專利名稱：回收尿素微粒的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及尿素生產過程中滴狀和粉塵狀尿素的回收方法。
背景技術：
在尿素生產過程中，尿素溶液的蒸發(fā)工序和尿素的造粒工序產生一定量的含有尿素的液滴和粉塵。
尿素溶液的蒸發(fā)工序通常設置二級蒸發(fā)器，用于蒸發(fā)尿素溶液中的水分。自蒸發(fā)器(包括前置的閃蒸槽)頂部逸出的過熱水蒸汽中夾帶的尿素溶液微滴如未經回收，則在水蒸汽冷凝過程中溶入冷凝液成為尿素稀液，排放時既造成損失，還污染環(huán)境。此稀液中的尿素回收過程相當復雜，目前工業(yè)上使用的方法是在加壓和高溫條件下，先將尿素水解成NH3和CO2，然后予以間接回收，此水解回收設備復雜，投資和操作成本較高。
尿素的造粒是將蒸發(fā)所得的融熔尿素送至造粒塔頂部，由造粒噴頭噴出自由落下，與空氣對流接觸，降溫凝固成顆粒狀成品尿素。而大量空氣自造粒塔頂排出，其所夾帶的尿素粉塵如果未予回收而排入大氣，既造成資源的浪費，也將污染大氣。因此開發(fā)研究一種新的尿素微粒的回收方法，是十分重要的。
Casale公司在為21世紀技術準備的Casale Advanced Technologies for UreaPlants Upgrading-Part 5(Shanghai 1-4 Dec.，1998)報告書中，提供了一種尿素溶液蒸發(fā)工序中尿素微滴回收技術，它分別在一段蒸發(fā)器和二段蒸發(fā)器之后各增設一臺填料洗滌塔，為維持填料噴淋密度的需要，則用兩臺溶液泵循環(huán)供液，以此回收由蒸發(fā)器氣相夾帶的尿素。中國專利ZL99228676.X也公開了一種噴淋填料洗滌回收尿素的技術，它是將二段蒸發(fā)保持現(xiàn)有流程，而在一段蒸發(fā)器之后增設一臺尿素洗滌回收塔，用二段蒸發(fā)冷凝液送入該尿素洗滌回收塔，回收一段蒸發(fā)氣中的尿素。
化學工業(yè)出版社(北京，1997年4月)出版的化肥工學叢書《尿素》對尿素造粒塔的粉塵微粒治理作了推薦，提供兩種典型的粉塵治理裝置。一種是填料塔除塵裝置，填料塔徑18m，處理空氣70000m3/h，設備操作重量達100～150t，用于已裝有機械通風的造粒塔。孟山都公司尿素工廠也提出采用與此相類似的填料塔回收尿素粉塵裝置。另一種是液體噴霧除塵法，由于噴霧除塵并不徹底，難以達到尿素微粒的回收目的，此類裝置目前已很少被采用。
以上已有技術中，目前較多采用的各型填料噴淋回收方法，雖能顧及系統(tǒng)低阻力的要求，適合尿素回收系統(tǒng)大氣量、低壓力的操作工況，但也存在明顯的不足之處1.通常尿素微粒回收系統(tǒng)是在真空或常壓下進行的，其所處理的氣量又很大，因而填料設備特別龐大，占據(jù)的空間大，其投資費用十分可觀；2.對應于大的填料塔截面，為滿足填料噴淋潤濕的需求，并制得濃度較高的尿素溶液，則液相必須是循環(huán)吸收操作，因循環(huán)液體的返混，尿素回收率無法進一步提高，且需配備用于液相循環(huán)的泵機并增加相應的操作費用；3.填料塔除粒過程的機制是基于液體的噴淋淋降和對于氣相中微粒的粘著，通常不具有高效非均相分離的特征，而且，如果液體噴淋不勻，還會產生回收率下降和填料被局部堵塞等嚴重問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種在板式塔盤中回收尿素微粒的方法，以克服現(xiàn)有技術存在的設備龐大、投資高、操作復雜、回收效率低等缺點，可為新建工廠設計所采納，更適于現(xiàn)有尿素工廠增產節(jié)支的現(xiàn)場改造所使用。
