испаренная в секции испарения установки по производству карбамида, подвергается конденсации. Сконденсированные пары рециркулируют, по существу, в секцию очистки воды. Как упоминалось выше, присутствие солей аммония в процессе производства карбамида влечет за собой риск негативного воздействия на паровой контур установки по производству карбамида. В результате направления раствора соли аммония на секцию испарения второй ступени воду, удаленную в секции испарения первой ступени, можно рециркулировать традиционным способом без возникновения указанного риска.Typically, water evaporated in the evaporation section of a urea plant is condensed. The condensed vapors are recycled essentially to the water treatment section. As mentioned above, the presence of ammonium salts in the urea production process entails the risk of adversely affecting the steam circuit of the urea plant. As a result of directing the ammonium salt solution to the evaporation section of the second stage, the water removed in the evaporation section of the first stage can be recycled in the conventional way without this risk.
Таким образом, следует отметить, что присутствие в жидкости (неорганических) солей аммония (таких как сульфат аммония или нитрат аммония) может приводить к появлению солей аммония в сконденсированных парах в результате уноса. Таким образом, если не уделять этой проблеме должного внимания, соли аммония могут попадать в систему очистки сточной воды. Настоящее изобретение основано на разумном понимании того, что количество воды, удаляемой в секции испарения второй ступени, значительно ниже, чем в секции испарения первой ступени. Авторы изобретения обнаружили, что посредством добавления очищающей жидкости из доводочной секции в секцию испарения второй ступени можно сохранить водный баланс и при этом избежать загрязнения процесса производства карбамида солью аммония.Thus, it should be noted that the presence of (inorganic) ammonium salts (such as ammonium sulfate or ammonium nitrate) in the liquid can lead to the appearance of ammonium salts in the condensed vapors as a result of entrainment. Thus, if this problem is not given due attention, ammonium salts can enter the wastewater treatment system. The present invention is based on the reasonable understanding that the amount of water removed in the second stage evaporation section is significantly lower than in the first stage evaporation section. The inventors have found that by adding cleaning liquid from the finishing section to the evaporation section of the second stage, the water balance can be maintained while avoiding ammonium salt contamination of the urea production process.
По существу, секция испарения второй ступени становится неотъемлемой частью доводочной секции, оставаясь при этом частью установки для синтеза карбамида (т.е. установки по производству плава карбамида). Секция испарения второй ступени и доводочная секция образуют замкнутый контур по отношению к потокам, содержащим соли аммония.As such, the second stage evaporation section becomes an integral part of the finishing section while remaining part of the urea synthesis plant (ie urea smelt plant). The evaporation section of the second stage and the finishing section form a closed loop with respect to streams containing ammonium salts.
Таким образом, настоящее изобретение имеет дополнительное преимущество в контексте производства карбамида, особенно в области удобрений. К удобрениям на основе карбамида часто добавляют дополнительные питательные вещества. С учетом идей настоящего изобретения эти питательные вещества можно добавлять в плав карбамида перед его направлением в доводочную секцию. В традиционных установках по производству карбамида это невозможно. Настоящее изобретение позволяет добавлять любые легкорастворимые в воде питательные вещества. На практике преимущественно можно добавлять любые интенсификаторы процесса доводки без негативного влияния на процесс синтеза карбамида.Thus, the present invention has an additional advantage in the context of the production of urea, especially in the field of fertilizers. Additional nutrients are often added to urea-based fertilizers. In accordance with the teachings of the present invention, these nutrients can be added to the urea melt before it is sent to the finishing section. This is not possible in traditional urea production plants. The present invention allows the addition of any readily water-soluble nutrients. In practice, it is advantageously possible to add any refinement intensifiers without adversely affecting the urea synthesis process.
Еще одно дополнительное преимущество относится к применению, по устоявшемуся обыкновению, в области производства формальдегида в качестве гранулированной добавки. В традиционной конфигурации установки по производству плава карбамида/установки гранулирования раствор карбамида рециркулируют из установки гранулирования в установку для синтеза карбамида (установку по производству плава карбамида). Этот раствор в результате применения формальдегида при гранулировании неизбежно содержит небольшое количество карбамидоформальдегида (UF). После обработки этого раствора карбамида в испарителях небольшое количество UF затем также попадает в секцию очистки воды установки по производству плава карбамида. В этом случае часть UF разлагается над гидролизером, что приводит к образованию муравьиной кислоты. Муравьиная кислота вступает в реакцию с аммиаком с образованием формиата аммония. Ограничение наиболее низкой концентрации солей аммония, которую можно получить в очищенном технологическом конденсате, обусловлено наличием формиата аммония в секции очистки воды. Настоящее изобретение также решает эту проблему, а именно - раствор карбамида из установки гранулирования, содержащий соль аммония, а также небольшое количество UF, возвращают обратно в секцию испарения второй ступени.Another additional advantage relates to the use, as usual in the field of formaldehyde production, as a granular additive. In a traditional urea smelt/granulation plant configuration, the urea solution is recycled from the granulation plant to a urea synthesis plant (urea smelt plant). This solution inevitably contains a small amount of urea formaldehyde (UF) as a result of the use of formaldehyde during granulation. After processing this urea solution in the evaporators, a small amount of UF then also enters the water treatment section of the urea smelt plant. In this case, part of the UF decomposes above the hydrolyser, resulting in the formation of formic acid. Formic acid reacts with ammonia to form ammonium formate. The limitation of the lowest concentration of ammonium salts that can be obtained in the treated process condensate is due to the presence of ammonium formate in the water treatment section. The present invention also solves this problem, namely, the urea solution from the granulation plant, containing the ammonium salt, as well as a small amount of UF, is returned back to the evaporation section of the second stage.
С учетом вышеизложенного предпочтительно избегать рециркуляции сконденсированных паров, полученных из секции испарения второй ступени, в секцию очистки воды. Подразумевается секция испарения, в которую направляют раствор соли аммония. Таким образом, способ настоящего изобретения предпочтительно включает направление конденсата пара, полученного из секции испарения второй ступени, в систему очистки доводочной секции, предпочтительно в скруббер, где отходящий газ приводят в контакт с кислотосодержащей очищающей жидкостью.In view of the foregoing, it is preferable to avoid recycling the condensed vapors obtained from the second stage evaporation section to the water purification section. An evaporation section is meant, into which an ammonium salt solution is sent. Thus, the method of the present invention preferably includes directing the steam condensate obtained from the evaporation section of the second stage to the cleaning system of the finishing section, preferably a scrubber, where the off-gas is brought into contact with an acid-containing cleaning liquid.
