專利名稱：含有尿素的水溶液的制備方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在最廣泛的方面，本發(fā)明涉及一種制備含有尿素的水溶液的方 法，通過氮氧化物與氣態(tài)氨的還原反應(yīng)，該水溶液擬用于去除存在于
燃燒廢氣中的氮氧化物(NOx)。
具體的，本發(fā)明涉及前述類型的以氨氣和二氧化碳為原料合成制
備尿素的方法。
本發(fā)明還涉及實(shí)施前述類型的方法的制備含有尿素的水溶液的 設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，關(guān)于化石燃料的燃燒產(chǎn)生的氣體排放物(燃燒氣或廢 氣)的國際法律，以越來越嚴(yán)格的方式，強(qiáng)制大幅減少包含在所述氣 體排放物中的污染物，其中特別是氮氧化物(NOx),因?yàn)榈趸?(NOx)是所述酸雨的成因。
為此目的，已經(jīng)開發(fā)出不同的處理化石燃燒的氣體排放物的方 法，特別的，選擇性催化還原氮氧化物(NOx)的方法——更廣為人知 地稱為S CR法——被廣泛應(yīng)用，它能夠去除氣體排放物中的大部分 NO和N02，將其轉(zhuǎn)化為對環(huán)境惰性的化合物，如氮?dú)夂退魵狻?br> 該方法特別適用于大量減少重型汽車，特別是具有柴油或渦輪增 壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的重型汽車的氣體排放物的氮氧化物。
SCR法是基于以下 一系列化學(xué)反應(yīng)，通過需要凈化的氣流中的氨 氣和氧氣，與氮氧化物反應(yīng)，致使去除氮氧化物
4NO + 02 + 4NH3 = 4N2 + 6H20
6N02 + 8NH3 = 7N2 + 12H20
NO + N02 + 2NH3 = 2N2 + 3H20
7以上所示的反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，據(jù)估計(jì)，含有1000ppm NOx 的氣流，在轉(zhuǎn)化過程中，其溫度平均升高10 11 °C。
SCR法的優(yōu)選的溫度區(qū)間是180°C ~350°C,在低于18(TC的溫 度下轉(zhuǎn)化不完全，因此不可能保證通常所需的去除率；而在高于350 。C的溫度，氣流中的氨氣和氧氣會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，如在40(TC ,主要通 過以下反應(yīng)，損失約5~10%的氨氣。
4NH3 + 502 = 4NO + 6H20 (4)
該反應(yīng)的出現(xiàn)將對抗在高于35(TC的溫度下的凈化過程發(fā)生的反 應(yīng)，不低于最低運(yùn)行溫度200。C的實(shí)際需求需要釆用合適的催化系統(tǒng) 或不依賴于過程運(yùn)行的催化劑；最新型的重型汽車，如配備Euro4或 Euro5發(fā)動(dòng)機(jī)的重型汽車，通常都配備這種催化系統(tǒng)或催化劑。
對于運(yùn)行SCR法所需的氨氣的加入，眾所周知都使用水溶液中 的氨氣或尿素，其濃度通常為水溶液重量的15-35%。
這種水溶液通過霧化噴嘴注入到需要凈化的SCR催化系統(tǒng)(或催 化劑)上游的氣流中，催化系統(tǒng)的上游也可以是另一種固定混合裝置， 以保證氣流所需的紊流，并順利分散反應(yīng)物。
特別的，在上述過程中，由于要避免氨氣或氨氣水溶液的運(yùn)輸或 儲存的相關(guān)危險(xiǎn)，將水溶液中的尿素用作反應(yīng)物是非常常用的。在這 種情況下，根據(jù)以下反應(yīng)，從尿素的原位分解獲得要處理的氣流的凈 化所需的氨氣。
N2H4CO + H20 = 2NH3 + C02
分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所需熱量由需處理的氣流(一般都具有高 于300'C的溫度)提供，這也能夠?qū)怏w的溫度降低至以上所示的SCR 法的優(yōu)選值。
對于獲得用于去除氣氧化物的水溶液中的尿素，現(xiàn)有技術(shù)首先預(yù) 計(jì)通過常規(guī)尿素設(shè)備合成制備熔融狀或顆粒狀尿素，然后用水稀釋尿 素直到所得水溶液獲得所需尿素濃度。釆用該方法，由于能夠獲得高純度(99%或更高的純度)的合成 尿素(熔融狀或顆粒狀)，就可能獲得非常純而且沒有游離氨氣(由 于難聞的氣味和對環(huán)境的影響，不希望有氨氣)的終產(chǎn)品(水溶液中 的尿素)。
