RU2773193C2

RU2773193C2 - Method and system intended to absorb ammonia from pow gas generated in a urea production unit

Info

Publication number: RU2773193C2
Application number: RU2019129593A
Authority: RU
Inventors: Лука РУНЬОНЕ
Original assignee: Касале Са
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2022-05-31

Abstract

FIELD: ammonia removing process.

SUBSTANCE: invention relates to a process for removing ammonia from an ammonia-containing purge gas from a urea plant. The method includes: a) contacting said ammonia-containing purge gas with a carbon dioxide stream; b) cooling at least one of the following: said ammonia-containing purge gas prior to interaction with said carbon dioxide stream, said carbon dioxide stream prior to interaction with an ammonia-containing purge gas, a mixture of purge gas and carbon dioxide, obtained in the reaction step a), c) in the thus obtained cooled mixture of purge gas and carbon dioxide, at least some of the ammonia contained in the purge gas is reacted to form one or more ammonium salts and a multi-phase mixed stream is obtained, containing ammonium salts, and d) removing said ammonium salts from said mixed stream. The invention also relates to a device.

EFFECT: invention makes it possible to efficiently remove ammonia from purge gas containing inert gas.

17 cl, 2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение относится к области синтеза мочевины и в нем раскрыт способ и система, предназначенные для удаления аммиака из продувочного газа, образующегося в установке для получения мочевины.The present invention relates to the field of urea synthesis and discloses a process and system for removing ammonia from a purge gas from a urea plant.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Мочевину синтезируют по реакции аммиака и диоксида углерода при высоких температуре и давлении. Обзор методик синтеза мочевины в промышленности приведен в публикации Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag.Urea is synthesized by the reaction of ammonia and carbon dioxide at high temperature and pressure. For an overview of industrial synthesis of urea, see Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag.

Обычно установка для получения мочевины включает работающую при высоком давлении секцию синтеза, секцию извлечения, секцию выпаривания в вакууме и обработки водой, и секцию заключительной обработки. Секция синтеза включает реактор для синтеза мочевины и может дополнительно включать аппарат для отпаривания и аппарат для конденсации, работающие при использующемся для синтеза давлении в так называемом контуре синтеза высокого давления.Typically, a urea plant includes a high-pressure synthesis section, a recovery section, a vacuum evaporation and water treatment section, and a finishing section. The synthesis section includes a reactor for the synthesis of urea and may further include a stripper and a condenser operating at the pressure used for the synthesis in a so-called high pressure synthesis loop.

В секции синтеза получают водный раствор мочевины, содержащий непрореагировавшие аммиак и диоксид углерода, который обрабатывают в секции извлечения с целью извлечения непрореагировавших реагентов в виде рециклового раствора, обычно называющегося раствором карбамата аммония, который направляют обратно в секцию синтеза. Концентрированный раствор мочевины, полученный в секции извлечения, дополнительно концентрируют в секции выпаривания в вакууме и получают расплав мочевины или высококонцентрированный раствор. В секции заключительной обработки обрабатывают указанный расплав или раствор и получают продукт - твердую мочевину в форме небольших кусочков или гранул.The synthesis section produces an aqueous urea solution containing unreacted ammonia and carbon dioxide, which is treated in the recovery section to recover the unreacted reactants as a recycle solution, commonly referred to as the ammonium carbamate solution, which is sent back to the synthesis section. The concentrated urea solution obtained in the recovery section is further concentrated in the vacuum evaporation section to obtain a urea melt or highly concentrated solution. In the final processing section, said melt or solution is processed and a solid urea product is obtained in the form of small pieces or granules.

Затруднением, существующим в известных установках для получения мочевины, является обработка продувочного газа. Продувочный газ извлекают, например, из одного или большего количества устройств, находящихся в любой из указанных выше секций: секции синтеза, секции извлечения и секции выпаривания в вакууме.A difficulty that exists in known plants for the production of urea is the treatment of the purge gas. The purge gas is extracted, for example, from one or more devices located in any of the above sections: the synthesis section, the extraction section and the vacuum evaporation section.

Извлечение потока (потоков) продувочного газа необходимо для предотвращения накапливания инертного газа, который по определению не участвует в реакциях синтеза. Кроме того, наличие инертного газ препятствует превращению реагентов в мочевину. В частности, накопление такого инертного газа сильно влияет на рабочие характеристики реактора.Recovery of the purge gas stream(s) is necessary to prevent the accumulation of inert gas, which by definition does not participate in synthesis reactions. In addition, the presence of an inert gas prevents the conversion of the reactants into urea. In particular, the accumulation of such an inert gas greatly affects the performance of the reactor.

Инертный газ может содержать один или большее количество следующих: азот, кислород, метан, аргон и водород, которые попадают в систему в виде примесей, содержащихся в являющемся сырьем диоксиде углерода. Инертный газ может дополнительно содержать воздух или чистый кислород, добавленные в реактор (например, добавленные к являющемуся сырьем диоксиду углерода) для пассивации.The inert gas may contain one or more of the following: nitrogen, oxygen, methane, argon, and hydrogen, which enter the system as impurities contained in the carbon dioxide feedstock. The inert gas may further comprise air or pure oxygen added to the reactor (eg added to the carbon dioxide feedstock) for passivation.

Продувочный газ неизбежно содержит некоторое количество газообразных аммиака и диоксида углерода. Следует отметить, что в способе получения мочевины необходимо использовать некоторый избыток аммиака и аммиак является обладающим высокой летучестью соединением, которое легко попадает в отходящий газ.The purge gas inevitably contains some gaseous ammonia and carbon dioxide. It should be noted that in the process for producing urea, it is necessary to use some excess of ammonia, and ammonia is a highly volatile compound that easily enters the exhaust gas.

Наличие диоксида углерода и аммиака в продувочном газе приводит к ряду затруднений. Во-первых, удаление таких газообразных реагентов из системы является нежелательным; во-вторых, необходимо ограничить или устранить выбросы диоксида углерода и аммиака в атмосферу. Это является особенно важным в случае аммиака, который является токсичным газом и известным источником загрязнения окружающей среды. В некоторых установках в соответствии с действующим законодательством уровень выбросов аммиака должен соответствовать строгим требованиям, например, составлять менее 100 част./млн.The presence of carbon dioxide and ammonia in the purge gas leads to a number of difficulties. First, removing such gaseous reactants from the system is undesirable; second, it is necessary to limit or eliminate emissions of carbon dioxide and ammonia into the atmosphere. This is especially important in the case of ammonia, which is a toxic gas and a known source of environmental pollution. In some plants, current legislation requires ammonia emissions to meet stringent requirements, such as less than 100 ppm.

