СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОТОКА ГАЗА ИЗ СЕКЦИИ ОТВЕРЖДЕНИЯ УСТАНОВКИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ МОЧЕВИНЫ
REGENERATION SYSTEM AND METHOD FOR TREATMENT OF GAS FLOW FROM CURING SECTION OF UREA PRODUCTION PLANT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к системе регенерации и способу обработки потока газа, поступающего из секции отверждения установки по производству мочевины, с целью извлечения из указанного газа компонентов, повторно используемых в той же системе регенерации/способе регенерации и/или на установке по производству мочевины.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как известно, в промышленном масштабе мочевину производят способом, основанным на реакции, проводимой в условиях высокой температуры и высокого давления, между диоксидом углерода и аммиаком с образованием карбамата аммония и последующей реакции разложения карбамата аммония с образованием мочевины и воды.
В типичной установке про производству мочевины эти процессы обычно осуществляют в реакторе синтеза мочевины; водный раствор мочевины, получаемый в реакторе синтеза, затем постепенно концентрируют, удаляя не вступившие в реакцию реагенты в одной или нескольких секциях извлечения, например, в секции высокого давления, секции среднего давления и секции низкого давления; наконец, мочевину отверждают в секции отверждения, которая, как правило, включает гранулятор или колонну приллирования.
В частности, мочевину, выводимую из реактора синтеза, затем концентрируют до величин, превышающих, приблизительно, 95% вес. (типично, 96÷99,7%), после чего направляют в секцию отверждения (гранулятор или колонну приллирования) с целью получения конечного товарного продукта в форме гранул мочевины.
Как правило, мочевина, подаваемая в гранулятор или колонну приллирования, находится в жидком состоянии и затвердевает под действием горячего потока окружающего воздуха.
Когда воздух, используемый для отверждения, выводят из секции отверждения, он содержит порошкообразную мочевину и аммиак, выделяемый жидкой мочевиной в процессе охлаждения и отверждения.
Следовательно, перед сбросом этого воздуха в атмосферу, было бы желательно очищать его путем удаления порошкообразной мочевины и аммиака, которые в нем присутствуют.
После удаления порошкообразной мочевины, обычно в первом скруббере, в котором циркулирует водный раствор жидкой мочевины, аммиак, как известно, извлекают во втором скруббере, в котором циркулирует раствор, содержащий соли аммиака.
Например, известно, что для циркуляции в скруббере извлечения аммиака используют раствор, содержащий сульфат аммония и бисульфат аммония; содержащийся в воздухе аммиак, вступая в реакцию с бисульфатом аммония, образует сульфат аммония, а очищенный воздух может быть сброшен в атмосферу, тогда как раствор сульфата аммония рециркулируют в скруббер для продолжения обработки и, частично, выводят как побочный продукт. Для поддержания надлежащего соотношения между сульфатом аммония и бисульфатом аммония в рециркулируемом растворе необходимо добавлять серную кислоту и удерживать рН раствора в диапазоне от 0 до 7. Получаемый побочный продукт представляет собой раствор сульфата аммония. При этом, возникает проблема использования раствора сульфата аммония; в сущности, сульфат аммония является побочным продуктом, представляющим незначительный коммерческий интерес, гигроскопичным, если из него удалена вода, и, следовательно, трудно поддающимся обработке с физико-химической точки зрения. Кроме того, потребляется серная кислота, входящая в состав бисульфата аммония, с соответствующими издержками, связанными со снабжением и организацией работы с ней.
Также известно, что в скруббере используют растворы, содержащие фосфаты аммония, в частности, раствор, содержащий фосфорную кислоту и фосфат моноаммония подают в верхнюю часть скруббера, а раствор, содержащий фосфат моноаммония и фосфат диаммония - в нижнюю часть скруббера. Присутствующий в воздухе аммиак, вступая в реакцию с фосфатом моноаммония и фосфорной кислотой, образует фосфат диаммония и фосфат моноаммония, соответственно; очищенный воздух может быть сброшен в атмосферу, тогда как раствор фосфата диаммония и фосфата моноаммония рециркулируют в скруббер для продолжения обработки и, частично, выводят как побочный продукт. Для поддержания надлежащего соотношения между фосфорной кислотой и фосфатом моноаммония в растворе, подаваемом в верхнюю часть скруббера, и адекватно низкого рН рециркулируемого раствора, добавляют фосфорную кислоту, с соответствующими издержками, связанными со снабжением и организацией работы с ней. Получаемый побочный продукт представляет собой раствор фосфата диаммония и фосфата моноаммония, который также представляет незначительный коммерческий интерес.
