(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形化装置（１０）からのガス流を該固形化装置（１０）に接続されたスクラバー（１３）で処理し、前記ガス流から、硫酸との反応によりアンモニアを除去し、硫酸アンモニウム水溶液を形成する工程と；
前記スクラバー（１３）から前記硫酸アンモニウム水溶液を抜き取る工程と；
前記硫酸アンモニウム水溶液を尿素プラント（１）で生成された低濃度尿素溶液と混合し、蒸発器（１５）で水を除去して、硫酸アンモニウム濃度３０〜６０重量％、溶融温度１２１〜１５０℃、水分量１％未満の尿素−硫酸アンモニウム共融混合物を形成する工程と；
前記尿素プラント（１）によって生成された高濃度尿素溶融物と混合された前記共融混合物を、前記固形化装置（１０）に供給する工程と；
前記蒸発器（１５）から該蒸発器（１５）の上部（３６）に前記共融混合物の一部を再循環させる工程と；
を含み、
前記蒸発器（１５）に供給される前記低濃度尿素溶液が、前記共融混合物と混合される前記高濃度尿素溶融物より低濃度であり；
前記スクラバー（１３）で形成された前記硫酸アンモニウム水溶液が前記尿素−硫酸アンモニウム共融混合物が形成される蒸発器（１５）に供給され；
該蒸発器（１５）で形成された前記共融混合物が前記固形化装置（１０）に供給される前記高濃度尿素溶融物と混合され；
前記高濃度尿素溶融物の流速が、前記蒸発器（１５）からの尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の流速の１００〜２００倍であり、結果として生じる最終混合物が０．５重量％未満の硫酸アンモニウムを含む尿素プラント（１）で生成されるガス流から硫酸アンモニウムを、尿素プラントの固形化装置（１０）によって回収する方法。
【請求項２】
前記スクラバー（１３）から抜き取られた前記硫酸アンモニウム水溶液を前記蒸発器（１５）に供給する前に、該硫酸アンモニウム水溶液に硫酸を添加する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記蒸発器（１５）に供給される前記硫酸アンモニウム水溶液の濃度が４０重量％以下である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記低濃度尿素溶液の濃度が９５重量％未満である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記スクラバー（１３）で形成された前記硫酸アンモニウム水溶液と前記低濃度尿素溶液とを濃縮し、気相の分離と前記尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の形成とを行う工程を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記スクラバー（１３）からの前記硫酸アンモニウム水溶液の濃度が４０重量％以下であり、前記尿素プラント（１）で生成される前記低濃度尿素溶液の濃度が８５重量％である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記共融混合物における硫酸アンモニウム濃度が６０重量％未満である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記固形化装置（１０）がプリル化塔（１１）または造粒機（７１）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記スクラバー（１３）に硫酸を供給する工程と、該スクラバー（１３）で生成された前記硫酸アンモニウム水溶液を含む流出物を該スクラバー（１３）に再循環させる工程とを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記スクラバー（１３）からの前記硫酸アンモニウム水溶液の一部を再循環させて前記スクラバー（１３）中に戻し、新たな硫酸を添加した後に、一部を前記蒸発器（１５）に供給する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記蒸発器（１５）が真空蒸発器である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記蒸発器（１５）で分離した気相を凝縮器（４８）に供給する工程と、前記気相を凝縮して凝縮液を形成し、該凝縮液を、場合によっては外部からの水の添加を伴って、前記スクラバー（１３）に供給する工程とを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記スクラバー（１３）からの前記硫酸アンモニウム水溶液を、前記蒸発器（１５）に供給する前に予備濃縮する工程を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
