[发明专利]从尿素装置的驰放气中捕获氨的方法和系统

说明书

从尿素装置的含氨驰放气中除去氨的方法和系统，所述方法包括：使所述含氨驰放气与二氧化碳在低温下接触，在多相流中氨反应形成铵盐晶体，从多相流中除去固体铵盐。

技术领域

本发明涉及尿素合成领域，公开了一种从尿素装置的驰放气中除去氨的方法和系统。

背景技术

尿素是由氨和二氧化碳在高温高压下反应合成的。可以在出版的《乌尔曼工业化学百科全书》(Wiley-VCH Verlag)中找到工业合成尿素的概述。

通常，尿素装置包括高压合成段、回收段、真空蒸发和水处理段、以及精加工段。合成段包括尿素合成反应器，并可进一步包括在所谓的高压合成回路中在合成压力下工作的汽提器和冷凝器。

合成段产生含有未转化的铵和二氧化碳的尿素水溶液，其在回收段进行处理，以回收未转化的试剂，未转化的试剂为循环溶液的形式，通常称为氨基甲酸铵溶液，其被送回合成段。将在回收段中得到的浓缩尿素溶液在真空蒸发段中进一步浓缩，以得到尿素熔体或高浓度溶液。精加工段处理所述熔体或溶液，以获得颗粒形式的固体尿素产品。

已知的尿素装置的问题涉及驰放气的处理。例如，从上述合成段、回收段和真空蒸发段的一个或多个设备中提取出驰放气。

为了避免惰性气体(定义为：不参与合成反应的气体)的积累，提取驰放气流是必要的。此外，惰性气体不利于将反应物转化为尿素。特别是，惰性气体的积累对反应器的性能影响很大。

惰性气体可包括氮气、氧气、甲烷、氩气和氢气中的一种或多种，它们作为二氧化碳进料中所含的杂质进入系统。惰性气体可以进一步含有进入反应器用于钝化的空气或纯氧(例如，加入到二氧化碳进料中)。

弛放气不可避免地还含有一些气态氨和二氧化碳。必须指出的是，尿素工艺需要一些过量的氨，氨是一种高挥发性化合物，很容易夹带在排出的气体中。

弛放气中存在的二氧化碳和氨会带来许多问题。首先，不希望从系统中除去这些气态反应物；第二，应限制或避免向大气中释放二氧化碳和氨气。特别是氨的情况，其是有毒气体和已知的污染源。在某些地方，适用的法律要求大气中氨的排放量达到严格的限制，例如：低于100ppm。

控制氨排放的现有技术包括用水或酸洗涤含氨驰放气，或者燃烧驰放气。然而，这带来了一些缺点。

用水洗涤的缺点是产生稀氨水溶液，其不能自由地排放到环境中，并且通常在尿素装置例如在回收段中回收。然而，在该过程中引入额外的水是不可取的，因为水会使平衡偏移而阻碍尿素的形成。此外，单独的水洗通常不能达到气体中所需的低氨含量。

酸洗在除氨方面更有效，可使氨的残留量达到100ppm或更低。然而，这需要昂贵的设备，并产生大量含有氨盐的水溶液，例如硝酸铵或硫酸铵，因此必须以某种方式代替该方法。只有在尿素和尿素-硝酸铵(UAN)或硫酸盐的集成生产场所才能直接利用该溶液。如果尿素场所不能产生这种硝酸盐或硫酸盐，则酸洗的副产物溶液是个问题。

燃烧技术要求惰性气流中添加有甲烷等载体燃料，然后燃烧以烧掉所有的氨。这种技术现在已经过时，并且具有需要燃料和产生氮氧化物的缺点，氮氧化物必须在专用的脱NOx单元中除去，这非常昂贵。

EP 0891968公开了一种降低尿素生产设备的残余游离氨排放的方法，包括向尿素熔体中加入二氧化碳。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的上述缺点。特别地，本发明的目的是提供一种高效且经济有效的系统，用于从尿素装置排出的含惰性气体的驰放气中除去氨。

通过权利要求的从尿素装置的含氨驰放气中除去氨的方法实现了这些目的。在所附的从属权利要求中陈述了本发明的进一步优选的特征。本发明的一个方面还包括根据权利要求所述的氨捕获系统。