用于汽车环保尿素和硝酸铵尿素的尿素的一体化生产制造技术

公开了一种用于两种不同尿素产品的集成化生产的方法。一种是适用于减少NOx的尿素水溶液(通常表示为汽车环保尿素‑DEF)。另一种是用作肥料的溶液，即硝酸铵尿素(UAN)。DEF和UAN的生产以如下的方式被集成：从尿素生产回收的氨被用作硝酸铵生产的进料。将来自尿素生产的至少部分尿素水流与硝酸铵混合以获得UAN。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于汽车环保尿素和硝酸铵尿素的尿素的一体化生产
本专利技术是关于尿素生产领域，特别地关于尿素溶液的联合生产方法以及硝酸铵尿素溶液(UAN)的生产，尿素溶液适用于减少内燃机排放气体、例如由柴油机(DEF：汽车环保尿素)产生的废气中的NOX。本专利技术还涉及实施所述方法的设备。
技术介绍
尿素通常由氨和二氧化碳生产。其可以通过将过量氨连同二氧化碳在介于12和40MPa的压力以及介于150℃和250℃的温度下一起引入尿素合成部分而制备。典型的尿素生产设备进一步包括回收部分和整理部分。在回收部分中，未转化的氨和二氧化碳被回收并再循环至合成部分。回收部分通常跟着蒸发部分。其中尿素浓度通过水的蒸发而进一步增加，得到高度浓缩的溶液，其通常被称为尿素熔体。在整理部分，通常，尿素熔体被制成期望的颗粒状固体，通常包括例如造粒、粒化或造球这样的技术。在蒸发部分仍然有相当多的CO2以及尤其是NH3被清除。通过在洗涤塔中处理来清除氨。它接着到达废水处理单元，其是成本非常高且能源密集型的操作。感兴趣的尿素产品是用于减少NOx、例如在选择性还原中使用的溶液，其可以是非催化热过程或选择性催化还原(SCR)过程。用于SCR的溶液的实例是汽车环保尿素(DEF)，在说明书中使用的术语通常是指用于减少NOx的尿素溶液。DEF是32.5wt.％的尿素在软化水中的溶液，组成为最多为0.3wt.％的缩二脲和最多为0.2wt.％的作为氨的碱度。DEF在市场上购买，商标名为Ad-Arla32和AUS-32，并且被注入内燃机的尾气中以捕获NOx，以阻止它泄露至大气中。DEF的目的是通过以下反应将NOx转化为无害的氮气和水：尿素+NOx→N2+H2O。从内燃机来的NOx的还原被广泛地实施，因为NOx是对用于指示全球变暖的环境污染的而言的主要来源，例如全球变暖潜能(GWP)、对流层臭氧生成潜能(TOFP)和臭氧破坏潜能(ODP)。汽车环保尿素(DEF)的生产通常通过将固体尿素产品溶解在软化水中完成。固体尿素产品，例如通过前述整理技术之一生产，并与软化水相结合，溶液被混合直至尿素被完全溶解。该方法具有这样的缺陷，其中在尿素整理技术中需要相当多的投入，并且需要清除副产品(例如使用或整理期间产生的的添加剂)例如甲醛或缩二脲(其为尿素副产品)以得到期望规格的产品。整理后产品中通常的缩二脲浓度为0.9-1.1wt.％。这从而导致最终DEF产品中的缩二脲含量超过0.3wt.％，由此得到不合格的材料。目前根据ISO22241的规格允许最大为0.3％。较高的缩二脲浓度导致DEF溶液在捕获NOx方面的低效，因为较少的尿素可用来来捕获NOx。另外，在粒化和造粒的生产过程中，大量的水被清除，其后来在溶解步骤中被加入。这需要大量的能量，导致了额外的成本。在EP1856038A1中公开的改进的过程，使用直接来自尿素熔体设备的回收部分或从其之后获得的尿素水溶液，并且用水稀释所述尿素水溶液以获得期望的溶液。尿素水溶液可以另外被送入蒸发部分以从尿素熔体中清除水以通过流化床粒化、造球或造粒来生产固体尿素。