濃縮された前記硫酸アンモニウム水溶液を前記低濃度尿素溶液の第一部分と混合し、濃縮された水溶液を形成する工程を含み、該濃縮された水溶液が４０〜５０重量％の硫酸アンモニウムを含み、かつ前記蒸発器（１５）に供給されて水が除去され、前記尿素−硫酸アンモニウム共融混合物が形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
スクラバー（１３）に硫酸を供給するための酸供給ライン（２８）を有し、固形化装置（１０）に接続され、該固形化装置（１０）からのガス流を硫酸との反応により処理すると共に、硫酸アンモニウム水溶液を形成させるスクラバー（１３）と、前記固形化装置（１０）に高濃度尿素溶融物を供給するための主供給ライン（１２）に前記スクラバー（１３）を接続する混合循環路（１４）とを備える、尿素プラント（１）で生成されるガス流から硫酸アンモニウムを、尿素プラントの固形化装置（１０）によって回収するシステム（２）であって、
該混合循環路（１４）が、硫酸アンモニウム濃度３０〜６０重量％、溶融温度１２１〜１５０℃、水分量１％未満の尿素−硫酸アンモニウム共融混合物を生成するように構成された蒸発器（１５）を有し、該蒸発器（１５）が前記主供給ライン（１２）に接続されて、前記高濃度尿素溶融物と混合された前記共融混合物が前記固形化装置（１０）に供給され；
前記混合循環路（１４）が、前記尿素プラント（１）の副流出口（３８）を前記蒸発器（１５）の上部（３６）に接続する第二供給ライン（３７）を備え、該第二供給ライン（３７）が、前記主供給ライン（１２）によって供給される前記高濃度尿素溶融物より低濃度の低濃度尿素溶液を前記蒸発器（１５）に供給し；
前記混合循環路（１４）が、前記スクラバー（１３）の流出ライン（２９）を前記蒸発器（１５）の上部（３６）に接続する抜き取りライン（３４）と、前記蒸発器（１５）から前記主供給ライン（１２）にわたって伸びる混合物流出ライン（４１）とを備え；
前記高濃度尿素溶融物の流速が、前記蒸発器（１５）からの前記尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の流速の１００〜２００倍であり、結果として生じる最終混合物が０．５重量％未満の硫酸アンモニウムを含み、
前記混合循環路（１４）が、前記混合物流出ライン（４１）を前記蒸発器（１５）の上部（３６）に接続する再循環ライン（４３）をさらに備える、システム（２）。
【請求項１６】
前記ガス流を処理するように前記スクラバー（１３）に硫酸を供給するための酸供給ライン（２８）に前記流出ライン（２９）が接続された接続部（３３）より下流において、前記抜き取りライン（３４）が前記スクラバー（１３）の前記流出ライン（２９）から分岐する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記抜き取りライン（３４）が、前記蒸発器（１５）に４０重量％以下の濃度の硫酸アンモニウム水溶液を供給する、請求項１５または１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第二供給ライン（３７）が、前記蒸発器（１５）に濃度が９５重量％未満である低濃度尿素溶液を供給する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記蒸発器（１５）が、前記スクラバー（１３）中に形成される前記硫酸アンモニウム水溶液と前記第二供給ライン（３７）からの前記低濃度尿素溶液とを濃縮し、気相の分離と前記尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の形成とを行うように設計されている、請求項１５から１