ITMI20130847A1 - Metodo e sistema per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso di un impianto urea - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO E SISTEMA PER IL RECUPERO DI SOLFATO DI AMMONIO DA UN FLUSSO GASSOSO DI UN IMPIANTO UREAâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo e un sistema per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso uscente da un impianto urea (cioà ̈ un impianto di produzione di urea).

In particolare, l’invenzione riguarda un metodo e un sistema per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto in una unità di solidificazione (di granulazione o prilling) dell’impianto urea.

Come noto, l’urea à ̈ prodotta su scala industriale tramite processi basati sulla reazione, in condizioni di alta temperatura e alta pressione, tra biossido di carbonio e ammoniaca a formare carbammato d’ammonio, e sulla successiva reazione di decomposizione del carbammato d’ammonio a fornire urea e acqua.

In un tipico impianto di produzione di urea (impianto urea), questi processi sono generalmente condotti in un reattore di sintesi di urea; la soluzione acquosa di urea prodotta nel reattore di sintesi à ̈ poi concentrata progressivamente, con recupero dei reagenti non convertiti, in una o più sezioni di recupero, per esempio in una sezione di alta pressione, una sezione di media pressione e una sezione di bassa pressione; infine, l’urea viene solidificata in una sezione di solidificazione, che include normalmente un granulatore o una torre prilling.

In particolare, l’urea uscente dal reattore di sintesi à ̈ concentrata successivamente fino a valori indicativamente superiori a 95% in peso (tipicamente, 96÷99,7%) prima di essere inviata alla sezione di solidificazione (granulatore o torre di prilling) per ottenere il prodotto finale commerciale, in forma di urea granulata (in granuli) o “prillata†(cioà ̈ in “prills†).

Normalmente, l’urea inviata al granulatore o alla torre di prilling à ̈ allo stato liquido e solidifica per mezzo di un flusso di aria ambiente.

L’aria impiegata per la solidificazione contiene ammoniaca, che viene rilasciata dall’urea durante il processo di raffreddamento e solidificazione; à ̈ quindi opportuno, prima di rilasciare questa aria in atmosfera, trattarla per abbattere l’ammoniaca in essa contenuta.

In un metodo noto per l’abbattimento dell’ammoniaca contenuta nell’aria di raffreddamento, l’aria da trattare viene inviata in uno scrubber dove à ̈ messa in contatto con una soluzione contenente acido solforico, ottenendo come sottoprodotto una soluzione fino al 40% di solfato di ammonio.

Il solfato di ammonio à ̈ un sottoprodotto di reazione di scarso interesse commerciale, igroscopico e difficilmente trattabile dal punto di vista chimico-fisico.

Tuttavia, può rivelarsi vantaggioso sfruttare il solfato di ammonio recuperato dagli impianti urea per la produzione di fertilizzanti a base di urea, in quanto per alcune colture la presenza del solfato di ammonio non rappresenta una sostanza inquinante, ma bensì un valore aggiunto.

Un esempio di processo che recupera il solfato d’ammonio da un impianto urea à ̈ descritto in EP2192099-A1; in accordo a tale processo, si prepara una soluzione acquosa di urea, acqua e solfato di ammonio che, dopo essere concentrata in un evaporatore tendenzialmente al massimo fino al 12%, viene inviata ad una successiva fase di granulazione. Poiché in questo processo noto si impiega un granulatore, che come noto opera anche in presenza di quantità significative d’acqua, non à ̈ necessario né previsto eliminare totalmente o quasi l’acqua dalle soluzioni inviate al granulatore.

Negli impianti urea aventi sezioni di solidificazione con torri di prilling, invece, alle torri di prilling à ̈ possibile inviare solamente soluzioni in cui l’acqua à ̈ contenuta solo in piccole tracce per non compromettere la qualità del prodotto finale (indicativamente, il contenuto d’acqua à ̈ nell’ordine di 0,2÷0,3% in peso).

In questi impianti non à ̈ possibile adottare i processi del tipo sopra descritto, in quanto l’eliminazione dell’acqua dal solfato di ammonio ne rende praticamente impossibile il riutilizzo.

Come già accennato, gestire il solfato di ammonio dal punto di vista chimico-fisico à ̈ molto difficile, soprattutto nelle fasi di rimozione dell’acqua e successiva fusione.

La soluzione acquosa di solfato di ammonio inizia infatti a bollire con una concentrazione di circa il 51% in peso ad una temperatura di 108,5°C; a tale concentrazione inizia la cristallizzazione e il cristallizzato à ̈ difficilmente gestibile e risulta complicato miscelarlo con l’urea.

Inoltre à ̈ impossibile fondere il solfato di ammonio puro cristallizzato per poterlo iniettare con l’utilizzo di pompe; infatti, prima di fondere il solfato di ammonio inizia a decomporsi ad una temperatura di 230÷280°C.