Методики предшествующего уровня техники, предназначенные для регулирования уровня выбросов аммиака, включают промывку содержащего аммиак продувочного газа водой или кислотой, или сжигание продувочного газа. Однако они обладают некоторыми недостатками.Prior art techniques for controlling ammonia emissions include washing the ammonia-containing purge gas with water or acid, or burning the purge gas. However, they have some disadvantages.

Промывка водой обладает тем недостатком, что при этом получают разбавленный водный раствор аммиака, который невозможно без ограничений выпускать в окружающую среду, и его обычно извлекают в установке для получения мочевины, например, в секции извлечения. Однако добавление дополнительного количества воды при проведении способа является нежелательным, поскольку вода смещает равновесие реакции в сторону, противоположную образованию мочевины. Кроме того, только путем промывки водой обычно невозможно обеспечить необходимое низкое содержание аммиака в газе.Washing with water has the disadvantage that a dilute aqueous ammonia solution is obtained, which cannot be released to the environment without restriction, and is usually recovered in a urea plant, for example in a recovery section. However, adding more water during the process is undesirable because water shifts the reaction equilibrium in the direction opposite to the formation of urea. In addition, it is generally not possible to achieve the desired low ammonia content in the gas by washing with water alone.

Промывка кислотой является более эффективной для удаления аммиака и с ее помощью можно обеспечить остаточное содержание, составляющее 100 част./млн или менее. Однако при этом необходимо дорогостоящее оборудование и образуются большие количества водного раствора, содержащего соль аммония, такую как нитрат аммония или сульфат аммония, который каким-либо образом необходимо удалить. Непосредственное использование этого раствора возможно только в установках, предназначенных для совместного получения мочевины и нитрата (МАН) или сульфата мочевины-аммония. Если установка для получения мочевины не обеспечивает получение такого нитрата или сульфата, то затруднением является наличие побочного продукта - раствора, полученного при промывке кислотой.Acid washing is more effective in removing ammonia and can be used to achieve a residual content of 100 ppm or less. However, this requires expensive equipment and produces large amounts of an aqueous solution containing an ammonium salt such as ammonium nitrate or ammonium sulfate, which must somehow be removed. The direct use of this solution is possible only in installations designed for the joint production of urea and nitrate (MAN) or urea-ammonium sulfate. If the urea plant does not provide such nitrate or sulfate, then the presence of a by-product - the solution obtained from acid washing - is a difficulty.

При использовании технологии сжигания в поток инертного газа добавляют вспомогательное топливо, такое как метан, и его сжигают, чтобы сжечь весь аммиак. Эта технология в настоящее время является устаревшей и обладает тем недостатком, что необходимо топливо и при этом образуются оксиды азота, которые необходимо удалить в специальном модуле для удаления NO_x, который является чрезвычайно дорогостоящим.In combustion technology, an auxiliary fuel such as methane is added to the inert gas stream and combusted to burn off all the ammonia. This technology is now obsolete and has the disadvantage that fuel is needed and nitrogen oxides are generated, which must be removed in a dedicated NO _x removal module, which is extremely expensive.

В ЕР 0891968 раскрыт способ уменьшения выбросов остаточного свободного аммиака из установки для получения мочевины, включающий добавление диоксида углерода к расплаву мочевины.EP 0 891 968 discloses a process for reducing residual free ammonia emissions from a urea plant, comprising adding carbon dioxide to a urea melt.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков предшествующего уровня техники. В частности, задачей настоящего изобретения является разработка эффективной и экономичной системы, предназначенной для удаления аммиака из содержащего инертный газ продувочного газа, выходящего из установки для получения мочевины.The objective of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, it is an object of the present invention to provide an efficient and economical system for removing ammonia from an inert gas-containing purge gas leaving a urea plant.

Эти задачи решены с помощью способа удаления аммиака из содержащего аммиак продувочного газа, выходящего из установки для получения мочевины, соответствующего формуле изобретения. Другие предпочтительные особенности настоящего изобретения приведены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения. Объектом настоящего изобретения также является система, предназначенная для поглощения аммиака, соответствующая формуле изобретения.These problems are solved by means of a method for removing ammonia from an ammonia-containing purge gas leaving a urea plant according to the claims. Other preferred features of the present invention are given in the attached dependent claims. The subject of the present invention is also a system for absorbing ammonia according to the claims.

Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, включает введение содержащего аммиак продувочного газа в непосредственное взаимодействие с диоксидом углерода и обеспечение охлаждения с целью получения охлажденного смешанного потока. По меньшей мере некоторое количество аммиака, содержащегося в продувочном газе, вступает в реакцию с образованием одной или большего количества солей аммония и таким образом получают многофазный смешанный поток, содержащий соли аммония.The process of the present invention includes reacting an ammonia-containing purge gas directly with carbon dioxide and providing refrigeration to produce a cooled mixed stream. At least some of the ammonia contained in the purge gas reacts to form one or more ammonium salts and thus a multi-phase mixed stream containing ammonium salts is obtained.

Охлаждение обеспечивают с помощью по меньшей мере одной из следующих методик:Cooling is provided by at least one of the following techniques:

охлаждение содержащего аммиак продувочного газа, проводимое до взаимодействия указанным потоком с диоксида углерода, охлаждение указанного потока диоксида углерода, проводимое до взаимодействия с содержащим аммиак продувочным газом, охлаждение смеси продувочного газа и диоксида углерода.cooling the ammonia-containing purge gas prior to interaction with said carbon dioxide stream, cooling said carbon dioxide stream prior to interaction with the ammonia-containing purge gas, cooling the mixture of purge gas and carbon dioxide.

Указанный содержащий аммиак продувочный газ может представлять собой один поток или несколько потоков, выходящих из разных секций указанной установки для получения мочевины. В предпочтительном варианте осуществления разные выходящие потоки собирают в главном коллекторе и полученный поток обрабатывают в соответствии с настоящим изобретением.Said ammonia-containing purge gas may be a single stream or multiple streams coming from different sections of said urea plant. In a preferred embodiment, the various effluent streams are collected in a main header and the resulting stream is treated in accordance with the present invention.

Предпочтительно, если диоксид углерода является газообразным. Однако в некоторых вариантах осуществления диоксид углерода может находиться при низкой температуре и диоксид углерода может становиться жидким. Предпочтительно, если молярная доля жидкости в диоксиде углерода, если она содержится, составляет не более 0,1.Preferably the carbon dioxide is gaseous. However, in some embodiments, the implementation of the carbon dioxide may be at a low temperature and the carbon dioxide may become liquid. Preferably, the mole fraction of liquid in carbon dioxide, if present, is not more than 0.1.

