Регенерационная система и способ обработки газового потока из кристаллизационного блока карбамидной установки - RU2683086C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к регенерационной системе и способу обработки газового потока из кристаллизационного блока карбамидной установки и регенерации из вышеупомянутого газового потока компонентов для повторного использования в той же регенерационной системе/способе и/или в карбамидной установке.

Уровень техники

Как известно, карбамид производится в промышленном масштабе посредством процессов на основе реакции в условиях высокой температуры и высокого давления, в которой участвуют диоксид углерода и аммиак, и образуется карбамат аммония, и последующей реакции разложения карбамата аммония, в которой образуются карбамид и вода.

В типичной установке производства карбамида (карбамидной установке) эти процессы, как правило, осуществляются в реакторе синтеза карбамида; водный раствор карбамида, который образуется в реакторе синтеза, затем последовательно концентрируется с регенерацией непрореагировавших реагентов в одном или нескольких регенерационных секциях, например, в секции высокого давления, секции среднего давления и секции низкого давления; в конечном счете, карбамид кристаллизуется в кристаллизационной секции, в которой обычно присутствует гранулятор или грануляционная башня.

В частности, карбамид, который выходит из реактора синтеза, затем концентрируется до уровней, составляющих приблизительно более чем 95 мас.% (как правило, от 96 до 99,7 мас.%), перед тем, как он направляется в кристаллизационную секцию (гранулятор или грануляционную башню) для получения конечного товарного продукта, представляющего собой карбамидные гранулы.

Как правило, карбамид, направляемый в гранулятор или грануляционную башню, находится в жидком состоянии и кристаллизуется под действием горячего потока атмосферного воздуха.

Когда воздух, используемый для кристаллизации, выходит из кристаллизационной секции, он содержит порошкообразный карбамид и аммиак, выделяемый жидким карбамидом в течение процесса охлаждения и кристаллизации.

Таким образом, прежде чем этот воздух выпускается в атмосферу, оказывается целесообразной его очистка для отделения содержащихся в нем порошкообразного карбамида и аммиака.

После отделения порошкообразного карбамида, как правило, в первом скруббере, в котором циркулирует жидкий водный раствор карбамида, как известно, аммиак отделяется во втором скруббере, в котором циркулирует раствор, содержащий соли аммония.

Например, как известно, в скруббере для отделения аммиака циркулирует раствор, содержащий сульфат аммония и бисульфат аммония; аммиак, содержащийся в воздухе, реагирует с бисульфатом аммония, причем образуется сульфат аммония, и очищенный воздух может выпускаться в атмосферу, в то время как раствор сульфата аммония рециркулирует в скруббере, продолжая очистку, и частично удаляется в качестве побочного продукта. Чтобы сохранялось правильное соотношение между сульфатом аммония и бисульфатом аммония в рециркулирующем растворе, оказывается необходимым добавление серной кислоты, которая поддерживает pH раствора в интервале от 0 до 7. Получаемый побочный продукт представляет собой раствор сульфата аммония. Возникает проблема использования получаемого раствора сульфата аммония; по существу, сульфат аммония представляет собой побочный продукт реакции, имеющий невысокую товарную ценность; кроме того, он становится гигроскопичным после удаления воды, и, таким образом, его обработка оказывается затруднительной с физико-химической точки зрения. Кроме того, для пополнения расходуемого бисульфата аммония используется серная кислота, что повышает расходы на снабжение и управление.

Таким образом, в описываемом выше способе, как и в других аналогичных способах, оказывается необходимым пополнение реагентов (с соответствующими расходами на снабжение и управление), и по-прежнему возникает проблема использования побочных продуктов, имеющих низкую товарную ценность.

Сущность изобретения

Одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить регенерационную систему и способ обработки газового потока из кристаллизационного блока карбамидной установки, в частности, для отделения аммиака от вышеупомянутого газового потока, без описанных недостатков, известных в технике.

В частности, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить регенерационную систему и способ, которые обеспечивают эффективную регенерацию и повторное использование каждого компонента, который используется или производится посредством регенерационной системы/способа и/или карбамидной установки.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает регенерационную систему и способ обработки газового потока из кристаллизационного блока карбамидной установки, которые определяются, соответственно, в условиях независимых пунктов 1 и 17 прилагаемой формулы изобретения.