Как упоминалось выше, секция испарения второй ступени необязательно содержит более одного испарителя, которые последовательно соединены. В этом варианте осуществления предпочтительно направлять по меньшей мере конденсат пара из самого нижнего по потоку испарителя секции испарения второй ступени в систему очистки доводочной секции. Предпочтительно направлять конденсат пара из множества и предпочтительно всех испарителей секции испарения второй ступени в систему очистки доводочной секции. Преимущество этого варианта заключается в том, что остатки соли аммония гарантированно не попадают в воду и паровой контур установки по производству карбамида.As mentioned above, the evaporation section of the second stage optionally contains more than one evaporator, which are connected in series. In this embodiment, it is preferable to direct at least the steam condensate from the downstream evaporator of the second stage evaporation section to the finishing section cleaning system. It is preferable to direct the vapor condensate from the plurality and preferably all of the evaporators of the second stage evaporation section to the finishing section cleaning system. The advantage of this variant is that ammonium salt residues are guaranteed not to enter the water and steam circuit of the urea plant.
Следует понимать, что способ настоящего изобретения требует соответствующей конфигурации оборудования, в котором возможна реализация этого способа. Таким образом, секция испарения второй ступени или по меньшей мере один испаритель второй ступени имеет входной канал для отработавшей очищающей жидкости из системы очистки доводочной секции или иное соединение с выходным каналом для указанной отработавшей очищающей жидкости, в частности отработавшей очищающей жидкости из секции кислотной очистки. Если рассматривать вариант осуществления, в котором паровой конденсат секции испарения второй ступени направляют в систему очистки в доводочной секции, секцияIt should be understood that the method of the present invention requires an appropriate configuration of equipment in which this method can be implemented. Thus, the second stage evaporator section or at least one second stage evaporator has an inlet for spent cleaning liquid from the refining section cleaning system or another connection to an outlet for said spent cleaning liquid, in particular spent cleaning liquid from the acid cleaning section. If we consider the embodiment in which the steam condensate of the evaporation section of the second stage is sent to the cleaning system in the finishing section, the section
- 5 043041 испарения второй ступени имеет соединение по жидкости для направления сконденсированных паров в систему очистки в доводочной секции. Более конкретно, в таком варианте осуществления по меньшей мере один испаритель второй ступени имеет выходной канал для газа к конденсатору второй ступени, а указанный конденсатор второй ступени имеет соединение по жидкости для направления сконденсированных паров в систему очистки в доводочной секции.- 5 043041 evaporation of the second stage has a liquid connection to direct the condensed vapors to the cleaning system in the finishing section. More specifically, in such an embodiment, at least one second stage evaporator has a gas outlet to the second stage condenser, and said second stage condenser has a liquid connection to direct the condensed vapors to the cleaning system in the finishing section.
Настоящее изобретение также относится к способу производства твердого карбамида, как описано выше в настоящем документе. Варианты осуществления, описанные для способа удаления аммиака из отходящего газа доводочной секции установки по производству карбамида, также применимы к способу получения твердого карбамида, такому как приллирование, гранулирование или пеллетирование. Твердый карбамид предпочтительно находится в форме прилл или гранул. В способе удаления аммиака доводочная секция представляет собой, например, пеллетизатор, а предпочтительно башню приллирования или гранулятор, такой как гранулятор с фонтанирующим слоем или предпочтительно гранулятор с псевдоожиженным слоем.The present invention also relates to a method for the production of solid urea, as described above in this document. The embodiments described for the process for removing ammonia from the off-gas of the finishing section of a urea plant also apply to a process for producing solid urea, such as prilling, granulating, or pelletizing. The solid urea is preferably in the form of pril or granules. In the ammonia removal process, the finishing section is, for example, a pelletizer, and preferably a prilling tower or a granulator such as a spouting bed granulator or preferably a fluidized bed granulator.
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 melt of urea 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.
Выбросы могут, например, составлять 0,5-2,5 кг пыли карбамида на тонну прилл карбамида (35-125 мг/Нм3) и примерно 0,5-2,7 кг NH3 на тонну (35-245 мг/Нм3). Например, ориентировочный расход воздуха для башни приллирования карбамида составляет 500 000 Нм3/ч. Расход отходящего газа в более крупных башнях приллирования карбамида может, например, составлять 900 000 Нм3/ч при производительности по карбамиду 75-100 мт/ч (метрических тонн карбамида в час).Emissions can, for example, be 0.5-2.5 kg urea dust per ton pril urea (35-125 mg/Nm 3 ) and about 0.5-2.7 kg NH3 per tonne (35-245 mg/Nm 3 ). For example, the approximate air flow rate for a urea prilling tower is 500,000 Nm 3 /h. The off-gas flow rate in larger urea prilling towers can, for example, be 900,000 Nm 3 /h with a urea capacity of 75-100 mt/h (metric tons of urea per hour).
В представляющем интерес варианте осуществления доводочная секция содержит башню приллирования, а нижний по потоку конденсатор второй ступени представляет собой охлаждаемый конденсатор или охлаждаемую секцию конденсации.In an embodiment of interest, the finishing section comprises a prilling tower and the second stage downstream condenser is a refrigerated condenser or refrigerated condenser section.
В охлаждаемом конденсаторе или секции конденсации в качестве охлаждающей среды предпочтительно используют охлаждающую среду (охлаждающую текучую среду), отличную от воды, или используют, например, охлажденную воду. Как правило, охлаждаемый конденсатор содержит теплообменник, имеющий первое пространство и второе пространство, разделенные по меньшей мере теплообменной стенкой и необязательно дополнительным отделением для теплопередающей текучей среды. В одном варианте осуществления пар, подлежащий конденсации, обеспечивается в первом пространстве, а охлажденная охлаждающая среда - во втором пространстве. В дополнение к разделению указанной стенкой первое пространство и второе пространство могут быть разделены дополнительным отделением для теплопередающей текучей среды, такой как вода. Охлажденную охлаждающую среду, как правило, подают из охладителя на входной канал конденсатора в указанное второе пространство. В охладителе охлаждающая среда охлаждается, например по меньшей мере на 5°C или по меньшей мере на 10°C и/или до температуры менее 25°C. Охлажденная охлаждающая среда на входном канале охлаждаемого конденсатора, как правило, имеет более низкую температуру, чем охлаждающая вода, которую используют в других секциях установки по производству карбамида и процесса производства карбамида и производства карбамида, например, она по меньшей мере на 5°C ниже или по меньшей мере на 10°C ниже. Охлаждающую воду, например, используют в первом конденсаторе, соединенном со вторым испарителем, расположенным выше по потоку относительно первого испарителя. Охлажденная охлаждающая среда на входном канале охлаждаемого конденсатора, как правило, имеет температуру ниже температуры окружающей среды, например, по меньшей мере на 5°C ниже или по меньшей мере на 10°C ниже.In the refrigerated condenser or condensing section, a cooling medium (cooling fluid) other than water is preferably used as a cooling medium, or chilled water is used, for example. Typically, the chilled condenser comprises a heat exchanger having a first space and a second space separated by at least a heat exchange wall and optionally an additional compartment for a heat transfer fluid. In one embodiment, the vapor to be condensed is provided in the first space and the cooled cooling medium is provided in the second space. In addition to being separated by said wall, the first space and the second space may be separated by an additional compartment for a heat transfer fluid such as water. The cooled cooling medium is generally supplied from the cooler to the inlet of the condenser in said second space. In the cooler, the cooling medium is cooled, for example by at least 5°C or at least 10°C and/or to a temperature of less than 25°C. The chilled coolant at the chilled condenser inlet is typically cooler than the chill water used in other sections of the urea plant and the urea manufacturing process and the urea manufacturing process, e.g. at least 5°C cooler or at least 10°C lower. Cooling water is, for example, used in a first condenser connected to a second evaporator located upstream of the first evaporator. The cooled cooling medium at the chilled condenser inlet is typically at a temperature below ambient temperature, such as at least 5° C. lower or at least 10° C. lower.
