專利名稱：從含氨氣體流中去除氨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從含氨氣體流中去除氨的方法，所述工藝通過(guò)用酸處理所述含氨氣體流中的氨，在所述處理過(guò)程中形成包含銨鹽的水流。
由于氨會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題，因此必須將其從被排放到空氣中的氣體流中去除。關(guān)于氨排放的政府規(guī)定今后將變得更加嚴(yán)格。
例如，US-A-4424072中描述了一種從含氨氣體流中去除氨的方法。在該專利說(shuō)明書中描述了，通過(guò)使從尿素裝置的造粒塔頂部排出的氣體流與非揮發(fā)性的稀酸溶液在洗滌器中接觸以吸收NH3，從而從所述氣體流中去除氨。根據(jù)US-A-4424072，非揮發(fā)性酸溶液包括例如磷酸、硫酸和硝酸的無(wú)機(jī)酸以及例如檸檬酸、草酸的有機(jī)酸和類似的非揮發(fā)性有機(jī)酸。根據(jù)US-A-4424072，無(wú)氨氣體流被排放到空氣中。該文提到可以將所得的離開造粒塔中的洗滌段的包含銨鹽的水流循環(huán)至尿素生產(chǎn)過(guò)程。
使用如US-A-4424072的方法(其中，包含銨鹽的水流被循環(huán)至尿素生產(chǎn)過(guò)程)的缺點(diǎn)是，最終產(chǎn)品(此時(shí)為尿素)可能會(huì)被銨鹽污染，而污染是不期望的。例如，尿素中的銨鹽通常會(huì)使該尿素不適于制備蜜胺。對(duì)這些銨鹽(例如作為副產(chǎn)物)進(jìn)行單獨(dú)處理通常耗費(fèi)金錢和能量，或引起環(huán)境問(wèn)題。
已發(fā)現(xiàn)，上述缺點(diǎn)可通過(guò)以下方法消除用電滲析處理包含銨鹽的水流，由此回收酸并形成包含氫氧化銨的水流。
通過(guò)對(duì)包含銨鹽的水流進(jìn)行電滲析，可以回收用于去除氨的酸，并且包含銨鹽的水流不被循環(huán)至尿素生產(chǎn)，從而不會(huì)對(duì)所得尿素造成污染。
根據(jù)本發(fā)明的從含氨氣體流中去除氨的方法，包含銨鹽的水流是用電滲析處理的。
在本文中，電滲析被定義為包括陽(yáng)極和陰極的電解過(guò)程，該過(guò)程還包括至少一個(gè)位于所述陽(yáng)極與陰極之間的膜。此膜可以是陰離子可滲透膜、陽(yáng)離子可滲透膜或一個(gè)或更多個(gè)這些膜與至少兩個(gè)雙極性膜的組合。當(dāng)這些離子分別被陰極和陽(yáng)極吸引時(shí)，陰離子可滲透膜和陽(yáng)離子可滲透膜分別可以滲透陰離子和陽(yáng)離子。雙極性膜由層壓在一起的陰離子可滲透膜和陽(yáng)離子可滲透膜構(gòu)成。當(dāng)此雙極性膜被定向以使陽(yáng)離子可滲透膜面向陰極時(shí)，水被分解為質(zhì)子和氫氧根離子。
在處理包含銨鹽的水流的過(guò)程中，用于轉(zhuǎn)化含氨氣體流中的氨的酸被回收。因此，此酸可重新用于轉(zhuǎn)化含氨氣體流中的氨?？捎糜谵D(zhuǎn)化氨的酸例如是上述US-A-4424072中提到的有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸。
在本發(fā)明的方法中，在包含銨鹽的水流的電滲析過(guò)程中還形成含有氫氧化銨的水流。此含有氫氧化銨的水流在其形成之后可以被熱處理，由此形成氣態(tài)氨流。
含氨氣體流可來(lái)源于各種化學(xué)過(guò)程(例如氨、尿素和蜜胺生產(chǎn)過(guò)程)，也可源自農(nóng)業(yè)來(lái)源。本發(fā)明的方法特別適合處理含有少量氨的含氨氣體流。難以用其它方法(例如通過(guò)分離和冷凝)處理這些含氨氣體流以從這些氣體流中去除氨。含有少量氨的含氨氣體流的例子是離開尿素裝置的造?；蛄；蔚臍怏w流。
