尿素合成凈化氣在一體化氨-尿素工藝和相關(guān)裝置中的使用的制作方法
【專利摘要】一種氨-尿素裝置，其中，在尿素工段中生成的凈化氣流(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；還公開了用于氨-尿素裝置的改造的相關(guān)工藝和方法。
【專利說明】
尿素合成凈化氣在一體化氨-尿素工藝和相關(guān)裝置中的使用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一體化氨-尿素工藝和相關(guān)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]尿素通過使氨和二氧化碳反應(yīng)來合成。尿素裝置的氨進(jìn)料和二氧化碳進(jìn)料可以在氨裝置中產(chǎn)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(fā)生器，而尿素裝置是熱消耗器，這是一體化的另一動(dòng)機(jī)。通常，通過氨裝置產(chǎn)生的熱量不能滿足整個(gè)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(chǎn)生。
[0003]氨-尿素裝置包括氨工段和尿素工段。在氨工段中，氨在合適的高壓下并在催化劑的存在下由氫氣和氮?dú)鈦砗铣?；氫氣通常來自諸如天然氣的烴源的重整，氮?dú)馔ǔ碜钥諝?，例如來自進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐作為氧化劑的空氣。該烴源的重整發(fā)生在氨工段的前端，其包括用于補(bǔ)充氣的凈化的CO2-脫除單元；從所述單元提取的二氧化碳可以供應(yīng)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制工段。用于生產(chǎn)尿素的各種工藝和相關(guān)裝置的討論可以在文獻(xiàn)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(chǎn)生凈化氣流。這種凈化氣流用以去除惰性物質(zhì)(例如氮、氫和氧)，并且避免它們在尿素裝置中積累。所述凈化氣流包含一定量的氣態(tài)氨，并且如果本身被排放到大氣中則引起環(huán)境問題。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提出了將尿素凈化氣流回收作為一體化氨工藝的原料。例如，已經(jīng)提出了在氨工段中將高壓尿素合成凈化流與自熱轉(zhuǎn)化爐的氧化劑進(jìn)料結(jié)合。
[0007]然而，另一個(gè)環(huán)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(zhuǎn)化爐的煙氣，以及可能來自用于尿素裝置產(chǎn)生額外熱量(蒸汽)的鍋爐的煙氣。所述煙氣包含污染物，該污染物尤其包括氮氧化物(NOx)，并且它們的凈化產(chǎn)生額外的費(fèi)用。使用尿素凈化氣流作為氨工段的燃料提供了氨的循環(huán)，但是不能提供氮氧化物的問題的解決方案。實(shí)際上，當(dāng)使用凈化氣流作為燃料時(shí)，會(huì)增加氮氧化物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文提出了將包含NH3的尿素合成凈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(chǎn)生的燃燒煙氣中。
[0009]因此，本發(fā)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?dú)夥磻?yīng)合成氨，所述氫氣由烴源的重整來產(chǎn)生；所述氨的至少一部分用于在所述裝置的尿素工段中合成尿素，并且包含一些氨的凈化氣流在所述尿素工段中生成，該工藝的特征在于，將所述凈化氣流用作在所述氨-尿素裝置中產(chǎn)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(fā)明的一個(gè)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?dú)鈦砗铣砂保鰵錃庥蔁N源的重整來獲得，所述氨的至少一部分被傳遞到用于合成尿素的尿素工段，其特征在于包括選擇性催化還原單元，該選擇性催化還原單元用于去除在裝置中產(chǎn)生的燃燒煙氣中的氮氧化物，其特征還在于包括將在尿素工段中產(chǎn)生的凈化氣流供應(yīng)至所述單元而布置的管路，用以將該凈化氣流用作所述單元的氨源。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)方面為現(xiàn)有的氨-尿素一體化裝置的改造，其中，安裝用于去除在裝置中產(chǎn)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凈化氣流被引導(dǎo)至所述單元，或者在進(jìn)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，并不需要進(jìn)行詳細(xì)描述?