Температура смешанного потока, содержащего одну или большее количество указанных твердых солей аммония, предпочтительно равна ниже 10°С (283 K), более предпочтительно находится в диапазоне от 10 до -30°С (от 283 до 243 K) и более предпочтительно, если его давление равно давлению окружающей среды или выше, предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 10 бар абс, более предпочтительно от 1 до 2 бар абс.The temperature of the mixed stream containing one or more of said solid ammonium salts is preferably below 10° C. (283 K), more preferably in the range of 10 to -30° C. (283 to 243 K) and more preferably if pressure equal to or higher than ambient pressure, preferably in the range of 1 to 10 bar abs, more preferably 1 to 2 bar abs.

В разных вариантах осуществления настоящего изобретения указанный смешанный поток может включать две фазы, т.е. твердое вещество и газ, или три фазы, а именно, твердое вещество, жидкость и газ. Аммиак, содержащийся в продувочном газе, отделяют в виде солей аммония, содержащихся в твердой фазе.In various embodiments of the present invention, said mixed stream may include two phases, i.e. solid and gas, or three phases, namely, solid, liquid and gas. The ammonia contained in the purge gas is separated in the form of ammonium salts contained in the solid phase.

В первых вариантах осуществления содержащий аммиак продувочный газ вводят во взаимодействие с холодным диоксидом углерода, т.е. охлаждение обеспечено самим диоксидом углерода. Предпочтительно, если холодный диоксид углерода находится в газообразном состоянии.In first embodiments, an ammonia-containing purge gas is reacted with cold carbon dioxide, i. e. cooling is provided by the carbon dioxide itself. Preferably, the cold carbon dioxide is in a gaseous state.

Во вторых вариантах осуществления охлаждение обеспечивают с помощью дополнительной охлаждающей среды. Так, например, в предпочтительном варианте осуществления к смеси продувочного газа и диоксида углерода добавляют подходящую охлаждающую среду. Предпочтительно, если охлаждающей средой является подходящий растворитель, обладающей низкой растворяющей способностью по отношению к аммиаку и диоксиду углерода. Более предпочтительно, если растворителем является органическое масло.In the second embodiments, cooling is provided by an additional cooling medium. Thus, for example, in a preferred embodiment, a suitable cooling medium is added to the mixture of purge gas and carbon dioxide. Preferably, the cooling medium is a suitable solvent having a low solvent power with respect to ammonia and carbon dioxide. More preferably, the solvent is an organic oil.

В третьих вариантах осуществления содержащий аммиак продувочный газ охлаждают до его смешивания с диоксидом углерода.In third embodiments, the ammonia-containing purge gas is cooled prior to mixing with carbon dioxide.

Приведенные выше варианты осуществления можно объединить, т.е. для обеспечения целевой температуры можно использовать две или большее количество методик.The above embodiments can be combined, ie. two or more techniques can be used to achieve the target temperature.

Настоящее изобретение относится к десублимации аммиака из газовой фазы в твердую фазу, в основном в соответствии с приведенными ниже равновесными реакциями:The present invention relates to the desublimation of ammonia from the gas phase to the solid phase, essentially according to the following equilibrium reactions:

в которых NH₄HCO₃ обозначает твердый бикарбонат аммония; (NH₄)₂CO₃ обозначает твердый карбонат аммония; NH₄COONH₂ обозначает карбамат аммония; (тв.) обозначает твердую и (г.) обозначает газовую фазу.in which NH ₄ HCO ₃ denotes solid ammonium bicarbonate; (NH ₄ ) ₂ CO ₃ is solid ammonium carbonate; NH ₄ COONH ₂ is ammonium carbamate; (s.) denotes the solid and (g.) denotes the gas phase.

В зависимости от условий соли аммония могут находиться в гидратированной форме, связанные с одной или большим количеством молекул воды, например (NH₄)₂CO₃×2H₂O (дигидрат карбоната аммония). При извлечении продувочного газа при нормальных температуре и давлении указанная фаза продувочного газа является стабильной в газовой фазе, т.е. равновесие реакций (1) (2) и (3) сильно смещено в сторону образования продуктов, которые все находятся в газовой фазе.Depending on the conditions, the ammonium salts may be in a hydrated form associated with one or more water molecules, for example (NH ₄ ) ₂ CO ₃ ×2H ₂ O (ammonium carbonate dihydrate). When the purge gas is recovered at normal temperature and pressure, said purge gas phase is stable in the gas phase, i.e. the equilibrium of reactions (1) (2) and (3) is strongly shifted towards the formation of products, which are all in the gas phase.

Дополнительное количество диоксида углерода, который является реагентом для описанных выше реакций, определяет потребление аммиака, содержащегося продувочном газе, поскольку аммиак становится лимитирующим реагентом. Предпочтительно, если продувочный газ насыщен диоксидом углерода.The additional amount of carbon dioxide, which is a reactant for the reactions described above, determines the consumption of ammonia contained in the purge gas, since ammonia becomes the limiting reactant. Preferably, the purge gas is saturated with carbon dioxide.

Кроме того, поскольку диоксид углерода является реагентом во всех реакциях, при равновесии он уменьшает парциальное давление газообразного аммиака. Этот эффект основан на принципе Ле Шателье, в соответствии с которым увеличение концентрации реагента (СО₂) в химической реакции увеличивает концентрацию продуктов (солей аммония) вследствие потребления сореагента (NH₃).In addition, since carbon dioxide is a reactant in all reactions, at equilibrium it reduces the partial pressure of ammonia gas. This effect is based on Le Chatelier's principle, according to which an increase in the concentration of a reactant (CO ₂ ) in a chemical reaction increases the concentration of products (ammonium salts) due to the consumption of a co-reagent (NH ₃ ).

В первых вариантах осуществления, в которых в способе проводят охлаждение холодным диоксидом углерода, взаимодействие продувочного газа с холодным СО₂ приводит к образованию твердых солей аммония, диспергированных в газовой фазе. Газовая фаза включает инертный газ и избыток диоксида углерода.In first embodiments where the process is cooled with cold carbon dioxide, the reaction of the purge gas with cold CO ₂ results in the formation of solid ammonium salts dispersed in the gas phase. The gas phase includes an inert gas and an excess of carbon dioxide.

Скорость потока и/или температуру холодного диоксида углерода регулируют для поддержания температуры смешанного потока в границах целевого диапазона, например, равной ниже 10°С (примерно 283 K) и более предпочтительно находящейся в диапазоне от 10 до -30°С (от 283 до 243 K).The flow rate and/or temperature of the cold carbon dioxide is controlled to maintain the temperature of the mixed stream within the target range, for example, below 10°C (about 283 K) and more preferably in the range from 10 to -30°C (from 283 to 243 K).

