尿素精整中的粉尘的去除的制作方法
【专利说明】尿素精整中的粉尘的去除
[0001]本发明属于尿素生产领域，并且涉及从与固体尿素粒子生产(尿素精整)相关的废气中去除尿素粉尘。特别是，本发明涉及降低从这种尿素生产装置精整区段中出现的尿素粉尘的排放量。本发明还涉及尿素生产装置，以及涉及翻新现有的尿素生产装置。
【背景技术】
[0002]尿素是从氨和二氧化碳生产的。当今的尿素生产涉及相对清洁的方法，特别是尿素粉尘和氨的低排放量。然而，除了尿素的化学合成之外，商业规模的尿素生产需要以合适的固体颗粒形式提供尿素。为此，尿素生产涉及精整步骤，其中使尿素熔体呈所需微粒形式，通常涉及造粒(prilling)、成粒(granulat1n)和制粒(pelletizing)中的任一种。
[0003]造粒曾经是最常用的方法，其中尿素熔体以液滴形式分布在造粒塔中并且由此液滴随着其落下而固化。然而，通常希望最终产品相比于由造粒技术所产生者具有更大的直径和更高的抗压强度。这些缺点导致流化床成粒技术的发展，其中将尿素熔体喷射在随着过程继续而尺寸增长的颗粒上。
[0004]在注入成粒机中之前，添加甲醛以防止结块并增加最终产品的强度。
[0005]为了除去在结晶期间释放的能量，将大量的冷却空气供应到成粒单元。离开精整区段的空气尤其含有尿素粉尘。为了提高尿素生产的需求并提高法律和环境要求以降低排放水平，希望去除尿素粉尘，并符合不断提高的标准。
[0006]在过去的几十年中，空气污染控制已成为优先关注的社会问题。许多国家都已经制定了非常精细的监管方案，旨在要求工厂和其他主要的空气污染源安装最好的可用控制技术(BACT)以从释放到大气中的气态流出物流中除去污染物。空气污染控制标准变得越来越严格，因此不断需要更有效的污染控制技术。另外，运行污染控制设备的运营成本可能是巨大的，并且因此也不断需要更有效的技术。
[0007]尿素粉尘的去除本身具挑战性，因为废气(主要是空气)的量是巨大的，同时尿素粉尘的浓度较低。典型的气流约为750000Nm3/h。其中尿素粉尘的典型浓度是约2重量％。此外，一部分尿素粉尘具有亚微米尺寸。满足现行标准意味着需要去除较大部分的这种亚微米粉尘。
[0008]另一个问题是尿素精整中需要大量的空气，导致这部分生产过程由于需要具有大的电力消耗的非常大的排风扇而成为成本相对较高的工作。特别是，当空气经受洗涤以减少尿素粉尘并且特别是较大部分的亚微米粉尘向大气中的排放时，由于洗涤装置中不可避免的压降，在过程中轻易地损失相当大量的能量。
[0009]一种众所周知类型的用于从气态流出物流中去除污染物的装置是文丘里洗涤器。文丘里洗涤器通常被认为是具有可用洗涤装置的最高细粒收集效率。在文丘里洗涤器中，流出物气体被强制或牵拉通过具有狭窄“喉”部的文丘里管。随着空气移动通过喉部，其被加速到高速度。呈液滴形式的洗涤液(通常是水)通常在喉部被添加到文丘里管并进入气流。所使用的水滴通常比有待收集的污染物粒子大许多数量级，并且因此以不同速率加速通过文丘里管。差异加速度造成水滴与污染物粒子之间的相互作用，以使得所述污染物粒子被水滴收集。收集机制主要涉及粒子与液滴之间的碰撞以及粒子向液滴表面的扩散。在任一种情况下，粒子被液滴捕获。取决于污染物粒子的尺寸，这些机制中的一种或另一种可能占主导地位，其中扩散是非常小的粒子的主要收集机制，而碰撞或截留是较大粒子的主要机制。文丘里洗涤器也可以通过扩散有效地收集高度可溶的气态化合物。这些洗涤机制的详细说明在Air Pollut1n Control Theory (空气污染控制理论)，M.Crawford, (McGraw-Hill 1976)的第 9 章中进行了讨论。
[0010]这种类型的洗涤器的一个主要特征是它比其他洗涤器造成更大的压降，达到所希望的高收集效率所需的估计压降为约100毫巴。然而，鉴于其对于去除亚微米粒子(如尿素粉尘)的适宜性，将希望利用文丘里洗涤器。应理解，使用文丘里型洗涤装置呈现出降低与其相关的不可避免的能量损失的进一步希望。
[0011]—些背景参考文献提出在尿素精整中使用文丘里洗涤。
[0012]FR 2 600 553涉及从气体中去除粉尘，例如来自尿素造粒的形式。所述方法包括在文丘里洗涤之前通过向气流中喷射液体而使气体经受预洗涤。预洗涤步骤的目的是不添加额外的洗涤液，其将导致低的压降。即，以产生具有足够大尺寸的液滴的方式施用洗涤液以洗出小的粒子。