然而，由于為了通過獲得高純?nèi)廴诨蝾w粒尿素去除氨氣，需要濃 縮合成獲得的尿素水溶液，以完全去除其中的溶劑(水)，而所述溶 劑隨后又在熔融或顆粒尿素的溶解步驟重新引入，因此上述方法包括 大量的能源消耗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明隱含的技術(shù)問題是發(fā)明和實(shí)施 一種制備用于去除燃 燒氣或廢氣中的氮氧化物的含有尿素的水溶液的方法，該水溶液的原 料是合成尿素的水溶液，該方法克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是， 與已知方法比較，上述類型的方法可在較低的能量消耗下，基本去除 合成尿素水溶液中的氨氣。
可根據(jù)本發(fā)明，通過制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物的 含有尿素的水溶液的方法，解決該技術(shù)問題，其特點(diǎn)在于所述方法包
括以下步驟
-將至少 一 部分含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液 (urea-concentrated aqueous solution),其直接來自尿素生產(chǎn)設(shè)備的回 收區(qū)或回收區(qū)的下游，用二氧化碳洗滌，以獲得含有二氧化碳和可能 含有氨氣的第一蒸汽相，以及含有氨基甲酸鹽并基本上不含有游離氨 的濃縮尿素水溶液；
-用水稀釋所述含有氨基甲酸鹽并基本上不含有游離氨的濃縮尿 素水溶液，直到水溶液中達(dá)到所需的尿素濃度。
優(yōu)選的，所述水溶液中的所需尿素濃度是溶液重量的15-35%重量。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式，含有殘余游離氨的濃縮尿素水 溶液，其至少一部分被二氧化碳洗滌，是直接從尿素設(shè)備的回收區(qū)獲 得。
術(shù)語"尿素回收區(qū)"是指包括用于處理合成獲得的尿素水溶液， 以降低該溶液中的氨基甲酸鹽和游離氨的含量的常規(guī)裝置的尿素設(shè) 備的該部分，該裝置至少包括一個(gè)熱運(yùn)行或優(yōu)選以氣提劑方式運(yùn)行的 離解器或氣提塔。此外，通常回收區(qū)的壓力低于以氨氣和二氧化碳制 備尿素的合成區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施方式，含有殘余游離氨的濃縮尿素水 溶液，其至少一部分被二氧化碳洗滌，是來自設(shè)置于尿素設(shè)備的所述
回收區(qū)下游的蒸發(fā)區(qū)(evaporation section)。
為此目的，含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液，其至少一部分被 二氧化碳洗滌，優(yōu)選從用于濃縮來自尿素設(shè)備回收區(qū)的含殘余游離氨 的濃縮尿素溶液的所述蒸發(fā)區(qū)的蒸發(fā)器中獲得。
由于本發(fā)明，直接來自尿素生產(chǎn)設(shè)備的回收區(qū)或回收區(qū)的下游 的，至少一部分仍含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液，有利地用二氧 化碳洗滌，而不是像上述公知的方式經(jīng)過蒸發(fā)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，這帶來了相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，包括與蒸發(fā)所需的相 比，用二氧化碳洗滌需要較少的能量消耗，從而大大降低能量消耗。
此外，用二氧化碳洗滌將有利地去除所述溶液中含有的大量的游 離氨，將其轉(zhuǎn)化為無害的氨基甲酸鹽(從環(huán)境影響的角度)，并可能 通過二氧化碳的氣提活動(dòng)將其部分傳送到氣相中。
因此，經(jīng)過二氧化碳洗滌的濃縮尿素水溶液基本上不含游離氨， 用水稀釋到水溶液中的尿素具有適當(dāng)濃度(水溶液重量的15-35%重量 百分比)且含量為嗅覺值(olfactory values)以下的氨，優(yōu)選小于 150ppm，其能夠有利地用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物。
更需注意的是，上述尿素水溶液中的氨基甲酸銨會(huì)在使用所述溶
10液去除燃燒氣中的NOx過程中，與尿素一起分解，因此新生成二氧化 碳和氨氣，后者可用于去除NOx。
上述技術(shù)問題也可以通過實(shí)施本發(fā)明上述方法制備含有尿素的 水溶液的設(shè)備來解決，該水溶液用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述設(shè)備包括相互流體連通的尿素合成