Для обеспечения охлаждения холодный диоксид углерода обладает температурой, более низкой, чем температура входящего продувочного газа. В предпочтительных вариантах осуществления температура указанного холодного диоксида углерода равна -10°С (263 K) или ниже, предпочтительно находится в диапазоне от - 25 до -65°С (от 248 до 208 K).To provide cooling, the cold carbon dioxide has a temperature lower than the temperature of the incoming purge gas. In preferred embodiments, the temperature of said cold carbon dioxide is -10°C (263 K) or lower, preferably in the range of -25 to -65°C (248 to 208 K).

Добавление холодного СО₂ приводит к понижению температуры, что приводит к смещению равновесия реакций (1), (2) и (3) вправо и способствует образованию твердых солей аммония. Смешанный поток, полученный после взаимодействия с холодным диоксидом углерода, представляет собой многофазный поток, содержащий газовую фазу, обедненную аммиаком и в основном состоящую из инертного газа, и твердую фазу, содержащую десублимированный аммиак.The addition of cold CO ₂ leads to a decrease in temperature, which leads to a shift in the equilibrium of reactions (1), (2) and (3) to the right and promotes the formation of solid ammonium salts. The mixed stream obtained after reaction with cold carbon dioxide is a multi-phase stream containing a gas phase depleted in ammonia and mainly consisting of an inert gas and a solid phase containing desublimated ammonia.

Во вторых вариантах осуществления, в которых в способе проводят охлаждение растворителем, взаимодействие аммиака с диоксидом углерода в присутствии холодного растворителя приводит к образованию твердых солей аммония, диспергированных в растворителе.In second embodiments where the process is solvent-cooled, reaction of ammonia with carbon dioxide in the presence of a cold solvent results in the formation of solid ammonium salts dispersed in the solvent.

В одном варианте осуществления диоксид углерода при температуре окружающей среды и при давлении окружающей среды смешивают с содержащим аммиак продувочным газом в аппарате для введения во взаимодействие (абсорбционный аппарат), в который впрыскивают холодное органическое масло. Аппаратом для введения во взаимодействие предпочтительно является колонна, содержащая насадку или тарелки. Таким образом получают суспензию, содержащую соли аммония, диспергированные в растворителе. Соли аммония выделяют из суспензии путем фильтрования и безопасным образом удаляют, тогда как растворитель, который сначала охлаждают в специальном теплообменнике, работающем как криостат, рециркулируют в абсорбционный аппарат.In one embodiment, carbon dioxide at ambient temperature and at ambient pressure is mixed with an ammonia-containing purge gas in a contactor (absorber) into which cold organic oil is injected. The reaction apparatus is preferably a column containing packing or trays. In this way, a suspension is obtained containing ammonium salts dispersed in a solvent. The ammonium salts are separated from the suspension by filtration and safely removed, while the solvent, which is first cooled in a special heat exchanger acting as a cryostat, is recycled to the absorption apparatus.

В третьих вариантах осуществления продувочный газ подходящим образом охлаждают. Это можно осуществить, например, в подходящем теплообменнике (также называющемся криогенным теплообменником) с использованием охлаждающей среды.In third embodiments, the purge gas is suitably cooled. This can be done, for example, in a suitable heat exchanger (also referred to as a cryogenic heat exchanger) using a cooling medium.

Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения количество остаточного свободного аммиака, содержащегося в газовой фазе смешанного потока, является очень малым, например, несколько частей на миллион. Твердую фазу можно отделить от смешанного потока полностью или частично в зависимости от производительности соответствующего устройства для разделения фаз. Предпочтительно, если отделяют всю или в основном всю твердую фазу.In all embodiments of the present invention, the amount of residual free ammonia contained in the gas phase of the mixed stream is very small, for example, a few parts per million. The solid phase can be separated from the mixed stream in whole or in part, depending on the capacity of the respective phase separator. Preferably, all or substantially all of the solid phase is separated.

Твердую фазу, содержащую аммиак, можно захватить с использованием недорогостоящих методик, например, с использованием фильтрующего или поглощающего устройства. Вследствие очень низкого остаточного количества свободного аммиака, содержащегося в газовой фазе, получают в основном не содержащий аммиак газ.The solid phase containing ammonia can be captured using inexpensive techniques, such as using a filter or absorption device. Due to the very low residual amount of free ammonia contained in the gas phase, an essentially ammonia-free gas is obtained.

Другим преимуществом является то, что, в отличие от обычных систем, таких как использующие промывку, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно использовать при более высоком содержании аммиака. Еще одним преимуществом является то, что поглощенный аммиак после промывки можно рециркулировать для использования в способе получения мочевины без добавления чрезмерно большого количества воды или, альтернативно, соли аммония можно отделить и выбросить в виде твердого вещества, что устраняет необходимость рециркуляции для использования в способе получения мочевины.Another advantage is that, unlike conventional systems such as those using flushing, the process of the present invention can be used at higher ammonia levels. Another advantage is that the absorbed ammonia after washing can be recycled for use in the urea process without adding excessive amounts of water, or alternatively the ammonium salts can be separated and discarded as a solid, eliminating the need to recycle for use in the urea process .

В установке для получения мочевины холодный СО₂ можно получить при низких затратах. Так, например, установка для получения мочевины обычно включает загрузку СО₂, который сжимают до обеспечения использующегося для синтеза давления с помощью многоступенчатого компрессора с промежуточным охлаждением, и в некоторых вариантах осуществления диоксид углерода, предназначенный для использования в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, отбирают на промежуточной ступени охлаждения в указанном компрессоре и расширяют до обеспечения необходимой низкой температуры. Предпочтительно, если расширение представляет собой свободное расширение без совершения работы, например, проводимое в выпускном клапане.In a urea plant, cold CO ₂ can be produced at low cost. For example, a urea plant typically includes a charge of CO ₂ that is compressed to synthesis pressure using a multi-stage intercooled compressor, and in some embodiments, the carbon dioxide to be used in the process of the present invention is withdrawn at the intermediate stage of cooling in the specified compressor and expand to provide the required low temperature. Preferably, the expansion is a free expansion without doing work, such as in an exhaust valve.

Предпочтительно, если расширение проводят так, чтобы избежать образования жидкого диоксида углерода или ограничить образующееся количество такой жидкости небольшим количеством.Preferably, the expansion is carried out in such a way as to avoid the formation of liquid carbon dioxide or to limit the amount of such liquid formed to a small amount.

В предпочтительном варианте осуществления вторичный поток диоксида углерода отбирают на промежуточной ступени охлаждения при давлении, равном от 65 до 85 бар, и после охлаждения расширяют до обеспечения атмосферного давления. Указанный вторичный поток диоксида обычно составляет примерно от 1 до 10%, предпочтительно от 1 до 5% от полного количества загрузки диоксида углерода.In a preferred embodiment, a secondary carbon dioxide stream is withdrawn in an intermediate cooling stage at a pressure of 65 to 85 bar and, after cooling, expanded to atmospheric pressure. Said secondary dioxide stream is typically about 1 to 10%, preferably 1 to 5% of the total carbon dioxide charge.