通过这种方式，省去了对蒸发水的需求，但是尿素水溶液可含有相对高水平的氨，其超过了最终DEF产品的规格。EP1856038A1公开了溶液中的氨水平(作为自由氨或以氨基甲酸铵的形式)可以通过使尿素水溶液进行离解而降低，例如通过加热或降低压力，任选地通过加入汽提介质或前述手段的结合。该步骤实际上和尿素设备的传统整理部分的蒸发步骤是相同的，并且可以通过与所述蒸发步骤相同的设备实施，因此有时被称为“蒸发步骤”或“预蒸发步骤”。预蒸发步骤被设计为在用水稀释后产生尿素水溶液，满足汽车环保尿素的要求。主要的缺陷是预蒸发步骤从尿素水溶液中释放具有惰性的氨，其可需要被清除以满足氨排放法规，需要专用的冷凝/洗涤部分和后续与尿素熔体设备集成在一起的废水处理部分以回收释放的氨。硝酸铵尿素(UAN)是一种化肥，其通常以尿素和硝酸铵的水溶液使用。硝酸铵通过将氨与强硝酸溶液反应而产生，同时将溶液的pH保持在窄的范围内。接着将得到的溶液与尿素水溶液混合以获得UAN。典型的UAN产品包括28wt.％到32wt.％的总氮以及通常为29wt.％到38wt.％的尿素和从36wt.％到48wt.％的硝酸铵，剩余物为水。UAN的需求通常受到强烈的季节波动的影响，这使得期望寻找操作UAN的设备的方式，该方式使得在对UAN需求低的时期还能进行经济上有吸引力的应用。因此需要注意的是，在用于生产最终UAN产品的代表性UAN设备中生产的尿素水溶液通常可以用于生产DEF。尿素水溶液中的氨浓度(>2000ppmwt.)通常高于DEF生产中允许的浓度(<0.2wt.％)。而且，由于UAN产品是液体，长距离运输是不方便且昂贵的。期望将尿素和UAN的生产以这样的方式结合，使得能够对UAN的低需求进行补偿。特别期望提供这样的将尿素和UAN的生产相结合的安排，其中获得满足用作DEF要求的尿素水溶液。另外，期望提供更经济的方式从尿素蒸发部分中处理氨废物。作为久远的
技术介绍
，参考US4,174,379。其中公开了用于生产尿素和UAN的流程。尿素通过直流型尿素生产流程生产。该类型的尿素生产流程是过时的，并且与现代流程具有本质上不同的特征，该流程基本上是单独的汽提过程。例如，当直流过程天生地产生低含量的缩二脲时，缩二脲是来自尿素反应溶液的汽提的不可避免的副产品。人们认为这是由尿素汽提塔内占优势的相对高的温度和浓度导致的。如以上提到的，对于DEF，缩二脲仅容许以非常低的水平存在(特别如适用的ISO和DIN标准规定的)。因此，在汽提过程中生产尿素的活动中，生产适用于被转化为DEF的尿素溶液是特别具有挑战性的。
技术实现思路
为了更好地解决前述的一种或多种需要，本专利技术一方面提供了用于生产硝酸铵尿素的流程，其包括以下步骤：-使硝酸和氨在硝酸铵生产单元内在能够获得硝酸铵水溶液的条件下反应；-使二氧化碳和氨在尿素-形成条件下反应以获得包括水、尿素、氨基甲酸铵，和未反应的CO2和NH3的反应溶液；-将所述反应溶液进行汽提以获得未反应的氨和二氧化碳，以及汽提的反应溶液；将所述回收的氨和二氧化碳再循环作为形成尿素的初始材料；-将所述汽提反应溶液进行分离以获得尿素水流和包括CO2和NH3的气流；-将来自所述气流中的NH3作为反应物供给到所述硝酸铵生产单元；-将至少部分所述尿素水流与所述硝酸铵水溶液混合以获得硝酸铵尿素溶液。