способ удаления аммиака и пыли из отходящего газа, возникающего при производстве удобрений

Формула изобретения

1. Способ удаления аммиака и пыли из отходящего газа, возникающего при производстве удобрений, преимущественно мочевины, при котором отходящий газ направляют в первый скруббер, а охлаждающий газ направляют во второй скруббер и в один скруббер направляют дополнительную воду, а в другой скруббер направляют водный раствор, причем как отходящий газ, так и охлаждающий газ перед выходом из соответствующего скруббера пропускают через, по меньшей мере, один каплеотделитель, отличающийся тем, что дополнительную воду направляют сначала в секцию тонкой очистки первого скруббера, ограниченную с верхней стороны каплеотделителем, а с нижней стороны - непроницаемой для жидкости разделительной тарелкой, и распыляют, по меньшей мере, на один каплеотделитель, а возникающий в секции тонкой очистки водный раствор направляют затем во второй скруббер.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходящий из второго скруббера водный раствор направляют в предусмотренную под разделительной тарелкой секцию главной очистки первого скруббера, в который поступает также отходящий газ.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве разделительной тарелки используют колпачковую тарелку.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в секцию тонкой очистки первого скруббера направляют кислоту.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в секции главной очистки первого скруббера устанавливают 40-60%-ную, преимущественно 55%-ную концентрацию мочевины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу удаления аммиака и пыли из отходящего газа, возникающего при производстве удобрений, преимущественно мочевины, при котором отходящий газ направляют в первый скруббер, а охлаждающий газ направляют во второй скруббер и в один скруббер направляют дополнительную воду, а в другой скруббер направляют водный раствор, причем как отходящий газ, так и охлаждающий газ перед выходом из соответствующего скруббера пропускают через, по меньшей мере, один каплеотделитель.

При производстве аммиаксодержащих удобрений или удобрений, которые могут отщеплять аммиак, например содержащих мочевину удобрений, на различных этапах способа возникают аммиак- или пылесодержащие потоки отходящего газа, которые перед выпуском в окружающую среду или возвратом в процесс необходимо очистить. Такие отходящие газы возникают, в частности, при гранулировании и охлаждении.

Для удаления пыли из происходящего от гранулирования отходящего газа и из охлаждающего газа известен родовой способ заявителя. Для осуществления этого способа предусмотрены два скруббера, которые в верхней части оборудованы, по меньшей мере, одним каплеотделителем (демистером). При этом в первый скруббер направляют происходящий от гранулирования отходящий газ, тогда как во второй скруббер направляют охлаждающий газ. Для очистки во второй скруббер под каплеотделителем в противотоке охлаждающему газу направляют дополнительную воду, преимущественно очищенную или неочищенную воду процесса. Выходящий из второго скруббера водный раствор направляют в первый скруббер также в противотоке очищаемому отходящему газу.

На практике оказалось, что этот известный способ требует еще усовершенствования. Поскольку выходящий из первого скруббера водный раствор необходимо обрабатывать или использовать дальше, существует стремление установить как можно более высокую концентрацию мочевины в водном растворе, чтобы поддерживать на как можно более низком уровне энергозатраты на выпаривание выходящего водного раствора. При применении прежнего способа эта максимальная концентрация имеет, однако, пределы. Прежнее максимальное значение концентрации мочевины в водном растворе в первом скруббере составляет 30-45%, а более высокие концентрации невозможны, поскольку, несмотря на каплеотделитель, нельзя полностью избежать того, что содержащие мочевину капли останутся в отходящем газе и вызовут в нем соответственно высокую концентрацию мочевины.

Задачей изобретения является поэтому усовершенствование родового способа таким образом, чтобы можно было значительно уменьшить загрязнение отходящего газа.