In US3785796A à ̈ descritto un processo per la produzione di granuli di urea a partire da miscele di urea e solfato di ammonio contenenti alte percentuali di solfato di ammonio (15÷70% in peso). Il documento descrive tra l’altro le condizioni in cui urea e solfato di ammonio formano un eutettico. Il processo non à ̈ applicabile al recupero del solfato di ammonio prodotto in un impianto urea.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo e un sistema per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto in un impianto urea, e in particolare da una unità di solidificazione dell’impianto urea, che consenta di recuperare efficacemente il solfato di ammonio anche in impianti urea facenti uso di torri di prilling (ma utilizzabile anche con granulatori), in modo relativamente semplice ed economico.

La presente invenzione à ̈ dunque relativa a un metodo e un sistema per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto in un impianto urea, in particolare da una unità di solidificazione dell’impianto urea, come definiti in termini essenziali nelle annesse rivendicazioni 1 e, rispettivamente, 22.

Caratteri addizionali preferiti dell’invenzione sono indicati nelle rivendicazioni dipendenti.

Il metodo e il sistema dell’invenzione consentono il riutilizzo del sottoprodotto costituito dal solfato di ammonio, di scarso valore economico, ottenendo, in modo relativamente semplice ed economico, un prodotto finale contenente solfato di ammonio e avente una percentuale superiore di urea, circa il 99,5%, rispetto alle soluzioni note.

Inoltre, l’invenzione può essere utilizzata in impianti urea, sia già esistenti sia di nuova costruzione, dotati sia di unità di prilling sia di unità di granulazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione dei seguenti esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

– la figura 1 à ̈ uno schema a blocchi che rappresenta in forma estremamente schematica e semplificata un impianto di produzione di urea dotato di un sistema per il recupero di solfato di ammonio in accordo all’invenzione;

– la figura 2 à ̈ una vista schematica di una prima forma di attuazione del sistema di recupero di solfato di ammonio in accordo all’invenzione;

– la figura 3 à ̈ una vista schematica di una variante della forma di attuazione di figura 2;

– la figura 4 à ̈ una vista schematica di una seconda forma di attuazione del sistema di recupero di solfato di ammonio in accordo all’invenzione;

- la figura 5 à ̈ un grafico che riporta parametri chimico-fisici significativi di miscele di soluzioni di urea e solfato di ammonio e l’intervallo operativo preferito in accordo all’invenzione.

In figura 1 à ̈ mostrato in forma schematica un impianto urea 1 (cioà ̈ un impianto di produzione di urea) dotato di un sistema di recupero 2 per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto nell’impianto urea 1 e in particolare da un flusso gassoso uscente da una unità di solidificazione dell’impianto urea 1.

Essenzialmente, l’impianto urea 1 comprende: un reattore 3 di sintesi di urea dove avviene la reazione di sintesi di urea da ammoniaca e biossido di carbonio; sezioni 4 di recupero, in particolare una sezione 5 di alta pressione, una sezione 6 di media pressione e una sezione 7 di bassa pressione, in cui si concentra progressivamente la soluzione di urea prodotta nel reattore 3 di sintesi con rimozione da essa di ammoniaca e biossido di carbonio non reagiti e acqua e ricircolazione dei componenti recuperati; una sezione 8 di vuoto dotata di un sistema di vuoto e collegata a una sezione 9 di trattamento dell’acqua di scarico; almeno una unità 10 di solidificazione, per esempio una unità di granulazione o di prilling, inclusa o collegata operativamente al sistema di recupero 2 e dove l’urea prodotta viene formata in granuli o prills.

Per semplicità non sono mostrati nella figura 1 i componenti di ciascuna sezione, né in dettaglio le linee che portano e ricircolano i vari flussi da una sezione all’altra. In figura 1 sono mostrate solo schematicamente le linee di alimentazione dei reagenti all’impianto urea 1 e le connessioni operative tra le sezioni.

Nella forma di attuazione mostrata in figura 2, l’unità 10 di solidificazione comprende una torre di prilling 11, collegata all’impianto urea 1 tramite una linea di alimentazione 12 principale che preleva dall’impianto urea 1 una portata di urea fusa ad alta concentrazione (si intende con tale definizione un prodotto tipico degli impianti urea, avente una concentrazione di urea superiore a circa 95% e indicativamente di circa 96,0÷99,7 in peso; tipicamente, l’urea fusa ad alta concentrazione ha una concentrazione intorno a 96% in peso per impianti urea operanti con granulatore, mentre ha concentrazione intorno a 99,7% in peso per impianti urea dotati di unità di prilling).