В вариантах осуществления, в которых используют охлаждающее вещество, отличающееся от диоксида углерода, не требуется специального охлажденного потока CO₂. Эти варианты осуществления могут являться предпочтительными, когда дополнительное количество СО₂ не имеется в наличии или его по некоторым причинам неудобно использовать, например, вследствие ограниченной производительности имеющегося компрессора.In embodiments that use a refrigerant other than carbon dioxide, no special chilled CO ₂ stream is required. These embodiments may be preferred when additional CO ₂ is not available or is inconvenient for some reason, such as due to the limited capacity of the available compressor.

В способе, предлагаемом в настоящем изобретении, можно использовать необработанный продувочный газ, т.е. в таком виде, в котором он выходит из установки для получения мочевины. Однако способ, предлагаемый в настоящем изобретении, также можно провести после по меньшей мере одной стадии способа, предназначенной для удаления аммиака из продувочного газа. Указанной по меньшей мере одной стадией способа может являться обычная стадия, такая как процедура поглощение кислотой или сжигания. В некоторых вариантах осуществления проводят по меньшей мере одну стадию обработки продувочного газа, извлеченного из установки для получения мочевины, с удалением некоторого количества аммиака и полученный таким образом обедненный аммиаком продувочный газ обрабатывают способом, предлагаемым в настоящем изобретении, для удаления дополнительного количества аммиака.The process of the present invention may use an untreated purge gas, i. e. in the form in which it leaves the plant for the production of urea. However, the process of the present invention can also be carried out after at least one process step for removing ammonia from the purge gas. Said at least one process step may be a conventional step such as an acid absorption or incineration procedure. In some embodiments, at least one step of treating the purge gas recovered from the urea plant is carried out to remove some of the ammonia, and the ammonia-depleted purge gas thus obtained is treated by the method of the present invention to remove additional ammonia.

Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, возможно проводимый после одной или большего количества дополнительных стадий удаления аммиака, может обеспечить очень низкое остаточное содержание аммиака, таким образом обеспечивая приближение к идеальной "установке для получения мочевины с нулевым выбросом". Указанное остаточное содержание обычно составляет менее 50 част./млн и в некоторых вариантах осуществления может достигать 10 част./млн или менее.The process of the present invention, optionally carried out after one or more additional ammonia removal steps, can provide very low residual ammonia, thus approaching the ideal "zero emission urea plant". Said residual content is typically less than 50 ppm and in some embodiments may be as high as 10 ppm or less.

Система, предназначенная для поглощения аммиака, предлагаемая в настоящем изобретении, включает:The ammonia absorption system of the present invention includes:

устройство для смешивания, в которое подают указанный содержащий аммиак продувочный газ и поток диоксида углерода,a mixing device into which said ammonia-containing purge gas and a carbon dioxide stream are supplied,

по меньшей мере одно охлаждающее устройство для содержащего аммиак продувочного газа, охлаждающее устройство для указанного потока диоксида углерода, устройства, предназначенные для добавления охлаждающей среды в указанное устройство для смешивания,at least one cooling device for the purge gas containing ammonia, a cooling device for said carbon dioxide stream, devices for adding a cooling medium to said mixing device,

устройство для смешивания, обеспечивающее получение многофазного смешанного потока, содержащего твердые соли аммония, полученного в результате смешивания и охлаждения продувочного газа и диоксида углерода, и устройство для разделения фаз, в которое можно подать указанный смешанный поток и которое приспособлено для удаления указанных солей аммония из указанного смешанного потока.a mixing device for obtaining a multi-phase mixed stream containing solid ammonium salts obtained by mixing and cooling the purge gas and carbon dioxide, and a phase separation device into which said mixed stream can be fed and which is adapted to remove said ammonium salts from said mixed flow.

Предпочтительно, если указанное устройство для смешивания включает смеситель или эжектор.Preferably, said mixing device includes a mixer or an ejector.

Предпочтительно, если указанное устройство для разделения фаз включает фильтрующее устройство для системы твердое вещество - газ или поглощающее устройство.Preferably, said phase separation device comprises a filter device for a solid-gas system or an absorption device.

Предпочтительно, если охлаждающим устройством для содержащего аммиак продувочного газа является теплообменник, предназначенный для непрямого теплообмена с использованием охлаждающей среды.Preferably, the cooling device for the ammonia-containing purge gas is a heat exchanger for indirect heat exchange using a cooling medium.

Предпочтительно, если охлаждающим устройством для диоксида углерода является экспандер, в котором температуру понижают путем понижения давления диоксида углерода.Preferably, the carbon dioxide cooling device is an expander in which the temperature is lowered by lowering the pressure of the carbon dioxide.

Настоящее изобретение также применимо для переоборудования установок для получения мочевины. В случае переоборудованной установки для получения мочевины ее производительность может быть увеличена и, соответственно, количество аммиака, выделившегося в отходящий газ, также увеличивается. Поэтому количество аммиака в отходящем газе может превышать количество, соответствующее производительности существующей предназначенной для поглощения системы, если она содержится.The present invention is also applicable to retrofitting of urea plants. In the case of a converted plant for the production of urea, its capacity can be increased and, accordingly, the amount of ammonia released into the off-gas is also increased. Therefore, the amount of ammonia in the off-gas may exceed the amount corresponding to the capacity of the existing absorption system, if present.

Системой, предназначенной для поглощения аммиака, предлагаемой в настоящем изобретении, можно заменить существующую систему, предназначенную для поглощения, или ее можно добавить к существующей системе, чтобы обеспечить удаление увеличенного количества аммиака.The ammonia absorption system of the present invention may replace an existing absorption system or may be added to an existing system to allow increased ammonia removal.

Так, например, в некоторых вариантах осуществления систему, предназначенную для поглощения аммиака, предлагаемую в настоящем изобретении, устанавливают после существующей системы, предназначенной для поглощения аммиака, это означает, что в заново установленную систему, предлагаемую в настоящем изобретении, подают обедненный аммиаком поток газа, выходящего из существующей системы.For example, in some embodiments, the ammonia absorption system of the present invention is installed downstream of an existing ammonia absorption system, meaning that the newly installed system of the present invention is supplied with an ammonia-depleted gas stream, out of the existing system.

Настоящее изобретение применимо к известным установкам для получения мочевины без наложения ограничений, например, настоящее изобретение применимо к прямоточным установкам для получения мочевины, установкам для получения мочевины с частичной рециркуляцией, установкам для получения мочевины с полной рециркуляцией, установкам для получения мочевины с отпариванием.The present invention is applicable to known urea plants without limitation, for example, the present invention is applicable to once-through urea plants, partial recirculation urea plants, full recirculation urea plants, stripping urea plants.