Таким образом, в описанных способах, так же как и в других им подобных, нужно добавлять реагенты (с сопутствующими расходами), при этом, неизбежно возникает проблема использования побочных продуктов, представляющих незначительный коммерческий интерес.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной из целей настоящего изобретения является обеспечение системы регенерации и способа обработки потока газа, поступающего из секции отверждения установки по производству мочевины, в частности, с целью извлечения аммиака из указанного потока газа, которым не свойственны описанные недостатки известного уровня техники.
В частности, целью настоящего изобретения является обеспечение системы регенерации и способа, которые позволяют осуществлять извлечение и повторное использование каждого компонента, используемого или образующегося в системе регенерации/в соответствии со способом извлечения и/или на установке по производству мочевины.
Таким образом, настоящее изобретение относится к системе регенерации и способу обработки потока газа, поступающего из секции отверждения установки по производству мочевины, определенных в общем в пунктах 1 и 17, соответственно, формулы изобретения.
Дополнительные предпочтительные отличительные особенности изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Система и способ, соответствующие изобретению, позволяют избежать образования какого-либо побочного продукта, так как каждый компонент извлекается и используется повторно; кроме того, даже не требуется добавлять реагенты извне, так как данные система и способ предусматривают использование уже имеющихся или образующихся компонентов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие параметры и преимущества настоящего изобретения станут понятны по прочтении описания нижеследующих, не имеющих ограничительного характера вариантов осуществления изобретения, приводимого со ссылкой на фигуры прилагаемых чертежей, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схему первого варианта осуществления системы регенерации, предназначенной для обработки потока газа, поступающего из секции отверждения установки по производству мочевины, в соответствии с изобретением.
Фиг. 2 представляет собой схему второго варианта осуществления системы регенерации в соответствии с изобретением.
Фиг. 3 представляет собой схему третьего варианта осуществления системы регенерации в соответствии с изобретением.
Фиг. 4 представляет собой схему четвертого варианта осуществления системы регенерации в соответствии с изобретением.
Фиг. 5 представляет собой схему пятого варианта осуществления системы регенерации в соответствии с изобретением.
Фиг. 6 представляет собой схему шестого варианта осуществления системы регенерации в соответствии с изобретением.
Фиг. 7 представляет собой схему седьмого варианта осуществления системы регенерации в соответствии с изобретением.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 схематично показана система 1, предназначенная для обработки потока газа, выводимого из секции (блока) 2 отверждения установки 3 по производству мочевины, и извлечения из указанного потока газа компонентов, повторно используемых в системе 1 регенерации и на установке 3 по производству мочевины.
Сама по себе установка 3 по производству мочевины, по существу, известна, поэтому далее она не описывается и не поясняется более подробно. Вообще говоря, установка 3 по производству мочевины включает: реактор синтеза мочевины, в котором происходит реакция синтеза мочевины из аммиака и диоксида углерода; секции извлечения (например, в частности, секцию высокого давления, секцию среднего давления и секцию низкого давления), в которых полученный в реакторе синтеза раствор мочевины последовательно концентрируют, извлекая воду и непрореагировавшие аммиак и диоксид углерода и рециркулируя извлеченные компоненты; и вакуумную секцию, оборудованную вакуумной системой и соединенную с секцией обработки сточных вод.
Установка 3 по производству мочевины посредством линии 4 подачи мочевины соединена с секцией 2 отверждения, включающей, например, колонну приллирования (на фиг. 1 показана схематично) или гранулятор, куда подают расплавленную мочевину, произведенную на установке 3 по производству мочевины, с целью получения твердых гранул мочевины.
В секцию 2 отверждения подают поток охлаждающего воздуха, схематично показанный на фиг. 1 стрелкой 5, который поступает в секцию 2 отверждения через надлежащие входные отверстия для воздуха, с целью отверждения расплавленной мочевины.
Из секции 2 выводят поток газа, состоящий, главным образом, из охлаждающего воздуха, использованного в секции 2 отверждения и содержащего порошкообразную мочевину и аммиак (выделяемый мочевиной в процессе охлаждения и отверждения).