本發(fā)明的技術方案由尿液蒸發(fā)夾帶尿素溶液微粒的負壓過熱蒸汽自下而上通過設置在尿液蒸發(fā)頂部的洗滌塔盤，其中的尿素被洗滌回收，水蒸汽自頂部被噴射器抽出送冷凝器，或由造粒塔排放的含有尿素微粒的氣體自下而上通過設置在造粒塔上部的洗滌塔盤，洗滌水從頂部塔盤進入，一次洗滌即可獲得濃度為20～30％(wt)的尿素溶液。
所說的洗滌塔盤包括設有氣液接觸元件的塔板、降液管和出口堰，最好在降液管的液體出口處設有中間向兩邊傾斜的液流均布板，并在上邊設置齒口、梯口或矩口。
所說的氣液接觸元件包括篩板、浮閥和泡罩等，或采用一種凸緣篩孔。
上述的塔盤可設置于原蒸發(fā)分離器或閃蒸槽內頂部，夾帶尿素溶液微粒的負壓過熱蒸汽自下而上通過洗滌塔盤，其中的尿素被洗滌回收，水蒸汽自頂部被噴射器抽出送冷凝器，此微?；厥昭b置十分簡便有效。洗滌塔盤也可獨立設置另一個塔內，獨立設置的板式洗滌塔盤操作維護比較方便，但需單獨占有空間，且投資也大。
由于造粒塔排放的常壓空氣其量是相當大的，故尿素微?；厥昭b置直接安裝于造粒塔上部。洗滌水入塔，不需要循環(huán)，一次洗滌即獲得20～30％(wt)尿素溶液，可加以回收。
所述的塔盤可為矩形，也可為圓形，或根據(jù)原有設備確定。
采用本發(fā)明的方法對尿素生產系統(tǒng)產生的含有尿素的液滴和粉塵進行洗滌回收，在很低的液流強度，如0.1～5.0m3/m.h，即能將氣相中90～99％的微粒脫除，并制得20～30％(wt)高濃度的尿素溶液。尿素回收率可達到95％以上，且設備簡單，操作成本低，投資小，可為新建工廠設計所采納，更適于現(xiàn)有尿素工廠增產節(jié)支的現(xiàn)場改造所使用。


圖1為設置于尿素蒸發(fā)分離器頂部的洗滌塔盤的結構示意圖。
圖2為設置于尿素造粒塔頂部的洗滌塔盤的結構示意圖。
圖3為設有液流均布板的圓形塔盤示意圖。
圖4為圖3中的A---A向示意圖。
圖5為設有液流均布板的矩形塔盤示意圖。
圖6為設有齒口的液流均布板的示意圖。(原圖13)圖7為凸緣篩孔示意圖。
具體實施例方式
由圖1可見，由尿液蒸發(fā)器1夾帶尿素溶液微粒的過熱蒸汽自下而上通過設置在尿液蒸發(fā)器1頂部的至少一塊板式洗滌塔盤2，其中的尿素被洗滌回收，水蒸汽自頂部被噴射器抽出送冷凝器，洗滌水從尿液蒸發(fā)器1頂部進入板式洗滌塔盤2，吸收了尿素微粒的溶液出塔盤2加以回收。
由圖2可見，造粒塔3排放的含有固體尿素微粒的氣體自下而上通過設置在造粒塔3頂部的至少一塊洗滌盤2，洗滌水自頂部進入洗滌塔盤2，尿素溶液底部洗滌塔盤2溢出加以回收。
由圖3、圖4和圖5可見，板式洗滌塔盤2包括設有氣液接觸元件的塔板201、降液管202、出口堰203和洗滌水進口管205，在降液管202的液體出口處設有中間向兩邊傾斜的、兩端與塔體相連接的液流均布板204。
液流均布板204的高度h與清液層高度hL有關，可用下式確定h＝hL＋(-10～20)清液層高度hL的計算方法在一般的塔器設計資料中都有敘述，此處不再贅述。
在小液流強度下，如液流強度Γ＜3m3/m.h時，由于堰上液高較低，液流均布板204的上邊可設置齒口、梯口或矩口，以消除因安裝公差而引起的液流不均，如圖6所示，齒口、梯口或矩口的參數(shù)如下e＝5～30mmf＝5～40mmg＝0～fmm i＝0～10fmm所說的氣液接觸元件包括篩板、浮閥和泡罩等，浮閥可優(yōu)選采用專利ZL97234218.4公開的方形浮閥。
為了降低塔盤阻力，篩板可采用改進型的沖制篩板，篩孔如圖7所示，孔徑為Φ＝3-20mm，板厚δ＝2-6mm，凸緣高h＝0.3-6mm。如此既可降低板壓降，又可使液層有效壓降下降。
實施例1日產尿素1740t的大型裝置，在其一段蒸發(fā)分離器和二段分離器內的上部設置本發(fā)明的板式洗滌塔盤，回收負壓過熱水蒸汽中所夾帶的尿素溶液微粒，以提高經濟效益。采用一段蒸發(fā)與二段蒸發(fā)的串聯(lián)回收流程，要求經連串洗滌后，獲得30％(wt)濃度的尿素溶液。