Il sistema di recupero 2 comprende uno scrubber 13, collegato alla torre di prilling 11 per trattare un flusso gassoso uscente dalla torre di prilling 11; e un circuito di miscelazione 14, che à ̈ dotato di un evaporatore 15 e che collega lo scrubber 13 alla linea di alimentazione 12 principale per alimentare alla torre di prilling 11, insieme all’urea fusa ad alta concentrazione, una miscela di urea e solfato di ammonio con tracce d’acqua e precisamente un eutettico di urea e solfato di ammonio.

La linea di alimentazione 12 principale collega una uscita 21 principale dell’impianto urea 1 con un ingresso 22 della torre di prilling 11 e preleva urea fusa ad alta concentrazione prodotta nell’impianto urea 1 e la alimenta alla torre di prilling 11.

La torre di prilling 11 à ̈ alimentata con un flusso d’aria di raffreddamento, schematicamente rappresentato dalla freccia 23 in figura 2 e che entra nella torre di prilling 11 attraverso apposite aperture di ingresso aria, allo scopo di solidificare l’urea fusa e formare urea in prills.

Il flusso gassoso uscente dalla torre di prilling 11, formato essenzialmente dall’aria di raffreddamento usata nella torre di prilling 11 e contenente ammoniaca (rilasciata dall’urea durante il processo di raffreddamento e solidificazione) à ̈ inviato allo scrubber 13 attraverso una linea gas 24 che collega la testa 25 della torre di prilling 11 con un ingresso gas 26 dello scrubber 13.

Lo scrubber 13 ha la funzione di abbattere l’ammoniaca presente nel flusso gassoso uscente dalla torre di prilling 11; la rimozione dell’ammoniaca nello scrubber 13 avviene per reazione con acido solforico a formare solfato di ammonio che viene rimosso dallo scrubber 13 in soluzione acquosa.

L’acido solforico (per esempio, a concentrazione di 93÷98%) necessario al trattamento à ̈ alimentato nello scrubber 13 tramite una linea 28 di alimentazione acido.

Lo scrubber 13 ha una linea 29 di uscita, dotata di una pompa 30 di ricircolo e che collega un fondo 31 dello scrubber 13 con una testa 32 dello scrubber 13 per ricircolare un flusso di uscita contenente la soluzione acquosa di solfato di ammonio prodotta nello scrubber 13. La linea 29 di uscita à ̈ collegata con la linea 28 di alimentazione acido in una giunzione 33, in modo che l’acido solforico sia introdotto nello scrubber 13 in miscela con una porzione del flusso di uscita dello scrubber 13 (soluzione di solfato di ammonio); la pompa 30 di ricircolo à ̈ collocata per esempio lungo la linea 29 di uscita a monte della giunzione 33.

Nello scrubber 13 si produce una soluzione di solfato di ammonio con concentrazione fino a circa 40% in peso che viene prelevata dal fondo 31 dello scrubber 13 attraverso la linea 29 di uscita e, previa aggiunta di acido solforico fresco, viene in parte ricircolata nello scrubber 13, e in parte inviata all’evaporatore 15 attraverso una linea 34 di prelievo.

Lo scrubber 13 à ̈ poi provvisto di una uscita gas 35 da cui escono i gas trattati puliti, cioà ̈ da cui à ̈ stata rimossa l’ammoniaca.

Il circuito di miscelazione 14 comprende: l’evaporatore 15; la linea 34 di prelievo, che collega la linea 29 di uscita dello scrubber 13 con una testa 36 dell’evaporatore 15; una linea di alimentazione 37 secondaria, che collega una uscita 38 ausiliaria dell’impianto urea 1 con la testa 36 dell’evaporatore 15; una linea 41 di uscita miscela, dotata di una pompa 42 di circolazione e che esce dall’evaporatore 15 e si innesta sulla linea di alimentazione 12 principale; e una linea 43 di ricircolo che collega la linea 41 di uscita miscela con la testa 36 dell’evaporatore 15.

La linea 34 di prelievo si diparte dalla linea 29 di uscita dello scrubber 13 a valle della giunzione 33, cioà ̈ a valle dell’innesto della linea 29 di uscita con la linea 28 di alimentazione acido, e alimenta all’evaporatore 15 una soluzione acquosa di solfato di ammonio con concentrazione fino al 40% in peso.

La linea di alimentazione 37 secondaria preleva dall’impianto urea 1 una soluzione di urea fusa a bassa concentrazione (intendendo con tale definizione una soluzione di urea fusa in acqua con concentrazione inferiore a circa 90% in peso e indicativamente intorno a 85%), e la alimenta all’evaporatore 15.