После удаления порошкообразной мочевины (в надлежащем устройстве, например, скруббере, которое само по себе известно и не имеет отношения к настоящему изобретению, поэтому для простоты не показано и не описывается) поток газа, выходящий из секции 2 отверждения (здесь и далее подразумевается, что это поток газа, выведенный из секции 2 отверждения и очищенный от порошкообразной мочевины), подают в систему 1 регенерации по газовой линии 6, функционально связывающей секцию 2 отверждения с системой 1 регенерации.
Система 1 регенерации включает скруббер 11, соединенный с секцией 2 отверждения с целью обработки потока газа, выводимого из секции 2 отверждения, устройство 12 тепловой обработки, работающее с регенерационным раствором, извлекаемым в скруббере 11, и контур 13, оборудованный циркуляционными насосами 14, объединяющий скруббер 11, устройство 12 тепловой обработки и установку 3 по производству мочевины.
Скруббер 11 снабжен входным отверстием 15 для газа, соединенным с газовой линией 6, выходным отверстием 16 для газа (соединенным, например, с вытяжной трубой), входным отверстием 17 для реагентов и нижним выходным отверстием 18.
Функцией скруббера 11 является удаление аммиака из потока газа, выводимого из секции 2 отверждения; удаление аммиака в скруббере 11 происходит посредством реакции, по меньшей мере, с одним реагентом, способным захватывать группу аммония, что более подробно описано ниже.
Устройство 12 тепловой обработки соединено в замкнутый контур со скруббером 11 посредством подводящей линии 21 и возвратной линии 22. В частности, устройство 12 тепловой обработки соединено с нижним выходным отверстием 18 скруббера 11 подводящей линией 21 с целью приема регенерационного раствора, образовавшегося в скруббере 11, и осуществления его тепловой обработки в определенном диапазоне температур, и со входным отверстием 17 для реагентов скруббера 11 возвратной линией 22 с целью возвращения реагентной композиции, образовавшейся в устройстве 12 тепловой обработки и содержащей, по меньшей мере, одну соль аммиака, в скруббер 11.
Устройство 12 тепловой обработки также соединено с установкой 3 по производству мочевины линией 23 аммиака.
Таким образом в контур 13 входят: подводящая линия 21 и возвратная линия 22, которые соединяют устройство 12 тепловой обработки и скруббер 11; и линия 23 аммиака, которая соединяет устройство 12 тепловой обработки и установку 3 по производству мочевины.
Кроме того, контур 13 включает обводную линию 24, которая соединяет подводящую линию 21 с возвратной линией 22 в обход устройства 12 тепловой обработки (т.е. соединяет точку 25 разветвления подводящей линии 21, расположенную по потоку до устройства 12 тепловой обработки, с точкой 26 притока возвратной линии 22, расположенной по потоку после устройства 12 тепловой обработки).
Устройство 12 тепловой обработки оборудовано нагревательным элементом 27, предназначенным для нагревания регенерационного раствора до заданной температуры или до температуры в заданном диапазоне с целью отделения аммиака, повторно используемого на установке 3 по производству мочевины, и получения расплавленной реагентной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну соль аммиака, рециркулируемую в скруббер 11 и используемую для удаления аммиака из потока газа, поступающего из секции 2 отверждения.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, нагревательный элемент 27 устройства 12 тепловой обработки включает печь 28, образованную, например (но не обязательно), тиглем, возможно, облицованным тугоплавким материалом, и теплообменником 29, в частности, теплообменником с косвенным теплообменом, в котором циркулирует нагревательная текучая среда, при этом, нагревательная текучая среда образована, например, диатермичным маслом, паром (например, паром среднего давления, отводимым из секции среднего давления установки 3 по производству мочевины), дымовыми газами или иной текучей средой.
В печи 28 имеется главное входное отверстие 31, соединенное с подводящей линией 21 и, следовательно, с нижним выходным отверстием 18 скруббера 11, вторичное входное отверстие 32, соединенное с теплообменником 29 служебной линией 33, нижнее выходное отверстие 34, соединенное с возвратной линией 22, и верхнее выходное отверстие 35, соединенное с линией 23 аммиака.
В частности, теплообменник 29 расположен на возвратной линии 22 и соединен в один контур с печью 28 служебной линией 33, которая ответвляется от возвратной линии 22 по потоку после теплообменника 29 и соединяет теплообменник 29 со вторичным входным отверстием 32 печи 28.