Преимущества станут еще более понятны при рассмотрении приведенного ниже описания, относящегося к предпочтительному варианту осуществления.The advantages will become even clearer upon consideration of the following description relating to the preferred embodiment.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фиг. 1 представлена схема установки для получения мочевины, включающей систему, предназначенную для поглощения аммиака, соответствующая первому варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 1 is a diagram of a urea plant including an ammonia absorption system according to the first embodiment of the present invention.

На фиг. 2 представлена схема второго варианта осуществления настоящего изобретения.In FIG. 2 is a diagram of a second embodiment of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

В соответствии с фиг. 1 давление загрузки диоксида углерода 1 повышают до использующегося для синтеза мочевины давления в многоступенчатом компрессоре 2 и полученный поток 3 сжатого СО₂ загружают в установку для получения мочевины 4.In accordance with FIG. 1, the pressure of the carbon dioxide feed 1 is increased to that used for urea synthesis in the multi-stage compressor 2 and the resulting compressed CO ₂ stream 3 is fed to the urea plant 4.

Установка для получения мочевины 4 включает секцию синтеза 20, секцию извлечения 21, секцию выпаривания 22 и секцию заключительной обработки 23.The urea plant 4 includes a synthesis section 20, an extraction section 21, an evaporation section 22 and a final processing section 23.

В установку для получения мочевины 4 также подают загрузку аммиака 24 и в ней получают являющуюся продуктом мочевину М. Из секции выпаривания 22 выгружают некоторое количество воды 25.A charge of ammonia 24 is also fed into the urea plant 4 and the product urea M is produced there. Some water 25 is discharged from the evaporation section 22.

Потоки продувочного газа 5а, 5b и 5с выходят из указанных секций 20, 21 и 22 соответственно и их объединяют в поток 5. Продувочный газ 5 содержит инертные газы, такие как азот, кислород, метан, аргон и водород, и дополнительно содержит некоторое количество аммиака.Purge gas streams 5a, 5b and 5c exit said sections 20, 21 and 22 respectively and are combined into stream 5. Purge gas 5 contains inert gases such as nitrogen, oxygen, methane, argon and hydrogen, and additionally contains some ammonia .

Содержащий аммиак продувочный газ 5 смешивают в смесителе 11 с холодным газообразным диоксидом углерода 26 при подходящей низкой температуре, что приводит к образованию смешанного потока 12, содержащего твердую фазу, состоящую из кристаллов солей аммония, диспергированную в газовой фазе. Указанные кристаллы образуются главным образом благодаря изменению равновесия реакций (1), (2) и (3), описанных выше, что является следствием тщательного смешивания с холодным СО₂. В некоторых вариантах осуществления поток 26 может содержать небольшое количество жидкой фракции.The ammonia-containing purge gas 5 is mixed in a mixer 11 with cold carbon dioxide gas 26 at a suitably low temperature, resulting in a mixed stream 12 containing a solid phase consisting of ammonium salt crystals dispersed in the gas phase. These crystals are formed mainly due to the change in equilibrium of reactions (1), (2) and (3) described above, which is a consequence of thorough mixing with cold CO ₂ . In some embodiments, stream 26 may contain a small amount of liquid fraction.

Твердые соли аммония удаляют из потока 12 в поглощающем устройстве для твердого вещества 13, в которое впрыскивают чистую воду 15, предпочтительно циклически (в полунепрерывном режиме). Соли аммония растворяются в воде и выходят из поглощающего устройства 13 с водным потоком 16. Водный поток 16 можно рециркулировать в установку для получения мочевины 4, например, в секцию извлечения 21.Solid ammonium salts are removed from stream 12 in a solid absorber 13 into which pure water 15 is injected, preferably cyclically (semi-continuously). The ammonium salts dissolve in the water and leave the absorber 13 with the water stream 16. The water stream 16 can be recycled to the urea plant 4, for example to the recovery section 21.

Газ 14, который выходит из поглощающего устройства 13, в основном не содержит аммиак. Как указано выше, только несколько частей на миллион свободного аммиака остается в смешанном потоке 12 и поэтому после удаления твердых солей аммония получают газовую фазу, практически не содержащую аммиак. Так, например, указанный газ 14 содержит менее 10 част./млн аммиака и предпочтительно примерно 5 част./млн.The gas 14 which exits the absorption device 13 is substantially free of ammonia. As indicated above, only a few ppm of free ammonia remains in the mixed stream 12 and therefore, after removal of the solid ammonium salts, a gas phase is obtained which is substantially free of ammonia. For example, said gas 14 contains less than 10 ppm ammonia and preferably about 5 ppm ammonia.

Рециркуляция водного потока 16 в установку для получения мочевины является предпочтительным, поскольку при этом уменьшается полное количество чистой воды, необходимой для поглощения аммиака. Кроме того, количество воды, подаваемое в установку для получения мочевины 4, меньше, чем количество, необходимое для методики промывки водой предшествующего уровне техники. В некоторых вариантах осуществления твердые соли аммония можно выделить и безопасным образом удалить без рециркуляции для использования в способе получения мочевины.Recycling the water stream 16 to the urea plant is advantageous because it reduces the total amount of clean water needed to absorb the ammonia. In addition, the amount of water supplied to the urea plant 4 is less than the amount required for the water washing technique of the prior art. In some embodiments, solid ammonium salts can be isolated and safely removed without recycling for use in a urea production process.

В других вариантах осуществления поглощающее устройство 13 можно заменить другим устройством для разделения фаз, подходящим для разделения твердой фазы и газовой фазы смешанного потока 12. В некоторых вариантах осуществления указанное устройство для разделения фаз может включать фильтр.In other embodiments, the absorption device 13 may be replaced with another phase separator suitable for separating the solid phase and the gas phase of the mixed stream 12. In some embodiments, said phase separator may include a filter.

Получение холодного диоксида углерода 26 описано ниже в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления.The production of cold carbon dioxide 26 is described below in accordance with a preferred embodiment.

Указанный холодный диоксид углерода 26 получают на промежуточной ступени охлаждения 27 в компрессоре 2. Предпочтительно, если промежуточная ступень охлаждения 27 находится между двумя последними ступенями сжатия.Said cold carbon dioxide 26 is produced in the intermediate cooling stage 27 in the compressor 2. Preferably, the intermediate cooling stage 27 is between the last two compression stages.

Промежуточная ступень охлаждения 27 в основном включает использование охлаждающего устройства 7 и устройства для разделения фаз 8. Диоксид углерода 6, отобранный на промежуточной ступени в компрессоре 2, проходит через охлаждающее устройство 7 и затем через устройство для разделения 8.The intermediate cooling stage 27 mainly involves the use of a cooling device 7 and a phase separator 8. The carbon dioxide 6 taken off in the intermediate stage in the compressor 2 passes through the cooling device 7 and then through the separation device 8.