L’evaporatore 15 à ̈ preferibilmente un evaporatore sottovuoto a cui à ̈ fornito calore da vapore a bassa pressione, vantaggiosamente proveniente dall’impianto urea 1 e per esempio prelevato dalla sezione 5 di alta pressione.

Nell’evaporatore 15 entrano quindi la soluzione di urea a bassa concentrazione (per esempio, avente concentrazione intorno a 85% in peso) proveniente dall’impianto urea 1 e la soluzione acquosa di solfato di ammonio con concentrazione fino a 40% in peso proveniente dallo scrubber 13.

Entrambe le soluzioni (soluzione di urea a bassa concentrazione e soluzione di solfato di ammonio) sono concentrate nell’evaporatore 15, con separazione di una fase vapore grazie al vapore caldo alimentato preferibilmente nel mantello dell’evaporatore 15 e con formazione di una miscela di urea e solfato di ammonio con solo tracce residue d’acqua, compatibile quindi con l’ingresso nella torre di prilling 11 (contenuto d’acqua inferiore a 1%, preferibilmente inferiore a 0,5% e più preferibilmente inferiore a 0,3% in peso).

In particolare, la soluzione di solfato di ammonio a concentrazione fino a 40% in peso prodotta nello scrubber 13 viene miscelata con una soluzione di urea avente una concentrazione di circa 85% in peso, proveniente dalla sezione 8 di vuoto dell’impianto urea 1, per formare, dopo l’evaporazione dell’acqua, un eutettico fuso di urea e solfato di ammonio.

Come noto, un eutettico à ̈ una miscela di sostanze avente un punto di fusione più basso del punto di fusione di ciascuna delle singole sostanze che compongono la miscela.

La miscela (eutettico) risultante deve avere una concentrazione di solfato di ammonio inferiore al 60% per non creare problemi di decomposizione, instabilità e cristallizzazione.

In questo modo, si evita la formazione di solfato di ammonio cristallizzato, in quanto l’eutettico fonde in un intervallo di temperatura di 121÷150°C, con una concentrazione di solfato di ammonio dal 30% al 60% in peso.

In particolare, ad ogni chilo di soluzione acquosa di solfato di ammonio si aggiungono 0,3÷0,5 kg di soluzione di urea all’85% in peso, ottenendo una miscela contenente 15÷30% di urea, circa 30% di solfato di ammonio ed il resto acqua. Successivamente viene eliminata l’acqua tramite l’evaporatore 15 per ottenere l’eutettico di urea e solfato di ammonio.

Alcuni parametri chimico-fisici significativi dell’eutettico di urea e solfato di ammonio sono riportati nella figura 5, che mostra in particolare:

- il profilo del punto di fusione dell’eutettico urea-solfato di ammonio;

- la zona di decomposizione del solfato di ammonio; - l’intervallo di composizione preferito in cui si opera in accordo all’invenzione.

Poiché la soluzione di urea all’85% proveniente dall’impianto urea 1 potrebbe contenere ammoniaca, per evitare che tale ammoniaca venga liberata nell’evaporatore 15, la soluzione di solfato di ammonio viene prelevata a valle dell’iniezione di acido solforico nello scrubber 13 (cioà ̈ della giunzione 33). L’eventuale eccesso di acido solforico si lega in questo modo con l’ammoniaca in eccesso nella soluzione di urea all’85% formando solfato di ammonio ed evitando che l’ammoniaca finisca nella fase vapore liberata nell’evaporatore 15.

In definitiva, dall’evaporatore 15 si ottiene un eutettico fuso di urea e solfato di ammonio con tracce di acqua ad una temperatura di circa 135°C (eutettico con 30÷50% di urea e con temperatura di fusione di 121÷150°C).

L’eutettico fuso di urea e solfato di ammonio (alla temperatura di circa 135°C) uscente dall’evaporatore 15 à ̈ inviato tramite la linea 41 di uscita miscela alla linea di alimentazione 12 principale per essere miscelato con l’urea fusa ad alta concentrazione, avente concentrazione del 96÷99,7%, uscente dall’impianto urea 1 (sempre ad una temperatura di circa 135°C). Come già evidenziato, l’urea fusa ad alta concentrazione ha una concentrazione intorno a 96% in peso in impianti urea operanti con granulatore, mentre ha concentrazione intorno a 99,7% in peso per impianti urea dotati di unità di prilling.

La portata dell’urea ad alta concentrazione à ̈ circa 100÷200 volte la portata dell’eutettico di urea e solfato di ammonio proveniente dall’evaporatore 15.

La miscela finale ottenuta contiene una quantità di solfato di ammonio inferiore allo 0,5% in peso e viene inviata alla torre di prilling 11.

L’evaporatore 15, con il quale si elimina l’acqua dalla miscela, à ̈ preferibilmente un evaporatore sottovuoto, in modo da evitare la formazione di biureto che potrebbe provenire dalla degradazione dell’urea e che à ̈ un sottoprodotto inquinante non desiderato.