Используемый в настоящем документе термин охлаждающая среда обычно относится к охлаждающей текучей среде.As used herein, the term coolant generally refers to a cooling fluid.
В некоторых вариантах осуществления температура охлаждающей среды, например, превышает 0°C, чтобы избежать замерзания воды в технологическом пространстве конденсатора, и предпочтительно температура охлаждающей среды составляет по меньшей мере 5°C, например 5-10°C, например примерно 5°C.In some embodiments, the coolant temperature is, for example, greater than 0°C to avoid freezing of water in the condenser process space, and preferably the coolant temperature is at least 5°C, such as 5-10°C, such as about 5°C.
Охладитель представляет собой, например, паровую компрессионную холодильную установку, содержащую компрессор, конденсатор, терморегулирующий клапан и испаритель, присоединенный посредством контура для охлаждающей среды. В предпочтительном варианте осуществления охлаждение охлаждающей среды в охладителе камере включает сжатие охлаждающей среды, полученной в паровой фазе из пространства охлаждающей текучей среды охлаждаемого конденсатора, до более высокого давления, конденсацию с отводом тепла при указанном более высоком давлении и расширение до более низкого давления с получением охлажденной жидкой охлаждающей среды.The cooler is, for example, a vapor compression refrigeration system comprising a compressor, a condenser, a thermostatic expansion valve and an evaporator connected via a refrigerant circuit. In a preferred embodiment, cooling the refrigerant in the cooler chamber comprises compressing the refrigerant obtained in the vapor phase from the refrigerant fluid space of the refrigerated condenser to a higher pressure, condensing to remove heat at said higher pressure, and expanding to a lower pressure to obtain a cooled liquid coolant.
Преимущественно охлаждаемый конденсатор можно использовать для эффективной транспортировки пара из расположенного ниже по потоку испарителя второй ступени в конденсатор второй ступени без использования бустерного эжектора и без добавления пара во второй испаритель. Таким образом, количество жидкости, полученной из расположенного ниже по потоку второго конденсатора, преимущеAdvantageously, the refrigerated condenser can be used to efficiently transport vapor from the downstream second stage evaporator to the second stage condenser without the use of a booster ejector and without adding steam to the second evaporator. Thus, the amount of liquid obtained from the downstream second condenser is advantageously
- 6 043041 ственно остается небольшим, даже если испаритель второй ступени работает при низком давлении, таком как менее 10 кПа.- 6 043041 remains small even if the second stage evaporator is operated at low pressure, such as less than 10 kPa.
Охлаждающая среда, отличная от воды, которую предпочтительно используют в охлаждаемой секции конденсации, представляет собой, например, NH3 или галогенированный углеводород.A cooling medium other than water, which is preferably used in the refrigerated condenser section, is, for example, NH 3 or a halogenated hydrocarbon.
Как правило, в предпочтительном варианте осуществления в случае доводки карбамида посредством башни приллирования секция испарения содержит испарители в двух ступенях, причем второй испаритель работает при глубоком вакууме (менее 20 кПа). Это упрощает получение карбамидного плава, желательно содержащего менее 2,5 мас.% воды. В соответствии с настоящим описанием второй испаритель может образовывать секцию испарения второй ступени или являться ее частью. В результате рециркуляции отработавшей очищающей жидкости в указанную секцию испарения второй ступени вышеупомянутый второй испаритель будет получать больше воды. В результате можно обеспечить относительно большое количество пара под очень низким давлением. Для его конденсации предпочтительно используют охлаждаемый конденсатор. В альтернативном варианте осуществления можно использовать бустерный эжектор, но это приведет к дополнительному увеличению количества воды, поступающей из второго конденсатора. Желательно ограничить это количество воды (сконденсированных паров из испарителя второй ступени), в частности, с учетом возможности использования такой воды в качестве очищающей жидкости в скруббере отходящего газа.Generally, in the preferred embodiment, in the case of urea finishing by means of a prilling tower, the evaporator section comprises evaporators in two stages, with the second evaporator operating under high vacuum (less than 20 kPa). This simplifies the production of a carbamide melt, desirably containing less than 2.5% by weight of water. In accordance with the present description, the second evaporator may form the evaporation section of the second stage or be part of it. As a result of the recirculation of the spent cleaning liquid to said second stage evaporator section, said second evaporator will receive more water. As a result, a relatively large amount of steam can be provided at very low pressure. A refrigerated condenser is preferably used to condense it. In an alternative embodiment, a booster ejector could be used, but this would further increase the amount of water coming from the second condenser. It is desirable to limit this amount of water (condensed vapor from the evaporator of the second stage), in particular, taking into account the possibility of using such water as a cleaning liquid in the off-gas scrubber.
Во время работы такого гранулятора с псевдоожиженным слоем в одном или более отделениях для гранулирования поддерживается псевдоожиженный слой частиц за счет подачи газа для псевдоожижения, часто воздуха, через пластину для псевдоожижения. Эта пластина расположена в нижней части указанных отделений и имеет множество отверстий для подачи газа для псевдоожижения. При эксплуатации устройства гранулирующую жидкость (например, плав карбамида, например, с содержанием более 90 мас.% или более 95 мас.% карбамида) подают в псевдоожиженный слой через форсунки в пластине для псевдоожижения. Через форсунки также подают вторичный газ, часто воздух, причем газ, например, используют в форсунках для распыления гранулирующей жидкости в виде струи брызг или для проведения частиц через пленку гранулирующей жидкости, причем пленку формируют с помощью пленкообразующей форсунки. В каждом отделении гранулятора форсунки, как правило, расположены в виде упорядоченных рядов в пластине для псевдоожижения. В процессе эксплуатации газ для псевдоожижения проходит через отверстия в пластине для псевдоожижения и обеспечивает при этом псевдоожижение частиц в отделениях для гранулирования и отвод тепла кристаллизации.During operation of such a fluid bed granulator, one or more granulation compartments are maintained in a fluidized bed of particles by supplying a fluidization gas, often air, through the fluidization plate. This plate is located at the bottom of said compartments and has a plurality of fluidization gas supply holes. During operation of the apparatus, a granulating liquid (eg a urea melt, eg with a content of more than 90 wt.% or more than 95 wt.% urea) is fed into the fluidized bed through nozzles in the fluidizing plate. The nozzles also supply a secondary gas, often air, the gas being used in the nozzles, for example, to atomize the granulation liquid as a spray jet or to drive particles through a film of the granulation liquid, the film being formed by a film forming nozzle. In each compartment of the granulator, the nozzles are generally arranged in ordered rows in the fluidization plate. During operation, the fluidization gas passes through the holes in the fluidization plate and thereby fluidizes the particles in the granulation compartments and removes the heat of crystallization.