Дополнительные предпочтительные отличительные признаки настоящего изобретения описываются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Система и способ согласно настоящему изобретению позволяют предотвращать образование какого-либо побочного продукта, поскольку каждый компонент регенерируется и повторно используется; кроме того, здесь отсутствует какая-либо необходимость добавления реагентов из внешних источников, потому что в данной системе и способе используются только компоненты, которые уже присутствуют или производятся на месте.

Краткое описание чертежей

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными из описания следующих неограничительных вариантов осуществления, рассматриваемого в сочетании с изображениями на прилагаемых чертежах, в числе которых:

- фиг. 1 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы для обработки газового потока из кристаллизационного блока карбамидной установки в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 2 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 3 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 4 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 5 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 6 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 7 иллюстрирует схематическое изображение регенерационной системы в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Наилучший вариант осуществления изобретения

Фиг. 1 схематически иллюстрирует регенерационную систему 1 для обработки газового потока, который выходит из кристаллизационного блока 2 карбамидной установки 3 (т. е. установки производства карбамида), и регенерации компонентов вышеупомянутого газового потока для их повторного использования в регенерационной системе 1 и в карбамидной установке 3.

Карбамидная установка 3 сама по себе является хорошо известной, и, таким образом, она не будет ни описываться, ни иллюстрироваться подробно. В общем виде, карбамидную установку 3 составляют: реактор синтеза карбамида, в котором осуществляется реакция синтеза карбамида из аммиака и диоксида углерода; регенерационные секции (в частности, например, секция высокого давления, секция среднего давления и секция низкого давления), в которых постепенно концентрируется карбамидный раствор, производимый в реакторе синтеза, с удалением воды и непрореагировавших аммиака и диоксида углерода и рециркуляцией регенерированных компонентов; и вакуумная секция, оборудованная вакуумной системой и присоединенная к секции обработки сточной воды.

Карбамидная установка 3 присоединяется через карбамидный питающий трубопровод 4 к кристаллизационному блоку 2, который включает, например, грануляционную башню (как схематически проиллюстрировано на фиг. 1) или гранулятор, в который направляется расплавленный карбамид, производимый в карбамидной установке 3, и получается твердый карбамид в форме гранул.

Кристаллизационный блок 2 поступает с потоком охлаждающего воздуха, который схематически представляется стрелкой 5 на фиг. 1 и вводиться в кристаллизационный блок 2 через подходящие впускные отверстия для воздуха в целях кристаллизации расплавленного карбамида.

Из кристаллизационного блока 2 выходит газовый поток, который представляет собой, в основном, охлаждающий воздух, используемый в кристаллизационном блоке 2, а также содержит порошкообразный карбамид и аммиак (высвобождаемый карбамидом в течение процесса охлаждения и кристаллизации).

После отделения порошкообразного карбамида (в подходящем блоке, например, скруббере, который является известным и сам по себе не имеет отношения к настоящему изобретению, и, таким образом, для простоты он не будет иллюстрироваться и описываться), газовый поток, который выходит из кристаллизационного блока 2 (описывается здесь и далее в настоящем документе как газовый поток, выходящий из кристаллизационного блока 2 и очищенный от порошкообразного карбамида), направляется в регенерационную систему 1 через газопровод 6, который технологически присоединяет кристаллизационный блок 2 к регенерационной системе 1.

Регенерационная система 1 включает скруббер 11, который присоединяется к кристаллизационному блоку 2, чтобы обрабатывать газовый поток из кристаллизационного блока 2, блок термической обработки 12, который обрабатывает регенерационный раствор, производимый скруббером 11, и контур 13, оборудованный циркуляционными насосами 14, который соединяет скруббер 11, блок термической обработки 12 и карбамидную установку 3.

Скруббер 11 имеет газовый впуск 15, присоединенный к газопроводу 6, газовый выпуск 16 (присоединенный, например, к дымоходу), впуск реагентов 17 и нижний выпуск 18.