Il vapore uscente dalla testa 36 dell’evaporatore 15 viene inviato in un sistema di vuoto 44.

In particolare, una linea 46 vapore collega una uscita vapore 47 dell’evaporatore 15 a un condensatore 48, dove la fase vapore separata nell’evaporatore 15 viene inviata per essere condensata, per esempio tramite scambio termico con acqua fredda, a formare un condensato; il condensato prodotto nel condensatore 48, eventualmente integrato con acqua esterna alimentata tramite una linea 49 di alimentazione acqua, à ̈ inviato alla testa 32 dello scrubber 13, tramite una linea 51 condensato dotata di una pompa 52 e che collega il condensatore 48 allo scrubber 13.

Il funzionamento del sistema di recupero 2 in attuazione del metodo dell’invenzione à ̈ il seguente.

Il flusso gassoso uscente dall’unità 10 di solidificazione (nella fattispecie, dalla torre di prilling 11) à ̈ trattato nello scrubber 13 collegato all’unità 10 di solidificazione, per abbattere l’ammoniaca contenuta in esso e formare una soluzione di solfato di ammonio.

Nello scrubber 13, l’ammoniaca presente nel flusso gassoso uscente dall’unità 10 di solidificazione à ̈ abbattuta per reazione con acido solforico, con formazione di una soluzione acquosa di solfato di ammonio che à ̈ inviata dallo scrubber 13 all’evaporatore 15.

Lo scrubber 13 à ̈ alimentato con acido solforico; la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber 13 à ̈ in parte ricircolata in testa allo scrubber 13, previa aggiunta di acido solforico fresco, e in parte inviata all’evaporatore 15 per essere miscelata con la soluzione di urea a bassa concentrazione all’85% in peso prodotta nell’impianto urea 1.

In particolare, la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber 13 à ̈ prelevata dallo scrubber 13, con aggiunta di acido solforico, e miscelata con la soluzione di urea a bassa concentrazione all’85% in peso prodotta nell’impianto urea 1 nell’evaporatore 15; nell’evaporatore 15 si rimuove acqua in modo da preparare l’eutettico di urea e solfato di ammonio.

L’eutettico di urea e solfato di ammonio à ̈ inviato all’unità 10 di solidificazione in miscela con l’urea fusa ad alta concentrazione prodotta dall’impianto urea 1.

Come già evidenziato, la soluzione di urea a bassa concentrazione alimentata all’evaporatore 15 ha una concentrazione inferiore all’urea fusa ad alta concentrazione che viene miscelata con l’eutettico.

In particolare, la soluzione di urea fusa a bassa concentrazione ha una concentrazione inferiore a 95% in peso e preferibilmente inferiore a 90% in peso e indicativamente intorno a 85% in peso; mentre l’urea fusa ad alta concentrazione ha una concentrazione tipica superiore a circa 95% e indicativamente di circa 96,0÷99,7% in peso.

Preferibilmente, la soluzione acquosa di solfato di ammonio uscente dallo scrubber 13 e alimentata all’evaporatore 15 ha una concentrazione fino a 40% in peso, mentre la soluzione di urea ha concentrazione intorno a 85% in peso.

Nell’evaporatore 15 si conduce una fase di miscelazione e concentrazione della soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber 13 e della soluzione di urea a bassa concentrazione, con separazione di una fase vapore e formazione dell’eutettico di urea e solfato di ammonio.

L’eutettico ha una concentrazione di solfato di ammonio inferiore al 60% in peso.

Una porzione dell’eutettico preparato nell’evaporatore 15 à ̈ ricircolato in testa all’evaporatore 15, il resto à ̈ miscelato con l’urea fusa ad alta concentrazione; la portata dell’urea fusa ad alta concentrazione à ̈ circa 100÷200 volte la portata dell’eutettico di urea e solfato di ammonio proveniente dall’evaporatore 15.

Si ottiene una miscela finale che contiene una quantità di solfato di ammonio inferiore allo 0,5% in peso.

La fase vapore separata nell’evaporatore 15 à ̈ inviata al condensatore 48, dove à ̈ condensata a formare un condensato che, eventualmente integrato con acqua esterna, à ̈ inviato allo scrubber 13.

Nella figura 3, nella quale i dettagli simili o uguali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri, à ̈ illustrata una variante del sistema di recupero 2 descritto in precedenza, particolarmente vantaggiosa in caso si abbiano soluzioni di solfato di ammonio provenienti dallo scrubber 13 molto diluite e con portate elevate.

In tal caso, il sistema di recupero 2 comprende un preconcentratore 55, in particolare un preconcentratore atmosferico, collocato a monte dell’evaporatore 15 lungo la linea 34 di prelievo, in modo da trattare e preconcentrare la soluzione di solfato di ammonio uscente dallo scrubber 13 prima di inviarla all’evaporatore 15. Il calore necessario al preconcentratore 55 à ̈ fornito, per esempio, da vapore a bassa pressione prelevato dalla sezione 5 di alta pressione.

La linea di alimentazione 37 secondaria, che collega l’impianto urea 1 all’evaporatore 15 per portarvi la soluzione di urea a bassa concentrazione all’85% in peso, ha un ramo 56 che alimenta una porzione di tale soluzione di urea a bassa concentrazione all’85% in peso al preconcentratore 55.

Il preconcentratore 55 ha una linea 61 di uscita, dotata di una pompa 62 di circolazione e che esce dal preconcentratore 55 ed entra nella testa 36 dell’evaporatore 15, definendo un tratto della linea 34 di prelievo.

La linea 34 di prelievo sfrutta la pompa 30 di circolazione e collega la linea 29 di uscita dello scrubber 13 (a valle della giunzione 33, cioà ̈ a valle dell’innesto della linea 29 di uscita con la linea 28 di alimentazione acido e della pompa 30 di circolazione), con il preconcentratore 55, a cui alimenta la soluzione acquosa di solfato di ammonio con concentrazione fino a 40% in peso.

Il preconcentratore 55 concentra tale soluzione e la miscela con la soluzione di urea a bassa concentrazione (intorno a 85% in peso) per produrre una soluzione acquosa concentrata contenente per esempio circa 40÷50% in peso di solfato di ammonio, che viene poi inviata all’evaporatore 15 dove rimuovendo l’acqua si forma l’eutettico descritto in precedenza.

Il vapore uscente da una testa 63 del preconcentratore 55 Ã ̈ inviato alla testa 32 dello scrubber 13 con una linea 66 vapore.

Nella forma di attuazione di figura 4, nelle quali i dettagli simili o uguali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri, l’unità 10 di solidificazione dell’impianto urea 1 à ̈ una unità di granulazione, comprendente un granulatore 71.

Anche il granulatore 71 opera con un flusso d’aria di raffreddamento, schematicamente rappresentato dalla freccia 23 in figura 4 e che, dopo avere raffreddato l’urea, à ̈ inviato per l’abbattimento di ammoniaca allo scrubber 13, attraverso la linea gas 24.

Il sistema di recupero 2 Ã ̈ del tutto analogo a quello descritto con riferimento alle figure 2 e 3, non richiedendo particolari adattamenti alla presenza del granulatore 71.