當(dāng)將用本發(fā)明的方法處理的含氨氣體流來(lái)源于氨、尿素或蜜胺生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，可以將氣態(tài)氨流循環(huán)至這些過(guò)程。在循環(huán)氣態(tài)氨流之前，可以處理所述氣態(tài)流，以在氣態(tài)流中濃縮氨。
電滲析在電化學(xué)電池中進(jìn)行，所述電化學(xué)電池包括由陰離子可滲透膜或陽(yáng)離子可滲透膜分隔的陽(yáng)極和陰極。還可以使用一個(gè)或更多個(gè)這些膜與至少兩個(gè)雙極性膜的組合。為了以酸被回收并且形成氫氧化銨鹽的方式轉(zhuǎn)化水流中的銨鹽，陽(yáng)極和陰極優(yōu)選被至少一個(gè)陰離子可滲透膜分隔。更優(yōu)選地，電化學(xué)電池還包括雙極性膜和陽(yáng)離子可滲透膜。
本發(fā)明還涉及用于處理含氨氣體流的電滲析工段，所述工段包括●洗滌器，在其中，含氨氣體流與酸接觸；●電滲析裝置，在其中，生成包含酸的流和包含氫氧化銨的流。
優(yōu)選地，電滲析工段還包括汽提器，在其中，所述包含氫氧化銨的流被加熱，并形成氣態(tài)氨流。
優(yōu)選將此電滲析工段結(jié)合到包括造粒工段或?；ざ蔚哪蛩匮b置中，從而對(duì)離開所述造?；蛄；ざ蔚暮睔怏w流進(jìn)行處理。
參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)解釋本發(fā)明。

圖1示出了本發(fā)明的電滲析工段。所述電滲析工段包括含氨氣體流(1)與酸溶液(3)在其中接觸的洗滌器(SC)。凈化空氣通過(guò)(2)從洗滌器排出。用泵將酸溶液部分地輸送至電滲析裝置(ED)并部分地返回洗滌器，其中所述酸溶液還含有作為銨鹽形式的被捕獲的氨。電滲析裝置包括至少一個(gè)位于陽(yáng)極與陰極之間的膜。包含酸(4)的流在電滲析裝置(ED)中生成并被循環(huán)至洗滌器(SC)，同樣在電滲析裝置中生成的包含氫氧化銨鹽(5)的另一個(gè)流被給料至汽提器(ST)。在汽提器(ST)中，氫氧化銨借助于流(6)被轉(zhuǎn)化成包含水的氣態(tài)氨流(7)。
下面更詳細(xì)地描述本發(fā)明的電滲析裝置的兩種可能配置的實(shí)施例。
根據(jù)第一種配置，電滲析裝置由電化學(xué)電池構(gòu)成，所述電化學(xué)電池包括一個(gè)位于陽(yáng)極與陰極之間的陰離子可滲透膜，所述陰離子可滲透膜將所述電池分成陽(yáng)極隔室和陰極隔室。包含銨鹽的溶劑被給料至陰極隔室。在電滲析裝置中，酸在陽(yáng)極隔室形成，而氫氧化銨鹽在陰極隔室形成。PH為0-2的硫酸溶液可用作所述酸。在洗滌器中形成硫酸銨。離開洗滌器并含有硫酸銨的溶液的一部分被給料至電化學(xué)電池的陰極隔室。硫酸根離子被輸送通過(guò)膜，然后在陽(yáng)極隔室中被轉(zhuǎn)化為硫酸。銨離子在陰極隔室中被轉(zhuǎn)化為氫氧化銨。部分硫酸溶液被循環(huán)至洗滌器，部分氫氧化銨溶液在汽提器中被處理。
根據(jù)第二種配置，電滲析裝置由電化學(xué)電池構(gòu)成，所述電化學(xué)電池包括位于陽(yáng)極與陰極之間并以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式排列的陰離子可滲透膜和/或陽(yáng)離子可滲透膜以及雙極性膜。電化學(xué)電池例如可以是如圖2所示的所謂的三隔室電池。
