用于降低可見順風分離煙羽不透明度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于降低由于尿素造粒車間中的氣溶膠排放造成的可見順風煙羽不 透明度的方法。該過程還包括回收所得的洗滌器滲料。所述方法描述了已知的在造粒機中 制備尿素粒子，所述造粒機與具有創造性的一系列過程步驟連接，所述過程步驟捕獲副產 物例如氰酸銨、氨和水。氰酸銨通常以氣溶膠的形式獲得，所述氣溶膠造成可見順風分離煙 羽不透明度。本發明還涉及使用相關方法制備尿素粒子的設備。
【背景技術】
[0002] 尿素通常通過使濃縮的尿素熔體結晶而制得。將熔體引入造粒機，所述造粒機在 高溫下進行造粒并且蒸發熔體中的水。所得的經造粒的顆粒通常以準備用于期望應用的形 狀獲得。由于高溫，一部分尿素根據可逆反應轉化成氰酸銨。分別的化學反應式為：
[0003]
[0004] 當將該溶液噴入造粒機時，大部分氰酸銨蒸發成氣態氨和氰酸。
[0005]
[0006] 因此造粒機中也排放順3和H0CN。通過縮合反應產生氣溶膠，所述氣溶膠產生順 風分離煙羽不透明度。
[0007] 因此可以通過降低可冷凝蒸汽的濃度和微細顆粒（所謂的氣溶膠）的疊加濃度來 降低煙羽的不透明度。氣溶膠為直徑為亞微米范圍至10ym尺寸的懸浮的液體或固體顆 粒。直徑大約等于可見光的波長（0.4至0.8iim)的顆粒具有最大的散射作用并且造成最 高的不透明度。對于給定的質量排放速度，更小的顆粒相比于更大的顆粒造成更高的不透 明度效果。
[0008] 氰酸銨進一步與水分解成碳酸銨。
[0009]
[0010] 在高溫下碳酸銨最終造成二氧化碳、氨和水的形成。
[0011] 4. (NH4) 2C03-2HN3+C02+H20
[0012] 在酸溶液（小于pH5)中，氰酸鹽迅速水解。在更高的溫度下反應過快而無法測 量，因此氰酸鹽可以被視為不存在于酸反應混合物中。
[0013]EP2119489A1描述了已知的在造粒機中制備尿素粒子，所述造粒機與尿素回收系 統15連接（如圖1中所示），所述尿素回收系統15包括回收單元15,所述回收單元15將 排出的氰酸氨和水轉化回尿素。恢復原狀的尿素為液相，然后使液相回流至除塵或洗塵系 統8。在該方法中將造粒機5的含塵空氣7進料至洗塵器8,所述洗塵器8使用濃度較低的 尿素溶液除去粗塵。該洗塵器8釋放包含氨、二氧化碳、水和氣溶膠10的殘余空氣。氣溶 膠主要包含氰酸銨和一部分非常微細的尿素升華物。將氣溶膠進料至尿素回收單元11，在 所述尿素回收單元11中產生尿素。
[0014] 尿素車間中的另一個問題是銨鹽，所述銨鹽包含在如上所示的造粒機的空氣中， 在過程中不產生并且在現有的尿素設施中不能容易地再循環。常規的尿素制備設施因此僅 具有如下選擇從而減少來自造粒車間的氣態氨的排放和水解的氣溶膠：
[0015] ?濃縮稀釋的銨鹽溶液直至達到可以被其它車間使用的濃度，例如NPK，
[0016] ?制備具有高硫含量的UAS(尿素/硫酸銨）肥料，
[0017] ?制備UAN(尿素/硝酸銨）溶液，
[0018] ?當使用配備有例如W020100650535A1中教導的洗滌器系統的造粒過程時，與洗 滌器溶液混合。在W020100650535A1中描述了通過就其本身而言完整的封閉系統對廢氣進 行洗滌并且回收洗滌器滲料，在所述封閉系統中銨鹽完全包含在過程中。
[0019] 因此顯而易見的是結合如W02010/060535A1中所述的整合車間和EP2119489A1中 描述的發明從而降低由于濃縮氣溶膠造成的可見順風分離煙羽不透明度。
[0020] 然而清洗步驟的過程和順序具有許多缺點。首先，由于必須使用高溫設備，因此氣 溶膠滲料的再循環比較昂貴。此外，如果在EP2119489A1的最后酸洗步驟中使用硝酸，由于 硝酸銨溶液的吸濕特性，該溶液將從空氣流中吸水。該效應使人分心，因為不能達到希望的 45%的高銨鹽濃度。如果銨鹽濃度應當被重新整合至過程中（如W02010/060535A1中所 述），所述高濃度是期望的。該問題顯示在表1中。
[0021] 表1:在EP2119489A1中所述的過程的圖1中所示的三個不同點處的特定參數
[0022]
[0023] a:尿素溶液^界/界