Функция скруббера 11 заключается в том, чтобы отделять аммиак от газового потока, который выходит из кристаллизационного блока 2; отделение аммиака в скруббере 11 осуществляется в процессе реакции, в которой используется, по меньшей мере, одна соль металла, способного образовывать аммиачные комплексы, как будет более подробно описано далее в настоящем документе.

Блок термической обработки 12 соединяется в контуре со скруббером 11 через впускной трубопровод 21 и возвратный трубопровод 22. В частности, блок термической обработки 12 присоединяется к нижнему выпуску 18 скруббера 11 через впускной трубопровод 21, чтобы принимать регенерационный раствор, который образуется в скруббере 11 и направляется на термическую обработку в регулируемом температурном интервале, и к впуску реагентов 17 скруббера 11 через возвратный трубопровод 22, чтобы возвращать в скруббер 11 реакционную композицию, которая производится в блоке термической обработки 12 и содержит, по меньшей мере, одну соль аммония.

Блок термической обработки 12 также присоединяется к карбамидной установке 3 через аммиачный трубопровод 23.

Таким образом, контур 13 включает: впускной трубопровод 21 и возвратный трубопровод 22, которые соединяют блок термической обработки 12 и скруббер 11; и аммиачный трубопровод 23, который присоединяет блок термической обработки 12 к карбамидной установке 3.

Кроме того, контур 13 включает обводной трубопровод 24, который присоединяет впускной трубопровод 21 к возвратному трубопроводу 22, исключая блок термической обработки 12 (т. е. он присоединяет точку разветвления 25 впускного трубопровода 21, расположенную выше по потоку относительно блока термической обработки 12, к точке впуска 26 возвратного трубопровода 22, расположенной ниже по потоку относительно блока термической обработки 12).

Блок термической обработки 12 оборудован нагревательным устройством 27, которое нагревает регенерационный раствор до регулируемой температуры или в пределах регулируемого температурного интервала, таким образом, что отделяется аммиак, который повторно используется в карбамидной установке 3, и производится расплавленная реакционная композиция, которая содержит, по меньшей мере, одну соль аммония и рециркулируется в скруббер 11, где она используется для удаления аммиака из газового потока, который выходит из кристаллизационного блока 2.

Согласно варианту осуществления на фиг. 1, нагревательное устройство 27 блока термической обработки 12 включает печь 28, в которой находится, например (но не обязательно), тигель, возможно футерованный огнеупорным материал, и теплообменник 29, в частности, теплообменник косвенного контакта, в котором циркулирует нагревательная текучая среда, причем в качестве данной текучей среды присутствуют, например, диатермическое масло, пар (например, пар среднего давления, поступающий из секции среднего давления карбамидной установки 3), газообразные продукты горения или некоторые другие текучие среды.

Печь 28 имеет главный впуск 31, присоединенный к впускному трубопроводу 21 и, таким образом, к нижнему выпуску 18 скруббера 11, вторичный впуск 32, присоединенный к теплообменнику 29 через питающий трубопровод 33, нижний выпуск 34, присоединенный к возвратному трубопроводу 22, и верхний выпуск 35, присоединенный к аммиачному трубопроводу 23.

В частности, теплообменник 29 располагается вдоль возвратного трубопровода 22 и присоединяется к контуру с печью 28 через питающий трубопровод 33, который ответвляется от возвратного трубопровода 22 ниже по потоку относительно теплообменника 29 и присоединяет теплообменник 29 к вторичному впуску 32 печи 28.

Аммиачный трубопровод 23 оборудован конденсационным блоком 37, например, блоком, в который поступает холодная вода, и который также действует как вакуумная система для выведения газовых потоков из печи 28 (очевидно, что для их выведения мола бы также присутствовать другая вакуумная система или система выпуска под давлением).

Циркуляционные насосы 14 располагаются, например, на впускном трубопроводе 21, на возвратном трубопроводе 22 (в частности, между печью 28 и теплообменником 29) и на аммиачном трубопроводе 23.

В процессе эксплуатации кристаллизационный блок 2 принимает расплавленный карбамид из карбамидной установки 3 через карбамидный питающий трубопровод 4 и снабжается охлаждающим воздухом 5. Из кристаллизационного блока 2 собирается твердый карбамид, представляющий собой гранулы, и выходит газовый поток, который, в основном, представляет собой охлаждающий воздух, используемый в кристаллизационном блоке 2 и содержащий аммиак, который направляется в регенерационную систему 1 (точнее, в скруббер 11) через газопровод 6.