區(qū)和尿素回收區(qū)，其特點(diǎn)在于還包括
-洗滌區(qū)，釆用二氧化碳洗滌，設(shè)置于所述尿素回收區(qū)的下游； -進(jìn)料管，設(shè)置于所述尿素回收區(qū)和所述洗滌區(qū)之間，以將至少
一部分自所述尿素回收區(qū)得到的、含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液
加入所述洗滌區(qū)；
-二氧化碳進(jìn)料管，將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)；
-排出管，用于排出來自所述洗滌區(qū)、含有氨基甲酸鹽并且基本
不含有游離氨的濃縮尿素水溶液；以及
-加水管，與來自洗滌區(qū)的所述排出管流體連通，以稀釋所述含 有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直至水溶液獲 得所需的尿素濃度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，本設(shè)備包括尿素合成區(qū)，尿素回收 區(qū)和包括第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的蒸發(fā)區(qū)，所述區(qū)相互流體連通， 該設(shè)備的特點(diǎn)在于，還包括
-洗滌區(qū)，釆用二氧化碳洗滌，設(shè)置于所述尿素回收區(qū)的下游；
-進(jìn)料管，設(shè)置于所述第一蒸發(fā)器和所述洗滌區(qū)之間，以將至少 一部分自所述第一蒸發(fā)器得到的、含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液 加入所述洗滌區(qū)；
-進(jìn)料管，將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)；
-排出管，用于排出來自所述洗滌區(qū)、含有氨基甲酸鹽并且基本 不含有游離氨的濃縮尿素水溶液；以及-加水管，與來自洗滌區(qū)的所述排出管流體連通，以稀釋所述含 有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直至水溶液中 獲得所需的尿素濃度。
根據(jù)本發(fā)明，制備含有尿素的水溶液的設(shè)備可重新(ex-novo)
設(shè)計(jì)或制造，或優(yōu)選地改造制備合成尿素的現(xiàn)有設(shè)備。
在后一種情況下，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，改進(jìn)方法(改造)可 用于以氨氣和二氧化碳為原料制備尿素的類型的現(xiàn)有設(shè)備，其包括流 體連通的尿素合成區(qū)和尿素回收區(qū)，其特點(diǎn)在于，該改進(jìn)方法還包括
以下步驟
-在所述尿素回收區(qū)的下游設(shè)置采用二氧化碳洗滌的洗滌區(qū)； -在所述尿素回收區(qū)和所述洗滌區(qū)之間設(shè)置進(jìn)料管，以使至少一
部分由所述尿素回收區(qū)排出的含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液加
入所述洗滌區(qū)；
-設(shè)置將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)的二氧化碳進(jìn)料管；
-設(shè)置用于排出來自所述洗滌區(qū)、含有氨基甲酸鹽并且基本不含
有游離氨的濃縮尿素水溶液的排出管；以及
-設(shè)置與來自洗滌區(qū)的所述排出管流體連通的加水管，以稀釋所
述含有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直至水溶液中獲得所需的尿素濃度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，改進(jìn)方法(改造)可用于以氨氣和
二氧化碳為原料制備尿素的類型的現(xiàn)有設(shè)備，其包括尿素合成區(qū)、尿
素回收區(qū)和包括第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的蒸發(fā)區(qū)，所述區(qū)相互流體
連通，其特點(diǎn)在于，該改進(jìn)方法還包括以下步驟
-在所述尿素回收區(qū)的下游設(shè)置釆用二氧化碳洗滌的洗滌區(qū)； -在所述第一蒸發(fā)器和所述洗滌區(qū)之間設(shè)置進(jìn)料管，以將至少一
部分自所述第一蒸發(fā)器得到的、含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液加