Вышеупомянутые аспекты настоящего изобретения реализуют посредством обеспечения водного раствора карбамида. Предпочтительно способ настоящего изобретения таким образом включает получение водного раствора карбамида в установке для синтеза карбамида. Такая установка для синтеза карбамида может быть частью установки по производству карбамида как такового или продуктов на основе карбамида, таких как карбамидонитрат или карбамидосульфат.The above aspects of the present invention are implemented by providing an aqueous solution of urea. Preferably, the process of the present invention thus comprises preparing an aqueous solution of urea in a urea synthesis unit. Such a plant for the synthesis of urea may be part of a plant for the production of urea itself or products based on urea, such as urea nitrate or urea sulfate.
Карбамид, по существу, производят из аммиака и диоксида углерода. Он может быть получен путем введения избытка аммиака вместе с диоксидом углерода при давлении от 12 до 40 МПа и при температуре от 150 до 250°C в секцию синтеза карбамида. Типовые установки по производству карбамида дополнительно содержат секцию регенерации и доводочную секцию. В секции регенерации непрореагировавшие аммиак и диоксид углерода регенерируют и рециркулируют в секцию синтеза. Вслед за секцией регенерации ниже по потоку расположена секция испарения. В ней концентрацию карбамида дополнительно повышают путем выпаривания воды, что приводит к образованию высококонцентрированного раствора, который обычно называют плавом карбамида. Как правило, плав карбамида будет иметь концентрацию более 90 мас.% карбамида, чаще более 95 мас.% карбамида. Концентрация в водном растворе, полученном посредством установки по производству карбамида до выпаривания, обычно составляет от 60 до 90 мас.% карбамида, например от 65 до 85 мас.% карбамида.Carbamide is essentially made from ammonia and carbon dioxide. It can be obtained by introducing an excess of ammonia together with carbon dioxide at a pressure of 12 to 40 MPa and a temperature of 150 to 250°C into the urea synthesis section. Typical plants for the production of urea additionally contain a regeneration section and a finishing section. In the recovery section, unreacted ammonia and carbon dioxide are recovered and recycled to the synthesis section. The evaporation section is located downstream of the regeneration section. In it, the concentration of carbamide is further increased by evaporating water, which leads to the formation of a highly concentrated solution, which is usually called a urea melt. Typically, the urea melt will have a concentration of greater than 90 wt% urea, more typically greater than 95 wt% urea. The concentration in the aqueous solution obtained by the urea plant prior to evaporation is typically 60 to 90 wt% urea, for example 65 to 85 wt% urea.
В доводочной секции, как правило, плав карбамида доводят до требуемого состояния твердых частиц, по существу, с использованием таких методик, как приллирование, гранулирование или таблетирование. Плав, подлежащий обработке в доводочной секции, обычно имеет содержание воды ниже 5 мас.%. Например, для работы гранулятора, как правило, требуется, чтобы содержание карбамида в плаве карбамида составляло по меньшей мере 97,5 мас.%. В случае, когда доводка включает приллирование, для этого обычно требуется, чтобы плав карбамида имел содержание воды менее 1,0 мас.% или менее 0,50 мас.%.In the finishing section, as a rule, the urea melt is brought to the desired state of solids, essentially using techniques such as prilling, granulating or tableting. The melt to be treated in the finishing section typically has a water content below 5% by weight. For example, operation of a granulator typically requires that the urea content of the urea melt be at least 97.5% by weight. Where finishing involves prilling, this typically requires the urea melt to have a water content of less than 1.0 wt% or less than 0.50 wt%.
В секции испарения удаляют все еще значительные количества СО2 и особенно NH3. Аммиак удаляют посредством обработки несконденсированных паров из секции испарения в скруббере. Сконденсированные пары поступают в блок очистки сточной воды (также называемый в настоящем документе секцией очистки воды), эта операция является очень дорогостоящей и энергозатратной. В этой секции карбамид (захваченный в сконденсированных парах) в итоге гидролизуют до аммиака и СО2 (обычно при температуре 180-230°C) с последующей десорбцией аммиака и диоксида углерода.In the evaporation section still significant amounts of CO 2 and especially NH 3 are removed. The ammonia is removed by treating the non-condensed vapors from the flash section in the scrubber. The condensed vapors enter the wastewater treatment unit (also referred to herein as the water treatment section), which is a very costly and energy intensive operation. In this section, the urea (captured in the condensed vapors) is eventually hydrolyzed to ammonia and CO2 (typically at 180-230°C) followed by stripping of the ammonia and carbon dioxide.
Таким образом, по существу, установка по производству карбамида традиционно содержит секцию синтеза карбамида, в которой СО2 и NH3 преобразуются в карбамид, секцию регенерации карбамата, в которой остаточные СО2 и NH3 извлекают и рециркулируют в секцию синтеза, и секцию очистки воды,Thus, essentially, a urea plant traditionally comprises a urea synthesis section in which CO 2 and NH 3 are converted to urea, a carbamate recovery section in which residual CO 2 and NH 3 are recovered and recycled to the synthesis section, and a water treatment section. ,
- 7 043041 расположенную ниже по потоку относительно секции испарения. По существу, изобретение будет реализовано на установке такого типа.- 7 043041 located downstream of the evaporation section. As such, the invention will be carried out in a plant of this type.
Процесс производства карбамида (например, конфигурация секции синтеза и секции регенерации) не имеет конкретных ограничений, например, можно использовать процесс со стриппером высокого давления, в котором в стриппере высокого давления в качестве очищающего газа используют, например, CO2 или NH3, либо самоочистку. Кроме того, можно использовать общую конфигурацию рециркуляции или частичную конфигурацию рециркуляции без стриппера высокого давления или даже прямоточную конфигурацию. Такие конфигурации хорошо известны в данной области и описаны, например, в публикации Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава Urea (2010).The urea production process (for example, the configuration of the synthesis section and the regeneration section) is not particularly limited, for example, a high pressure stripper process in which the high pressure stripper uses, for example, CO2 or NH 3 as a cleaning gas, or self-cleaning can be used. It is also possible to use a general recirculation configuration or a partial recirculation configuration without a high pressure stripper, or even a once-through configuration. Such configurations are well known in the art and are described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter Urea (2010).