Линия 23 аммиака оборудована конденсационным элементом 37, например таким, в который подают холодную воду и который также выполняет функцию вакуумной системы, выводящей потоки газа из печи 28 (ясно, что для отведения также может предусматриваться наличие различных вакуумных систем или систем отведения под давлением).
Циркуляционные насосы 14 расположены, например, на подводящей линии 21, возвратной линии 22 (в частности, между печью 28 и теплообменником 29) и линии 23 аммиака.
Во время функционирования расплавленная мочевина поступает в секцию 2 отверждения с установки 3 по производству мочевины по линии 4 подачи мочевины; в секцию 2 отверждения также подают охлаждающий воздух 5. На выходе секции 2 отверждения получают твердую мочевину (в форме гранул) и поток газа, состоящий, в основном, из охлаждающего воздуха, использованного в секции 2 отверждения и содержащего аммиак, который подают в систему 1 регенерации (более конкретно, в скруббер 11) по газовой линии 6.
Поток газа, поступивший из секции 2 отверждения (после предварительной обработки с целью удаления порошкообразной мочевины), подвергают обработке в скруббере 11 с целью удаления присутствующего в нем аммиака посредством реакции, по меньшей мере, с одним реагентом, в частности, кислотой или кислой солью (солью, которая содержит водород кислоты, из которой она образовалась), способным захватывать группу аммония, т.е., способным вступать в реакцию с аммиаком с образованием соли аммиака. Таким образом, поток газа, образовавшийся в секции 2 отверждения, в скруббере 11 очищается от аммиака и может быть сброшен в атмосферу (через выходное отверстие 16 для газа); при этом образуется водный раствор одной или нескольких солей аммиака, представляющий собой регенерационный раствор, который подают в устройство 12 тепловой обработки.
В устройстве 12 тепловой обработки регенерационный раствор нагревают до заданной температуры с целью отделения аммиака, направляемого на повторное использование на установку 3 по производству мочевины, и производства расплавленной реагентной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну соль аммиака, рециркулируемой в скруббер 11 и используемой для удаления аммиака из потока газа, поступающего из секции 2 отверждения.
Рабочая температура устройства 12 тепловой обработки такова, что вызывает разложение соединений аммиака, содержащихся в регенерационном растворе, с образованием газообразного аммиака, но не вызывает разложение солей аммиака (или соответствующих кислот) с образованием газообразных соединений, которые загрязняли бы отводимый аммиак.
Например, в скруббере 11 образуется водный раствор сульфата аммония (AS) с концентрацией сульфата аммония, приблизительно, 40%; этот раствор образует выводимый из скруббера 11 регенерационный раствор, который отбирают через нижнее выходное отверстие 18 скруббера и направляют по подводящей линии 21 в устройство 12 тепловой обработки.
Устройство 12 тепловой обработки предназначено для получения из регенерационного раствора, содержащего сульфат аммония (AS) и поступающего из скруббера 11, аммиака (газообразного, т.е., паров аммиака), который подают по линии 23 аммиака на установку 3 по производству мочевины с целью производства мочевины, и реагентной композиции, содержащей бисульфат аммония (ABS) и (в меньшем количестве) сульфат аммония (AS), которую рециркулируют в скруббер 11 по возвратной линии 22 и повторно используют в скруббере 11 для удаления аммиака из потока газа, поступающего из секции 2 отверждения.
Аммиак и бисульфат аммония образуются из сульфата аммония в соответствии с реакцией:
4
2
4
4
4
3
(I) (NH)SO+тепло → (NH)HSO+NH
Эта реакция начинается при температуре, превышающей, примерно, 250°С. Однако, при температуре более 350°С начинаются нежелательные реакции разложения, например, такие как следующие реакции:
4
2
4
2
3
3
(II) (NH)SO+тепло → 2HO+2NH+SO
4
2
4
2
3
2
2
(III) 3(NH)SO+тепло → 4HO+4NH+2O+2SO
3
2
Поскольку эти реакции приводят к образованию SO или SO, смешанных с парами аммиака, что усложняет последующее извлечение и использование аммиака на установке 3 по производству мочевины, предпочтительно создать условия, соответствующие кинетике реакции (I) и затрудняющие реакции (II) и (III); с этой целью в устройстве 12 тепловой обработки, предпочтительно, поддерживают температуру в диапазоне 300÷320°С, в частности, температуру около 312°С.
Тепло, необходимое для осуществления реакции (I), подводят в устройстве 12 тепловой обработки.