入所述洗滌區(qū)；-設(shè)置將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)的二氧化碳進(jìn)料管；
-設(shè)置用于排出來自所述洗滌區(qū)、含有氨基甲酸鹽并且基本不含
有游離氨的濃縮尿素水溶液的排出管；以及
-預(yù)先設(shè)置與來自洗滌區(qū)的所述排出管流體連通的加水管，以稀 釋所述含有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直至 水溶液中獲得所需的尿素濃度。
根據(jù)本發(fā)明，制備尿素水溶液的方法的更多的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在以 下優(yōu)選的實(shí)施方式中參考附圖更加清楚的描述，但其只用于說明不用 于限制。


圖l是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物 的含有尿素的水溶液的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明，制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物的 含有尿素的水溶液的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖l,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，制備用于去除燃燒廢氣中的氮氧化物 的含有尿素的水溶液的設(shè)備的整體以數(shù)字l表示。
在設(shè)備1中，制備尿素水溶液的方法是基于制備熔融狀的合成尿 素，然后用水稀釋熔融尿素，直至獲得水溶液中所需的尿素濃度。
更特別的，設(shè)備l包括在預(yù)設(shè)高壓(例如135-175巴)運(yùn)行的尿素 合成區(qū)2，在預(yù)設(shè)低壓(例如1-10巴)運(yùn)行的尿素回收區(qū)3，蒸發(fā)區(qū)4， 以及自蒸發(fā)區(qū)4獲得的氣相的處理/濃縮區(qū)5，所述各區(qū)相互流體連通。
設(shè)備l還包括分別添加尿素合成所需的二氧化碳和氨氣至合成區(qū) 2的管道6和7。在區(qū)2中，使二氧化碳和氨氣在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器中反應(yīng)， 制得含有尿素、氨基甲酸銨和游離氨的水溶液，其通過管道8加入尿 素回收區(qū)3中。
在尿素回收區(qū)3中，前述含有尿素、氨基甲酸銨和游離氨的水溶
13液以適當(dāng)?shù)?、本身為常?guī)的裝置，如汽提塔、離解器等進(jìn)行氨基甲酸 鹽的分解處理，以獲得含有氨氣和二氧化碳的氣相，含有殘余游離氨 的濃縮尿素溶液(例如尿素濃度為溶液重量的70%)。
自尿素回收區(qū)3排出的含有氨氣和二氧化碳的氣相，通過管道9 適當(dāng)?shù)匮h(huán)到合成區(qū)2，以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為尿素，而自尿素回收區(qū)3排出 的含有殘余游離氨的濃縮尿素溶液，通過管道10加入蒸發(fā)區(qū)4。
更特別的，前述含有氨氣和二氧化碳的氣相優(yōu)選以冷凝的方式 (以包含氨基甲酸銨的溶液形式)，通過冷凝液體(通常是循環(huán)氨基 甲酸鹽溶液)在尿素回收區(qū)3的、本身為常規(guī)的冷凝器中，循環(huán)到合 成區(qū)。
包含惰性氣體(例如氮?dú)?、氫氣、氧氣?的氣流，其通常出現(xiàn) 在二氧化碳進(jìn)氣中以保護(hù)反應(yīng)器的合成區(qū)2免于腐蝕，也通過管道ll 從尿素回收區(qū)3中釋放。
在蒸發(fā)區(qū)4中，前述包含殘佘游離氨的濃縮尿素溶液通過本身常 規(guī)的裝置，如一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器，進(jìn)行溶劑(水)的蒸發(fā)，并去除殘 余游離氨，得到熔融尿素和含有水和氨氣的氣相。
自蒸發(fā)區(qū)4排出的、含有水和氨氣的氣相，通過管道12適當(dāng)?shù)丶?入處理區(qū)5，其包括一系列常規(guī)裝置以冷凝，并從水中分離出殘余氣 相組分(主要是氨氣和二氧化碳)。
在處理區(qū)5的出口處，通過管道13還獲得基本上由水組成的液流， 以進(jìn)一步利用；通過管道15還獲得主要由氨氣和二氧化碳組成的氣 流，其循環(huán)到尿素回收區(qū)3。