Газовый поток, который выходит из кристаллизационного блока 2 (после предварительной обработки для отделения порошкообразного карбамида), обрабатывается в скруббере 11 для удаления содержащегося в нем аммиака в процессе реакции, в которой участвует, по меньшей мере, одна (расплавленная) соль, содержащая металл, способный образовывать аммиачный комплекс.

Комплекс представляет собой химическое соединение, в котором центральный атом или ион связывает некоторое число (иногда даже превышающее степень окисления центрального атома/иона) других химических частиц (атомов, ионов или молекул), известных как лиганды, которые окружают центральный атом/ион. Как правило, центральный атом/ион и лиганды образуют ион, известный как "комплексный ион", соль которого называется термином "комплексное соединение".

Аммиачный комплекс согласно настоящему изобретению представляет собой соединение, которое образуют центральный атом металла, в частности, ион металла, и лиганды, представляющие собой молекулы аммиака (NH₃).

В соответствии с настоящим изобретением, в скруббер 11 поступает, через возвратный трубопровод 22, реакционная композиция, в которой содержится, по меньшей мере, одна расплавленная соль металла, способного образовывать аммиачные комплексы; причем газовый поток, который производится в кристаллизационном блоке 2, очищается от аммиака внутри скруббера 11 и может выпускаться в атмосферу (через газовый выпуск 16); аммиак связывается металлом, который содержится в соли реакционной композиции, и образуется аммиачный комплекс; и регенерационный раствор, содержащий аммиачный комплекс в водном растворе (т. е. ионный комплекс, который образуют ион металла и несколько молекул аммиака) выводится из скруббера 11 и направляется в блок термической обработки 12.

В блоке термической обработки 12 регенерационный раствор нагревается до регулируемой температуры, при которой аммиачный комплекс разлагается, и выделяется аммиак, который повторно используется в карбамидной установке 3, а также образуется, по меньшей мере, одна расплавленная соль, которая содержит металл (ион металла), способный образовывать аммиачные комплексы, и рециркулирует в скруббер 11, где она используется в целях удаления аммиака из газового потока, который поступает из кристаллизационного блока 2.

Температура, при которой блок термической обработки 12 работает таким образом, что осуществляется разложение аммиачного комплекса, содержащегося в регенерационном растворе, с образованием газообразного аммиака и расплавленной соли, но предотвращается (или ограничивается) последующее разложение соли (в частности, ее аниона) с образованием газообразных соединений, которые могли бы загрязнять регенерированный аммиак.

Предпочтительно в скруббер 11 поступает соль металла, выбранного из группы, которую составляют Mg (магний), Ca (кальций), Cr (хром) и Ag (серебро); или металл ряда Ирвинга-Уильямса (Irving-Williams), в частности, Mn (марганец), Fe (железо), Co (кобальт), Ni (никель), Cu (медь) и Zn (цинк). Предпочтительно (но не обязательно) используемые соли представляют собой сульфаты, фосфаты или нитраты.

Водный раствор, содержащий аммиачный комплекс, т. е. комплексный ион, образованный ионом металла и несколькими молекулами аммиака, и ион (анион) исходной соли (которая вводится в скруббер 11 для удаления аммиак), представляет собой регенерационный раствор, который выходит из скруббера 11, выводится через нижний выпуск 18 скруббера 11 и направляется через впускной трубопровод 21 в блок термической обработки 12.

Регенерационный раствор обычно имеет основное значение pH, составляющее, например, приблизительно от 7 до 9.

Блок термической обработки 12 служит для получения аммиака, присутствующего в газовой фазе, т. е. в форме паров аммиака, из регенерационного раствора, который содержит аммиачный комплекс и поступает из скруббера 11, причем аммиак затем направляется через аммиачный трубопровод 23 в карбамидную установку 3 для производства карбамида, а реакционная композиция, содержащая соль металла, способного образовывать аммиачные комплексы, рециркулирует в скруббер 11 через возвратный трубопровод 22 и повторное используется в скруббере 11 для удаления аммиака из газового потока, который поступает из кристаллизационного блока 2.