Рециркулируемую часть регенерационного раствора (раствора сульфата аммония), образовавшегося в скруббере 11, подают в скруббер 11 по обводной линии 24; оставшуюся часть направляют в устройство 12 тепловой обработки и, в частности, в печь 28, где отделяют аммиак и получают реагентную композицию, содержащую бисульфат аммония (ABS) и сульфат аммония (AS).
Таким образом, принимая во внимание реагенты, необходимые для удаления аммиака, в скруббер 11 подают реагентную композицию, полученную в устройстве 12 тепловой обработки, с добавлением части (рециркулируемой части) регенерационного раствора; добавления свежих компонентов не требуется.
Газообразный аммиак, полученный в устройстве 12 тепловой обработки, отводят из печи 28 через верхнее выходное отверстие 35, по линии 23 аммиака подают в конденсационный элемент 37, где аммиак конденсируется, и, наконец, направляют на установку 3 производства мочевины для повторного использования.
В качестве альтернативы, регенерационный раствор, полученный в скруббере 11, представляет собой водный раствор фосфата моноаммония (МАР) и фосфата диаммония (DAP), из которого в устройстве 12 тепловой обработки извлекают аммиак (газообразный, т.е., пары аммиака), который подают в установку 3 по производству мочевины, и реагентную композицию, содержащую фосфат моноаммония (МАР) и фосфорную кислоту (РА), которую повторно используют в скруббере 11 для осуществления реакции, в результате которой аммиак извлекают из потока газа, поступающего из секции 2 отверждения.
В этом случае регенерационный раствор (раствор МАР-DAP) также отводят через нижнее выходное отверстие 18 скруббера 11 и по подводящей линии 21 подают в устройство 12 тепловой обработки.
В устройстве 12 тепловой обработки регенерационный раствор нагревают до заданной температуры так, чтобы вызвать разложение солей аммиака с последующим выделением газообразного аммиака и образованием расплавленной смеси, содержащей МАР и фосфорную кислоту (РА).
Для получения аммиака, МАР и фосфорной кислоты из регенерационного раствора в устройстве 12 тепловой обработки проводят следующие реакции:
4
2
4
4
2
4
3
(IV) (NH)HPO+тепло → (NH)HPO+NH
4
2
4
3
4
3
(V) (NH)HPO+тепло → HPO+NH
Даже при том, что эти реакции начинаются при температуре более, примерно, 125°С, для достижения высокой скорости разложения раствора МАР-DAP уместно поддерживать температуру, превышающую 158°С, температуру кипения фосфорной кислоты.
Однако, при температуре более, примерно, 213°С становится существенным образование пирофосфата по следующей реакции:
3
4
2
4
2
7
(VI) 2НРО+тепло → НО+НРО
Эта реакция, а также последующее образование либо метафосфорной кислоты, либо триоксида фосфора, приводит к получению смеси с нежелательными физико-химическими свойствами (коррозионная активность, высокая температура плавления, высокая вязкость и т.п.), даже не сопровождаемому такими значимыми преимуществами, как снижение рН регенерационного раствора.
Следовательно, чтобы исключить образование существенного количества пирофосфата и триоксида фосфора, полезно поддерживать температуру, не превышающую 213°С
Словом, предпочтительно работать в условиях, благоприятствующих кинетике реакций (IV) и (V) и затрудняющих реакцию (VI), то есть, в диапазоне температуры 125÷213°С, предпочтительно, 158÷213°С.
Предпочтительно, процесс проводят при максимальной температуре 190°С, температуре плавления МАР, тем самым, всегда получая расплавленную смесь МАР-РА.
Рециркулируемую часть регенерационного раствора (содержащего расплавленную смесь МАР-DAP), образовавшегося в скруббере 11, рециркулируют непосредственно в скруббер 11 по обводной линии 24 без пропускания через устройство 12 тепловой обработки (в частности, без пропускания через печь 28); оставшуюся часть направляют в устройство 12 тепловой обработки и, в частности, в печь 28, где отделяют аммиак и получают реагентную композицию, содержащую расплавленную смесь МАР-PA. В частности, в печи 28 происходит диссоциация МАР и DAP и испарение воды, поступающей с регенерационным раствором из скруббера 11.