在尿素回收區(qū)3中，前述主要由氨氣和二氧化碳組成的氣流經(jīng)過 常規(guī)處理，并優(yōu)選以冷凝形式循環(huán)至合成區(qū)2。
另外，自蒸發(fā)/離解區(qū)4獲得的，通過管道16由區(qū)4排出的熔融尿 素，與在管道17，其與熔融尿素的排出管16流體連通，中流通的水混 合，從而得到具有所需尿素濃度的尿素水溶液，如濃度為溶液重量的32%重量濃度。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明制備尿素水溶液的設(shè)備，該水溶液用于去除
燃燒廢氣中的氮氧化物，設(shè)備整體以數(shù)字20表示。
更特別的，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備20可以制備合成尿素和用于去除燃 燒廢氣中的氮氧化物的尿素水溶液，將在本說明書中詳細(xì)的說明。
設(shè)備20的同樣的數(shù)字是指與上述設(shè)備1結(jié)構(gòu)上或功能上相同的相 應(yīng)部件，另外為簡要起見，該種部件將不再詳細(xì)描述。
如上述設(shè)備l一樣，設(shè)備20包括在預(yù)設(shè)高壓(例如135-175巴)運(yùn) 行的尿素合成區(qū)2，在預(yù)設(shè)低壓(例如1-10巴)運(yùn)行的尿素回收區(qū)3， 蒸發(fā)區(qū)4，以及自蒸發(fā)區(qū)4獲得的氣相的處理/濃縮區(qū)5，所述各區(qū)相互 流體連通。
更特別的，在本實(shí)施例中，蒸發(fā)區(qū)4包括順序設(shè)置的第一蒸發(fā)器 4a和第二蒸發(fā)器4b,其相互流體連通并與尿素回收區(qū)3 (通過第一蒸 發(fā)器4a)流體連通。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)備20還包括設(shè)置于尿素回收區(qū)3下游，釆用二氧 化碳的洗滌單元22，以及設(shè)置在尿素回收區(qū)3和洗滌單元22之間的管 道23，以將來自尿素回收區(qū)3、存留殘余游離氨的一部分濃縮尿素水 溶液，加入到所述洗滌單元22中。
更特別的，管道23與來自尿素回收區(qū)3，所述含有殘余游離氨的 濃縮尿素水溶液的排出管10流體連通，通過該管道，剩余的含有殘余 游離氨的濃縮尿素水溶液加入到蒸發(fā)區(qū)4。
在洗滌區(qū)22，釆用通過適當(dāng)管道24，加入到單元22的二氧化碳洗 滌前述含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液，其主要將所述溶液中的殘 余游離氨轉(zhuǎn)化為氨基甲酸鹽，以及通過加入洗滌區(qū)22的二氧化碳?xì)饬?的氣提活動(dòng)可能去除氣相中的部分氨氣。
為此目的，洗滌區(qū)22包括一個(gè)或多個(gè)在液相和氣相之間進(jìn)行物質(zhì) 交換的常規(guī)裝置，如特別是氣體清洗裝置，板式蒸餾柱等。因此在洗滌單元22的出口，得到含有氨基甲酸鹽和基本上不含有 游離氨的濃縮尿素水溶液，以及含有二氧化碳和可能含有氨氣的氣 相。
根據(jù)本發(fā)明，自洗滌區(qū)22獲得的含有氨基甲酸鹽和基本上不含有 游離氨的濃縮尿素水溶液，用在管道17中流通的水稀釋，管道17與所 述來自洗滌區(qū)22的排出管25流體連通，得到水溶液中具有所需尿素濃 度，如濃度為溶液重量的30%重量濃度。
而將自洗滌區(qū)22排出的含有二氧化碳和可能含有氨氣的氣相加 入尿素回收區(qū)3，以進(jìn)一步進(jìn)行本身為常規(guī)處理的處理，如通過設(shè)置 在洗滌區(qū)22和尿素回收區(qū)3中間的管道27，使之優(yōu)選以冷凝方式適當(dāng) 地循環(huán)到合成區(qū)2中。
應(yīng)該注意，有利的是，加入洗滌區(qū)22的二氧化碳清洗氣可以是為 尿素合成區(qū)2提供的二氧化碳進(jìn)氣的一部分。可選的，二氧化碳也可 以來自外源。優(yōu)選的，加入?yún)^(qū)22的二氧化碳清洗氣過量于濃縮尿素溶 液中的氨氣，以使所述氨氣基本上以量化的方式(in a quantitative way)轉(zhuǎn)化為氨基甲酸鹽。
更應(yīng)該注意，根據(jù)本發(fā)明，自尿素回收區(qū)3排出的含有殘余游離 氨的濃縮尿素水溶液中，沒有送入洗滌區(qū)22的剩余部分，通過管道IO 有利地加入蒸發(fā)區(qū)的第一蒸發(fā)器4a，然后通過連接管道31,從第一蒸 發(fā)器4a進(jìn)入第二蒸發(fā)器4b。自第一蒸發(fā)器4a可得到仍含有殘余游離 氨、更濃縮的尿素水溶液，而在第二蒸發(fā)器4b中，溶劑完全去除，從 而獲得從第二蒸發(fā)器4b通過管道16排出的熔融尿素。從蒸發(fā)器4a和 4b,可分別得到含有水和氨氣的氣相，其分別通過管道12a和12b,被 送入如上所述的區(qū)5處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(未以圖示出)，可預(yù)料到將所有含有 殘余游離氨的濃縮尿素水溶液送入釆用二氧化碳的洗滌區(qū)22,以便只 生產(chǎn)獲得用于去除NOx含有尿素的水溶液。在此情況下，就不需要蒸