Эта задача решается способом описанного выше рода согласно изобретению за счет того, что дополнительную воду направляют сначала в секцию тонкой очистки первого скруббера, ограниченную с верхней стороны каплеотделителем, а с нижней стороны - непроницаемой для жидкости разделительной тарелкой, и распыляют, по меньшей мере, на один каплеотделитель, а возникающий в секции тонкой очистки водный раствор направляют затем во второй скруббер.

Иначе, нежели в известном способе, дополнительную воду направляют таким образом сначала полностью в предусмотренную в первом скруббере дополнительную секцию тонкой очистки, в которую содержащий капли отходящий газ проникает перед прохождением через каплеотделитель. За счет дополнительной воды в секции тонкой очистки происходит при этом сильное разбавление, так что концентрация мочевины в каплях значительно снижается. В то же время происходит также дополнительно очистка каплеотделителя.

За счет сильного разбавления капель можно заметно повысить концентрацию мочевины в водном растворе в собственно секции главной очистки скруббера, так что энергозатраты на последующее выпаривание водного раствора могут быть сильно снижены. Кроме того, за счет этого ведения процесса можно достичь снижения запыленности отходящего газа с прежде достигаемых значений около 50 мг/м ³ до 20 мг/м³.

Выходящий из второго скруббера водный раствор направляют известным образом в первый скруббер, а именно в предусмотренную под разделительной тарелкой секцию главной очистки первого скруббера, в который поступает также отходящий газ.

Для отделения секций тонкой и главной очистки первого скруббера предпочтительно используют колпачковую тарелку. В принципе, могут использоваться также другие разделительные тарелки, выполненные непроницаемыми для жидкости, однако газопроницаемыми.

Для снижения концентрации аммиака в отходящем газе в другом предпочтительном варианте предусмотрено, что в секцию тонкой очистки первого скруббера направляют кислоту. Например, может использоваться серная или азотная кислота. Подобная кислотная обработка принципиально известна, например, из ЕР 0440932 В1.

Для оптимизации, с точки зрения энергозатрат, дальнейшей обработки выходящего из первого скруббера водного раствора предпочтительно предусмотрено, что в секции главной очистки первого скруббера устанавливают 40-60%-ную, преимущественно 55%-ную, концентрацию мочевины. Энергозатраты на выпаривание можно за счет этого значительно уменьшить, не вызывая за счет этой очень высокой концентрации мочевины в водном растворе проблем при очистке отходящего газа, поскольку, как уже сказано, в секции тонкой очистки происходит сильное разбавление поступающих в эту секцию капель.

Изобретение более подробно поясняется ниже в качестве примера на чертежах, на которых изображают:

- фиг.1 - принципиальную схему осуществления способа;

- фиг.2 - деталировку из фиг.1 в особом выполнении.

Установка для осуществления способа содержит первый скруббер 1 и второй скруббер 2. Перед первым скруббером 1 расположена ступень 3 предварительной очистки. В верхней части первого скруббера 1 расположен каплеотделитель 4 (демистер) точно так же, как каплеотделитель 5 во втором скруббере 2. Первый скруббер 1 разделен на две секции очистки, причем под каплеотделителем 4, образуя секцию 14 тонкой очистки, расположены непроницаемая для жидкости, однако газопроницаемая, разделительная тарелка 12 (например, колпачковая тарелка) и слив 11. Под разделительной тарелкой 12 находится секция 21 главной очистки первого скруббера 1.

Описанные выше части установки являются предпочтительно составной частью установки для производства удобрений, преимущественно мочевины, и связаны с гранулятором (не показан) и охладителем. Из гранулятора подают загрязненный аммиаком и пылью отходящий газ, а именно сначала на ступень 3 предварительной очистки, что обозначено стрелкой 6. Отходящий газ проходит через ступень 3 предварительной очистки, и его направляют в секцию 21 главной очистки первого скруббера 1. Точно так же загрязненный охлаждающий газ подают непосредственно ко второму скрубберу 2, что обозначено стрелкой 7.