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スクラバー（１３）からの前記硫酸アンモニウム水溶液の濃度が４０重量％以下であり、前記第二供給ライン（３７）からの前記低濃度尿素溶液の濃度が８５重量％である、請求項１５から１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記共融混合物における硫酸アンモニウム濃度が６０重量％未満である、請求項１５から２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記固形化装置（１０）がプリル化塔（１１）または造粒機（７１）を備える、請求項１５から２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記スクラバー（１３）が、該スクラバー（１３）に硫酸を供給するための酸供給ライン（２８）と、該スクラバー（１３）の底部（３１）と上部（３２）とを接続し、該スクラバー（１３）で生成された前記硫酸アンモニウム水溶液を含む流出物を再循環させる流出ライン（２９）とを備える、請求項１５から２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記スクラバー（１３）からの前記硫酸アンモニウム水溶液の一部が再循環されて前記スクラバー（１３）中に戻され、新たな硫酸が添加された後に、一部が前記蒸発器（１５）に供給される、請求項１５から２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記蒸発器（１５）が真空蒸発器である、請求項１５から２４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２６】
蒸気ライン（４６）が、前記蒸発器（１５）の蒸気流出口（４７）を凝縮器（４８）に接続し、該凝縮器（４８）において前記蒸発器（１５）で分離した気相が凝縮されることにより凝縮液が形成され、該凝縮液が、場合によっては水供給ライン（４９）によって供給される外部からの水の添加を伴って、前記凝縮器（４８）を前記スクラバー（１３）に接続する凝縮ライン（５１）を介して、前記スクラバー（１３）の上部（３２）に供給される、請求項１５から２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記スクラバー（１３）から前記蒸発器（１５）に前記硫酸アンモニウム水溶液を供給するための抜き取りライン（３４）に沿って該蒸発器（１５）の上流に配置され、前記スクラバー（１３）からの前記硫酸アンモニウム水溶液を蒸発器（１５）に供給される前に処理し予備濃縮する、予備濃縮器（５５）を備える、請求項１５から２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記尿素プラント（１）を前記蒸発器（１５）に接続し、該蒸発器（１５）に低濃度尿素溶液を供給する、前記第二供給ライン（３７）が、前記予備濃縮器（５５）に前記低濃度尿素溶液の一部を供給するための分岐部（５６）を有する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
尿素プラント（１）で生成されるガス流から硫酸アンモニウムを、該尿素プラントの固形化装置（１０）によって回収する回収システム（２）を備え、該回収システム（２）が請求項１５から２８のいずれか一項に記載の回収システムであることを特徴とする、尿素プラント（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素プラント（すなわち尿素生成プラント）のガス流から硫酸アンモニウムを回収する方法およびシステムに関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、尿素プラントの固形化（造粒化またはプリル化（ｐｒｉｌｌｉｎｇ））装置で生成されるガス流から硫酸アンモニウムを回収する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
知られているように、工業規模の尿素生成プロセスは、二酸化炭素とアンモニアの高温、高圧での反応よるカルバミン酸アンモニウムの形成と、それに続く、尿素と水を形成するカルバミン酸アンモニウムの分解反応とに基づく。