16發(fā)區(qū)4和處理區(qū)5，或者如已存在這些區(qū)(例如在改造尿素設(shè)備的情況 下)，就廢棄不用。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例(圖2虛線所示)，可預(yù)料到將由第一 蒸發(fā)器4a排出的、含有殘余游離氨的部分濃縮尿素水溶液，通過連接 管道30,送入洗滌區(qū)22。該方式可以作為可選方案，將回收區(qū)3排出 的含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液加入洗滌區(qū)22或另外的類似的 供應(yīng)。
因此根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備具有相當(dāng)靈活的用途，因?yàn)樗鼈兪?其成為可能為滿足特定的和偶發(fā)的需要，可在設(shè)備的不同的和添加 的點(diǎn)，將含有尿素和殘余游離氨的水溶液送去洗滌。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于事實(shí)上，在改造現(xiàn)有設(shè)備的情況下，由于 只需要簡單地預(yù)先設(shè)置洗滌區(qū)，以及該區(qū)與現(xiàn)有設(shè)備的尿素回收區(qū)或 蒸發(fā)區(qū)之間的適當(dāng)?shù)倪B接管道，需要進(jìn)行的改動(dòng)很少且無需大量的投 資。
當(dāng)然，為了滿足特定的和偶發(fā)的需要，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對以 上所述的方法和設(shè)備做大量的修改和變動(dòng)，以制備含有尿素的水溶 液，這些都包含在下述權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物的含有尿素的水溶液的方法，其特征在于，包括以下步驟-將至少一部分直接來自尿素生產(chǎn)設(shè)備的回收區(qū)或回收區(qū)的下游的含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液，用二氧化碳洗滌，以獲得含有二氧化碳和可能含有氨氣的第一氣相，以及含有氨基甲酸鹽并基本上不含有游離氨的濃縮尿素水溶液；以及-用水稀釋所述含有氨基甲酸鹽并基本上不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直到水溶液達(dá)到所需尿素濃度。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述含有殘余游離 氨的濃縮尿素水溶液，其至少一部分用二氧化碳洗滌，是直接從尿素 設(shè)備的尿素回收區(qū)(3)獲得。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述含有殘余游離氨 的濃縮尿素水溶液，其至少一部分用二氧化碳洗滌，來自設(shè)置于尿素 設(shè)備的所述回收區(qū)(3)下游的蒸發(fā)區(qū)(4)。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述含有殘余游離氨 的濃縮尿素水溶液，其至少一部分用二氧化碳洗滌，從用于濃縮來自 尿素設(shè)備的所述回收區(qū)(3)的濃縮尿素水溶液的所述蒸發(fā)區(qū)的蒸發(fā) 器(4a)中獲得。
5、 如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述水溶液 中尿素的理想濃度為溶液重量的15-35%。
6、 如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法還 包括以下步驟，將從尿素設(shè)備的合成區(qū)(2)獲得的含有尿素、氨基 甲酸銨和游離氨的水溶液，在所述尿素回收區(qū)(3)存在或不存在氣 提劑時(shí)，分解氨基甲酸銨，以獲得含有氨氣和二氧化碳的第二氣相， 以及所述含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液。