另一方面，本专利技术提供了用于尿素和硝酸铵尿素生产的集成系统，所述系统包括(i)用于尿素生产的单元，所述单元包括尿素合成部分和在合成部分的下游并与之流体联通的尿素纯化部分，所述尿素合成部分包括彼此流体联通的反应器、汽提塔和冷凝器以能够形成尿素合成回路，所述尿素纯化部分适于将CO2和NH3从包括所述CO2和NH3的尿素水溶液中分离出去，以及(ii)用于从氨和硝酸生成硝酸铵的单元；其中将尿素设备纯化部分的NH3出口连接到用于生产硝酸铵的单元的NH3入口，并且其中将纯化部分的尿素水溶液出口和硝酸铵生产单元的硝酸铵水溶液出口连接到将所述尿素水溶液和所述硝酸铵水溶液混合的单元。在另一方面，本专利技术是将尿素设备现代化的方法，所述尿素设备包括尿素合成部分和在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产硝酸铵尿素的方法，其包括以下步骤：‑使硝酸和氨在硝酸铵生产单元内在能够获得硝酸铵水溶液的条件下反应；‑使二氧化碳和氨在尿素‑形成条件下反应以获得包括水、尿素、氨基甲酸铵和未反应的CO2和NH3的反应溶液；‑将所述反应溶液进行汽提以获得未反应的氨和二氧化碳，以及汽提反应溶液；将所述回收的氨和二氧化碳再循环作为形成尿素的初始材料；‑将所述汽提反应溶液进行分离以获得尿素水流和包括CO2和NH3的气流；‑将来自所述气流中的NH3作为反应物供给到所述硝酸铵生产单元；‑将至少部分所述尿素水流与所述硝酸铵水溶液混合以获得硝酸铵尿素溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.25 EP 15160826.21.一种用于生产硝酸铵尿素的方法，其包括以下步骤：-使硝酸和氨在硝酸铵生产单元内在能够获得硝酸铵水溶液的条件下反应；-使二氧化碳和氨在尿素-形成条件下反应以获得包括水、尿素、氨基甲酸铵和未反应的CO2和NH3的反应溶液；-将所述反应溶液进行汽提以获得未反应的氨和二氧化碳，以及汽提反应溶液；将所述回收的氨和二氧化碳再循环作为形成尿素的初始材料；-将所述汽提反应溶液进行分离以获得尿素水流和包括CO2和NH3的气流；-将来自所述气流中的NH3作为反应物供给到所述硝酸铵生产单元；-将至少部分所述尿素水流与所述硝酸铵水溶液混合以获得硝酸铵尿素溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述硝酸铵尿素溶液包括29wt.％到38wt.％的尿素和36wt.％到46wt.％的硝酸铵，并且其中与硝酸铵溶液混合的尿素水流部分的量至少足以提供与由供给至铵生产单元的NH3的量可获得的硝酸铵的量相当的尿素。3.根据权利要求1或2所述的方法，其是一种硝酸铵尿素和尿素水溶液的集成化生产方法，所述尿素水溶液适用于NOX还原单元，所述方法包括用软化水稀释获得的部分尿素水流，以形成适用于在NOX还原单元的所述溶液。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其是一种硝酸铵尿素和固体尿素粉末的集成化生产方法，所述固体尿素粉末适合于通过软化水稀释而被转换为适用于NOX还原单元的溶液，所述方法包括：将得自于尿素反应溶液分离的部分尿素水流进行闪蒸结晶，以形成所述固体尿素粉末。5.一种用于生产尿素和硝酸铵尿素的集成化系统，所述系统包括(i)尿素生产单元，所述单元包括尿素合成部分和在合成部分的下游并与之流体联通的尿素纯化部分，所述尿素合成部分包括彼此流体联通以形成尿素合成回路的反应器、汽提塔和冷凝器，所述尿素纯化部分适于将C...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·多布里，J·H·门嫩，
申请(专利权)人：斯塔米卡邦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL