尿素合成淨化氣在一體化氨-尿素工藝和相關裝置中的使用的製作方法

2023-05-29 14:37:01 2

尿素合成淨化氣在一體化氨-尿素工藝和相關裝置中的使用的製作方法
【專利摘要】一種氨-尿素裝置，其中，在尿素工段中生成的淨化氣流(3)被用作燃燒煙氣(4)中的氮氧化物的選擇性催化還原的氨源，該燃燒煙氣(4)由氨工段排出；還公開了用於氨-尿素裝置的改造的相關工藝和方法。
【專利說明】
尿素合成淨化氣在一體化氨-尿素工藝和相關裝置中的使用

【技術領域】
[0001]本發明涉及一體化氨-尿素工藝和相關裝置。

【背景技術】
[0002]尿素通過使氨和二氧化碳反應來合成。尿素裝置的氨進料和二氧化碳進料可以在氨裝置中產生，因此，尿素/氨裝置的一體化是已知的做法。此外，氨裝置是熱發生器，而尿素裝置是熱消耗器，這是一體化的另一動機。通常，通過氨裝置產生的熱量不能滿足整個氨-尿素裝置的需要，這意味著，附加的熱輸入是必要的。這種附加的熱輸入通常由在輔助燃燒器中燃燒燃料來產生。
[0003]氨-尿素裝置包括氨工段和尿素工段。在氨工段中，氨在合適的高壓下並在催化劑的存在下由氫氣和氮氣來合成；氫氣通常來自諸如天然氣的烴源的重整，氮氣通常來自空氣，例如來自進入二段轉化爐作為氧化劑的空氣。該烴源的重整發生在氨工段的前端，其包括用於補充氣的淨化的CO2-脫除單元；從所述單元提取的二氧化碳可以供應至尿素工段。
[0004]尿素裝置通常包括高壓合成工段、在中壓和/或低壓下的回收工段和精製工段。用於生產尿素的各種工藝和相關裝置的討論可以在文獻中找到，例如Ullmann』 sEncyclopedia of Industrial Chemistry? Wiley-VCH Verlag0
[0005]所有已知的尿素工藝還產生淨化氣流。這種淨化氣流用以去除惰性物質(例如氮、氫和氧)，並且避免它們在尿素裝置中積累。所述淨化氣流包含一定量的氣態氨，並且如果本身被排放到大氣中則引起環境問題。
[0006]現有技術已經提出了將尿素淨化氣流回收作為一體化氨工藝的原料。例如，已經提出了在氨工段中將高壓尿素合成淨化流與自熱轉化爐的氧化劑進料結合。
[0007]然而，另一個環境問題是由燃燒氨-尿素裝置(通常為氨工段)排放的燃燒煙道氣引起的。所述煙道氣可以包括來自氨工段的前端的一段轉化爐的煙氣，以及可能來自用於尿素裝置產生額外熱量(蒸汽)的鍋爐的煙氣。所述煙氣包含汙染物，該汙染物尤其包括氮氧化物(NOx)，並且它們的淨化產生額外的費用。使用尿素淨化氣流作為氨工段的燃料提供了氨的循環，但是不能提供氮氧化物的問題的解決方案。實際上，當使用淨化氣流作為燃料時，會增加氮氧化物。


【發明內容】

[0008]本文提出了將包含NH3的尿素合成淨化氣流用作氮氧化物(NOx)的選擇性催化還原的氨源，該氮氧化物(NOx)包含在由氨工段產生的燃燒煙氣中。
[0009]因此，本發明提供了一種工藝，其中，在氨-尿素一體化裝置的氨工段中通過使氫氣和氮氣反應合成氨，所述氫氣由烴源的重整來產生；所述氨的至少一部分用於在所述裝置的尿素工段中合成尿素，並且包含一些氨的淨化氣流在所述尿素工段中生成，該工藝的特徵在於，將所述淨化氣流用作在所述氨-尿素裝置中產生的燃燒煙氣中所含有的氮氧化物的選擇性催化還原的氨源。
[0010]因此，本發明的一個方面為包括氨工段和尿素工段的氨-尿素裝置，其中，在氨工段中由氫氣和氮氣來合成氨，所述氫氣由烴源的重整來獲得，所述氨的至少一部分被傳遞到用於合成尿素的尿素工段，其特徵在於包括選擇性催化還原單元，該選擇性催化還原單元用於去除在裝置中產生的燃燒煙氣中的氮氧化物，其特徵還在於包括將在尿素工段中產生的淨化氣流供應至所述單元而布置的管路，用以將該淨化氣流用作所述單元的氨源。
[0011]本發明的另一個方面為現有的氨-尿素一體化裝置的改造，其中，安裝用於去除在裝置中產生的燃燒煙氣中的氮氧化物的選擇性催化還原單元，來自裝置的尿素工段的淨化氣流被引導至所述單元，或者在進入所述單元之前與燃燒煙氣混合。
[0012]氮氧化物的選擇性催化還原(SCR)是已知的工藝，並不需要進行詳細描述。基本上，隨著氣體穿過催化劑室與氨混合，則發生NOx還原反應。該反應將氨和氮氧化物(主要為NO和NO2)轉化成N2和水蒸汽。
[0013]燃燒煙氣可由氨工段排出，尤其由前端的一段轉化爐和/或二段轉化爐以及被供應有天然氣或其它燃料的附加的鍋爐中排出。來自尿素工段的所有的淨化氣或其一部分，可以被用在SCR工藝中。根據不同的實施方式，如果需要，可以提供用於SCR工藝的另一種氨源。
[0014]本發明的優點為在內部重新利用由尿素工段產生的淨化氣流，並且同時減少在氨工段中產生的煙道氣中的氮氧化物汙染物。本發明的顯著的優點為避免將氨以及氮氧化物排放到大氣中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示出了本發明的實施方式的方框圖。