【０００４】
一般的な形式の尿素生成プラント（尿素プラント）では、これらのプロセスは尿素合成反応器の中で通常行われる。次に、合成反応器で生成された尿素水溶液は徐々に濃縮され、非変換反応物は、例えば高圧部、中圧部および低圧部などの一または複数の回収部に回収される。そして、最後に、尿素は、造粒機またはプリル化塔を通常備える固形化部で固形化される。
【０００５】
より具体的には、合成反応器からの尿素は、固形化部（造粒機またはプリル化塔）に供給される前に、約９５重量％を超える（通常は９６〜９９．７重量％）まで徐々に濃縮され、造粒またはプリル化された尿素（尿素顆粒またはプリル）の形態の商業的最終生成物が得られる。
【０００６】
尿素は通常、液体の状態で造粒機またはプリル化塔に供給され、外気流によって固形化される。
【０００７】
固形化用の空気は、冷却及び固形化プロセスの間に尿素から放出されたアンモニアを含んでいるので、そのアンモニア分を除去するために、大気中に放出する前に処理されなければならない。
【０００８】
冷却空気からアンモニアを除去する既知の方法の一つにおいて、空気はスクラバーに供給され、そこで硫酸溶液に接触して、副生成物として４０％以下の硫酸アンモニウムを含む溶液が生成される。
【０００９】
反応副生成物として、硫酸アンモニウムは吸湿性があり、商業的価値がほとんどなく、化学的または物理的に加工することが困難である。
【００１０】
しかし、農作物によっては硫酸アンモニウムが全く汚染物質ではないばかりか、有益でさえあるので、尿素プラントから回収された硫酸アンモニウムは、尿素ベースの肥料を製造するために有利に用いられることもある。
【００１１】
尿素プラントから硫酸アンモニウムを回収するための一つのプロセスが、欧州特許出願公開第２１９２０９９号明細書（ＥＰ２１９２０９９Ａ１）に記載されている。このプロセスにおいて、尿素、水および硫酸アンモニウムからなる水溶液が生成し、蒸発器で通常最大１２％まで濃縮されたのちに、造粒化段階に移行する。このプロセスでは造粒機を用いるが、知られているように、造粒機もかなりの量の水の存在下で運転されるので、造粒機に供給される溶液から全てまたはほとんど全ての水を除去することは不要でありかつ規定もされていない。
【００１２】
一方、プリル化塔固形化部を備える尿素プラントでは、最終生成物の品質が損なわれるのを防ぐために、プリル化塔に少量の水（約０．２〜０．３重量％）を含む溶液のみが供給される。
【００１３】
このようなプラントにおいて、上述のタイプのプロセスは利用することができない。なぜならば、硫酸アンモニウムから水を除去することによって、硫酸アンモニウムは実際に利用できなくなるからである。
【００１４】
上記のとおり、硫酸アンモニウムは化学的および物理的に処理することが、特に水除去および溶融段階において、極端に難しい。
【００１５】
実際、硫酸アンモニウム水溶液は濃度約５１重量％、温度１０８．５℃で沸騰し始める。この濃度では、結晶化が開始するが、結晶質は尿素との処理および混合が難しい。
【００１６】
純粋な結晶化硫酸アンモニウムもまた、溶融してポンプで注入することが不可能である。実際には、溶融する前に、硫酸アンモニウムは２３０〜２８０℃の温度で分解し始める。
【００１７】
米国特許第３７８５７９６号明細書（ＵＳ３７８５７９６Ａ）には、高濃度（１５〜７０重量％）の硫酸アンモニウムを含む尿素と硫酸アンモニウムの混合物から尿素顆粒を製造するプロセス、なかでも尿素と硫酸アンモニウムが共融混合物を形成する条件が記載されている。しかし、このプロセスは、尿素プラントから硫酸アンモニウムを回収するのには適用できない。
【発明の概要】
【００１８】
本発明の目的は、尿素プラントで生成するガス流から硫酸アンモニウムを回収する方法およびシステムを提供することであり、特に、プリル化塔を採用した尿素プラントから（但し造粒機にも適用可能である）も効率的にそして比較的安価にかつ容易に硫酸アンモニウムを回収できる、前記プラントの固形化装置によって尿素プラントで生成するガス流から硫酸アンモニウムを回収する方法およびシステムを提供することである。
【００１９】
本発明は、尿素プラントで生成するガス流から硫酸アンモニウムを回収する方法およびシステムを提供し、特に、請求項１および２２にそれぞれ実質的に記載される、前記プラントの固形化装置によって尿素プラントで生成するガス流から硫酸アンモニウムを回収する方法およびシステムを提供する。
