[发明专利]使用由富氧燃烧产生的CO2

说明书

一种尿素生产工艺，包括通过氨和二氧化碳的反应来合成尿素的步骤，其中，用于尿素合成反应的二氧化碳的至少一部分在富氧燃烧工艺中产生；特别是，该富氧燃烧工艺是无焰富氧燃烧工艺。

相关申请的引证

本申请要求提交于2017年8月4日的意大利专利申请第102017000090748号的优先权，该公开的内容通过引证结合于本文。

技术领域

本发明涉及一种尿素生产工艺和生产装置，其使用由所供应的碳的富氧燃烧(oxy-combustion)产生的CO₂。

环境保护的需求渐增并且尤其需要小心地监控CO₂的排放。

因此，在各个工业部门中，所采用的解决方案的特征为寻求提高能量效率和降低污染物和CO₂的排放，例如，通过CO₂的再循环来降低CO₂的排放。

背景技术

在工业尿素生产设施中通常包括合成氨装置和尿素装置，在合成氨装置中经由用已知技术清洁的工艺气体来回收尿素合成所需要的CO₂，并且将该CO₂传送到尿素装置。能够从合成氨装置中回收的CO₂的量基于装置自身的能力(就生产氨而言)和所供应的成分。尤其是在供应高甲烷含量的气体(所以被称作“轻质”燃料)的情况下，可以证实对于尿素装置的能力来说，相对于可利用的氨，所产生的CO₂的量是有限的。在这种情况下，基本上采用以下两种解决方案来增加可利用的CO₂的量：

1.扩大合成氨装置的工艺气体产生区段(即，指定成从化石燃料开始产生氢的区段)；

2.通常在用氨或其他溶剂清洁并随后再生以后，从改进烘道和/或从其他通气道(燃气轮机、辅助锅炉等)的排气中捕获CO₂。通过CO₂的物理-化学吸收来发生分离，以便在合适的压力处压缩CO₂以用于尿素合成反应。

然而，这些解决方案自身可能引起进一步问题。

具体来说，在合成氨装置基于改进或汽化的情况下，为了增加CO₂产量而扩大合成氨装置工艺气体生产区段将导致所对应的能量消耗增加；而在从通气道中回收CO₂的情况下，必须考虑用于安装新单元所承担的成本和用于溶剂的再生和再聚合的操作成本。

另一方面，在合成氨装置基于碳氢化合物的改进或汽化的情况下(例如，在可利用的H₂和N₂是来自装置外部的其他来源的情况下)，由于缺少从其他来源中生成的可利用的CO₂，不可能将所生产的氨转变成尿素。

已知用于生产CO₂的技术基于富氧燃烧工艺。

简单地说，富氧燃烧是这样的一种燃烧，其使用氧气代替空气来作为主要氧化剂燃烧燃料。

通常来说，由于空气中的氮气不存在，在富氧燃烧所排放的排放物中CO₂的浓度增加。确实，富氧燃烧主要产生水蒸气和浓二氧化碳，这简化了CO₂的分离和/或它的回收。与传统的燃烧工艺可以获得的产物相比，该排放的气体明显具有较低含量的氮(并且也因此，明显地，较低含量的氮氧化合物取代了通常在传统的气体燃烧工艺中所产生的产物，特别是，氮氧化合物构成危险污染物)，并且该排放的气体主要包含CO₂和水蒸气。因此，通过冷却排放的气体来冷凝水以用最少的能量消耗来回收CO₂。此外，在燃烧工艺中没有氮提高了系统能量效率，这是因为避免了加热惰性材料。

在US2015/0183650中描述了工业上氨和尿素生产工艺/装置中应用富氧燃烧来回收CO₂的示例。