(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・尿素造粒機１、
・造粒機スクラバーダスト段２、
・造粒機スクラバー酸段３、
・生成物冷却機５、
・生成物冷却機スクラバーダスト段４、及び
・蒸発ユニット６、
・凝縮器ユニット７、
を含む尿素造粒ユニットの排ガスからダスト及びアンモニアを除去するためのいくつかの廃棄物の流れを含むスクラビングシステムを有する尿素造粒方法であり、その際、
・プロセス段階の第一のシーケンスを通って流れる新鮮な空気８の第一の流れが、該尿素造粒機１中へ送られ、その際、
・ダスト及びアンモニアを含む空気９は、該造粒機１から抜き出され、そして造粒機スクラバーダスト段２中へ運ばれ、その後、造粒機スクラバー酸段３へ運ばれ、該段でアンモニアを含む空気１２が液２２相中の酸と接触し、そしてアンモニアは、アンモニウム塩の生成によってその空気から除去され、
・プロセス段階の第二のシーケンスを流れる新鮮な空気１５の第二の流れが、該尿素造粒機１から抜き出される生成物を冷却するのに使用され、その際、
・前記冷却は、生成物冷却機５中で行われ、
・それにより、前記空気は加熱され、そしてその後、生成物冷却機スクラバーダスト段４へ運ばれ、
・前記造粒機スクラバー酸段３から抜き出される清浄な排ガス１３及び前記生成物冷却機スクラバーダスト段４から抜き出される清浄な排ガス１８が、大気１９中へ放出される方法であって、
前記スクラビングシステムが、完全に閉じた系であり、
その際、
・造粒機スクラバー酸段３からのアンモニウム塩溶液流２３が、前記生成物冷却機スクラバーダスト段４中へ供給され、その際、生成物冷却機５を出るダストを含む空気流１７のアンモニウムが除去されて、そして、
・前記生成物冷却機スクラバーダスト段４からの放出液２４及び前記造粒機スクラバーダスト段２からの放出液１１が、蒸発ユニット６へ送られ、
・アンモニアを含む、該蒸発ユニット６からの蒸気の流れ２９が、凝縮機ユニット７中へ供給され、該凝縮機ユニット７が液状のプロセス凝縮物３０を放出し、そして、前記液状のプロセス凝縮物３０は、前記造粒機スクラバー酸段３中へ供給され、そして
・前記蒸発ユニット６からの、尿素及びアンモニウム塩を含む濃縮された液体の流れ２８及び合成ユニット２７からの尿素溶融物２６が、別々に前記尿素造粒機１中へ運ばれ、
その際、大気１９中へ放出される清浄な排ガスの混合物が、１０〜２５ｍｇ／Ｎｍ３の範囲内のＮＨ３濃度を示すことを特徴とする、尿素を造粒する方法。
【請求項２】
大気１９中へ放出される清浄な排ガスの混合物が、＜１５ｍｇ／Ｎｍ３であるＮＨ３濃度を示すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記尿素造粒機１のための、前記尿素溶融物２６及び尿素及びアンモニウム塩を含む濃縮された液体の流れ２８の濃度が、９５〜９９．８重量％の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記尿素造粒機１のための、前記尿素溶融物２６及び尿素及びアンモニウム塩を含む濃縮された液体の流れ２８の濃度が、９６〜９７．５重量％の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記酸流２２の酸が、硫酸、硝酸、リン酸、クエン酸、酪酸及びシュウ酸からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
プロセス段階の前記第一のシーケンス中に含まれる前記造粒機スクラバー酸段３中の前記液体の流れの前記アンモニウム塩の濃度が、＜１０重量％に維持されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
プロセス段階の前記第一のシーケンス中に含まれる前記造粒機スクラバー酸段３中の前記液体の流れの前記アンモニウム塩の濃度が、６〜８重量％の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
プロセス段階の前記第一のシーケンス中に含まれる前記造粒機スクラバー酸段３中の前記液体の流れのｐＨが、２〜６の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
プロセス段階の前記第一のシーケンス中に含まれる前記造粒機スクラバー酸段３中の前記液体の流れのｐＨが、３．５〜５．０の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