Более значительную часть 9 диоксида углерода 28, выходящего из устройства для разделения 8, повторно направляют на следующую ступень компрессора 2. Вторичный поток 10 отделяют и расширяют до обеспечения намного более низкого давления (например, атмосферного давления) путем пропускания через выпускной клапан 29. Температура газообразного СО₂ существенно понижается благодаря свободному расширению при пропускании через выпускной клапан 29, таким образом получают холодный диоксид углерода 26.The larger portion 9 of the carbon dioxide 28 exiting the separator 8 is redirected to the next stage of the compressor 2. The secondary stream 10 is separated and expanded to a much lower pressure (e.g., atmospheric pressure) by passing through an exhaust valve 29. Temperature of the gaseous CO ₂ is significantly reduced due to free expansion when passing through the exhaust valve 29, thus producing cold carbon dioxide 26.

В другом варианте осуществления вторичный поток 10 можно отделить после охлаждающего устройства 7, но до устройства для разделения фаз 8.In another embodiment, the secondary stream 10 may be separated after the cooling device 7 but before the phase separator 8.

Предпочтительно, если клапан 29 расположен вблизи от входного отверстия смесителя 11, чтобы уменьшить вероятность образования остаточной влаги во вторичном потоке 10.Preferably, the valve 29 is located close to the inlet of the mixer 11 to reduce the possibility of residual moisture in the secondary stream 10.

Предпочтительно, если скорость указанного вторичного потока 10 регулируют для поддержания температуры смешанного потока 12 в границах целевого диапазона. В соответствии с фиг. 1 скорость потока через клапан 29 регулируют с помощью регулятора расхода 30, датчика температуры 31 смешанного потока 12 и измерителя расхода 32 потока диоксида углерода 10.Preferably, if the speed of the specified secondary stream 10 is adjusted to maintain the temperature of the mixed stream 12 within the target range. In accordance with FIG. 1, the flow rate through the valve 29 is controlled by a flow controller 30, a temperature sensor 31 of the mixed flow 12, and a flow meter 32 of the carbon dioxide flow 10.

Регулятор расхода 30 получает данные 33 и 34 от указанного датчика температуры 31 и измерителя расхода 32, соответствующие температуре потока 12 и текущей скорости потока холодного диоксида углерода, направляемого в смеситель 11. На основании этих данных регулятор расхода 30 регулирует скорость потока диоксида углерода, направляемого в смеситель 11, чтобы поддерживать температуру смешанного потока 12 в границах необходимого диапазона, подходящего для десублимации аммиака.Flow controller 30 receives data 33 and 34 from said temperature sensor 31 and flow meter 32 corresponding to the temperature of stream 12 and the current flow rate of cold carbon dioxide sent to mixer 11. Based on these data, flow controller 30 controls the flow rate of carbon dioxide sent to a mixer 11 to maintain the temperature of the mixed stream 12 within the desired range suitable for ammonia desublimation.

На фиг. 2 проиллюстрирован второй вариант осуществления настоящего изобретения.In FIG. 2 illustrates a second embodiment of the present invention.

Содержащий аммиак продувочный газ 5 и диоксид углерода 41 направляют в абсорбционный аппарат 40. Предпочтительно, если абсорбционным аппаратом 40 является насадочная колонна, снабженная подходящей насадкой 50 для усиления переноса тепла и вещества между фазами.The ammonia-containing purge gas 5 and carbon dioxide 41 are sent to the absorption apparatus 40. Preferably, the absorption apparatus 40 is a packed column equipped with a suitable packing 50 to enhance the transfer of heat and matter between the phases.

Диоксид углерода 41 можно отобрать из стороны всасывания компрессора 2. Диоксид углерода 41 может находиться при атмосферном давлении.The carbon dioxide 41 can be withdrawn from the suction side of the compressor 2. The carbon dioxide 41 can be at atmospheric pressure.

Растворитель 48 при низкой температуре (т.е. при -10°С), например, масло предназначенное для работы при низких температурах, впрыскивают в верхнюю часть абсорбционного аппарата 40, например, с помощью впрыскивающего устройства 51, и он вступает с соприкосновение со смесью продувочного газа 5 и диоксида углерода 41 в режиме встречного потока.Solvent 48 at a low temperature (i.e. at -10°C), for example, an oil designed for operation at low temperatures, is injected into the top of the absorption apparatus 40, for example, using an injection device 51, and it comes into contact with the mixture purge gas 5 and carbon dioxide 41 in the counterflow mode.

Аммиак, содержащийся в продувочном газе 5, и диоксид углерода 1а вступают в реакцию при низкой температуре с образованием солей аммония. Многофазный поток 42, содержащий соли аммония, диспергированные в суспензии твердое вещество - жидкость, отбирают из нижней части абсорбционного аппарата 40. Указанный многофазный поток 42 также может содержать кристаллы льда, образовавшиеся из воды, содержащейся в потоках 5 i 41.The ammonia contained in the purge gas 5 and the carbon dioxide 1a react at low temperature to form ammonium salts. A multi-phase stream 42 containing ammonium salts dispersed in a solid-liquid slurry is withdrawn from the bottom of the absorption apparatus 40. Said multi-phase stream 42 may also contain ice crystals formed from the water contained in the streams 5 and 41.

Многофазный поток 42 с помощью подходящего насоса 52 подают в фильтрующее устройство 43, в котором соли аммония отделяют от растворителя Соли аммония содержат некоторое количество кристаллов льда, которые безопасным образом удаляют в виде потока 44.The multiphase stream 42 is fed by a suitable pump 52 to a filter device 43 in which the ammonium salts are separated from the solvent. The ammonium salts contain some ice crystals which are safely removed as stream 44.

Растворитель рециркулируют по линии 45 через теплообменник 46 и повторно получают холодный растворитель 48. В теплообменнике 46 температуру растворителя понижают с помощью подходящего охлаждающего вещества 47, полученного в криостате 49.The solvent is recycled through line 45 through heat exchanger 46 and cold solvent 48 is re-produced. In heat exchanger 46, the temperature of the solvent is lowered using a suitable coolant 47 obtained from cryostat 49.