7、 如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述含有二氧化碳和可能含有氨氣的第一氣相加入所述尿素 回收區(qū)(3)的步驟。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述含有氨氣和二氧化碳的第二氣相以冷凝形式，循環(huán)到尿素合 成區(qū)(2)的步驟。
9、 如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將所述含有 殘余游離氨的濃縮尿素水溶液，釆用二氧化碳進(jìn)行洗滌。
10、 如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述未經(jīng)過二氧化碳洗滌的含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶 液部分，在所述蒸發(fā)區(qū)(4)進(jìn)行蒸發(fā)，以獲得熔融尿素。
11、 一種制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物的含有尿素的 水溶液的設(shè)備，所述設(shè)備包括相互流體連通的尿素合成區(qū)(2)和尿 素回收區(qū)(3)，其特征在于還包括-區(qū)(22)，釆用二氧化碳洗滌，設(shè)置于所述尿素回收區(qū)的下游；-進(jìn)料管(23)，設(shè)置于所述尿素回收區(qū)(3)和所述洗滌單元(22) 之間，以將至少一部分自所述尿素回收區(qū)(3)得到的、含有殘余游 離氨的濃縮尿素水溶液加入所述洗滌區(qū)(22);-二氧化碳進(jìn)料管(24)，將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)(22);-排出管(25),用于排出來自所述洗滌區(qū)(22)、含有氨基甲酸 鹽并且基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液；以及-加水管(17)，與來自洗滌區(qū)(22)的所述排出管(25)流體 連通，以稀釋所述含有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水 溶液，直至水溶液中獲得所需的尿素濃度。
12、 一種制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物的含有尿素的 水溶液的設(shè)備，所述設(shè)備包括相互流體連通的尿素合成區(qū)(2)、尿素 回收區(qū)(3)和包括第一蒸發(fā)器(4a)和第二蒸發(fā)器(4b)的蒸發(fā)區(qū)， 所述區(qū)(2， 3, 4)相互流體連通，其特征在于，所述設(shè)備還包括-洗滌區(qū)(22)，釆用二氧化碳洗滌，設(shè)置于所述尿素回收區(qū)(3) 的下游；-進(jìn)料管(30),設(shè)置于所述第一蒸發(fā)器(4a)和所述洗滌區(qū)(22) 之間，以將至少一部分自所述第一蒸發(fā)器(4a)得到的、含有殘余游 離氨的濃縮尿素水溶液加入所述洗滌區(qū)(22);-二氧化碳進(jìn)料管(24),用于將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)(22);-排出管(25)，用于排出來自所述洗滌區(qū)(22)、含有氨基甲酸 鹽并且基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液；以及-加水管(17),與來自洗滌區(qū)(22)的所述排出管(25)流體 連通，以稀釋所述含有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水 溶液，直至水溶液中獲得所需的尿素濃度。
13、 如權(quán)利要求ll或12所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還 包括在所述洗滌區(qū)(22)和所述尿素回收區(qū)(3)之間的管道(27), 以將自所述洗滌區(qū)(22)排出的含有二氧化碳和可能含有氨氣的氣相 加入所述尿素回收區(qū)(3)。
14、 如權(quán)利要求ll或13所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還 包括-蒸發(fā)區(qū)(4),設(shè)置在所述尿素回收區(qū)(3)的下游；-連接管(10),設(shè)置于尿素回收區(qū)(3)和所述蒸發(fā)區(qū)(4)之間，以將至少一部分自所述尿素回收區(qū)(3)得到的、含有殘余游離氨的所述濃縮尿素水溶液加入所述蒸發(fā)區(qū)(4);-排出管(16)，自所述蒸發(fā)區(qū)(4)排出熔融狀的合成尿素。