Чтобы выделить аммиачный комплекс (обогащенный аммиаком) из регенерационного раствора, который поступает из скруббера 11, аммиачный комплекс нагревается в блоке термической обработки 12 до температуры, составляющей от приблизительно 200°C до приблизительно 350°C.

При этих температурах высвобождается газообразный аммиак, и образуется расплавленная соль, содержащая ион металла. В скруббере 11 осуществляется реакция, которую представляет следующая схема:

(I) M^m+ + nNH₃ → [M(NH₃)_n]^m+

Термическое разложение аммиачного комплекса, который образуется в скруббере 11, осуществляется в блоке термической обработки 12, в процессе следующей реакции:

(II) [M(NH₃)_n]^m+ + тепло → M^m+ + nNH₃

Этот реакционный процесс начинается очень быстро при температурах, составляющих 200°C и более.

Однако при температурах, составляющих более чем 350°C, могут также осуществляться и другие нежелательные реакции разложения; например, если используются сульфаты, могут происходить следующие реакции:

(III) SO₄^2- + H₂O + тепло → 2OH^- + SO₃

(IV) 2SO₃ + тепло → O₂ + 2SO₂

Поскольку в результате этих реакций (а также аналогичных реакций, которые происходят с другими солями, такими как фосфаты, нитраты и т. д.) могут образовываться загрязняющие вещества, которые смешиваются с парами аммиака, что усложняет последующую регенерацию и использование аммиака в карбамидной установке 3, оказывается предпочтительным, что блок термической обработки 12 работает в пределах температурного интервала от 200 до 350°C.

Например, если сульфат меди используется в качестве соли для образования аммиачных комплексов, улавливание аммиака в скруббере 11 осуществляется согласно следующей реакции:

(V) Cu²⁺ + SO₄^2- + 4NH₃ + 2H₂O → [Cu(NH₃)4(H₂O)₂]²⁺ + SO₄^2-

Аммиачный комплекс меди может затем разлагаться согласно следующей реакции:

(VI) [Cu(NH₃)4(H₂O)₂]²⁺ + SO₄^2- → Cu²⁺ + SO₄^2- + 4(NH₃)газ + 2H₂O

В этом случае регенерационный раствор, который выходит из скруббера 11, представляет собой водный раствор, содержащий аммиачный комплекс меди; реакционная композиция, которая образуется в блоке термической обработки 12 и регенерируется в скруббере 11, содержит сульфат меди в качестве соли, из которой образуется аммиачный комплекс).

Тепло, необходимое для термического разложения аммиачного комплекса, производится в блоке термической обработки 12.

Рециркулирующая часть регенерационного раствора, представляющего собой раствор аммиачного комплекса, который образуется в скруббере 11, рециркулирует в скруббер 11 через обводной трубопровод 24; остальная часть направляется в блок термической обработки 12 и, в частности, в печь 28, где выделяется аммиак, и получается реакционная композиция, которая содержит соль металла, способного образовывать аммиачный комплекс.

Таким образом, в качестве реагентов, необходимых для удаления аммиака, в скруббер 11 поступает реакционная композиция, которая образуется в блоке термической обработки 12, причем добавляется часть (рециркулирующая часть) регенерационного раствора, а добавление свежих компонентов не требуется.

Газообразный аммиак, который образуется в блоке термической обработки 12, выводится из печи 28 через верхний выпуск 35 и, после прохождения через аммиачный трубопровод 23, конденсируется в конденсационном блоке 37 и, наконец, направляется в карбамидную установку 3, где он повторно используется.

Согласно схеме, проиллюстрированной на фиг. 1, учитывая, что регенерационный раствор, поступающий из скруббера 11, представляет собой водный раствор, который направляется непосредственно в печь 28, оказывается также необходимым производство тепла для испарения присутствующей воды, которая затем обнаруживается в парах аммиака, выходящих через верхний выпуск 35 печи 28. Очевидно, что тем выше концентрация регенерационного раствора, тем меньше тепла требуется для испарения воды, которая в нем содержится.