Расплавленную смесь МАР-PA, полученную в печи 28 (за исключением части, используемой в печи 28), охлаждают и направляют в скруббер 11, в частности, путем смешивания с рециркулируемой частью регенерационного раствора, выводимого из скруббера 11. Таким образом, можно поддерживать рН регенерационного раствора не превышающим 5 и соответствующим условиям эффективного функционирования скруббера 11. Если нужно, в реагентную композицию может быть добавлена подпиточная вода.
Следовательно, в данном случае также не требуется добавление свежих реагентов (только, если нужно, подпиточной воды).
И в данном случае, газообразный аммиак, образовавшийся в устройстве 12 тепловой обработки, конденсируют в конденсационном элементе 37, после чего подают на установку 3 по производству мочевины для повторного использования.
В соответствии с технологической схемой, показанной на фиг. 1, и обоими вариантами осуществления изобретения, описанными выше, принимая во внимание, что регенерационный раствор, поступающий из скруббера 11, представляет собой водный раствор, непосредственно подаваемый в печь 28, необходимо также подводить тепло для испарения имеющейся воды, которая затем будет присутствовать в парах аммиака, выводимых через верхнее выходное отверстие 35 печи 28. Понятно, что чем выше концентрация регенерационного раствора, тем меньше тепла нужно для испарения содержащейся в нем воды.
Регенерационный раствор, поступающий из скруббера 11, может быть нагрет до рабочей температуры с целью разложения имеющейся в нем соли аммиака (например, 300÷320°С в случае обработки регенерационного раствора, содержащего сульфат аммония, и 125÷213°С в случае обработки регенерационного раствора, содержащего смесь МАР-DAP) и находиться в расплавленном состоянии благодаря регулированию температуры различными способами, отличными от описанных выше.
Например, на фиг. 2-7, где элементы, подобные или идентичные уже описанным обозначены теми же номерами позиций, представлено несколько вариантов осуществления изобретения, в которых система 1 регенерации имеет различные конфигурации и включает различные типы устройств 12 тепловой обработки.
Все показанные конфигурации установки могут быть использованы с обеими ранее описанными реагентными композициями (и другими им подобными), таким образом, могут быть использованы и сульфаты аммония, и фосфаты аммония (т.е., либо реагентные композиции, содержащие раствор ABS и AS, либо реагентные композиции, содержащие расплавленную смесь DAP-РА).
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, устройство 12 тепловой обработки включает электрическую печь 28 с электросопротивлением.
В частности, печь 28 включает, по меньшей мере, одно электросопротивление 41, размещенное внутри печи 28 и, например, погруженное в ванну расплава, образующегося в печи 28.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, устройство 12 тепловой обработки включает электрическую печь 28 с погружными электродами.
В частности, печь 28 включает, по меньшей мере, одну пару электродов 42 (например, из графита или эквивалентных ему материалов), размещенных в печи 28 и погруженных ванну расплава в печи 28.
Этот вариант осуществления изобретения особенно рентабелен с точки зрения капитальных затрат и позволяет существенно ослабить проблемы, связанные с коррозией материалов.
Как показано на фиг. 3, насос 14 (который также обеспечивает рециркуляцию реагентной композиции в печь 28 и в скруббер 11) используется для выведения реагентной композиции (раствора ABS и AS; расплавленной смеси МАР-РА) из печи 28.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, устройство 12 тепловой обработки также включает электрическую печь 28 с погружными электродами 42. Печь 28 соединена с мешалкой 43, расположенной, например, под нижним выходным отверстием 34 печи 28.
Как и в ранее описанных вариантах, в печи 28 происходит отделения аммиака и образование расплавленной смеси (например, раствора ABS и AS или смеси МАР-РА), которую в данном случае, однако, перед рециркуляцией в скруббер 11 смешивают в мешалке 43 с частью регенерационного раствора, выводимого из скруббера 11, тем самым, вводя водный компонент (раствор).
Расплавленную смесь, образовавшуюся в печи 28, собирают в мешалке 43, куда она, например, поступает под действием силы тяжести; вспомогательная линия 44, отходящая от подводящей линии 21 по потоку до печи 28 (например, от точки 25 разветвления), предназначена для подачи части регенерационного раствора, выводимого из скруббера 11, в мешалку 43.
Возвратная линия 22, оборудованная насосом 14, соединяет выходное отверстие 45 мешалки 43 с входным отверстием 17 для реагентов скруббера 11.