プロセス段階の前記第一のシーケンス中に含まれる前記造粒機スクラバー酸段３中の前記液体の流れのｐＨが、４．０〜４．５の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
前記造粒機ダスト段２中の液の尿素濃度が３５〜６０重量％の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
前記造粒機ダスト段２中の液の尿素濃度が４５〜５５重量％の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記蒸発ユニット６の出口におけるアンモニウム塩濃度が、１２重量％未満に維持されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
前記蒸発ユニット６の出口におけるアンモニウム塩濃度が、９〜１１重量％の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
前記蒸発ユニット６中へ供給される混合物が、尿素溶融物３１の一部と混合されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法を操作するのに適した、尿素造粒機の排ガスからのダスト及びアンモニアの除去のためのいくつかの廃棄物の流れを含むスクラビングシステムを備えた尿素造粒装置であり、
装置の第一のシーケンスを形成する、
・尿素造粒機１
・造粒機スクラバーダスト段２、及び
・造粒機スクラバー酸段３、及び、
装置の第二のシーケンスを形成する、
・生成物冷却機５、及び、
・生成物冷却機スクラバーダスト段４、
・蒸発ユニット６、
・凝縮機ユニット７、及び、
・前記尿素造粒機１に新鮮な空気８を供給する手段、
・前記尿素造粒機１からダスト及びアンモニアを含む空気９を抜き出し、そして造粒機スクラバーダスト段２中へ運ぶ手段、
・前記造粒機スクラバーダスト段２から造粒機スクラバー酸段３中へ空気１２を抜き出す手段、
・前記生成物冷却機５に新鮮な空気１５を供給する手段、
・前記生成物冷却機５から前記生成物冷却機スクラバーダスト段４へ使用された空気１７を運ぶ手段、
・前記生成物冷却機スクラバーダスト段４からの浄化された空気１８、及び装置の前記第一のシーケンス中に含まれる、前記造粒機スクラバー酸段３からの浄化された空気１３を、大気１９中へ放出する手段、
・プロセス水２１及び酸２２を前記造粒機スクラバー酸段３へ運ぶ手段、
・プロセス水１０を前記造粒機スクラバーダスト段２へ運ぶ手段、
・前記尿素造粒機１から前記生成物冷却機５へ尿素顆粒１４を運ぶ手段、
を含む装置であって、
前記スクラビングシステムの装置が、廃棄物の流れの完全に閉じた系を構築するような方法で接続され、
・前記造粒機スクラバー酸段３から前記生成物冷却機スクラバーダスト段４へ液体の流れ２３を運ぶ手段、及び、
・前記生成物冷却機スクラバーダスト段４からの液体の流れ２４及び前記造粒機スクラバーダスト段２からの液体の流れ１１を、前記蒸発ユニット６へ運ぶ手段、
・前記蒸発ユニット６の蒸気２９を凝縮機ユニット７へ運ぶ手段、
・前記凝縮機ユニット７からのプロセス凝縮物３０を、前記造粒スクラバー酸段３へ運ぶ手段、及び、
・尿素溶融物２６を運ぶ手段、及び尿素及びアンモニウム塩を含む濃厚化された液体の流れ２８を前記尿素造粒機１中へそれぞれ別々に運ぶ手段、
を含むことを特徴とする、尿素造粒装置。
【請求項１７】
・前記生成物冷却機スクラバーダスト段４からの前記液体の流れ２４を、前記造粒機スクラバーダスト段２からの液体の流れ１１と混合する手段、及び
・尿素溶融物３１をその混合物へ供給する手段、及び、
・その混合物を前記蒸発ユニット６中へ供給する手段、
を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
尿素溶融物の一部を前記蒸発ユニット６へ運ぶ手段を含む、請求項１６又は１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素造粒法及び該方法を操作するのに適した装置に関する。本発明は、従来の尿素製造プロセスから一般に放出されている尿素造粒プラントから排出されるアンモニアを、排ガスをスクラビングし、そしてスクラバーブリードを回収し、そしてそれを上記の造粒プロセスに組み入れることによって低減する方法を一体化するものであり、該方法によりアンモニウム塩が完全に封じ込められる。
【背景技術】
【０００２】