Предпочтительно установка по производству карбамида представляет собой так называемую установку стриппинга в токе СО2. В этой установке секция синтеза содержит контур синтеза карбамида, содержащий реактор, СО2 стриппер, расположенный ниже по потоку относительно реактора, и конденсатор карбамата для конденсации газа из стриппера, причем реактор расположен ниже по потоку относительно конденсатора.Preferably, the urea plant is a so-called CO 2 stripping plant. In this plant, the synthesis section contains a urea synthesis loop containing a reactor, a CO2 stripper located downstream of the reactor, and a carbamate condenser for condensing gas from the stripper, the reactor being located downstream of the condenser.
В настоящем изобретении технологический конденсат секции испарения второй ступени, который склонен содержать захваченный карбамид и захваченную соль аммония, предпочтительно направляют в систему очистки доводочной секции, а не в секцию очистки воды установки по производству карбамида. Таким образом, полученные количества карбамида (содержащего соли аммония) можно включать непосредственно в конечный поток продукта вместо традиционного разложения указанного карбамида с использованием гидролизера в секции очистки воды с последующей рециркуляцией полученных аммиака и диоксида углерода в секцию синтеза установки по производству плава (т.е. установки по производству карбамида, на выходе которой получают плав карбамида).In the present invention, the process condensate from the flash section of the second stage, which tends to contain entrained urea and entrained ammonium salt, is preferably sent to the finishing section treatment system rather than to the water treatment section of the urea plant. Thus, the resulting amounts of urea (containing ammonium salts) can be included directly in the final product stream instead of the traditional decomposition of said urea using a hydrolyzer in the water treatment section, followed by recycling the resulting ammonia and carbon dioxide to the synthesis section of the smelt plant (i.e. installation for the production of carbamide, the output of which is a melt of urea).
Направление конденсата пара из секции испарения второй ступени в доводочную секцию вместо его рециркуляции в установку по производству карбамида обусловлено дополнительным и неожиданным преимуществом. Фактически по сравнению с традиционными процессом и установкой по производству карбамида из секции испарения в секцию очистки воды установки по производству карбамида попадет относительно меньшее количество воды. В результате последняя секция останется, по существу, незагруженной. Таким образом, если реализовать способ настоящего изобретения при строительстве новой установки (т.е. в так называемой ситуации строительства с нуля), можно спроектировать секцию очистки воды меньшего размера, чем в традиционной конфигурации. Это обеспечивает явные преимущества с точки зрения как занимаемого пространства, так и затрат. В случае модификации существующей установки по производству карбамида (т.е. в так называемой ситуации модификации) это преимущество заключается в том, что более высокая производительность и/или более высокая эффективность, достигнутая в какой-либо другой части установки, не обязательно должна сопровождаться соответствующим увеличением производительности секции очистки воды. Поскольку секции очистки воды являются дорогостоящими и составляют значительную часть установки, а пространство, доступное для расширения, по существу, ограничено, это является существенным преимуществом способа настоящего изобретения. В качестве дополнительного преимущества - существенно уменьшается количество отработавшей подпиточной воды в системе очистки. Подпиточную воду используют для пополнения потерь воды из-за испарения рециркулирующего очищающего раствора при приведении в контакт с горячим ненасыщенным отработавшим воздухом/отходящим газом из доводочной секции. Как правило, в качестве подпиточной воды используют очищенный технологический конденсат. Очищенный технологический конденсат можно, например, также использовать в качестве подпиточной воды для бойлеров.Directing the steam condensate from the flash section of the second stage to the finishing section instead of recirculating it to the urea plant has an additional and unexpected advantage. In fact, compared to a conventional urea plant and process, relatively less water will enter the water treatment section of the urea plant from the evaporation section into the water treatment section of the urea plant. As a result, the last section will remain essentially unloaded. Thus, if the method of the present invention is implemented in the construction of a new plant (ie, in the so-called greenfield situation), it is possible to design a smaller water purification section than in the traditional configuration. This provides clear advantages in terms of both space and cost. In the case of retrofitting an existing urea plant (i.e. in a so-called retrofit situation), this advantage lies in the fact that the higher productivity and/or higher efficiency achieved in some other part of the plant does not have to be accompanied by a corresponding increase in productivity of the water treatment section. Since the water treatment sections are expensive and constitute a significant part of the installation, and the space available for expansion is essentially limited, this is a significant advantage of the method of the present invention. As an additional advantage, the amount of spent make-up water in the treatment system is significantly reduced. The make-up water is used to replenish water lost due to evaporation of the recirculating cleaning solution when brought into contact with the hot, unsaturated exhaust air/exhaust gas from the finishing section. As a rule, purified process condensate is used as make-up water. The treated process condensate can, for example, also be used as make-up water for boilers.
При вышеупомянутом разделении парового конденсата на выходе из секции испарения обеспечено дополнительное преимущество. Как указано выше, в секции очистки воды (т.е. секции очистки сточной воды) разложению (гидролизу) требуется подвергнуть относительно меньшее количество карбамида. Это, по существу, относится к количеству карбамида, который первоначально получают в секции синтеза, затем подвергают разложению в секции очистки воды, а после этого снова эффективно синтезируют из рециклового аммиака и диоксида углерода в секции синтеза. Таким образом, в данном варианте осуществления установка настоящего изобретения эффективнее использует исходные материалы для производства карбамида, чем установки предшествующего уровня техники.With the aforementioned separation of the steam condensate at the outlet of the evaporation section, an additional advantage is provided. As mentioned above, in the water treatment section (i.e., the waste water treatment section), relatively less amount of urea needs to be subjected to decomposition (hydrolysis). This essentially refers to the amount of urea that is initially produced in the synthesis section, then decomposed in the water purification section, and then efficiently synthesized again from recycled ammonia and carbon dioxide in the synthesis section. Thus, in this embodiment, the plant of the present invention makes better use of raw materials for the production of urea than prior art plants.
В предпочтительном варианте осуществления установка работает посредством реализации описанного выше способа удаления аммиака из доводочной секции карбамида. Для этого система очистки доводочной секции, как правило, содержит по меньшей мере два последовательно соединенных скруббера, причем расположенный выше по потоку скруббер представляет собой скруббер улавливания пыли, а расположенный ниже по потоку испаритель представляет собой кислотный скруббер. В настоящем документе термины выше по потоку и ниже по потоку относятся к направлению потока отходящего газа. Следует понимать, что система очистки, предпочтительно кислотный скруббер, затем будет иметь соединение по жидкости с входным каналом для отработавшей очищающей жидкости, обеспеченной в секции испарения второй ступени. Используемая очищающая жидкость содержит, например, карбамид, который захватывается из отходящего газа в скруббере улавливания пыли, и соль аммония из кислотного скруббера. Соль аммония получают в результате реакции кислоты с NH3 в кислотном скруббере. В киIn a preferred embodiment, the plant is operated by implementing the process described above for removing ammonia from the urea finishing section. To do this, the finishing section cleaning system typically comprises at least two scrubbers connected in series, the upstream scrubber being a dust scrubber and the downstream evaporator being an acid scrubber. In this document, the terms upstream and downstream refer to the direction of flow of the exhaust gas. It will be appreciated that the scrubbing system, preferably an acid scrubber, will then have a fluid connection to the spent scrubbing fluid inlet provided in the second stage evaporation section. The cleaning liquid used contains, for example, carbamide, which is captured from the exhaust gas in the dust scrubber, and ammonium salt from the acid scrubber. The ammonium salt is obtained by reacting an acid with NH 3 in an acid scrubber. In ki
- 8 043041 слотном скруббере отходящий газ очищают от NH3. Используемая очищающая жидкость содержит, например, по меньшей мере 10 мас.% или по меньшей мере 30 мас.% карбамида, например до 60 мас.% карбамида. Используемая очищающая жидкость, например, отводится из системы очистки, причем, например, очищающую жидкость рециркулируют в систему очистки.- 8 043041 Slot scrubber exhaust gas is cleaned from NH 3 . The cleaning liquid used contains, for example, at least 10 wt.% or at least 30 wt.% urea, for example up to 60 wt.% urea. The cleaning liquid used is, for example, withdrawn from the cleaning system, whereby, for example, the cleaning liquid is recycled to the cleaning system.
