ITMI981155A1 - Processo per la produzione di ammoniaca mediante idrolisi dell'urea - Google Patents
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Description
La presente invenzione concerne un procedimento per il trattamento dei fumi di combustione e più particolarmente si riferisce ad un procedimento per il condizionamento di deti fumi per aggiunta di ammoniaca. Ancora più particolarmente la presente invenzione si riferisce ad un processo per il tratamento di fumi di combustione mediante aggiunta di ammoniaca detta ammoniaca essendo ottenuta per idrolisi di urea.
E’ noto che l’ammoniaca viene aggiunta ai fumi di combustione per abbattere, ad esempio, gli ossidi di azoto formatisi nel corso della combustione stessa. La reazione fra ammoniaca e ossidi di azoto, in presenza di ossigeno, porta alla formazione di azoto e acqua.
L’ammoniaca gassosa viene iniettata nella corrente di fumi da condizionare mediante strippaggio con vapore dell’ammoniaca contenuta in una soluzione acquosa di ammoniaca avente una concentrazione di ammoniaca intorno al 30% in peso.
La soluzione ammoniacale deve quindi essere trasportata dall’impianto di produzione fino all’impianto di utilizzo, essere immagazzinata, inviata all’impianto di strippaggio per fornire l’ammoniaca desiderata, quindi l’acqua di risulta, contaminata daH’ammoniaca residua deve essere neutralizzata prima di essere scaricata.
Le soluzioni ammoniacali sono oggi classificate come sostanze tossiche e devono seguire particolari regole per la loro manipolazione a causa della volatilità dell’ammoniaca e del loro carico inquinante.
Per ovviare ai suddetti inconvenienti è stato proposto di utilizzare composti non tossici, nè pericolosi, che, nelle condizioni di reazione possono dare origine ad ammoniaca. A questo fine è stata impiegata urea che può dar luogo ad ammoniaca senza la formazione di sottoprodotti indesiderati. L’uso dell’urea come agente di condizionamento dei fumi ha risolto i problemi legati alla manipolazione e all immagazzinamento di composti altamente tossici, tuttavia l’alto grado di suddivisione dell’urea in fase solida e la sua immissione in modo uniforme in una corrente gassosa presentano notevoli problemi.
E’ un oggetto della presente invenzione un procedimento per il condizionamento di fumi di combustione mediante immissione, in modo semplice ed affidabile, di ammoniaca in una corrente di detti fumi di combustione che, peraltro, non presenti i problemi connessi con la manipolazione e l immagazzinamento di materiali pericolosi. E’ un ulteriore oggetto della presente invenzione un procedimento per produrre ammoniaca gassosa sul posto del suo impiego senza essere soggetti a particolari regole di sicurezza e senza avere considerevoli volumi di stoccaggio di soluzioni ammoniacali e senza ricorrere al trasporto di sostanze tossiche - nocive.
Gli oggetti della presente invenzione si realizzano con un procedimento nel quale urea viene di sciolta in acqua ottenendo una soluzione concentrata di urea, l’urea in soluzione viene idrolizzata per riscaldamento sotto pressione a dare ammoniaca, anidride carbonica, i prodotti di idrolisi vengono strippati dalla soluzione con vapore caldo e immessi nella corrente di fumi di combustione mentre l’acqua della soluzione di idrolisi viene riutilizzata per disciogliere l’urea di alimentazione all’impianto.
La soluzione di urea che viene sotoposta a idrolisi contiene dal 10 al 70 % in peso di urea.
La temperatura di idrolisi dell’urea è vantaggiosamente scelta nell’ intervallo tra 100 e 233°C
La pressione di idrolisi può variare tra 0,1· IO<3 >KPa e 3,0*103 KPa.
La presente invenzione verrà ora descritta in maggior dettaglio con riferimento al disegno della Fig. - 1 allegato ed all’esempio di realizzazione che seguono, fomiti a solo titolo informativo ma non limitativo della presente invenzione.
L’urea in fase solida soto forma di perline o cristalli, è alimentata alla tramoggia 1 avente una capacità sufficiente per un giorno di marcia continua deH’idrolizzatore.
L’urea attraverso la rotocella 3 viene alimentata al dissolutore 4 dove si forma una soluzione ad una concentrazione di urea al 40% peso circa con l’acqua di condensa proveniente sia dai limiti di bateria dell’impianto che dal riciclo della condensa esausta, anch’esse alimentate al dissolutore 4. La dissoluzione dell’urea solida è facilitata dall’azione dell’agitatore 5.
La valvola a ghigliotina 2 viene installata per sezionare il circuito tra la tramoggia di carico ed il resto dell’impianto in caso di necessità.
La soluzione acqua - urea così otenuta, tramite la pompa 6, viene portata alla pressione di esercizio deH’idrolizzare 8 e preriscaldata alla temperatura di idrolisi attraverso il preriscaldatore 7.