液状組成物から顆粒を製造する一般のプロセスは、米国特許第５，７７９，９４５号明細書（特許文献１）に記載されている。本発明の焦点は、異なる寸法を有する生成顆粒を処理し、そして分類することである。この明細書では、装置の排ガス流から固形分材料を分離するのにサイクロン又はスクラバーのような気／固分離装置が使用される。この排ガス流の高度な処理は、それ以上考慮されていない。
【０００３】
米国特許第４，３７０，１９８号明細書（特許文献２）においては、造粒ユニットの排ガスがダスト分離サイクロンに送られ、その後、連続的な湿式スクラバーに送られ、両方ともその排ガス流を洗浄するのに寄与する。使用されるスクラビング液は、処理される溶液又は懸濁液の一部であり、そして湿式スクラバーを出るスクラビング液は造粒機ユニット中へ直接フィードバックされる。例示的に、この開示されたプロセスは塩化ナトリウム、尿素、サッカロース又は酸化鉄類のそれぞれの製造のために達成することができる。結果として、洗浄液は、処理される溶液又は懸濁液の一部であり、造粒機ユニット中へ直接送り戻される。このプロセスはダストスクラビングのためにしか達成することできず、アンモニアのスクラビングには適していない。
【０００４】
水平交流スクラバーにおける湿式タイプの同時的な浄化及びダスト除去ガス処理のための装置及び方法の更なる例が欧州特許出願公開第０８５３９７１Ａ１号（特許文献３）に開示されている。この発明は充填塔中の汚染物質及びダストの除去を行う。
【０００５】
流動床を備えた尿素造粒機を出る尿素プラントで使用された空気には、尿素ダストに加えてアンモニアも含まれている。このアンモニア汚染物は、排ガスの流れが大気中へ排気できる前に排除する必要がある。
【０００６】
排ガスの流れからアンモニアを除去するのは周知の技術である。通常、排ガスの流れは酸性のスクラビング溶液で処理される。このスクラビング溶液は、硝酸又は硫酸のような酸を水に加えることによって容易に製造できる。アンモニアは化学的な吸収によってガスの流れから除去され、そして対応するアンモニウム塩に変換される。硝酸の使用により、硝酸アンモニウム（ＡＮ）が、そして硫酸の使用により硫酸アンモニウム（ＡＳ）がそれぞれ生成される。これらのアンモニウム塩含有溶液は、硫酸アンモニウム肥料又はＮＰＫ肥料の製造に使用でき、そのための技術は従来技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，７７９，９４５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，３７０，１９８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０８５３９７１Ａ１号
【特許文献４】国際公開第０３／０９９７２１号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．  Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１
【非特許文献２】Ｂｒｏｃｈｕｒｅ  Ｕｒｅａ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  １２−２００７，  ｐａｇｅｓ  １−２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
尿素プラントにおいては、アンモニウム塩はプロセス中では発生せず、現存の尿素設備では容易に処理できない。それ故、従来の尿素製造設備は、造粒プラントからのガス状のアンモニアを低減するためには、以下の選択肢しかない。
・希釈されたアンモニウム塩溶液を廃水の流れへ送り出すこと、
・希釈されたアンモニウム塩溶液を別のプラント、例えばＮＰＫで利用できる濃度まで濃縮化すること、
・ＵＡＳ（尿素／硫酸アンモニム）肥料を高い硫黄含有量で製造すること、
・ＵＡＮ（尿素／硝酸アンモニウム）溶液を製造すること。
これらの代替的方法の全ては操作条件に対する多額の投資費用及び大規模な変更を要するか、又は生成物の組成及び特性の変更が強いられる。上記した選択肢の全ては、輸送及び取り扱い、並びに高価で多量のエネルギーを利用するための更なる設備を要する新たな生成物をもたらす結果となる。結果として、現今では、尿素設備は、深刻な環境問題を招くアンモニアを効率的に除去することなく操業されている。それ故、尿素設備からアンモニアを除去することは、解決を要するやりがいのある課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