【００２０】
追加的な好ましい特徴は、従属項に示されている。
【００２１】
本発明の方法およびシステムによれば、ほぼ価値のない硫酸アンモニウム副生成物を再利用し、硫酸アンモニウムと既知の溶液よりも高濃度（約９９．５％）の尿素とを含む最終生成物を、比較的安価にかつ容易に生成することが可能となる。
【００２２】
本発明は、プリル化装置または造粒化装置を採用する、既存および新規の尿素プラントのいずれに用いてもよい。
【００２３】
以下、添付の図面を参照して、いくつかの本発明の実施形態を例示するが、本発明はこれら実施形態によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による硫酸アンモニウム回収システムを備えた尿素生成プラントを非常に単純化した、概略ブロック図である。
【図２】本発明による硫酸アンモニウム回収システムの第一実施形態の概略を示す図である。
【図３】図２の実施形態の変形例の概略を示す図である。
【図４】本発明による硫酸アンモニウム回収システムの第二実施形態の概略を示す図である。
【図５】尿素と硫酸アンモニウム溶液との混合物の有意な化学的および物理的パラメーターのグラフならびに本発明の好ましい実施範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、尿素（すなわち、尿素生成）プラント１で生成されたガス流から、特に尿素プラント１の固形化装置からのガス流から、硫酸アンモニウムを回収するための回収システム２を備えた、尿素プラント１の概略を示している。
【００２６】
尿素プラント１は、実質的に次のものを備えている：アンモニアおよび二酸化炭素から尿素が合成される、尿素合成反応器３；合成反応器３で生成した尿素溶液が徐々に濃縮され、水ならびに未反応のアンモニアおよび二酸化炭素が除去され、そして回収された成分が再循環される、回収部４（特に、高圧部５、中圧部６および低圧部７）；真空システムを備え、排水処理部９に接続されている、真空部８；および回収システム２の一部を形成するかまたは回収システム２に機能的に接続されており、かつ生成した前記尿素が顆粒状またはプリル状に形成される、例えば造粒化装置またはプリル化装置等の、少なくとも一つの固形化装置１０。
【００２７】
単純化のために、図１には、各部の構成部分や、各部間の各種流れを作りかつ再循環させるラインの詳細は示さない。図１では、単に尿素プラント１への反応物供給ラインと各部間の作動接続とを概略的に示す。
【００２８】
図２の実施形態において、固形化装置１０は、尿素プラント１から高濃度尿素溶融物を流出させる主供給ライン１２を介して尿素プラント１に接続された、プリル化塔１１を備える。（高濃度尿素溶融物は、濃度が約９５重量％を超え、約９６〜９９．７重量％である、典型的な尿素プラント生成物を意味する；高濃度尿素溶融物の濃度は、通常、造粒機付き尿素プラントでは約９６重量％であり、プリル化装置付き尿素プラントでは約９９．７％である。）
【００２９】
回収システム２は、プリル化塔１１に接続され、そこからの排出ガス流を処理するための、スクラバー１３と、混合循環路１４とを備える。この混合循環路１４は、蒸発器１５を備え、またスクラバー１３を主供給ライン１２に接続して、プリル化塔１１に前記高濃度尿素溶融物とともに微量の水を含む尿素と硫酸アンモニウムとの混合物、より具体的には尿素と硫酸アンモニウムとの共融混合物を供給する。
【００３０】
主供給ライン１２は、尿素プラント１の主流出口２１をプリル化塔１１の流入口２２に接続し、尿素プラント１から高濃度尿素溶融物を抜き出してプリル化塔１１に供給する。
【００３１】
プリル化塔１１には、図２に矢印２３で概略的に示される冷却空気流が供給される。この冷却空気流は、空気流入口の開口を通ってプリル化塔１１に流入し、尿素溶融物を固化して尿素プリルにする。
【００３２】
プリル化塔１１で用いられた冷却空気から実質的になり、（冷却および固形化に伴い尿素から放出される）アンモニアを含む、プリル化塔１１からのガス流は、プリル化塔１１の上部２５をスクラバー１３上のガス流入口２６に接続するガスライン２４に沿って、スクラバー１３に供給される。
【００３３】
スクラバー１３は、プリル化塔１１からのガス流からアンモニアを除去するのに供される。このアンモニアは、硫酸との反応によってスクラバー１３内で除去されて硫酸アンモニウムを形成する。硫酸アンモニウムは水溶液としてスクラバー１３から除去される。
【００３４】
使用済みの硫酸（すなわち、濃度９３〜９８％）は、酸供給ライン２８に沿ってスクラバー１３に供給される。
【００３５】
スクラバー１３は、再循環ポンプ３０が取り付けられた流出ライン２９を有する。流出ライン２９は、スクラバー１３の底部３１をスクラバー１３の上部３２に接続し、スクラバー１３で生成した硫酸アンモニウム水溶液を含む流出流を再循環させる。流出ライン２９は、接続部３３で酸供給ライン２８に接続し、硫酸がスクラバー１３に供給されてスクラバー１３からの流出（硫酸アンモニウム溶液）の一部と混合するようになっている。再循環ポンプ３０は、例えば流出ライン２９に沿って接続部３３より上流に配置される。
【００３６】
スクラバー１３は、濃度約４０重量％以下の硫酸アンモニウム溶液を生成する。硫酸アンモニウム溶液は、スクラバー１３の底部３１から流出ライン２９に沿って抜き出され、新たな硫酸が添加された後に、一部は再循環されてスクラバー１３に戻され、一部は抜き取りライン３４に沿って蒸発器１５に送られる。
【００３７】
スクラバー１３は、ガス流出口３５を有し、そこから清浄な、すなわちアンモニアを含まない、ガスを流出させる。
【００３８】
混合循環路１４は、次のものを備えている：蒸発器１５；スクラバー１３の流出ライン２９を蒸発器１５の上部３６に接続する、抜き取りライン３４；尿素プラント１の副流出口３８を蒸発器１５の上部３６に接続する第二供給ライン３７；再循環ポンプ４２が取り付けられ、蒸発器１５から主供給ライン１２にわたり伸びる混合物流出ライン４１；および混合物流出ライン４１を蒸発器１５の上部３６に接続する再循環ライン４３。
【００３９】
抜き取りライン３４は、スクラバー１３の流出ライン２９から、接続部３３の下流、すなわち流出ライン２９が酸供給ライン２８に接続するところから下流、で分岐し、蒸発器１５に濃度４０重量％以下の硫酸アンモニウム水溶液を供給する。
【００４０】
第二供給ライン３７は、尿素プラント１から低濃度尿素溶融物溶液を抜き取り、これを蒸発器１５に供給する。（低濃度尿素溶融物溶液は、濃度が約９０重量％未満、約８５重量％である、尿素溶融物水溶液を意味する。）
【００４１】
蒸発器１５は、好ましくは、低圧蒸気によって加熱される真空蒸発器である。低圧蒸気は、有利には、尿素プラント１からのものが用いられ、例えば高圧部５から抜き取られたものが用いられる。
【００４２】
従って、蒸発器１５には、尿素プラント１から低濃度（例えば、約８５重量％）の尿素溶液が供給され、スクラバー１３から濃度４０重量％以下の硫酸アンモニウム水溶液が供給される。
【００４３】
両溶液（低濃度尿素溶液および硫酸アンモニウム溶液）は蒸発器１５で濃縮されて、好ましくは蒸発器１５のマントル（ｍａｎｔｌｅ）中に供給される、高温蒸気によって気相を分離し、残存する水を微量しか含まず（水分量１％未満、好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．３％未満）、よってプリル化塔１１への供給に適合する、尿素と硫酸アンモニウムとの混合物を形成する。
【００４４】
より具体的には、スクラバー１３で生成した、濃度４０重量％以下の硫酸アンモニウム溶液は、尿素プラント１の真空部８からの濃度約８５重量％の尿素溶液と混合され、水が蒸発すると、尿素−硫酸アンモニウム共融混合物を形成する。
【００４５】
既知であるとおり、共融混合物は、各々の成分物質よりも低い融点を有する物質の混合物である。
【００４６】
分解、不安定性、結晶化の問題を避けるために、混合物（共融混合物）の硫酸アンモニウム濃度は、６０％未満でなければならない。
【００４７】
これにより、３０〜６０重量％の硫酸アンモニウム濃度において共融混合物は１２１〜１５０℃の温度範囲内で溶融するので、結晶化された硫酸アンモニウムの形成を防ぐことができる。
【００４８】
より具体的には、硫酸アンモニウム水溶液１ｋｇあたりに８５重量％の尿素溶液を０．３〜０．５ｋｇ加えて、１５〜３０％の尿素と、約３０％の硫酸アンモニウムと、残部の水とを含む混合物が形成される。次にこの水は、蒸発器１５で除去され、硫酸アンモニウム共融混合物が形成される。
【００４９】
尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の有意な化学的および物理的パラメーターのいくつかを、図５に示す。より具体的は、次のとおりである：
・尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の融点プロファイル
・硫酸アンモニウムの分解領域
・本発明による好ましい組成範囲
【００５０】
尿素プラント１からの８５％尿素溶液におけるアンモニアが蒸発器１５中で放出されるのを防ぐために、硫酸がスクラバー１３に注入される点（すなわち接続部１３３）から下流で硫酸アンモニウム溶液が抜き取られる。この方法により、余分な硫酸が８５％尿素溶液中の余分なアンモニアと結合して硫酸アンモニウムを形成し、アンモニアが気相となって蒸発器１５内で放出されることが防がれる。
【００５１】
換言すれば、蒸発器１５は、微量の水を含み、温度約１３５℃の、尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の溶融物を生成する。（共融混合物は、３０〜５０％の尿素を含み、融点が１２１〜１５０℃である。）
【００５２】
蒸発器１５からの（約１３５℃の）尿素−硫酸アンモニウム共融混合物溶融物は、混合物流出ライン４１に沿って主供給ライン１２に供給され、尿素プラント１からの（同様に約１３５℃の）９６〜９９．７％高濃度尿素溶融物と混合される。上述のように、高濃度尿素溶融物の濃度は、造粒機を採用するプラントでは約９６重量％であり、プリル化装置を採用するプラントでは約９９．７重量％である。
【００５３】
高濃度尿素の流速は、蒸発器１５からの尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の流速の約１００〜２００倍である。
【００５４】
最終混合物は、０．５重量％未満の硫酸アンモニウムを含み、プリル化塔１１に供給される。
【００５５】
前記混合物から水を除去するための蒸発器１５は、好ましくは真空蒸発器であり、尿素の分解によって生じる可能性があり、望ましくない副生成汚染物質である、ビウレットの形成を防ぐものである。
【００５６】
蒸発器１５の上部３６からの蒸気は、真空システム４４に供給される。
【００５７】
より具体的には、蒸気ライン４６は蒸発器１５の流出口４７を凝縮器４８に接続し、凝縮器４８において、蒸発器１５で分離された気相が、例えば冷水との熱交換によって、凝縮され、凝縮液を形成する。凝縮器４８で生成したこの凝縮液は、場合によっては水供給ライン４９による外部水の供給を伴って、ポンプ５２が取り付けられかつ凝縮器４８をスクラバー１３に接続する、凝縮液ライン５１に沿って、スクラバー１３の上部３２に供給される。
【００５８】
本発明による方法を実施するために、回収システム２は、以下のように作動する。
【００５９】
固形化装置１０（図示された例ではプリル化塔１１）からのガス流は、固形化装置１０に接続されたスクラバー１３において処理されて、このガス流からのアンモニアは取り除かれて、硫酸アンモニウム溶液が形成される。
【００６０】
スクラバー１３において、固形化装置１０からのガス流中のアンモニアが硫酸との反応によって除去され、硫酸アンモニウム水溶液が形成される。硫酸アンモニウム水溶液はスクラバー１３から蒸発器１５に供給される。
【００６１】
スクラバー１３には、硫酸が供給される。スクラバー１３からの硫酸アンモニウム溶液は、一部が再循環されて前記スクラバー１３の上部に戻され、新たな硫酸が添加された後に、一部が前記蒸発器１５に供給されて、尿素プラント１で生成した８５重量％の低濃度尿素溶液と混合される。
【００６２】
より具体的には、スクラバー１３で生成した硫酸アンモニウム溶液は、硫酸の添加を伴って、スクラバー１３から抜き出され、蒸発器１５中で尿素プラント１で生成した８５重量％の低濃度尿素溶液と混合される。そして、水が蒸発器１５の内部で除去され、尿素−硫酸アンモニウム共融混合物が形成される。
【００６３】
尿素−硫酸アンモニウム共融混合物は、尿素プラント１で生成した高濃度尿素溶融物と混合され、固形化装置１０に供給される。
【００６４】
上述のように、蒸発器１５に供給される低濃度尿素溶液は、共融混合物と混合される高濃度尿素溶融物よりも低濃度である。
【００６５】