15、 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括 -連接管(10),設(shè)置于尿素回收區(qū)(3)和蒸發(fā)區(qū)(4)的所述第一蒸發(fā)器(4a)之間，以將自所述尿素回收區(qū)(3)得到的、含有 殘余游離氨的所述濃縮尿素水溶液加入所述第一蒸發(fā)器(4a);-連接管(31)，設(shè)置于所述蒸發(fā)區(qū)(4)的第一蒸發(fā)器(4a)和第二蒸發(fā)器(4b)之間，以將至少一部分自所述第一蒸發(fā)器(4a)得 到的、含有殘余游離氨的所述濃縮尿素水溶液加入第二蒸發(fā)器(4b); -排出管(16),自第二蒸發(fā)器(4b)排出熔融狀的合成尿素。
16、 一種用于以氨氣和二氧化碳為原料制備尿素的類型的現(xiàn)有設(shè) 備的改進(jìn)(改造)方法，其包括相互流體連通的尿素合成區(qū)(2)和 尿素回收區(qū)(3)，其特點(diǎn)在于，還包括以下步驟-在所述尿素回收區(qū)(3)的下游設(shè)置釆用二氧化碳洗滌的洗滌 區(qū)(22);-在所述尿素回收區(qū)(3)和所述洗滌區(qū)(22)之間設(shè)置進(jìn)料管 (23)，以使至少一部分由所述尿素回收區(qū)(3)排出的含有殘余游離 氨的濃縮尿素水溶液加入所述洗滌區(qū)(22);-設(shè)置將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)(22)的二氧化碳進(jìn)料管(24);-設(shè)置用于排出來自所述洗滌區(qū)(22)、含有氨基甲酸鹽并且基 本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液的排出管(25);以及-設(shè)置與所述排出管(25)流體連通的加水管(17)，以稀釋所 述含有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直至水溶 液中獲得所需的尿素濃度。
17、 一種用于以氨氣和二氧化碳為原料制備尿素的類型的現(xiàn)有設(shè) 備的改進(jìn)(改造)方法，其包括尿素合成區(qū)(2)、尿素回收區(qū)(3) 和包括第一蒸發(fā)器(4a)和第二蒸發(fā)器(4b)的蒸發(fā)區(qū)(4)，所述區(qū)(2, 3, 4)相互流體連通，其特征在于，所述改造方法還包括以下 步驟-在所述尿素回收區(qū)(3)的下游設(shè)置采用二氧化碳洗滌的洗滌 區(qū)(22);-在所述第一蒸發(fā)器(4a)和所述洗滌區(qū)(22)之間設(shè)置進(jìn)料管 (30)，以將至少一部分獲自所述第一蒸發(fā)器(4a)、含有殘余游離氨 的濃縮尿素水溶液加入所述洗滌區(qū)(22);-設(shè)置將二氧化碳加入所述洗滌區(qū)(22 )的二氧化碳進(jìn)料管(24 );-設(shè)置用于排出來自所述洗滌區(qū)(22)、含有氨基甲酸鹽并且基 本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液的排出管(25);以及-設(shè)置與所述排出管(25)流體連通的加水管(17),以稀釋所 述含有氨基甲酸鹽和基本不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直至水溶 液中獲得所需的尿素濃度。
18、如權(quán)利要求16或17所述的改造方法，其特征在于，所述改造 方法還包括以下步驟-在所述洗滌區(qū)(22)和所述尿素回收區(qū)(3)預(yù)先設(shè)置管道(27), 以將自所述洗滌區(qū)(22)排出的、含有二氧化碳和可能含有氨氣的氣 相加入所述尿素回收區(qū)(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備用于去除燃燒氣或廢氣中的氮氧化物的含有尿素的水溶液的方法，該方法的特點(diǎn)在于，包括以下步驟將至少一部分含有殘余游離氨的濃縮尿素水溶液，其直接來自尿素生產(chǎn)設(shè)備的回收區(qū)或回收區(qū)的下游，用二氧化碳洗滌，以獲得含有二氧化碳和可能含有氨氣的第一氣相，以及含有氨基甲酸鹽并基本上不含有游離氨的濃縮尿素水溶液；以及用水稀釋所述含有氨基甲酸鹽并基本上不含有游離氨的濃縮尿素水溶液，直到水溶液達(dá)到所需尿素濃度。
文檔編號C07C273/16GK101627009SQ200880003912
公開日2010年1月13日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者費(fèi)德里科·扎爾迪 申請人:卡薩爾尿素公司