；旧?，隨著氣體穿過催化劑室與氨混合，則發(fā)生NOx還原反應(yīng)。該反應(yīng)將氨和氮氧化物(主要為NO和NO2)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化爐和/或二段轉(zhuǎn)化爐以及被供應(yīng)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凈化氣或其一部分，可以被用在SCR工藝中。根據(jù)不同的實(shí)施方式，如果需要，可以提供用于SCR工藝的另一種氨源。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為在內(nèi)部重新利用由尿素工段產(chǎn)生的凈化氣流，并且同時(shí)減少在氨工段中產(chǎn)生的煙道氣中的氮氧化物污染物。本發(fā)明的顯著的優(yōu)點(diǎn)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(fā)明的實(shí)施方式的方框圖。

【具體實(shí)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(jìn)料I。所述氨工段AM包括用于將進(jìn)料I和空氣轉(zhuǎn)化成合適的補(bǔ)充氣的前端，以及合成回路。前端可以包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一段轉(zhuǎn)化爐、二段轉(zhuǎn)化爐、CO轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)化器、0)2脫除單元和甲烷轉(zhuǎn)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(chǎn)生的氨2被傳遞到尿素工段UR中，其中尿素U被合成。根據(jù)不同的實(shí)施方式，在工段AM中產(chǎn)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(shí)現(xiàn)用于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(yīng)有二氧化碳，該二氧化碳來自氨工段AM的前端中的補(bǔ)充氣的凈化。
[0019]將包含一些氨的凈化氣流3從尿素工段UR中排放。這種凈化氣流3或其至少一部分，被引導(dǎo)至選擇性催化還原單元SCR，該選擇性催化還原單元SCR用于處理來自氨工段AM的燃燒煙氣4。在本實(shí)施例中，在煙氣進(jìn)入單元SCR之前，將凈化氣流3與煙氣4混合。在其它實(shí)施方式中，氣流3可以被供應(yīng)至單元SCR。所述凈化氣流3提供用于還原煙氣4中的氮氧化物的氨；排放到大氣中凈化后的煙道氣5主要包含隊(duì)和H2O以及具有減少的或甚至可忽略不計(jì)的含量的氮氧化物。在任何合適的時(shí)刻，可以提供用于單元SCR的氨的另一個(gè)來源。
【權(quán)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?dú)夥磻?yīng)合成氨(2)，所述氫氣由烴源(I)的重整來產(chǎn)生；所述氨(2)的至少一部分在所述裝置的用于合成尿素(U)的尿素工段(UR)中反應(yīng)，并且包含一些氨的凈化氣流(3)由所述尿素工段生成，所述工藝的特征在于，將所述凈化氣流(3)用作在所述氨-尿素裝置中產(chǎn)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其中，所述凈化氣流(3)或其至少一部分被供應(yīng)至選擇性催化還原單元(SCR)，或在進(jìn)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?dú)夂铣砂?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于合成尿素的所述尿素工段，所述裝置的特征在于包括選擇性催化還原單元(SCR)，所述選擇性催化還原單元(SCR)用于去除在所述裝置中產(chǎn)生的燃燒煙氣(4)中的氮氧化物，所述裝置的特征還在于包括將由所述尿素工段產(chǎn)生的凈化氣流(3)供應(yīng)至所述選擇性催化還原單元(SCR)而布置的管路，用以將所述凈化氣流(3)用作所述單元的氨源。
5.一種用于現(xiàn)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)用于去除來自所述裝置中產(chǎn)生的燃燒煙氣(4)中的氮氧化物，所述方法還包括配置凈化氣管路(3)，所述凈化氣管路(3)被布置成將所述尿素工段產(chǎn)生的凈化氣流引導(dǎo)至所述選擇性催化還原單元(SCR)，或?qū)⑺鰞艋瘹饬髋c燃燒煙氣流混合進(jìn)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(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】費(fèi)德里柯·扎爾迪 申請人:卡薩爾公司