より具体的には、低濃度尿素溶融物溶液の濃度は、９５重量％未満であり、好ましくは９０重量％未満であり、約８５重量％である。高濃度尿素溶融物の典型的な濃度は、約９５％を超え、約９６．０から９９．７重量％である。
【００６６】
好ましくは、スクラバー１３から蒸発器１５に供給される硫酸アンモニウム水溶液の濃度は、４０重量％以下であり、尿素水溶液の濃度は、約８５重量％である。
【００６７】
蒸発器１５において、スクラバー１３からの硫酸アンモニウム溶液と低濃度尿素溶液とが混合され、濃縮されて、気相が分離されて尿素−硫酸アンモニウム共融混合物が形成される。
【００６８】
この共融混合物の硫酸アンモニウム濃度は、６０重量％未満である。
【００６９】
蒸発器１５からの共融混合物の一部は、再循環して蒸発器１５の上部に戻され、残りは高濃度尿素溶融物と混合される。高濃度尿素溶融物の流速は、蒸発器１５からの尿素−硫酸アンモニウム共融混合物の流速の約１００〜２００倍である。
【００７０】
結果として生じる最終混合物は、０．５重量％未満の硫酸アンモニウムを含む。
【００７１】
蒸発器１５で分離された気相は、凝縮器４８に供給され、凝縮器４８で凝縮されて凝縮液を形成する。凝縮液は、場合によっては外部の水とともに、スクラバー１３に供給される。
【００７２】
図３は、上述の回収システム２の変形例を示し、既に述べたものと同様または同一の詳細については、図中において同じ参照番号を用いて示す。この変形例は、スクラバー１３からの高流速、高希釈の硫酸アンモニウム溶液を用いて作動させたときに、特に有利である。
【００７３】
この場合において、回収システム２は、抜き取りライン３４に沿って蒸発器１５から上流に配置され、スクラバー１３からの硫酸アンモニウム溶液を蒸発器１５に供給される前に処理し予備濃縮する、予備濃縮器５５（より具体的には、大気予備濃縮器）を備える。予備濃縮器５５は、例えば高圧部５から抜き取られた低圧蒸気で加熱される。
【００７４】
尿素プラント１を蒸発器１５に接続し、蒸発器１５に、低濃度の、即ち８５重量％の尿素溶液を供給する、第二供給ライン３７は、低濃度、即ち８５重量％の尿素溶液の一部を予備濃縮器５５に供給するための、分岐５６を有する。
【００７５】
予備濃縮器５５は、循環ポンプ６２を備えると共に、予備濃縮器５５から蒸発器１５の上部３６にわたって伸びることにより抜き取りライン３４の一部をなす、流出ライン６１を有する。
【００７６】
抜き取りライン３４は、循環ポンプ３０を利用しており、スクラバー１３の流出ライン２９を（接続部３３で、すなわち流出ライン２９が酸供給ライン２８に接続されたところ、の下流で、かつ循環ポンプ３０の下流で）予備濃縮器５５に接続し、この予備濃縮器５５に濃度４０重量％以下の硫酸アンモニウム水溶液を供給する。
【００７７】
予備濃縮器５５は、上記溶液を濃縮し、低濃度（約８５重量％）の尿素溶液と混合し、例えば約４０〜５０重量％の硫酸アンモニウムを含む、濃縮された水溶液を形成する。この濃縮された水溶液は、蒸発器１５に供給され、水が除去されて、上述の共融混合物が形成される。
【００７８】
予備濃縮器５５の上部６３からの蒸気は、蒸気ライン６６に沿って、スクラバー１３の上部３２に供給される。
【００７９】
図４の実施形態において、既に述べたものと同様または同一の詳細については、同じ参照番号を用いて示す。この図４の実施形態において、尿素プラント１の固形化装置１０は、造粒機７１を備える造粒化装置である。
【００８０】
造粒機７１も、図４に矢印２３で概略的に示される冷却空気流で作動する。この冷却空気流は、尿素を冷却したのち、ガスライン２４に沿ってスクラバー１３に供給され、アンモニアが除去される。
【００８１】
回収システム２は、図２および３を参照して説明したものと同一であり、造粒機７１の使用に適用するために特に改変をする必要はない。
【００８２】
明らかなように、添付の特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて、ここで説明し図示した方法およびシステムにさらに変更を加えてもよい。
【図１】
0006415544.tif 000002
【図２】
0006415544.tif 000003
【図３】
0006415544.tif 000004
【図４】
0006415544.tif 000005
【図５】
0006415544.tif 000006