Служебная линия 33 отходит от возвратной линии 22 и обеспечивает рециркуляцию части реагентной композиции, циркулирующей в возвратной линии 22 (которая в данном случае, как указано выше, представляет собой водный раствор, полученный в мешалке 43 и содержащий расплавленную смесь, образовавшуюся в печи 28), в мешалку 43. Таким образом, насос 14, расположенный на возвратной линии 22, перекачивает водный раствор, полученный в мешалке 43 (а не расплавленную смесь, выводимую из печи 28).
И в этом случае при помощи обводной линии 24, отходящей от подводящей линии 21 (например, от точки 25 разветвления) и соединяющейся с возвратной линией 22 (в частности, в точке 26 притока), обеспечивается рециркуляция рециркулируемой части регенерационного раствора, поступающего из скруббера 11, непосредственно в скруббер 11 без пропускания через устройство 12 тепловой обработки.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5, устройство 12 тепловой обработки также включает электрическую печь 28 с погружными электродами, соединенную с мешалкой 43.
Относительно предыдущего варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 4, устройство 12 тепловой обработки включает также ректификационную колонну 46, размещенную, в частности, сверху печи 28 и предназначенную для отделения воды от аммиака в потоке газа, выходящего из печи 28, перед тем, как аммиак будет сконденсирован и направлен в установку 3 по производству мочевины.
В ректификационную колонну 46 поступает газовая фаза, образующаяся в печи 28 (состоящая, в основном, из аммиака и воды), от нее отделяется вода, которую отводят через нижнее выходное отверстие 47 ректификационной колонны 46 и по линии подпитки 48 направляют во вспомогательную линию 44 для подачи в мешалку 43, а аммиак отводят через верхнее выходное отверстие 49 ректификационной колонны 46 и направляют в линию 23 аммиака.
Линия 50 рециркуляции соединяет точку 51 разветвления линии 23 аммиака, расположенную по потоку после конденсационного элемента 37, с верхним входным отверстием 52 ректификационной колонны 46 и обеспечивает рециркуляцию жидкого аммиака в ректификационную колонну 46.
Кубовый кипятильник в ректификационной колонне 46 не нужен, так как в нее поступают горячие пары аммиака из печи 28.
В мешалку 43 по вспомогательной линии 44, отходящей от подводящей линии 21 по потоку до печи 28 (например, от точки 25 разветвления), подают часть регенерационного раствора, отводимого из скруббера 11, к которому добавляют воду, отделенную в ректификационной колонне 46, которая поступает во вспомогательную линию 44 по линии подпитки 48.
Как и в других вариантах осуществления изобретения, по обводной линии 24, которая соединяет подводящую линию 21 с возвратной линией 22 (в частности, соединяет точку 25 разветвления с точкой 26 притока), происходит рециркуляция рециркулируемой части регенерационного раствора, выводимого из скруббера, снова непосредственно в скруббер 11 без пропускания через устройство 12 тепловой обработки.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 6 (особенно рекомендуемом в случае использования сульфатов аммония), устройство 12 тепловой обработки также включает печь 28, например, электрическую печь с погружными электродами, и мешалку 43. Система 1 регенерации также включает кристаллизатор 56 (или концентратор другого типа), расположенный на подводящей линии 21 между скруббером 11 и печью 28, и гидроциклон 57 (или разделитель твердой и жидкой фаз другого типа), расположенный, например, над печью 28.
Перед подачей в печь 28 регенерационный раствор, выводимый из скруббера 11, направляют в кристаллизатор 56, чтобы отделить от регенерационного раствора воду и подавать в печь 28 некоторый продукт, в частности одну или несколько кристаллизованных (или, по меньшей мере, концентрированных) солей аммиака (например, сульфат аммония).
Таким образом, регенерационный раствор, отводимый из скруббера 11, направляют в кристаллизатор 56 по первому участку 21а подводящей линии 21 (который соединяет нижнее выходное отверстие 18 скруббера 11 с первым входным отверстием 58 кристаллизатора 56); второй участок 21b подводящей линии 21 соединяет нижнее выходное отверстие 59 кристаллизатора 56 с гидроциклоном 57.
В кристаллизаторе 56 подводится тепло, благодаря чему суспензия, содержащая водный раствор и твердую фазу, осаждается внизу внутренней кристаллизационной камеры кристаллизатора 56; эту суспензию по участку 21b направляют в гидроциклон 57, где от раствора отделяют твердую фазу. Эту твердую фазу (со следовым количеством воды) направляют в печь 28; раствор по линии 60 подают в кипятильник 61 (или другой теплообменник), а затем - во второе входное отверстие 62 кристаллизатора 56 с целью обеспечения тепла для кристаллизации.