Resta infine inteso che al metodo e al sistema qui descritti ed illustrati possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall’ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims (43)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto in un impianto urea (1) e in particolare da una unità (10) di solidificazione dell’impianto urea, comprendente le fasi di: - trattare un flusso gassoso uscente da una unità (10) di solidificazione in uno scrubber (13) collegato all’unità (10) di solidificazione, per abbattere ammoniaca da detto flusso gassoso e formare una soluzione di solfato di ammonio; - prelevare la soluzione di solfato di ammonio dallo scrubber (13); - miscelare la soluzione di solfato di ammonio con una soluzione di urea a bassa concentrazione prodotta nell’impianto urea (1) e rimuovere acqua in un evaporatore (15), in modo da preparare un eutettico di urea e solfato di ammonio; - inviare all’unità (10) di solidificazione detto eutettico in miscela con urea fusa ad alta concentrazione prodotta dall’impianto urea (1).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la soluzione di urea a bassa concentrazione alimentata all’evaporatore (15) ha una concentrazione inferiore all’urea fusa ad alta concentrazione che viene miscelata con l’eutettico.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13) à ̈ alimentata all’evaporatore (15) in cui si prepara l’eutettico di urea e solfato di ammonio; e l’eutettico prodotto nell’evaporatore (15) à ̈ miscelato all’urea fusa ad alta concentrazione che viene inviata all’unità (10) di solidificazione.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la soluzione di solfato di ammonio prelevata dallo scrubber (13) à ̈ aggiunta di acido solforico prima di essere inviata all’evaporatore (15).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la soluzione di solfato di ammonio alimentata all’evaporatore (15) ha una concentrazione fino a circa 40% in peso.
6. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la soluzione di urea a bassa concentrazione ha una concentrazione inferiore a 95% in peso e preferibilmente inferiore a 90% in peso e indicativamente intorno a 85% in peso.
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di concentrare la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13) e la soluzione di urea a bassa concentrazione, con separazione di una fase vapore e formazione dell’eutettico di urea e solfato di ammonio.
8. 8. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di rimuovere acqua dalla miscela formata dalla soluzione di solfato di ammonio e dalla soluzione di urea a bassa concentrazione prodotta nell’impianto urea (1), in modo tale da lasciare solo tracce residue d’acqua nella miscela.
9. 9. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di ricircolare una porzione dell’eutettico preparato nell’evaporatore (15) a una testa (36) dell’evaporatore (15).
10. 10. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la soluzione di solfato di ammonio uscente dallo scrubber (13) ha concentrazione fino a circa 40% in peso e la soluzione di urea a bassa concentrazione prodotta nell’impianto urea (1) ha concentrazione intorno a 85% in peso.
11. 11. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’eutettico ha una concentrazione di solfato di ammonio inferiore al 60% in peso.
12. 12. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità (10) di solidificazione comprende una torre di prilling (11), oppure un granulatore (71).
13. 13. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di abbattere l’ammoniaca presente nel flusso gassoso uscente dall’unità (10) di solidificazione per reazione con acido solforico nello scrubber (13), con formazione di una soluzione acquosa di solfato di ammonio che à ̈ inviata dallo scrubber (13) all’evaporatore (15).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, comprendente le fasi di alimentare acido solforico allo scrubber (13); e ricircolare nello scrubber (13) un flusso di uscita contenente la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13) à ̈ in parte ricircolata nello scrubber (13), previa aggiunta di acido solforico fresco, e in parte inviata all’evaporatore (15).
16. 16. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la portata dell’urea fusa ad alta concentrazione à ̈ circa 100÷200 volte la portata dell’eutettico di urea e solfato di ammonio proveniente dall’evaporatore (15).
17. 17. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la miscela finale ottenuta contiene una quantità di solfato di ammonio inferiore allo 0,5% in peso.
18. 18. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’evaporatore (15) à ̈ un evaporatore sottovuoto.
19. 19. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di: inviare una fase vapore separata nell’evaporatore (15) a un condensatore (48), e condensare la fase vapore a formare un condensato che, eventualmente integrato con acqua esterna, à ̈ inviato allo scrubber (13).
20. 20. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di preconcentrare la soluzione di solfato di ammonio uscente dallo scrubber (13) prima di inviarla all’evaporatore (15).
21. 21. Metodo secondo la rivendicazione 20, comprendente una fase di miscelare la soluzione concentrata di solfato di ammonio con una prima porzione della soluzione di urea a bassa concentrazione, per produrre una soluzione acquosa concentrata contenente per esempio circa 40-50% in peso di solfato di ammonio, che viene poi inviata all’evaporatore (15) dove rimuovendo l’acqua si forma l’eutettico di urea e solfato di ammonio.
22. 22. Sistema di recupero (2) per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto in un impianto urea (1) e in particolare da una unità (10) di solidificazione dell’impianto urea, comprendente: uno scrubber (13), collegato alla unità (10) di solidificazione per trattare un flusso gassoso uscente dalla unità (10) di solidificazione; un circuito di miscelazione (14), che collega lo scrubber (13) a una linea di alimentazione (12) principale che porta urea fusa ad alta concentrazione all’unità (10) di solidificazione; il circuito di miscelazione (14) avendo un evaporatore (15) configurato in modo da produrre un eutettico di urea e solfato di ammonio e collegato alla linea di alimentazione (12) principale per inviare all’unità (10) di solidificazione detto eutettico in miscela con l’urea fusa ad alta concentrazione.