【具體實施方式】
[0016]一體化氨-尿素裝置包括氨工段AM和尿素工段URo
[0017]氨工段AM接收合適的烴源(例如天然氣)、或包含甲烷的原料、或其它來源(例如石腦油)的進料I。所述氨工段AM包括用於將進料I和空氣轉化成合適的補充氣的前端，以及合成迴路。前端可以包括根據現有技術的一段轉化爐、二段轉化爐、CO轉換的轉化器、0)2脫除單元和甲烷轉化器。氨裝置的典型的前端例如在EP 2022754中描述。
[0018]在工段AM中產生的氨2被傳遞到尿素工段UR中，其中尿素U被合成。根據不同的實施方式，在工段AM中產生的所有的或一部分的氨，可以被傳遞到尿素工段UR。尿素工段UR可以實現用於任何已知的合成尿素的工藝，例如包括0)2汽提工藝、自汽提工藝或另外的工藝。有利地，尿素工段UR還被供應有二氧化碳，該二氧化碳來自氨工段AM的前端中的補充氣的淨化。
[0019]將包含一些氨的淨化氣流3從尿素工段UR中排放。這種淨化氣流3或其至少一部分，被引導至選擇性催化還原單元SCR，該選擇性催化還原單元SCR用於處理來自氨工段AM的燃燒煙氣4。在本實施例中，在煙氣進入單元SCR之前，將淨化氣流3與煙氣4混合。在其它實施方式中，氣流3可以被供應至單元SCR。所述淨化氣流3提供用於還原煙氣4中的氮氧化物的氨；排放到大氣中淨化後的煙道氣5主要包含隊和H2O以及具有減少的或甚至可忽略不計的含量的氮氧化物。在任何合適的時刻，可以提供用於單元SCR的氨的另一個來源。
【權利要求】
1.一種工藝，其中:在氨-尿素一體化裝置的氨工段(AM)中通過使氫氣和氮氣反應合成氨(2)，所述氫氣由烴源(I)的重整來產生；所述氨(2)的至少一部分在所述裝置的用於合成尿素(U)的尿素工段(UR)中反應，並且包含一些氨的淨化氣流(3)由所述尿素工段生成，所述工藝的特徵在於，將所述淨化氣流(3)用作在所述氨-尿素裝置中產生的燃燒煙氣(4)中所含有的氮氧化物的選擇性催化還原的氨源。
2.根據權利要求1所述的工藝，其中，所述燃燒煙氣(4)由所述氨-尿素裝置的所述氨工段(AM)排出。
3.根據權利要求1或2所述的工藝，其中，所述淨化氣流(3)或其至少一部分被供應至選擇性催化還原單元(SCR)，或在進入所述還原單元之前與所述燃燒煙氣(4)混合。
4.一種氨-尿素裝置，包括氨工段(AM)和尿素工段(UR)，其中，在所述氨工段中由氫氣和氮氣合成氨(2)，所述氫氣由烴源(I)的重整來獲得，所述氨(2)的至少一部分被傳遞到用於合成尿素的所述尿素工段，所述裝置的特徵在於包括選擇性催化還原單元(SCR)，所述選擇性催化還原單元(SCR)用於去除在所述裝置中產生的燃燒煙氣(4)中的氮氧化物，所述裝置的特徵還在於包括將由所述尿素工段產生的淨化氣流(3)供應至所述選擇性催化還原單元(SCR)而布置的管路，用以將所述淨化氣流(3)用作所述單元的氨源。
5.一種用於現有的氨-尿素一體化裝置的改造的方法，所述方法包括:安裝選擇性催化還原單元(SCR)，所述選擇性催化還原單元(SCR)用於去除來自所述裝置中產生的燃燒煙氣(4)中的氮氧化物，所述方法還包括配置淨化氣管路(3)，所述淨化氣管路(3)被布置成將所述尿素工段產生的淨化氣流引導至所述選擇性催化還原單元(SCR)，或將所述淨化氣流與燃燒煙氣流混合進入所述還原單元。
【文檔編號】C07C273/10GK104487416SQ201380039118
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年7月3日 優先權日:2012年7月25日
【發明者】費德裡柯·扎爾迪 申請人:卡薩爾公司