In questo esempio le condizioni di esercizio dell’ idrolizzare sono le seguenti:
In queste condizioni la concentrazione dell’urea passa dal 30-45% peso dell’alimentazione al 1-5% peso della soluzione idrolizzata.
L’ammoniaca ottenuta durante il processo di idrolisi viene strippata dalla soluzione acquosa mediante l’iniezione al fondo deH’idrolizzatore 8 di una certa quantità di vapore diretto prelevato dal limite batteria delFimpianto.
I prodotti di idrolisi, ammoniaca, anidride carbonica, saturi di acqua vengono scaricati attraverso il condotto 10 per essere inviati all’utilizzo, mentre l’acqua viene espansa attraverso la valvola 11 ed inviata al separatore 9 operante a pressione atmosferica per essere riciclata al dissolutore 4.
I vapori ottenuti dall’espansione prevalentemente di ammoniaca ed acqua attraverso il condotto 12 vengono uniti ai vapori prodotti dall’idrolisi per essere utilizzati ed evitare inquinamento dell’ambiente.
L’acqua ottenuta nel separatore 9 attraverso il condotto 13 viene riciclata al dissolutore alla temperatura di 100°C in modo che dopo aver ceduto all’urea il calore di soluzione si ottenga una soluzione ad una temperatura di circa 40°C.
A maggiore chiarimento diamo ora un esempio numerico assumendo una produzione di ammoniaca di 100 kg/h.
L’urea alimentata all’impianto è 177 Kg/h e la condensa proveniente dal limite di batteria è 87 kg/h mentre l’acqua di riciclo è 150 kg/h contenente circa 4,5 kg/h di urea residua in soluzione.
La soluzione in uscita dal dissolutore alla temperatura di 40°C ed una concentrazione del 44% peso in urea viene inviata alla pompa 6 per aumentare la pressione fino a 1,6.10 KPa ed attraverso il preriscaldatore 7 raggiunge la temperatura di 195°C ed entra nell’idrolizzatore dal quale escono i prodotti dell’idrolisi aventi le caratteristiche indicate qui di seguito:
La portata di vapore diretto nell’idrolizzatore allo scopo di mantenere costante la temperatura di idrolisi e strippare i prodotti di reazione è di circa 155 kg/h.
Come si può notare l’impianto richiede solamente lo stoccaggio dell’urea che essendo il fertilizzante azotato di maggior impiego non richiede particolari attenzioni per la sua manipolazione non essendo soggetto a regolamentazioni particolari.
Altri principali vantaggi non trascurabili della presente invenzione sono:
- sicurezza dell’impianto dal punto di vista operativo
- mancanza di stoccaggi di sostanze pericolose per il personale operativo
- assenza di sostanze inquinanti
- riduzione dei costi di investimento rispetto alla tecnica nota che impiega soluzioni ammoniacali.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il condizionamento di fumi dì combustione mediante immissione, in modo semplice ed affidabile, di ammoniaca in una corrente di detti fumi di combustione, caratterizzato dal fatto che viene disciolta urea in acqua ottenendo una soluzione concentrata di urea, l’urea in soluzione viene idrolizzata per riscaldamento sotto pressione a dare ammoniaca e anidride carbonica, i prodotti di idrolisi vengono strippati dalla soluzione con vapore caldo e immessi nella corrente di fumi di combustione e l’acqua della soluzione di idrolisi viene riutilizzata per disciogliere l’urea.
- 2. Procedimento per il condizionamento di fumi di combustione mediante immissione, in modo semplice ed affidabile, di ammoniaca in una corrente di detti fumi di combustione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la soluzione di urea sottoposta a idrolisi ha un contenuto di urea compreso tra il 10 e il 70 % in peso.
- 3. Procedimento per il condizionamento di fumi di combustione mediante immissione, in modo semplice ed affidabile, di ammoniaca in una corrente di detti fumi di combustione secondo le rivendicazioni 1 e/o 2, caratterizzato dal fatto che la temperatura di idrolisi della soluzione di urea è compresa tra 100 e 233°C.
- 4. Procedimento per il condizionamento di fumi di combustione mediante immissione, in modo semplice ed affidabile, di ammoniaca in una corrente di detti fumi di combustione secondo le rivendicazioni da 1 a caratterizzato dal fatto che la pressione di idrolisi dell’urea è compresa tra 0, 1 · 10<3 >KPa e 3,0*103 KPa.
- 5. Procedimento per il condizionamento di fumi di combustione mediante immissione, in modo semplice ed affidabile, di ammoniaca in una corrente di detti fumi di combustione secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che la soluzione di idrolisi dopo strippaggio dei prodotti di idrolisi viene espansa e i vapori ottenuti vengono addizionati ai prodotti di idrolisi e immessi nella corrente di gas di combustione da condizionare.
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