Хорошо известные поставщики систем улавливания пыли включают в себя Envirocare®, Hamon, Waterleau и другие компании. Принцип работы этих систем улавливания хорошо известен любому специалисту в данной области. Как правило, в этих системах очистки отходящий газ (воздух) промывают циркулирующим раствором карбамида относительно низкой концентрации. Таким образом, по состоянию перед отводом в установку по производству карбамида концентрацию раствора карбамида, как правило, поддерживают на уровне 45 мас.%. Внутри системы очистки возможно наличие более одного циркулирующего раствора карбамида. Полученный раствор карбамида частично отводят и затем обычно объединяют с свежим раствором карбамида из установки по производству плава. По существу, эту операцию осуществляют выше по потоку относительно секции испарения, и, как правило, полученные сконденсированные пары направляют (через поглотители) в секцию очистки воды установки по производству карбамида.Well known suppliers of dust collection systems include Envirocare®, Hamon, Waterleau and others. The principle of operation of these capture systems is well known to any person skilled in the art. Typically, in these scrubbing systems, the exhaust gas (air) is washed with a relatively low concentration of urea solution circulating. Thus, prior to discharge to the urea plant, the concentration of the urea solution is generally maintained at 45% by weight. There may be more than one circulating urea solution inside the cleaning system. The resulting urea solution is partially withdrawn and then usually combined with fresh urea solution from the smelting plant. Essentially, this operation is carried out upstream of the evaporation section, and, as a rule, the resulting condensed vapors are sent (via absorbers) to the water treatment section of the urea production plant.
Следует понимать, что в соответствии с настоящим изобретением раствор карбамида, полученный из системы очистки, направляют в секцию испарения второй ступени, как описано выше. Дополнительным преимуществом этой системы является то, что можно избежать установки дополнительной специализированной секции испарения в доводочной секции.It should be understood that in accordance with the present invention, the urea solution obtained from the purification system is sent to the second stage evaporation section as described above. An additional advantage of this system is that it is possible to avoid the installation of an additional specialized evaporation section in the finishing section.
Следует понимать, что для желаемого удаления аммиака система улавливания пыли в доводочной секции обеспечена дополнительной секцией для промывки аммиака. Для эффективной промывки аммиака предпочтительно применяют минеральную кислоту, такую как серная кислота или азотная кислота. Другие подходящие кислоты включают в себя, например, фосфорную кислоту, лимонную кислоту, уксусную кислоту. Кислота вступает в реакцию с аммиаком с образованием соли аммония в воде. Полученный раствор соли аммония по-прежнему можно частично отводить. Предпочтительно весь раствор соли аммония обрабатывают в секции испарения второй ступени, как описано выше в настоящем документе.It should be understood that for the desired removal of ammonia, the dust collection system in the finishing section is provided with an additional ammonia washing section. A mineral acid, such as sulfuric acid or nitric acid, is preferably used for effective ammonia scrubbing. Other suitable acids include, for example, phosphoric acid, citric acid, acetic acid. The acid reacts with ammonia to form an ammonium salt in water. The resulting ammonium salt solution can still be partly withdrawn. Preferably, the entire ammonium salt solution is treated in the second stage evaporation section as described above herein.
Эти стадии улавливания пыли и очистки от аммиака могут быть реализованы в двух или более последовательно соединенных скрубберах. Предпочтительно проводить обе стадии очистки в одном устройстве. Циркуляцию двух используемых в данном процессе очищающих жидкостей можно осуществлять раздельно. При реализации в одном блоке очищающая жидкость из верхней секции (кислотной) очистки будет переливаться в нижнюю секцию улавливания (пыли).These dust and ammonia removal steps may be implemented in two or more scrubbers connected in series. It is preferable to carry out both stages of purification in one device. The two cleaning liquids used in this process can be circulated separately. When implemented in one unit, the cleaning liquid from the upper (acid) cleaning section will overflow into the lower (dust) collection section.
В настоящем изобретении обеспечено преимущество при модификации существующей установки по производству карбамида. Как правило, такая установка содержит секцию для производства плава карбамида. Эта секция для производства имеет соединение по жидкому карбамиду с доводочной секцией для преобразования плава карбамида в твердые карбамидные продукты. Таким образом, секция для производства содержит секцию испарения для преобразования полученного водного раствора карбамида в плав карбамида и секцию очистки воды, расположенную ниже по потоку относительно секции испарения. Секция испарения в существующей установке обычно содержит по меньшей мере два последовательно соединенных испарителя, каждый из которых имеет выходной канал для газа к соответствующим конденсаторам. Указанные конденсаторы имеют выходной канал для жидкости для направления сконденсированных паров к входному каналу для жидкости секции очистки воды.The present invention provides an advantage in retrofitting an existing urea plant. As a rule, such an installation contains a section for the production of carbamide smelt. This production section has a liquid urea connection with a finishing section to convert the urea melt into solid urea products. Thus, the production section includes an evaporation section for converting the obtained aqueous urea solution into a urea melt and a water treatment section located downstream of the evaporation section. The evaporator section in an existing installation typically comprises at least two evaporators connected in series, each having a gas outlet to respective condensers. Said condensers have a liquid outlet for directing the condensed vapors to the liquid inlet of the water treatment section.
Способ модификации настоящего изобретения включает обеспечение по меньшей мере одного испарителя второй ступени соединением с выходным каналом для отработавшей очищающей жидкости из системы очистки доводочной секции и изменение выходного канала для жидкости соответствующего конденсатора второй ступени из соединения с секцией очистки воды в соединение для направления сконденсированных паров в систему очистки в доводочной секции. Посредством этой модификации в модифицированной установке можно реализовать вышеупомянутые способы удаления аммиака из отходящего газа этой доводочной секции и соответствующее получение твердого карбамида.The modification method of the present invention includes providing at least one second stage evaporator with a connection to a spent cleaning liquid outlet from a finishing section cleaning system and changing the liquid outlet of the corresponding second stage condenser from a connection to a water treatment section to a connection to direct condensed vapors into the system. cleaning in finishing section. By means of this modification, the aforementioned processes for removing ammonia from the exhaust gas of this refining section and the corresponding production of solid urea can be realized in the modified plant.