Регенерационный раствор, который поступает из скруббера 11, может нагреваться до рабочей температуры, составляющей от 200 до 350°C, в целях разложения присутствующего в нем аммиачного комплекса и сохраняться в расплавленном состоянии посредством регулирования температуры различными способами, которые отличаются от способов, описанных выше.

Например, на фиг. 2-7, где детали, аналогичные или идентичные описанным выше деталям, обозначаются одинаковыми условными номерами, проиллюстрировано несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, согласно которым регенерационная система 1 имеет различные конфигурации и включает блоки термической обработки 12 разнообразных типов.

Во всех проиллюстрированных конфигурациях установки используются реакционная композиция, которая поступает в скруббер 11 и содержит, по меньшей мере, одну соль (например, сульфат, фосфат, нитрат и т. д.) металла, способного образовывать аммиачные комплексы, и регенерационный раствор, который выходит из скруббера 11 и содержит комплексный ион, образованный ионом металла и молекулами аммиака.

Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 2, блок термической обработки 12 включает электрическую печь 28, имеющую электрическое сопротивление.

В частности, печь 28 включает, по меньшей мере, одно электрическое сопротивление 41, которое находится внутри печи 28 и, например, погружается в ванну с расплавом, который образуется в печи 28.

Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 3, блок термической обработки 12 включает электрическую печь 28, имеющую погруженные электроды.

В частности, печь 28 включает, по меньшей мере, одну пару электродов 42, изготовленных, например, из графита или эквивалентных материалов, которые находятся в печи 28 и погружаются в ванну с расплавом, содержащимся в печи 28.

Данный вариант осуществления является наиболее экономичным с точки зрения инвестиционных расходов и в значительной степени преодолевает проблемы, связанные с коррозией материалов.

На фиг. 3 насос 14 (который также обеспечивает рециркуляцию реакционной композиции в печь 28 и в скруббер 11) используется для выведения реакционной композиции (содержащей расплавленную соль) из печи 28.

Кроме того, согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 4 блок термической обработки 12 включает электрическую печь 28, содержащую погруженные электроды 42. Печь 28 присоединяется к смесителю 43, который располагается, например, под нижним выпуском 34 печи 28.

Аналогично тому, что описано выше, в печи 28 выделяется аммиак, и образуется расплавленная соль, которая в данном случае, однако, перед рециркуляцией в скруббер 11, смешивается в смесителе 43 с частью регенерационного раствора, который поступает из скруббера 11, и в результате этого образуется водный компонент (раствор).

Расплавленная соль, которая образуется в печи 28, собирается в смесителе 43, где, например, она опускается под действием силы тяжести; вспомогательный трубопровод 44, который проходит от впускного трубопровода 21 вверх по потоку относительно печи 28 (например, от точки разветвления 25), перемещает в смеситель 43 часть регенерационного раствора, который выходит из скруббера 11.

Возвратный трубопровод 22, оборудованный насосом 14, присоединяет выпуск 45 смесителя 43 к впуску реагентов 17 скруббера 11.

Питающий трубопровод 33 проходит от возвратного трубопровода 22 и возвращает часть реакционной композиции, циркулирующей в возвратном трубопроводе 22 (которая в этом случае, как указано выше, представляет собой водный раствор, образующийся в смесителе 43). Таким образом, насос 14, расположенный на возвратном трубопроводе 22, воздействует на водный раствор, который образуется в смесителе 43, но не на содержащую аммиачный комплекс смесь, которая выходит из печи 28.

Кроме того, в этом случае обводной трубопровод 24, который проходит от впускного трубопровода 21 (например, от точки разветвления 25) и присоединяется к возвратному трубопроводу 22 (в частности, в точке впуска 26), возвращает рециркулирующую часть регенерационного раствора, которая выходит из скруббера 11, обратно непосредственно в скруббер 11 без прохождения через блок термической обработки 12.

Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 5, блок термической обработки 12 также включает электрическую печь 28, содержащую погруженные электроды, с которой сочетается смеситель 43.

По сравнению с предшествующим вариантом осуществления на фиг. 4, блок термической обработки 12 включает также дистилляционную колонну 46, которая устанавливается, в частности, поверх печи 28 для отделения воды от аммиака в газовом потоке, который выходит из печи 28, прежде чем аммиак конденсируется и направляется в карбамидную установку 3.