[0024]b:40°C下尿素溶液上水的分壓，以kPa計
[0025]c:40°C下空氣的相對濕度，以％計
[0026]d:每單位質量潮濕氣體的水蒸氣的比濕質量，以kg計
[0027]e:40°C下水飽和空氣的分壓，以kPa計
[0028]f:40°C下空氣的相對濕度，以％計
[0029]g:每單位質量潮濕氣體的水蒸氣的比濕質量，以kg計
[0030] h:硝酸銨溶液％w/w
[0031]i:40°C下硝酸銨溶液上水的分壓，以kPa計
[0032]j:40 °C下空氣的相對濕度，以％計
[0033]k:每單位質量潮濕氣體的水蒸氣的比濕質量，以kg計
[0034] 表1中清楚地顯示了銨鹽溶液的干燥能力。在點B(點B表征圖1的氣溶膠階段 11之后的空氣流動）處，如f中所示的空氣的相對濕度為100%。因此離開酸洗滌器13的 銨鹽流26被來自空氣濕度的吸收水稀釋并且不能容易地再循環至過程中。
【發明內容】
[0035] 因此期望尋找一種解決上述問題的過程，所述過程捕獲副產物氰酸銨、氨和水并 且從來自尿素造粒的副產物中分離通常以可分離氣溶膠的形式或者以微細顆粒的形式獲 得的氰酸銨。此外，所述期望的過程應當將銨鹽回收至制備過程中。所述期望的過程還應 當供應洗滌系統用于進行相關過程。
[0036] 本發明特別要求保護用于降低來自尿素造粒車間的氣溶膠排放同時回收所得的 洗滌器滲料的方法，所述方法具有
[0037] ?造粒機，所述造粒機由濃縮的尿素溶液制備尿素并且蒸發包含的水，產生尿素粒 子并且排出灰塵、氨和氰酸銨，和
[0038] ?之后的洗塵或除塵階段，和
[0039] ?之后的酸洗階段，造成主要包含氣溶膠的第一流和包含銨鹽的第二流，和
[0040] ?之后的具有噴射和收集設備的氣溶膠階段，釋放排出空氣的第一流和氰酸銨和 水的第二流，和
[0041] ?氰酸銨和水的氣溶膠階段的第二流被回收至尿素造粒車間或尿素肥料車間。
[0042] 出人意料地發現，EP2119489A1中所述過程的過程步驟的順序的改變允許擺脫如 上所述的銨鹽的稀釋問題。因此源自本發明的過程的銨鹽可以進行進一步處理而無需濃 縮。
[0043] 造粒步驟中的過程條件通常為尿素造粒通常使用的過程條件。作為造粒的起始 材料的尿素溶液的通常濃度為90至99質量％的濃度。用于除塵階段的進料的濃度可以 為更低的濃度。因此，進入洗塵器的尿素溶液可以具有通常為40至85質量％的更小的濃 度。濃縮步驟可以在任何過程階段中使用。造粒通常在100至130°C的溫度下進行。TO 2005/075383A1中給出了尿素造粒的通常過程。
[0044] 通常地，在造粒之后，來自造粒的殘余空氣和灰塵被送往灰塵階段。該階段從制備 氣體（例如氨，并且通常由氰酸銨和殘余尿素組成）中分離大多數灰塵。然后將空氣送往 酸洗階段，造成主要包含氣溶膠的第一流和包含銨鹽的第二流。該階段之后是氣溶膠階段， 所述氣溶膠階段分離微細顆粒和氣溶膠，所述微細顆粒和氣溶膠由絕大部分的氰酸銨和一 部分非常微細的尿素升華物組成。氣溶膠階段有利地裝配有特別設計的噴射和收集設備， 所述氣溶膠階段允許合適地分離氣溶膠。
[0045] 本發明所使用的用于洗塵和酸洗的洗滌階段包括一個或多個洗滌器。
[0046] 在本發明的優選的實施方案中，將氰酸銨和水的氣溶膠階段的第二流進料至酸洗 階段的第二流，該結合的流使用在尿素肥料車間中。根據用于形成尿素/硫酸銨肥料的尿 素肥料車間，可以理解尿素/硝酸銨肥料車間和其它車間。
[0047] 在該實施方案的替代形式中，將氰酸銨和水的氣溶膠階段的第二流進料至水解階 段，在所述水解階段中在酸性條件下產生銨鹽，所述銨鹽被反饋至酸洗階段或者用在尿素 肥料車間中。出于該目的，將酸（例如硝酸）進料至水解器。水解優選在40°C和60°C之間 的溫度下進行。通過該替代形式，使用產生的銨鹽的水解性質進行所得的洗滌器滲料的回 收。
[0048] 在本發明的過程中，向造粒機進料濃度為90至99質量％的濃縮的尿素溶液。
[0049] 本發明的過程不僅僅適用于顆粒的制備。同樣地，其可以用于尿素粉末、溶液、聚 集材料或小球的制備。
[0050] 本申請還涉及用于進行所述過程的設備。本專利的設備通常包括用于制備尿素顆 粒的設備，其特征在于所述設備包括
[0051] ?用于對尿素溶液進行造粒的造