代替的な解決法が、国際公開第０３／０９９７２１号パンフレット（特許文献４）に記載されている。この発明は、アンモニア含有のガスの流れから、アンモニア含有ガスの流れの中のアンモニアを有機酸でアンモニア塩に変換することによって、アンモニア含有ガスの流れからアンモニアを除去し、その一方で、得られたアンモニウム塩を昇温下で過酸化物と接触させる方法に関する。それにより、アンモニウム塩は分解装置中でＮＨ３、ＣＯ２及びＨ２Ｏ含有混合物へと変換され、そして尿素合成ユニット中で容易に再処理できる。この過酸化物は一般のプロセスに対して追加的なものであり、そして他の望ましくない付属物に関連する場合がある。また、アンモニウム塩をＮＨ３、ＣＯ２及びＨ２Ｏへ変換するためには、通常のプラントレイアウトに加えて別の分解装置が必要である。これを出るガスの流れは、造粒ユニット中では再処理できないが、尿素合成ユニット中へ再循環させる必要がある。
【００１１】
アンモニアの放出を低減することが、Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．  Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１（非特許文献１）にも記載されている。その図１には、ダストと酸性スクラバーシステムの組み合わせが示されている。アンモニアは、酸性のスクラバーセクションに吸収され、そして硫酸アンモニウムに変換される。硫酸アンモニウム溶液は、蒸発セクションに戻る再循環流へ添加される。このユニット中で該溶液は尿素合成ユニットからの尿素溶融物と混合される。蒸発からの濃縮された液体の流れは、尿素造粒機中へ運ばれる。蒸発ユニットから出てくる凝縮物は、組み合わされたダスト／アンモニアスクラビングシステムの構成分として利用される。アンモニア転化技術（Ａｍｍｏｎｉａ  Ｃｏｎｖｅｒｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）と呼ばれるこの技術により、排ガス中のアンモニアは、３０ｍｇ／Ｎｍ３まで低減できる。Ｂｒｏｃｈｕｒｅ  Ｕｒｅａ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  １２−２００７，  ｐａｇｅｓ  １−２４（非特許文献２）に示されているような酸性スクラビングを用いない技術は、排ガス中のアンモニアを、約１６０ｍｇ／ｍ３の値までにしか低減せず、そしてこれは本明細書中で従来技術として更に参照される。
【００１２】
Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．  Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１（非特許文献１）に記載されているアンモニア転化技術は、それでもなおいくつかの欠点を含んでいる。第一に、この系における水の均衡が臨界的なパラメータであることである。もしこの均衡が乱されると、尿素合成は、硫酸アンモニウムか、あるいはそれに代わって、処理する必要のある多量の廃水で汚染される。さらに、蒸発ユニット中での、酸性溶液と濃縮された尿素溶融物との混合は、造粒に悪影響を及ぼす。更に、この技術は硫酸アンモニウムで汚染された多量の凝縮物を生じさせることに関与しており、これは、ダスト及び酸性スクラビング技術を含む、種々のスクラバーに配送する必要がある。また、この技術で得られた排ガス中に残存するアンモニア濃厚物は、最新の尿素造粒プラントにとっては未だ十分なものでも、満足するものでもない。
【００１３】
それ故、本発明の目的は、尿素造粒プロセスによって生じた排ガスの現存するスクラビング技術を、副生成物又は廃棄物の流れが生成することなく、統合し、かつ、最適化する方法を提供することである。この方法は、上述したような従来技術に関連する問題を防止するべきである。特に、合成ユニットからの尿素溶融物の汚染は排除されるべきである。この方法は追加の高価な設備のいずれも使用すべきではない。さらに、この方法は、過酸化物のような使用物質を不経済な量（ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ  ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ）で使用すべきでない。全体で、この方法は、通常のアンモニアスクラビングプロセスによって生じるアンモニウム塩を使用することを見出すことによる、従来技術に共通する尿素造粒法よりも環境に優しいものであるべきである。本発明の目的は、そうような方法を操作するのに適した装置を提供することでもある。
【００１４】