Описанные выше способы также могут быть реализованы во вновь построенной установке. Эта установка имеет, по существу, те же признаки, что и модифицированная установка. Соответственно, эта установка содержит секцию для производства плава карбамида, имеющую соединение по жидкому карбамиду с доводочной секцией для преобразования плава карбамида в твердые карбамидные продукты. Таким образом, секция для производства содержит секцию испарения для преобразования полученного водного раствора карбамида в плав карбамида и секцию очистки воды, расположенную ниже по потоку относительно секции испарения. Секция испарения содержит испаритель первой ступени, имеющий выходной канал для жидкости для концентрированного раствора карбамида и выходной канал для газа к конденсатору первой ступени, и по меньшей мере один испаритель второй ступени, расположенный ниже по потоку относительно первого испарителя, причем указанный конденсатор первой ступени имеет выходной канал для жидкости для направления сконденсированных паров в секцию очистки воды, при этом по меньшей мере один испаритель второй ступени имеет входной канал для отработавшей очищающей жидкости из системы очистки доводочной секции или иное соединение с выходным каналомThe methods described above can also be implemented in a newly built plant. This installation has essentially the same features as the modified installation. Accordingly, this plant comprises a urea smelt production section having a liquid urea connection with a finishing section for converting the urea smelt into solid urea products. Thus, the production section includes an evaporation section for converting the obtained aqueous urea solution into a urea melt and a water treatment section located downstream of the evaporation section. The evaporation section comprises a first stage evaporator having a liquid outlet for a concentrated urea solution and a gas outlet to the first stage condenser, and at least one second stage evaporator located downstream of the first evaporator, said first stage condenser having an outlet liquid channel for directing condensed vapors to the water treatment section, while at least one second stage evaporator has an inlet channel for spent cleaning liquid from the finishing section cleaning system or other connection to the outlet channel
- 9 043041 для указанной отработавшей очищающей жидкости, и при этом указанный испаритель второй ступени имеет выходной канал для газа к конденсатору второй ступени, причем указанный конденсатор второй ступени имеет соединение по жидкости для направления сконденсированных паров в систему очистки в доводочной секции.- 9 043041 for said spent cleaning liquid, and wherein said second stage evaporator has a gas outlet to the second stage condenser, wherein said second stage condenser has a liquid connection for directing condensed vapors to the cleaning system in the finishing section.
Далее в настоящем документе изобретение будет дополнительно проиллюстрировано со ссылкой на графические материалы.Hereinafter, the invention will be further illustrated with reference to the drawings.
На фиг. 1 представлена схема для обработки раствора соли аммония из доводочной секции карбамида в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения.In FIG. 1 is a diagram for treating an ammonium salt solution from a urea finishing section in accordance with one embodiment of the present invention.
Водный раствор (U1) карбамида, например, с концентрацией карбамида 70 мас.%, направляют в секцию (EV1) испарения первой ступени, такую как одиночный испаритель. В этом испарителе образуется концентрированный раствор (U2) карбамида, например, с концентрацией карбамида 90-98 мас.%. Секция испарения имеет выходной канал для паров (V1), неизбежно образующихся в результате выпаривания (обозначение на фигуре - вода).An aqueous solution (U1) of urea, for example, with a urea concentration of 70 wt.%, is sent to the first stage evaporation section (EV1), such as a single evaporator. In this evaporator, a concentrated solution (U2) of urea is formed, for example with a urea concentration of 90-98% by weight. The evaporation section has an outlet channel for vapors (V1) inevitably formed as a result of evaporation (the designation in the figure is water).
Концентрированный раствор карбамида подают на секцию (EV2) испарения второй ступени, такую как одиночный испаритель. Таким образом, при удалении воды путем выпаривания (для чего, как показано, секция испарения имеет выходной канал (V2) для воды (пара)) плав (UM) карбамида имеет концентрацию карбамида по меньшей мере 95 мас.% и обьино более 95 мас.%, например от 95 до 99,7 мас.%. Плав карбамида из секции испарения второй ступени направляют в доводочную секцию (F). В этой секции образуется твердый карбамидный продукт (US), при этом, как правило, в результате охлаждения потоком воздуха получают поток (G1) содержащего аммиак отходящего газа. Этот поток подвергают кислотной очистке в секции (AS) очистки, тем самым удаляя аммиак в форме солей аммония. В секции очистки получают очищенный отходящий газ (G2) и отработавшую очищающую жидкость (SL), которая содержит соли аммония. В соответствии с настоящим изобретением указанную отработавшую очищающую жидкость направляют к входному каналу для жидкости секции испарения второй ступени. В указанной секции испарения второй ступени или, как показано на фигуре, выше по потоку относительно входного канала отработавшая очищающая жидкость смешивается с концентрированным карбамидным раствором, полученным из секции испарения первой ступени.The concentrated urea solution is fed to the evaporation section (EV2) of the second stage, such as a single evaporator. Thus, when water is removed by evaporation (for which, as shown, the evaporation section has an outlet channel (V2) for water (steam)) the urea melt (UM) has a urea concentration of at least 95 wt.% and more than 95 wt. %, for example from 95 to 99.7 wt.%. The melt of carbamide from the evaporation section of the second stage is sent to the finishing section (F). In this section, a solid urea product (US) is formed, and, as a rule, as a result of cooling with a stream of air, an ammonia-containing off-gas stream (G1) is obtained. This stream is subjected to acid cleaning in the cleaning section (AS), thereby removing ammonia in the form of ammonium salts. In the cleaning section, a purified exhaust gas (G2) and a spent cleaning liquid (SL) are obtained, which contain ammonium salts. According to the present invention, said spent cleaning liquid is directed to the liquid inlet of the evaporation section of the second stage. In said second stage evaporation section or, as shown in the figure, upstream of the inlet, the spent cleaning liquid is mixed with the concentrated urea solution obtained from the first stage evaporation section.
На фиг. 2 представлена схема обработки по фиг. 1, дополнительно включающая рециркуляцию сконденсированных паров из секции испарения в секцию обработки отходящего газа доводки карбамида. Для этого показана обработка паров из секции испарения. Секция (EV1) испарения первой ступени имеет выходной канал для газа, который используют для направления указанных паров (V1) из секции испарения к секции (С1) конденсации первой ступени, как правило, одиночному кожухотрубному конденсатору. Как это осуществляется в обычном способе: полученная таким образом вода (сконденсированные пары или технологический конденсат) (РС1) направляют в секцию очистки воды (также известную как секция очистки сточной воды, WWT).In FIG. 2 shows the processing scheme of FIG. 1, further including recirculation of condensed vapors from the evaporation section to the urea finishing off-gas treatment section. For this, the treatment of vapors from the evaporation section is shown. The first stage evaporation section (EV1) has a gas outlet which is used to direct said vapors (V1) from the evaporation section to the first stage condensing section (C1), typically a single shell and tube condenser. As it is carried out in the conventional way, the water thus obtained (condensed vapors or process condensate) (PC1) is sent to a water treatment section (also known as a waste water treatment section, WWT).