含氨氣體流與pH為0-2的硝酸溶液在洗滌器中接觸。所得的包含硝酸銨的溶液的一部分被給料至電滲析裝置中的電化學(xué)電池。電化學(xué)電池如圖2排列的由陰離子可滲透膜(A)、陽(yáng)離子可滲透膜(C)和雙極性膜(B)構(gòu)成。包含硝酸銨的溶液(S)被給料至電化學(xué)電池。水在雙極性膜內(nèi)分解，并形成硝酸溶液(Y)和氫氧化銨溶液(X)。部分硝酸溶液被循環(huán)至洗滌器，部分氫氧化銨溶液在汽提器中被處理。
權(quán)利要求
1.從含氨氣體流中去除氨的方法，所述工藝用酸處理所述含氨氣體流中的氨，在所述處理過(guò)程中形成包含銨鹽的水流，其特征在于，用電滲析處理包含所述銨鹽的所述水流，由此回收所述酸，并形成包含氫氧化銨的水流。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述包含氫氧化銨鹽的水流被熱處理，由此形成氣態(tài)氨流。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述含氨氣體流是尿素生產(chǎn)過(guò)程的造?；蛄；ざ蔚奈矚饬?。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述氣態(tài)氨流被循環(huán)至所述尿素生產(chǎn)過(guò)程。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述電滲析在電化學(xué)電池中進(jìn)行，所述電化學(xué)電池包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極和陰極由陰離子可滲透膜、陽(yáng)離子可滲透膜或一個(gè)或更多個(gè)所述膜與至少兩個(gè)雙極性膜的組合分隔。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述電滲析在電化學(xué)電池中進(jìn)行，所述電化學(xué)電池包括由陰離子可滲透膜分隔的陽(yáng)極和陰極。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述電滲析在電化學(xué)電池中進(jìn)行，所述電化學(xué)電池包括由陰離子可滲透膜、陽(yáng)離子可滲透膜和雙極性膜分隔的陽(yáng)極和陰極。
8.電滲析工段，包括●洗滌器，在其中，含氨氣體流與酸接觸；●電滲析裝置，在其中，生成包含酸的流和包含氫氧化銨的流。
9.如權(quán)利要求8的電滲析工段，其特征在于，所述電滲析工段還包括汽提器，在所述汽提器中，所述包含氫氧化銨的流被加熱，并形成氣態(tài)氨流。
10.包括造粒工段或?；ざ蔚哪蛩匮b置，其特征在于，所述尿素裝置還包括如權(quán)利要求9的電滲析工段，以處理離開所述造?；蛄；ざ蔚乃龊睔怏w流。
11.如權(quán)利要求10的尿素裝置，其特征在于，所述電滲析工段中形成的所述氣態(tài)氨流在所述尿素裝置內(nèi)被再循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及從含氨氣體流中去除氨的方法，所述工藝通過(guò)用酸處理所述含氨氣體流中的氨，在所述處理過(guò)程中形成包含銨鹽的水流，在所述工藝中，用電滲析處理包含所述銨鹽的所述水流，由此回收所述酸，并形成包含氫氧化銨的水流。
文檔編號(hào)B01D61/42GK101072751SQ200580042239
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者約瑟夫·休伯特·梅森, ?？松ざ驙柋? 約翰·克里吉斯曼, 溫弗瑞德·里比格 申請(qǐng)人:帝斯曼知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司, 猶德有限公司