これは、尿素造粒機１、造粒機スクラバーダスト段２、造粒機スクラバー酸段３、生成物冷却機５、生成物冷却機スクラバーダスト段４、蒸発ユニット６、及び凝縮機ユニット７を含む尿素造粒ユニットの排ガスからのダスト及びアンモニアを除去するためのいくつかの廃棄物の流れ（ｗａｓｔｅ  ｓｔｒｅａｍｓ）を含む、スクラビングシステムを備える尿素造粒法によって達成される。それにより、プロセス段階の第一のシーケンスを通過する新鮮な空気８の第一の流れが尿素造粒機１中へ送られ、それによりダスト及びアンモニアを含む空気９が造粒機１から抜き出されて、そして造粒機スクラバーダスト段２中へ運ばれ、その後、造粒機スクラバー酸段３へと運ばれ、そこでアンモニアを含む空気１２が、液２２相中で酸と接触し、そしてアンモニアが、その空気から、アンモニウム塩の生成により浄化される。プロセス段階の第二のシーケンスを通過する新鮮な空気１５の第二の流れは、尿素造粒機１から抜き出される生成物を冷却するのに使用され、それにより、該冷却は、生成物冷却機５中で遂行され、それにより、該空気は加熱され、そしてその後、生成物冷却機スクラバーダスト段４へ運ばれる。造粒機スクラバー酸段３から出る清浄な排ガス１３及び生成物冷却機スクラバーダスト段４から出る清浄な排ガス１８は大気１９中へ放出される。これによって、スクラビングシステムを通過し、これはそれ自体が廃棄物の流れの完全に閉じたシステムである。この方法において、造粒機スクラバー酸段３からのアンモニウム塩溶液流２３は、その生成物冷却機スクラバーダスト段４中へ供給され、それにより、生成物冷却機５を出るダストを含む空気流１７が除去され、そして生成物冷却機スクラバーダスト段４から放出される液体２４、及び造粒機スクラバーダスト段２から放出される液体１１は蒸発ユニット６へ送られる。アンモニアを含む、蒸発ユニット６からの蒸気の流れ２９は、凝縮機ユニット７中へ供給され、該ユニット７は液状のプロセス凝縮物３０を放出し、そしてその液状のプロセス凝縮物３０は造粒機スクラバー酸段３中へ供給され、そして、尿素及びアンモニウム塩を含む、蒸発ユニット６からの濃厚な液体の流れ２８及び合成ユニット２７からの尿素溶融物２６は、尿素造粒機１中へ、別々に運ばれる。それにより、濃厚化液体の流れ２８中に含まれるアンモニウム塩は、造粒された尿素生成物中に組み込まれる。
【００１５】
この結果、スクラビングシステムそれ自体は完全に閉じたシステムとなり、そしてそれにより、全体的に尿素合成から切り離される。それにより、尿素溶融物の汚染が回避される。
【００１６】
プロセス段階の第二のシーケンスに含まれる生成物冷却機スクラバーダスト段４中のスクラビング液の塩濃度は、３５〜６０重量％である。
【００１７】
本発明の更なる選択肢とは、尿素溶融物２６、及び尿素及びアンモニウム塩を含む濃縮された液体の流れ２８の、尿素造粒機１のための濃度に関連し、これは９５〜９９．８重量％の範囲内に維持される。好ましくは、９６〜９７．５重量％の範囲内に維持される。
【００１８】
更なる実施形態は、酸２２が硫酸、硝酸、リン酸、クエン酸、乳酸及びシュウ酸からなる群から選択されるものである。当然のことながら、非揮発性であればその他の酸も使用できる。好ましくは、容易に入手可能であることから硫酸が使用され、さらに、高度に要求される肥料要素であると考えられる硫黄を供給する。
【００１９】
プロセス段階の第一のシーケンスに含まれる造粒機スクラバー酸段３における反応液中のアンモニア塩の濃度は、＜１０重量％に維持され、好ましくは、６〜８重量％の範囲内に維持される。それにより、プロセス段階の第一のシーケンスに含まれる造粒機スクラバー酸段３中の液体の流れのｐＨは、２〜６の範囲内に維持され、好ましくは３．５〜５．０の範囲内に維持され、そして最も好ましくは、４．０〜４．５の範囲内に維持される。
【００２０】
プロセス段階の第一のシーケンスに含まれる造粒機スクラバーダスト段２中の反応液の尿素濃度は３５〜６０重量％の範囲内に維持される。プロセス段階の第一のシーケンス中に含まれる造粒機スクラバーダスト段２中の液体の尿素濃度を４５〜５５重量％の範囲内に維持するのが好ましい。
【００２１】
さらに、蒸発ユニット６の出口におけるアンモニウム塩の濃度は重量百分率で１２重量％未満に維持され、そして９〜１１重量％の範囲内に維持されるのが好ましい。
【００２２】
任意に、蒸発ユニット６中へ供給される混合物は、尿素溶融物３１の一部と混合される。
【００２３】
更に、大気１９中へ放出される清浄な排ガスの混合物は、１０〜２５ｍｇ／Ｎｍ３の範囲内のＮＨ３濃度を示し、そして好ましくは、ＮＨ３は＜１５ｍｇ／Ｎｍ３の濃度を示す。
【００２４】