Как и в случае, показанном на фиг. 1, в основном не содержащий аммиак газ 14 извлекают из верхней части абсорбционного аппарата 40.As in the case shown in FIG. 1, a substantially ammonia-free gas 14 is removed from the top of the absorption apparatus 40.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

В соответствии с фиг. 1 продувочный газ 5, обладающий суммарной скоростью потока, равной 47 кмоль/ч, выходит из установки для получения мочевины, обладающей производительностью, составляющей от 1000 до 2000 МТ/С (метрических тонн в сутки). Указанный газ 5 обладает температурой, равной 30°С, давлением, равным 1 бар, и содержит 93,2 об. % инертного газа, 2,1 об. % аммиака, 0,4 об. % диоксида углерода, 4,3 об. % воды.In accordance with FIG. 1 purge gas 5 having a total flow rate of 47 kmol/h exits a urea plant having a capacity of 1000 to 2000 MT/s (metric tons per day). Said gas 5 has a temperature of 30° C., a pressure of 1 bar and contains 93.2 vol. % inert gas, 2.1 vol. % ammonia, 0.4 vol. % carbon dioxide, 4.3 vol. % water.

Поток СО₂ 28 после охлаждения находится под давлением, равным от 65 до 85 бар, и обладает температурой, равной 50°С. Поток СО₂ 10 расширяют до обеспечения атмосферного давления и получают холодный диоксид углерода 26.The CO ₂ stream 28, after cooling, is at a pressure of 65 to 85 bar and has a temperature of 50°C. The flow of CO ₂ 10 is expanded to provide atmospheric pressure and cold carbon dioxide 26 is obtained.

После смешивания с указанным холодным диоксидом углерода 26, обладающим скоростью потока, равной 79 кмоль/ч, многофазный поток 12 обладает температурой, равной 5°С, давлением, равным 1 бар, газовая фаза содержит: 62,9% СО₂, 34,7% инертного газа, 1,6% воды и 0,8% азота, количество аммиака является пренебрежимо малым. Весь аммиак находится в твердой фазе в виде солей аммония.After mixing with said cold carbon dioxide 26 having a flow rate of 79 kmol/h, the multiphase stream 12 has a temperature of 5° C., a pressure of 1 bar, the gas phase contains: 62.9% CO ₂ , 34.7 % inert gas, 1.6% water and 0.8% nitrogen, the amount of ammonia is negligible. All ammonia is in the solid phase in the form of ammonium salts.

В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, скорость потока обычно является более низкой, чем в предыдущем варианте осуществления. Так, например, скорость потока диоксида углерода, равная 20 кмоль/ч, является достаточной для его добавления к продувочному газу, содержащему 2,1% аммиака и обладающему скоростью потока, равной 47 кмоль/ч.In the embodiment shown in FIG. 2, the flow rate is generally lower than in the previous embodiment. For example, a carbon dioxide flow rate of 20 kmol/h is sufficient to add it to a purge gas containing 2.1% ammonia and having a flow rate of 47 kmol/h.

Claims

1. A method for removing ammonia from an ammonia-containing purge gas (5) generated in a urea plant (4), the method includes:

a) bringing said ammonia-containing purge gas (5) into contact with the carbon dioxide stream (26, 41);

b) cooling at least one of the following:

said ammonia-containing purge gas prior to interaction with said carbon dioxide stream,

said carbon dioxide stream prior to interaction with an ammonia-containing purge gas,

mixture of purge gas and carbon dioxide obtained in the reaction step a),

c) in the thus obtained cooled mixture of purge gas and carbon dioxide, at least some of the ammonia contained in the purge gas reacts to form one or more ammonium salts and obtain a multi-phase mixed stream containing ammonium salts, and

d) removing said ammonium salts from said mixed stream.

2. The method of claim 1, wherein at least one of the following:

the purge gas, carbon dioxide and the mixture of purge gas and carbon dioxide are cooled to a temperature lower than the temperature of the incoming ammonia-containing purge gas.

3. Process according to claim 1 or 2, wherein said mixed stream has a temperature of 10°C or lower, preferably in the range of 10 to -30°C.

4. The process according to claim 3, wherein the ammonia-containing purge gas is reacted with said carbon dioxide at a pressure of 1 to 10 bar abs., preferably 1 to 2 bar abs.

5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, including the cooling of the specified carbon dioxide (26), where the temperature of the cooled carbon dioxide (26) is -10 °C or lower, preferably in the range from -25 to -65 °C.

6. The method according to claim 5, in which the cooled carbon dioxide is obtained by: separating the secondary gas stream (10) of carbon dioxide in the intermediate cooling stage (27) of carbon dioxide supplied to the compressor (2) included in the said urea plant, and expanding said secondary carbon dioxide stream (10) to provide a lower pressure to lower its temperature.

7. Process according to claim 6, wherein the secondary carbon dioxide stream (10) is at a pressure of 65 to 85 bar and after intermediate cooling has a temperature of 40 to 80 °C and is expanded to atmospheric pressure .

8. The method according to any one of paragraphs. 4-7, in which the ammonia-containing purge gas and cooled carbon dioxide are brought into contact in the mixer (11) or in the gas ejector.

9. A process according to any one of the preceding claims, wherein additional cooling medium (48) is added during or after the reaction of the ammonia-containing purge gas with carbon dioxide.

10. Method according to claim 9, comprising the steps of: reacting an ammonia-containing purge gas with carbon dioxide in a suitable absorption apparatus (40) and injecting said cooling medium (48) into said absorption apparatus such that the cooling medium comes into direct contact with purge gas and carbon dioxide.

11. The method according to claim 9 or 10, wherein the cooling medium is a solvent having a low solubility for ammonia and carbon dioxide, and the cooling medium preferably has a temperature of -10°C or lower.

12. A process according to any one of the preceding claims, wherein said ammonia-containing purge gas (5) consists of several purge streams taken from different sections of said urea plant.

13. A process according to any one of the preceding claims, wherein said ammonium salts comprise ammonium bicarbonate NH ₄ HCO ₃ and ammonium carbamate NH ₄ COONH ₂ .

14. A process according to any one of the preceding claims, wherein the ammonium salts are removed from said mixed stream in a filter device or absorption technique, preferably using water as the absorption medium.

15. The method according to any one of the preceding claims, wherein the ammonia-containing purge gas is a purge gas leaving the urea plant, or the method comprises at least one step of removing ammonia from the purge gas prior to said introduction to cold carbon dioxide reactions. .

16. A process according to any one of the preceding claims, wherein said mixed stream (12) contains a residual amount of free ammonia gas of less than 10 ppm.

17. An ammonia absorption system for carrying out the method according to claim 1, designed to remove ammonia contained in the purge gas generated in the urea plant, including: a mixing device into which the specified ammonia-containing purge gas and a carbon dioxide stream are supplied, at least one cooling device for ammonia-containing purge gas, a cooling device for said carbon dioxide stream, devices for adding a cooling medium to said mixing device, a mixing device for obtaining a multi-phase mixed stream containing solid ammonium salts resulting mixing and cooling the purge gas and carbon dioxide, and a phase separator designed to receive said mixed stream from the mixing device and adapted to remove said ammonium salts from said mixed stream.