Дистилляционная колонна 46 принимает газовую фазу, которая образуется в печи 28 и состоит, главным образом, из аммиака и воды, и разделяет воду, которая вытекает из нижнего выпуска 47 дистилляционной колонны 46 и, через пополняющий трубопровод 48, втекает во вспомогательный трубопровод 44, питая смеситель 43, и аммиак, который вытекает из верхнего выпуска 49 дистилляционной колонны 46 и поступает в аммиачный трубопровод 23.

Рециркуляционный трубопровод 50, соединяющий точку разветвления 51 аммиачного трубопровода 23, расположенного ниже по потоку относительно конденсационного блок 37, и верхний впуск 52 дистилляционной колонны 46, обеспечивает рециркуляцию жидкого аммиака в дистилляционную колонну 46.

Для дистилляционной колонны 46 не требуется нижний ребойлер, поскольку используются горячие пары аммиака, поступающие из печи 28.

В смеситель 43 поступает, через вспомогательный трубопровод 44, который проходит из впускного трубопровода 21 вверх по потоку относительно печи 28 (например, от точки разветвления 25), часть регенерационного раствора, который выходит из скруббера 11, с добавлением воды, которая выпускается из дистилляционной колонны 46 и протекает во вспомогательный трубопровод 44 через пополняющий трубопровод 48.

Аналогично другим вариантам осуществления, обводной трубопровод 24, который присоединяет впускной трубопровод 21 к возвратному трубопроводу 22 (соединяя, в частности, точку разветвления 25 и точку впуска 26), возвращает рециркулирующую часть регенерационного раствора, который поступает из скруббера 11 обратно непосредственно в скруббер 11 без прохождения через блок термической обработки 12.

Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 6, блок термической обработки 12 также включает печь 28, например, электрическую печь с погруженными электродами, и смеситель 43. Регенерационная система 1 также включает кристаллизатор 56 (или концентратор другого типа), расположенный вдоль впускного трубопровода 21 между скруббером 11 и печью 28, и гидроциклон 57 (или другой тип сепаратора твердых и жидких фаз), расположенный, например, над печью 28.

Прежде чем он направляется в печь 28, регенерационный раствор, который поступает из скруббера 11, направляется в кристаллизатор 56 для отделения воды от регенерационного раствора таким образом, чтобы в печь 28 поступал аммиачный комплекс в твердой (или, по меньшей мере, концентрированной) форме.

Регенерационный раствор, который выводится из скруббера 11, затем направляется в кристаллизатор 56 через первую секцию 21a впускного трубопровода 21 (который соединяет нижний выпуск 18 скруббера 11 и первый впуск 58 кристаллизатор 56); причем вторая секция 21b впускного трубопровода 21 затем соединяет нижний выпуск 59 кристаллизатора 56 и гидроциклон 57.

Внутри кристаллизатора 56 производится тепло, чтобы суспензия, содержащая водный раствор и твердые вещества, осаждалась на дне внутренней кристаллизационной камеры кристаллизатора 56; эта суспензия направляется, через секцию 21b, в гидроциклон 57, где твердые вещества отделяются от раствора. Твердые вещества, содержащие следы воды, направляются в печь 28; раствор направляется через трубопровод 60 в ребойлер 61 (или в другой теплообменник) и после этого во второй впуск 62 кристаллизатора 56, чтобы производить тепло для кристаллизации.

Паровая фаза, которая выпускается из кристаллизатора 56, в частности, из верхнего выпуска 63 кристаллизатора 56, проходит через паропровод 64 и, после необязательного прохождения через теплообменник 65, поступает обратно в скруббер 11, например, посредством втекания в возвратный трубопровод 22.

Чтобы предотвратить работу с твердыми веществами, гидроциклон 57 предпочтительно устанавливается на верхней части печи 28 или внутри печи 28 или оболочки 66, которая также содержит печь 28, над нижней зоной 67 печи 28, которую занимает ванна с расплавом, образующимся в печи 28; таким образом, твердые вещества, отделенные в гидроциклоне 57 перемещаются, падая в печь 28, в которой осуществляется плавление соли. Кроме того, оказывается также возможным использование части тепла паров аммиака, который производится в печи 28, для сохранения в горячем состоянии гидроциклона 57 и раствора, который из него выходит.