尿素造粒機の排ガスからダスト及びアンモニアを除去するためのいくつかの廃棄物の流れを含むスクラビングシステムを用いた尿素造粒法は、装置の第一のシーケンスを形成する、尿素造粒機１、造粒機スクラバーダスト段２、及び造粒機スクラバー酸段３を含む装置中で遂行される。また、装置の第二のシーケンスを形成する、生成物冷却機５及び生成物冷却機スクラバーダスト段４、及び蒸発ユニット６、凝縮機ユニット７、尿素造粒機に新鮮な空気８を供給する手段、尿素造粒機１からダスト及びアンモニアを含む空気９を抜き出し、かつ、造粒機スクラバーダスト段２中へ運ぶ手段、造粒機スクラバーダスト段２から造粒機スクラバー酸段３中へ空気１２を抜き出す手段、生成物冷却機５に新鮮な空気１５を供給する手段、生成物冷却機５から生成物冷却機スクラバーダスト段４へ、使用された空気１７を運ぶ手段、生成物冷却機スクラバーダスト段４から清浄な空気１８を放出させ、かつ、装置の第一のシーケンス中に含まれる造粒機スクラバー酸段３からの清浄な空気１３を大気１９中へ放出させる手段、プロセス水２１及び酸２２を、造粒機スクラバー酸段３へ運ぶ手段、生成水１０を造粒機スクラバーダスト段２へ運ぶ手段、尿素造粒機１から生成物冷却機５へ尿素顆粒１４を運ぶ手段が包含される。それにより、スクラビングシステムの装置類は、廃棄物の流れの完全に閉じた系が構築されるようなやり方で連結され、造粒機スクラバー酸段３から生成物冷却機スクラバーダスト段４へ液体の流れ２３を運ぶ手段、及び生成物冷却機スクラバーダスト段４からの液体の流れ２４及び造粒機スクラバーダスト段２からの液体の流れ１１を、蒸発ユニット６へ運ぶ手段、蒸発ユニット６の蒸気２９を凝縮機ユニット７へ運ぶ手段、凝縮機ユニット７からのプロセス凝縮物３０を造粒機スクラバー酸段３へ運ぶ手段、及び尿素溶融物２６及び尿素及びアンモニウム塩を含む濃縮された液体の流れ２８を、それぞれ別々に尿素造粒機１中へ運ぶ手段を含む。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態は、装置が、装置の第二のシーケンス中に含まれる生成物冷却機スクラバーダスト段４からの液体の流れ２４を、装置の第一のシーケンス中に含まれる造粒機スクラバーダスト段２からの液体の流れ１１と混合する手段、その混合物へ尿素溶融物３１を供給する手段、及び蒸発機６中へその混合物を供給する手段を含むものである。
【００２６】
装置のさらなるオプションとは、蒸発ユニット６へ尿素溶融物を供給する手段を含むものである。
【００２７】
以下において、例を使って本発明をより詳細に説明する。図１は、装置の第一のシーケンスを形成する、流動床を備えた尿素造粒機１、造粒機スクラバーダスト段２、及び造粒機スクラバー酸段３、及び生成物冷却機５、及び装置の第二のシーケンスを形成する生成物冷却スクラバーダスト段４、蒸発ユニット６、凝縮機ユニット７、及び主なプロセスの流れを備えた、尿素造粒機のブロック図を示している。該尿素造粒機は、流動床を具えた造粒機又はその他の造粒機の代わりのドラム式造粒機であることができ、これは新鮮な空気を使用するものである。
【００２８】
尿素造粒機１は、蒸発機６から抜き出された尿素及びアンモニウム塩２８を含む濃厚化した液体の流れ、並びに尿素溶融物２６が互いに別々に供給される。尿素造粒機１中では、新鮮な空気流８で流動化され、そして冷却される流動床中で尿素顆粒が形成される。ダスト及びアンモニアを含む空気流９が抜き出される。これは、最初に、装置の第一の流れに含まれる造粒機スクラバーダスト段２中で洗浄され、そこで尿素ダストが除去される。プロセス水１０の流れは造粒機スクラバーダスト段２に添加され、そしてブリード流１１が、蒸発ユニット６へ送られる。それにより、そのスクラバー中で水が蒸発することによって空気が冷却される。ほとんどダストを含まないが、アンモニアを含む空気流１２が、装置の第一のシーケンス中に含まれる造粒機スクラバー酸段３中で洗浄され、そこでアンモニアが除去され、そして清浄な排ガス流１３を抜き出すことができる。
【００２９】
生成した尿素顆粒１４は、生成物冷却機５へ運ばれ、そこで、新鮮な空気流１５が最終生成物１６を冷却する。ダストを含む空気流１７は、装置の第二のシーケンス中に含まれる生成物冷却機スクラバーダスト段４へ運ばれ、そこで、ダストが洗浄される一方で、そのスクラバー中で水が蒸発することによって空気が冷却される。生成物冷却機スクラバーダスト段４を出る清浄な空気流１８は、清浄な排ガス流１３と混合され、そして大気１９へ放出される。
【００３０】