實施數(shù)據(jù)如下


實施例2某尿素生產廠因擴產需要，使造粒塔空氣通量增加至150000m3/h，采用機械通風，擬回收空氣中夾帶的尿素粉塵微粒，制得30％(wt)濃度的尿素溶液予以回收。采用本發(fā)明設置液流均布板的篩孔洗滌塔盤，實施數(shù)據(jù)如下尿素產量170000t/y空氣流量150000m3/h尿素夾帶量 2kg/t尿素加洗滌水量(入口)3t/h尿素溶液濃度30％(wt)氣液比 50000塔盤型式及數(shù)量 具液流均布板的篩孔塔盤，3塊塔體尺寸3000×4000矩型，板間距＝0.5m液流強度Γ＜3m3/m.h尿素回收率 ＞90％由于液流強度Γ＜3m3/m.h，外堰和液流均布板開設不連續(xù)齒口。通過本發(fā)明的3塊洗滌塔盤，氣相總壓降80mmH2O，滿足工廠擴產和回收尿素的需求。
權利要求
1.一種回收尿素微粒的方法，其特征在于，由尿液蒸發(fā)器(1)或閃蒸器夾帶尿素溶液微粒的過熱蒸汽自下而上通過設置在尿液蒸發(fā)器(1)或閃蒸器內頂部的至少一塊板式洗滌塔盤(2)，水蒸汽自頂部被噴射器抽出送冷凝器，洗滌水從尿液蒸發(fā)器(1)或閃蒸器頂部進入板式洗滌塔盤(2)，吸收了尿素微粒的溶液經塔盤溢流排出加以回收。
2.一種回收尿素微粒的方法，其特征在于，造粒塔(3)排放的含有固體尿素微粒的氣體自下而上通過設置于造粒塔(3)內頂部的至少一塊板式洗滌塔盤(2)，洗滌水從造粒塔(3)頂部進入板式洗滌塔盤(2)，尿素溶液經塔盤溢流排出加以回收。
3.如權利要求1或2所述的方法，所說的板式洗滌塔盤(2)包括設有氣液接觸元件的塔板(201)和降液管(202)，其特征在于，在液體入口處設有中間向兩邊傾斜的、兩端與塔體相連接的液流均布板(204)。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，液流均布板(204)的上邊可設置齒口、梯口或矩口。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所說的氣液接觸元件包括篩板、浮閥、泡罩和篩孔。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所說的浮閥采用專利ZL97234218.4公開的方形浮閥。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，篩孔徑為Φ＝3-20mm，板厚δ＝2-6mm，凸緣高h＝0.3-6mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種回收尿素微粒的方法。由尿液蒸發(fā)器夾帶尿素溶液微粒的過熱蒸汽自下而上通過設置在尿液蒸發(fā)器頂部的洗滌塔盤,或由造粒塔排放的含有尿素微粒的氣體自下而上通過設置在造粒塔頂部的洗滌塔盤,洗滌水從頂部塔盤進入,不需循環(huán),一次洗滌即可獲得重量濃度為20～30%的尿素溶液。采用本發(fā)明的方法對尿素生產系統(tǒng)產生的含有尿素的液滴和粉塵進行洗滌回收,在很低的液流強度即能將氣相中90～99%的微粒脫除,并制得20～30%(wt)高濃度的尿素溶液。設備簡單,操作成本低,投資小,可為新建工廠設計所采納,更適于現(xiàn)有尿素工廠增產節(jié)支的現(xiàn)場改造所使用。
文檔編號C07C273/00GK1334265SQ0112638
公開日2002年2月6日 申請日期2001年7月31日 優(yōu)先權日2001年7月31日
發(fā)明者張成芳, 劉時賢, 鄭治勝 申請人:華東理工大學