Парообразную фазу, выведенную из кристаллизатора 56, а именно, из верхнего выходного отверстия 63 кристаллизатора 56, направляют по паровой линии 64, необязательно, через теплообменник 65 в скруббер 11, например, посредством соединения с возвратной линией 22.
Чтобы обойтись без транспортировки твердой фазы, гидроциклон 57, преимущественно, располагают над печью 28 или внутри печи 28 или внутри корпуса 66, в котором также находится печь 28, над нижней зоной 67 печи 28, занимаемой ванной расплава, образующейся в печи 28: таким образом, твердая фаза, отделенная в гидроциклоне 57, поступает в печь 28, где происходит плавление солей, под действием силы тяжести. Кроме того, при этом также возможно использование части тепла паров аммиака, образующихся в печи 28, для подогревания гидроциклона 57 и выходящего из него раствора.
Необязательно, часть регенерационного раствора вместо кристаллизатора 56 направляют в мешалку 43 по вспомогательной линии 44, отходящей от подводящей линии 21 по потоку до кристаллизатора 56 (в частности, от точки 25 разветвления).
Точно так же, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 7 (также особенно рекомендуемом в случае использования сульфатов аммония), регенерационный раствор, выводимый из скруббера 11, концентрируют, удаляя из него воду, после чего подают в печь 28.
В этом случае система 1 регенерации включает испаритель 70 (концентратор), в который поступает регенерационный раствор и в котором от регенерационного раствора отделяют воду, после чего концентрированный продукт, в частности, одну или несколько солей аммиака (например, сульфат аммония), подают в печь 28.
Часть регенерационного раствора, отведенного из скруббера 11, по подводящей линии 21 (которая соединяет нижнее выходное отверстие 18 скруббера 11 с первым входным отверстием 71 испарителя 70) подают в испаритель 70.
Оставшуюся часть регенерационного раствора по вспомогательной линии 44, которая отходит от подводящей линии 21 по потоку до испарителя 70 (в частности, от точки 25 разветвления), подают в мешалку 43.
Испаритель 70 нагревают, например, паром низкого давления с целью испарения воды и получения концентрата (содержащего, в частности, сульфат аммония), который выгружают в печь 28.
Испаритель 70 размещают, преимущественно, сверху печи 28 или внутри печи 28 или внутри корпуса 66, в котором также находится печь 28, над нижней зоной 67 печи 28, занимаемой ванной расплава, образующейся в печи 28: таким образом, концентрат, образующийся в испарителе 70, может быть непосредственно выгружен в печь 28, также можно использовать часть тепла паров аммиака, образовавшихся в печи 28, для нагревания испарителя 70.
Испаритель 70, преимущественно, снабжен вторым входным отверстием 72, соединенным со служебной линией 73, отходящей от возвратной линии 22, с целью подачи части реагентной композиции, циркулирующей по возвратной линии 22 (раствора, образовавшегося с мешалке 43 и содержащего расплавленную смесь, полученную в печи 28 и смешанную с частью регенерационного раствора), в испаритель 70.
Таким образом, в испарителе 70 происходит добавление бисульфата аммония, и удается уменьшить количество воды, получив расплавленный бисульфат аммония, содержащий сульфат аммония; действительно, температура плавления бисульфата аммония составляет 147°С, так что если в раствор сульфата аммония добавить бисульфат аммония, то после удаления воды в испарителе 70 сульфат аммония, растворенный в расплавленном бисульфате аммония, остается на дне и имеет температуру, большую или равную 147°С.
Парообразную фазу, выведенную из испарителя 70, а именно, из верхнего выходного отверстия 63 испарителя 70, подают по паровой линии 64, необязательно, через теплообменник 65, в скруббер 11, например, путем соединения с возвратной линией 22.
Во всех описанных выше вариантах осуществления изобретения газообразный аммиак, полученный в устройстве 12 тепловой обработки, конденсируют в конденсационном элементе 37, после чего направляют на установку 3 по производству мочевины для повторного использования.
Наконец, подразумевается, что в описанных и разъясненных в настоящем документе способе и системе возможны дополнительные модификации и изменения, не выходящие за рамки объема прилагаемой формулы изобретения.