装置の第一のシーケンス中に含まれる造粒機スクラバー酸段３のためのスクラビング溶液は、プロセス水２１及び酸流２２及びプロセス凝縮物３０を含む。造粒機スクラバー酸段３中において、酸溶液はアンモニアと反応してアンモニウム塩溶液流２３生成し、それが装置の第二のシーケンス中に含まれる生成物冷却機スクラバーダスト段４へ運ばれ、それにより、プロセス段階の第二のシーケンス中に含まれる生成物冷却機５を出るダストを含む空気の流れ１７のアンモニアが除去される。この溶液は、ダストを含む空気流１７からの尿素ダストを含んでいる。
【００３１】
プロセス段階の第二のシーケンス中に含まれる生成物冷却機スクラバーダスト段から得られた液体の流れ２４は、造粒機スクラバーダスト段２からのブリード流１１と組み合わされ、そして得られた混合物２５は、蒸発ユニット６へ運ばれ、そこで濃縮される。蒸発ユニット６からの濃縮された液体の流れ２８は、尿素造粒機１へ供給されて、生成されたアンモニウム塩を造粒プロセス中へ組み入れる。尿素溶融物３１の一部は、濃縮された液体の流れ２８の尿素濃度及び硫酸アンモニウム濃度を正しい範囲内に維持するために、蒸発ユニット６に添加することができるが、その尿素溶融物３１の流量は、最小限に低減するのが好ましい。蒸発ユニット６から抜き出される蒸気２９は凝縮機ユニット７へ運ばれ、そこで外部冷却水によって冷却される。凝縮の間に生じたプロセス凝縮物３０は造粒機スクラバー酸段３中へ送られる。例えば、好ましい実施形態として、水平型のクロスフロースクラバーが使用される。
【００３２】
従って、廃棄物の流れの閉鎖された循環が形成され、そして全ての廃棄物の流れが再循環される。さらに、生じたアンモニウム塩は、尿素造粒プロセスに組み入れられる。また、外部のプロセス水の消費は、最小限に低減される。全体として、この組み合わせはその環境への適合性によって特徴付けられる。
【００３３】
Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．  Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１（非特許文献１）中に開示されているアンモニア転化技術とは対照的に、本発明の技術は、尿素合成ユニット２７で生成する尿素溶融物の汚染を、閉じたスクラビング系を構築することによって回避するものである。これは、蒸発ユニット６からの濃縮された液体の流れ２８及び尿素溶融物２６を、別個の手段で造粒機１へ運搬することによって達成される。流れ３１を介して、規定されたそして制御可能な量の尿素溶融物だけが合成ユニット２７から蒸発ユニット６へ供給される。
【００３４】
例１において、表は、従来技術の尿素造粒プロセスにおけるアンモニアに関するいくつかの典型的な形態を示している：
【００３５】
上流の蒸発セクションで形成された平衡の結果であるため、造粒ユニットへの供給物中の５００〜６００重量ｐｐｍというアンモニア量が多かれ少なかれ不可避である。約９０ｐｐｍのアンモニアが、尿素溶液ライン中でのビウレット形成を介して添加されるため、全部で約５９０〜６９０ｐｐｍが造粒機へ入る。このアンモニアの約５０ｐｐｍが最終生成物中に含まれ、それによって、残部は、造粒ユニットからの空気の流れと共にスタックを介して造粒プラントを出る。これは、Ｂｒｏｃｈｕｒｅ  Ｕｒｅａ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  １２−２００７，  ｐａｇｅｓ  １−２４（非特許文献２）に記載された従来技術の約１３０〜１６０ｍｇ／Ｎｍ３の最終濃度という結果をもたらす。Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１（非特許文献１）中で説明されているように、アンモニア転化技術と呼ばれる、組み合わされたスタックにおいて、約３０ｍｇ／Ｎｍ３の最終濃度が見出されるが、一方、本明細書記載の本発明の技術によれば、１０ｍｇ／Ｎｍ３のアンモニア濃度がもたらされる。従って、この技術を用いることによって大幅な向上が達成できる。
【００３６】
【表１】
0005723782.tif 000002
【００３７】
例２は、本発明をベースに形成されたアンモニア転化技術の有利で経済的な局面を、Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１（非特許文献１）に記載されたいわゆるアンモニア転化技術、及びＢｒｏｃｈｕｒｅ  Ｕｒｅａ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  １２−２００７，  ｐａｇｅｓ  １−２４（非特許文献２）に示された従来技術と比較して示している：
計算のために、アンモニアの価格、約３００ＵＳ＄／ｍｔ、尿素の価格、約２５０ＵＳ＄／ｍｔ、そして硫酸の価格、約２０ＵＳ＄／ｍｔが予測される。