Секция (EV2) испарения второй ступени имеет выходной канал (V2) для газа к секции (С2) конденсации второй ступени, которая также обычно представляет собой кожухотрубный конденсатор. В соответствии с настоящим изобретением воду (конденсированные пары или технологический конденсат, РС2), полученную из секции конденсации второй ступени, в отличие от обычной практики не направляют в секцию очистки воды (WWT). Вместо этого эти сконденсированные пары направляют к входному каналу для жидкости системы (AS) очистки в доводочной секции карбамида. Следует понимать, что в настоящем описании эти сконденсированные пары (воду) смешивают с очищающей жидкостью, используемой в указанной секции очистки.The second stage evaporation section (EV2) has a gas outlet (V2) to the second stage condensing section (C2), which is also typically a shell and tube condenser. In accordance with the present invention, the water (condensed vapor or process condensate, PC2) obtained from the second stage condenser section is not sent to the water treatment section (WWT), contrary to common practice. Instead, these condensed vapors are directed to the cleaning system (AS) fluid inlet in the urea finishing section. It should be understood that in the present description, these condensed vapors (water) are mixed with the cleaning liquid used in said cleaning section.
Кроме того, следует отметить следующее. В конденсаторе пары могут конденсироваться не полностью. В общем случае в предпочтительном варианте, применимом к настоящему описанию в целом, неконденсированные пары также направляют в систему очистки. Как правило, направление происходит из выходного канала для газа конденсатора к входному каналу для газа системы очистки.In addition, the following should be noted. Vapors may not condense completely in the condenser. In general, in the preferred embodiment applicable to the present description as a whole, non-condensed vapors are also sent to the purification system. Typically, the direction is from the gas outlet of the condenser to the gas inlet of the scrubbing system.
В целом в настоящем документе описан способ удаления аммиака из отходящего газа доводочной секции установки по производству карбамида. Кроме того, приведено описание соответствующей установки по производству карбамида и способа соответствующей модификации ранее существующей установки по производству карбамида. В секции очистки отходящий газ приводят в контакт с кислотосодержащей очищающей жидкостью с получением очищенного отходящего газа и отработавшей очищающей жидкости, содержащей соль аммония. В способе определена секция испарения, которая является частью установки по производству карбамида, в которой получают плав карбамида и которая разделена на первую и вторую ступени. Первая ступень является частью установки по производству плава карбамида. Вторая ступень разъединена в части рециркуляции жидкостей, отличных от продуктового потока карбамида, из установки по производству плава карбамида. Это достигается путем направления отработавшей очищающей жидкости, содержащей соли аммония, к секции испарения второй ступени и путем направления сконденсированных паров из указанной секции испарения второй ступени к указанной секции очистки.In general, this document describes a process for removing ammonia from the off-gas of the finishing section of a urea plant. In addition, a description is given of a corresponding urea production plant and a method for correspondingly modifying a previously existing urea production plant. In the cleaning section, the off-gas is brought into contact with an acid-containing cleaning liquid to obtain a purified off-gas and a spent cleaning liquid containing an ammonium salt. The method defines an evaporation section which is part of a urea production plant in which the urea melt is produced and which is divided into first and second stages. The first stage is part of the plant for the production of urea smelt. The second stage is decoupled in terms of recirculating liquids other than the urea product stream from the urea smelt plant. This is achieved by directing the spent cleaning liquid containing ammonium salts to the second stage evaporation section and by directing condensed vapors from said second stage evaporation section to said cleaning section.
Настоящее изобретение дополнительно описано со ссылкой на приведенную ниже таблицу. В настоящем документе представлен эффект варианта осуществления, показанного на фиг. 2, на основе рас- 10 043041 четов с использованием модели для различных типов установок по производству карбамида.The present invention is further described with reference to the table below. This document presents the effect of the embodiment shown in FIG. 2, based on calculations using a model for various types of urea production plants.
Из таблицы видно, что нагрузка на секцию очистки воды (WWT) значительно уменьшается после реализации настоящего изобретения. Очевидно, что через поглотители в установке по производству плава карбамида циркулирует меньшее количество воды, подлежащей очистке.The table shows that the load on the water treatment section (WWT) is significantly reduced after the implementation of the present invention. Obviously, less water is circulated through the absorbers in the urea smelt plant to be treated.
Хотя через указанные поглотители циркулирует меньшее количество воды, реализация настоящего изобретения не влияет на выбросы аммиака из установки по производству плава, поскольку это количество воды преимущественно все еще является достаточным для обеспечения низких выбросов NH3.Although less water circulates through said scavengers, the present invention does not affect ammonia emissions from the smelt plant, since this amount of water is advantageously still sufficient to provide low NH3 emissions.
Количество рециркулирующей воды для синтеза снижается, что следует из рабочих параметров синтеза на выходе реактора. Н/С (молярное соотношение воды к углероду, основанное на исходной смеси) и H/U (молярное соотношение воды к карбамиду, основанное на фактической смеси) уменьшаются после реализации настоящего изобретения. В результате производительность реактора в отношении карбамида немного увеличивается после реализации изобретения.The amount of recycled water for synthesis is reduced, as follows from the operating parameters of the synthesis at the outlet of the reactor. H/C (molar ratio of water to carbon, based on the original mixture) and H/U (molar ratio of water to urea, based on the actual mixture) decrease after the implementation of the present invention. As a result, the productivity of the reactor in relation to urea increases slightly after the implementation of the invention.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19220059.0 | 2019-12-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA043041B1 true EA043041B1 (en) | 2023-04-20 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7277672B2 (en) | Ammonia removal from urea finish | |
| CA3166412C (en) | Urea production with multiple evaporators | |
| EA034476B1 (en) | Additional evaporation and condensation loop for an urea production plant, method of modifying an existing urea production plant using same and use thereof | |
| CA2872529A1 (en) | Urea granulation process with scrubbing system | |
| JP7296015B2 (en) | Urea plant with cooling condenser | |
| EA038681B1 (en) | Urea production plant and scrubbing system | |
| EA043041B1 (en) | REMOVING AMMONIA FROM THE UREA FINISHING SECTION | |
| EA042818B1 (en) | UREA PRODUCTION USING MULTIPLE EVAPORATORS | |
| US12103905B2 (en) | Urea production process and plant | |
| EA044789B1 (en) | UREA PRODUCTION PLANT WITH REFRIGERATED CONDENSATION SECTION |