[0013]EP 514 902涉及从尿素生产装置的精整区段的废气中去除尿素粉尘的方法。添加水以与文丘里洗涤器一起作用，在重力下沿着文丘里管壁以膜形式向下流动。向上流动的气体将所述膜雾化，从而形成洗涤液，即目的在于形成与有待去除的氨和任选地尿素粉尘相互作用的液滴。
[0014]实际上，现今使用的大部分文丘里洗涤器是“自雾化的”，即，通过使液体流入文丘里管的喉部中来形成液滴，所述液体在所述文丘里管中被气流雾化。虽然非常容易实现，但这种方法不能产生具有非常小的中值直径的液滴。
[0015]在改进文丘里洗涤器的收集效率时所利用的主要方法是减小喉部的尺寸或增加气体流过系统的总速率。这两种方法都增加了随着污染物粒子和液滴通过文丘里管的喉部时它们之间的差异速度。这造成粒子与液滴之间发生更大的相互作用，从而提高了污染物去除。然而，以这种方式增加收集效率需要向系统中输入显著更高的能量，从而导致更高的运营成本。由于可归因于喉部直径降低的总体流动阻力增大，或由于通过文丘里管的总流动速率增大，消耗额外的能量。在任一种情况下，穿过文丘里管的压降增加并且需要更大的栗送能力。因此，迄今为止，增加文丘里洗涤器的细粒收集效率的努力都涉及大量增加向系统中的能量输入。
[0016]在空气污染控制领域中特别关注的是“光学活性”粒子的收集。如本文所用，术语“光学活性粒子”应被理解为是指具有在约0.1至1.0微米范围内的直径的平均粒子。在控制这些粒子的努力中，EPA最近已降低了对于小于2.5微米的粒子的排放量的“PM 2.5标准”。在常规的文丘里洗涤器中，这些和更小的粒子由于其尺寸小而难以收集。然而，在这个尺寸范围内的粒子目前造成所测量的排放。
[0017]所希望的是如下的装置和方法，其允许在文丘里洗涤器中使用清洁液对来自大的气流的细粒进行有效和经济的洗涤。具体需求包括降低洗涤液栗送要求，降低穿过文丘里管的压降，改进洗涤器性能，和更好地控制穿过文丘里洗涤器的压降。
[0018]现在希望提供一种以有效去除尿素粉尘的方式处理尿素精整区段的废气的方法。还希望提供一种改进去除的方法。
[0019]并且，此外，希望以提高能量效率的方法来实现这个目的。
[0020]本发明的另一个目的是提供一种空气污染控制系统，其能够补偿通过系统的流动变化。
【发明内容】
[0021]为了更好地解决前述希望中的一种或多种，本发明在一个方面提出了从尿素生产装置的精整区段的废气中去除尿素粉尘的方法，所述方法包括使所述废气经受用水骤冷，特别是以产生具有低于约45°C的温度的骤冷废气，并且使用至少一个文丘里洗涤器对所述骤冷废气进行洗涤。
[0022]在另一个方面，本发明涉及用于尿素生产装置的精整设备，所述精整设备包括尿素精整装置，所述尿素精整装置包括液体尿素入口、冷却气体入口、固体尿素收集器、废气出口和至少一个文丘里洗涤器，其中所述废气出口与所述文丘里洗涤器流体连通(例如经由气流管线)，并且其中骤冷系统如喷雾骤冷器安装在所述尿素精整装置与所述文丘里洗涤器之间。
[0023]在另一个方面，本发明提供一种尿素生产装置，其包括合成和回收区段(A);所述区段与蒸发区段(B)流体连通，所述蒸发区段与精整区段(C)流体连通并具有通向冷凝区段(E)的气流管线；所述精整区段(C)具有通向粉尘洗涤区段(D)的气流管线，其中所述粉尘洗涤区段包括至少一个文丘里洗涤器(F)，并且其中骤冷系统(G)安装在所述精整区段
(C)与所述文丘里洗涤器(F)之间，所述骤冷系统和所述精整区段(C)与所述粉尘洗涤区段
(D)之间的气流管线流体连通。
[0024]在另一个方面，本发明是修改现有的尿素生产装置的方法，所述尿素生产装置包括合成和回收区段(A);所述区段与蒸发区段(B)流体连通，所述蒸发区段与精整区段(C)流体连通并具有通向冷凝区段(E)的气流管线；所述精整区段(C)具有通向粉尘洗涤区段(D)的气流管线，其中所述粉尘洗涤区段(D)具有至少一个文丘里洗涤器，并且其中所述方法包括在所述精整区段(C)与所述文丘里洗涤器(F)之间安装骤冷系统(G)，所述骤冷系统和所述精整区段(C)与所述粉尘洗涤区段(D)之间的气流管线流体连通。
【附图说明】
[0025]图1描绘了具有根据本发明的精整区段的