【００３８】
【表２】
0005723782.tif 000003
【００３９】
アンモニア年間損失８００ｍｔ／年は、従来技術の通常の尿素造粒プラントにおいて、一年で合計で２４０，０００ＵＳ＄のマイナスを意味する。
【００４０】
【表３】
0005723782.tif 000004
【００４１】
アンモニア転化技術を用いることによって、約６４０ｍｔ／年の回収が可能であり、これは、約１９２，０００ＵＳ＄の価値である。約２，５００ｍｔ／年の硫酸アンモニウムが、従来技術の計算について使っているのと同じ容量を有するプラントで製造される。追加の尿素生産量は約２，５００ｍｔ／年であり、これは、一年で約６２５，０００ＵＳ＄の利益をもたらす。そのような、１，９００ｍｔ／年のプロセス硫酸消費量の経費を考慮すると、これは、一年で約３８，０００ＵＳ＄の経費として計上され、全体で年間約５８７，０００ＵＳ＄の節約にとどまる。
【００４２】
【表４】
0005723782.tif 000005
【００４３】
本発明を用いることにより、約７４０ｍｔ／年のアンモニアの回収が可能となり、これは、約２２２，０００ＵＳ＄に値する。従来技術についての計算を用いると、同じ生産能力を有するプラントでは約２，９００ｍｔ／年の硫酸アンモニウムが生成される。追加の尿素生産量は、約２，９００ｍｔ／年となり、一年で約７２５，０００ＵＳ＄の利益がもたらされる。そのようなプロセスの２，２００ｍｔ／年という硫酸の消費量の経費を考慮すると、これは、一年で約４４，０００ＵＳ＄の経費として計上され、全体で年間約６８１，０００ＵＳ＄の節約にとどまる。
【００４４】
【表５】
0005723782.tif 000006
【００４５】
従って、本発明の技術によれば、Ｍ  Ｐｏｔｔｈｏｆｆ，  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ＋  Ｓｙｎｇａｓ，  ［ｏｎｌｉｎｅ］，  Ｊｕｌｙ．Ａｕｇｕｓｔ  ２００８，  ｐａｇｅｓ  ３９−４１（非特許文献１）に記載されるようなアンモニア転化技術と比較して、一年で約９４，０００ＵＳ＄の節約がもたらされる。この効果は、アンモニア転化技術と比較して、４００ｍｔ／ａの追加的な尿素生産量を計上する、アンモニアの回収量の増加量に起因している。
【００４６】
かくして、低濃度のアンモニウム塩及び高濃度の尿素を含む溶液が生成される。これらの少量のアンモニウム塩の添加による生成物の仕様及び品質に対する著しい変化はない。尿素生成物のＮ含有量は、約４６％Ｎ超にとどまり、その結果、生成物は典型的な尿素肥料となる。
【００４７】
提案される方法の利点は次のとおりである：
・環境への著しく低いアンモニア放出量。
・アンモニアの損失を低減し、そしてそれにより肥料生産量を増大させることによって費用効果が達成される。
・現存する尿素造粒プラント中でアンモニウム塩を生成させるのに、簡単なやり方が用いられる。
・合成物の再循環、又は排水システムへの排出のない閉じたループシステムであり、それにより、硫酸アンモニウムによる汚染が回避される。
・流動床造粒による尿素造粒プラントからの排ガス流からアンモニアを除去するのに、証明された、そして低費用の技術的方法が使用される。
・回収されたアンモニアが生成物中に含まれているため、尿素の生産量が増大し、それによって著しい経済効果がもたらされる。
・典型的な尿素肥料グレードの製品が製造される。
【符号の説明】
【００４８】
１      尿素造粒機
２      造粒機スクラバーダスト段
３      造粒機スクラバー酸段
４      生成物冷却機スクラバーダスト段
５      生成物冷却機
６      蒸発ユニット
７      凝縮機ユニット
８      新鮮な空気の流れ
９      ダスト及びアンモニアを含む空気の流れ
１０    生成水の流れ
１１    液体の流れ
１２    アンモニアを含む空気の流れ
１３    清浄な排ガスの流れ
１４    尿素顆粒
１５    新鮮な空気の流れ
１６    最終生成物
１７    ダストを含む空気の流れ
１８    清浄な空気の流れ
１９    大気
２０    酸性供給
２１    プロセス水
２２    酸性の流れ
２３    アンモニウム塩溶液の流れ
２４    液体の流れ
２５    結果として得られる混合物
２６    尿素溶融物
２７    合成ユニットからの尿素溶融物
２８    濃縮した液体の流れ
２９    蒸気
３０    プロセス凝縮物
３１    尿素溶融物の一部
【図１】
0005723782.tif 000007