23. 23. Sistema secondo la rivendicazione 22, in cui il circuito di miscelazione (14) comprende una linea di alimentazione (37) secondaria, che collega una uscita (38) ausiliaria dell’impianto urea (1) con una testa (36) dell’evaporatore (15) e che alimenta all’evaporatore (15) una soluzione di urea a bassa concentrazione, avente concentrazione inferiore all’urea fusa ad alta concentrazione portata dalla linea di alimentazione (12) principale.
24. 24. Sistema secondo la rivendicazione 23, in cui il circuito di miscelazione (14) comprende una linea (34) di prelievo, che collega una linea (29) di uscita dello scrubber (13) con la testa (36) dell’evaporatore (15); e una linea (41) di uscita miscela, che esce dall’evaporatore (15) e si innesta sulla linea di alimentazione (12) principale.
25. 25. Sistema secondo la rivendicazione 24, in cui la linea (34) di prelievo si diparte dalla linea (29) di uscita dello scrubber (13) a valle di una giunzione (33) in cui la linea (29) di uscita si innesta con una linea (28) di alimentazione acido che alimenta acido solforico allo scrubber (13) per il trattamento del flusso gassoso.
26. 26. Sistema secondo la rivendicazione 24 o 25, in cui la linea (34) di prelievo alimenta all’evaporatore (15) una soluzione acquosa di solfato di ammonio con concentrazione fino a circa 40% in peso.
27. 27. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 23 a 26, in cui la linea di alimentazione (37) secondaria alimenta all’evaporatore (15) una soluzione di urea a bassa concentrazione, inferiore a 95% in peso e preferibilmente inferiore a 90% in peso e indicativamente intorno a 85% in peso.
28. 28. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 23 a 27, in cui l’evaporatore (15) à ̈ configurato per concentrare la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13) e la soluzione di urea a bassa concentrazione proveniente dalla linea di alimentazione (37) secondaria, con separazione di una fase vapore e formazione dell’eutettico di urea e solfato di ammonio.
29. 29. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 23 a 28, in cui l’evaporatore (15) à ̈ configurato in modo da rimuovere acqua dalla miscela formata dalla soluzione di solfato di ammonio e dalla soluzione di urea a bassa concentrazione prodotta nell’impianto urea (1) fino a lasciare solo tracce residue d’acqua nella miscela.
30. 30. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 23 a 29, in cui il circuito di miscelazione (14) comprende una linea (43) di ricircolo che collega la linea (41) di uscita miscela con la testa (36) dell’evaporatore (15).
31. 31. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 23 a 30, in cui la soluzione di solfato di ammonio uscente dallo scrubber (13) ha concentrazione fino a circa 40% in peso e la soluzione di urea a bassa concentrazione proveniente dalla linea di alimentazione (37) secondaria ha concentrazione intorno a 85% in peso.
32. 32. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 31, in cui l’eutettico ha una concentrazione di solfato di ammonio inferiore al 60% in peso.
33. 33. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 32, in cui l’unità (10) di solidificazione comprende una torre di prilling (11), oppure un granulatore (71).
34. 34. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 33, in cui lo scrubber (13) à ̈ configurato in modo da abbattere l’ammoniaca presente nel flusso gassoso uscente dalla unità (10) di solidificazione per reazione con acido solforico, con formazione di una soluzione acquosa di solfato di ammonio che à ̈ inviata dallo scrubber (13) all’evaporatore (15).
35. 35. Sistema secondo la rivendicazione 34, in cui lo scrubber (13) ha una linea (28) di alimentazione acido che alimenta acido solforico allo scrubber (13); e una linea (29) di uscita che collega un fondo (31) e una testa (32) dello scrubber (13) per ricircolare un flusso di uscita contenente la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13).
36. 36. Sistema secondo la rivendicazione 34 o 35, in cui la soluzione di solfato di ammonio prodotta nello scrubber (13) à ̈ in parte ricircolata nello scrubber (13), previa aggiunta di acido solforico fresco, e in parte inviata all’evaporatore (15).
37. 37. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 36, in cui la portata dell’urea ad alta concentrazione à ̈ circa 100÷200 volte la portata dell’eutettico di urea e solfato di ammonio proveniente dall’evaporatore (15).
38. 38. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 37, in cui la miscela finale ottenuta contiene una quantità di solfato di ammonio inferiore allo 0,5% in peso.
39. 39. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 38, in cui l’evaporatore (15) à ̈ un evaporatore sottovuoto.
40. 40. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 39, in cui una linea (46) vapore collega una uscita vapore (47) dell’evaporatore (15) a un condensatore (48), dove la fase vapore separata nell’evaporatore (15) viene inviata per essere condensata a formare un condensato che, eventualmente integrato con acqua esterna alimentata tramite una linea (49) di alimentazione acqua, à ̈ inviato a una testa (32) dello scrubber (13), tramite una linea (51) condensato che collega il condensatore (48) allo scrubber (13).
41. 41. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 22 a 40, comprendente un preconcentratore (55), collocato a monte dell’evaporatore (15) lungo una linea (34) di prelievo che alimenta la soluzione di solfato di ammonio uscente dallo scrubber (13) all’evaporatore (15), in modo da trattare e preconcentrare la soluzione di solfato di ammonio uscente dallo scrubber (13) prima di inviarla all’evaporatore (15).
42. 42. Sistema secondo la rivendicazione 41, in cui la linea di alimentazione (37) secondaria, che collega l’impianto urea (1) all’evaporatore (15) per portarvi la soluzione di urea a bassa concentrazione, ha un ramo (56) che alimenta una porzione di tale soluzione di urea a bassa concentrazione al preconcentratore (55).
43. 43. Impianto urea (1), comprendente un sistema di recupero (2) per il recupero di solfato di ammonio da un flusso gassoso prodotto nell’impianto urea (1) e in particolare da una unità (10) di solidificazione dell’impianto urea; l’impianto essendo caratterizzato dal fatto che il sistema di recupero (2) à ̈ un sistema di recupero secondo una delle rivendicazioni da 22 a 42.