Необязательно, вместо направления в кристаллизатор 56, часть регенерационного раствора направляется в смеситель 43 через вспомогательный трубопровод 44, который проходит от впускного трубопровода 21 вверх по потоку относительно кристаллизатора 56 (в частности, от точки разветвления 25).

Аналогичным образом, согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 7, регенерационный раствор, который выходит из скруббера 11, концентрируется посредством удаления воды перед тем, как он направляется в печь 28.

В этом случае регенерационная система 1 включает испаритель 70 (концентратор), который принимает регенерационный раствор и отделяет воду от регенерационного раствора, таким образом, чтобы в печь 28 поступал концентрированный продукт, содержащий аммиачный комплекс.

Часть регенерационного раствора, которая выпускается из скруббера 11, направляется в испаритель 70 через впускной трубопровод 21, который присоединяет нижний выпуск 18 скруббера 11 к первому впуску 71 испарителя 70.

Остальная часть регенерационного раствора вместо этого направляется в смеситель 43 через вспомогательный трубопровод 44, который проходит от впускного трубопровода 21 вверх по потоку относительно испарителя 70 (в частности, от точки разветвления 25).

Испаритель 70 нагревается, например, посредством пара низкого давления, чтобы испарялась вода, и образовывался концентрат, содержащий аммиачный комплекс, который вводится в печь 28.

Предпочтительно испаритель 70 располагается на верхней части печи 28 или внутри печи 28 или оболочки 66, которая также содержит печь 28, над нижней зоной 67 печи 28, которую занимает ванна с расплавом, образующимся в печи 28; таким образом, концентрат, который образуется в испарителе 70, может выпускаться непосредственно в печь 28, и оказывается возможным использование части тепла паров аммиака, которые образуются в печи 28, для нагревания испарителя 70.

Предпочтительно испаритель 70 имеет второй впуск 72, присоединенный к питающему трубопроводу 73, который проходит из возвратного трубопровода 22, через который часть реакционной композиции, циркулирующая в возвратном трубопроводе 22 (раствор, который образуется в смесителе 43 и содержит смесь расплавленной соли, образующейся в печи 28, и часть регенерационного раствора) перемещается в испаритель 70.

Паровая фаза, которая выводится из испарителя 70, в частности, из верхнего выпуска 63 испарителя 70, проходит через паропровод 64 и, после необязательного прохождения через теплообменник 65, вводится обратно в скруббер 11, например, посредством протекания в возвратный трубопровод 22.

Согласно всем из описанных выше вариантов осуществления, газообразный аммиак, который образуется в блоке термической обработки 12, конденсируется в конденсационном блоке 37, а затем направляется в карбамидную установку 3 для повторного использования.

Наконец, следует понимать, что могут быть произведены дополнительные модификации и варианты способа и системы, которые описаны и проиллюстрированы в настоящем документе, без выхода за пределы объема прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к способу регенерации для обработки газового потока из кристаллизационного блока карбамидной установки, в частности охлаждающего воздушного потока, используемого в кристаллизационном блоке и содержащего аммиак. Способ включает стадию обработки газового потока из кристаллизационного блока в скруббере для удаления из вышеупомянутого газового потока аммиака из кристаллизационного блока в процессе реакции по меньшей мере с одной расплавленной солью металла, способного образовывать аммиачные комплексы. При этом в скруббер поступает реакционная композиция, содержащая по меньшей мере одну вышеупомянутую расплавленную соль металла, способного образовывать аммиачные комплексы. Далее газовый поток, который производится в кристаллизационном блоке, освобождается от аммиака внутри скруббера, а аммиак связывается металлом, содержащимся в соли реакционной композиции, и образуется аммиачный комплекс. Затем регенерационный раствор, содержащий аммиачный комплекс в водном растворе, выводится из скруббера и направляется в блок термической обработки. Технический результат заключается в обеспечении эффективной регенерации и повторного использования каждого компонента, который используется или производится посредством способа регенерации. 9 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

Формула