Воду процесса, преимущественно очищенную или неочищенную воду процесса, подают непосредственно к секции 14 тонкой очистки первого скруббера 1, причем водоподвод обозначен стрелками 8, 9. Водоподвод впадает внутри скруббера 1 под каплеотделителем 4 в направленные вверх распылительные головки 10 с возможностью распыления дополнительной воды на каплеотделитель 4 и его очистки за счет этого. Дополнительная вода смешивается с проходящими через разделительную тарелку 12 каплями и приводит к сильному снижению концентрации мочевины в каплях, так что капли имеют концентрацию мочевины, например, всего 1-4%, даже если концентрация мочевины в секции 21 главной очистки составляет 55-60%. Дополнительная вода за счет этого обогащается и выходит в виде водного раствора через слив 11, к которому присоединен трубопровод 13, впадающий во второй скруббер 2, в результате чего водный раствор направляется во второй скруббер 2.

Очищаемый газ поступает, таким образом, после прохождения через ступень 3 предварительной очистки сначала в секцию 21 главной очистки первого скруббера 1, в котором расположены сетчатые тарелки 22 и т.п., и попадает затем через разделительную тарелку 12 в секцию 14 тонкой очистки, где за счет смешивания с дополнительной водой происходят сильное разбавление и уменьшение приставших к отходящему газу капель. Вслед за этим отходящий газ проходит через каплеотделитель 4 и выходит затем, будучи очищен, из головки первого скруббера 1 (стрелка 15).

Очищаемый охлаждающий газ поступает в нижней части (стрелка 7) во второй скруббер 2, в котором также расположены сетчатые тарелки 23, и в противотоке выходит из головки второго скруббера 2 (стрелка 16) будучи очищенным введенным водным раствором, а затем каплеотделителем 5.

Соответствующий кубовой продукт в обоих скрубберах 1, 2 подвергают обычным образом циркуляции, что обозначено соответствующими контурами 17, 18. При этом из контура 18 отводят водный раствор и по трубопроводу 19 подают к ступени 3 предварительной очистки. Из ступени 3 предварительной очистки водный раствор и отходящий газ поступают в секцию 21 главной очистки первого скруббера 1.

За счет значительного эффекта разбавления или очистки в секции 14 тонкой очистки можно установить в секции 21 главной очистки первого скруббера 1 концентрацию мочевины в водном растворе около 60%, т.е. выходящий из скруббера 1 водный раствор (трубопровод 24) имеет тогда концентрацию мочевины 60%, так что этот водный раствор может быть выпарен в целях дальнейшего использования с существенно меньшими по сравнению с уровнем техники энергозатратами.

Несмотря на эту высокую концентрацию мочевины в секции 21 главной очистки благодаря ведению способа с вводом дополнительной воды в секцию 14 тонкой очистки можно достичь в самой секции 14 тонкой очистки концентраций мочевины порядка 1-4%. Концентрация мочевины во втором скруббере 2 составляет около 10%.

Как показано на фиг.2, предпочтительно дополнительно предусмотрено, что в секцию 14 тонкой очистки для уменьшения загрязнения отходящего газа аммиаком вводят кислоту, что обозначено стрелкой 20. Для этого часть выходящего из слива 11 первого скруббера 1 водного раствора из трубопровода 13 в контуре возвращают посредством насоса 25 для ввода кислоты в секцию 14 тонкой очистки. В качестве кислоты можно использовать, например, серную или азотную кислоту. Такая кислотная обработка принципиально известна, например, из ЕР 0440932 В1. Добавление кислоты (поток 20) происходит предпочтительно в коррозионно-стойком, самовсасывающем сопле после насоса (например, струйном сопле), приток которого регулируют. При этом напорный трубопровод насоса можно полностью или частично использовать в качестве потока рабочей струи.

Способ пригоден, в принципе, в качестве альтернативы для скруббера, в котором вертикально расположены несколько каплеотделителей. Дополнительную воду направляют тогда соответствующим образом сначала в секцию тонкой очистки скруббера для происходящего от гранулирования отходящего газа.