Способ извлечения аммиака из потока газа, содержащего аммиак

013218 Настоящее изобретение относится к способу извлечения аммиака из газообразного потока, содержащего аммиак, путем обработки аммиака кислотой в потоке газа, содержащем аммиак, причем в ходе указанной обработки образуется водный поток, содержащий соль аммония. Аммиак подлежит удалению из газообразных потоков, которые сбрасывают в атмосферу, поскольку они вызывают загрязнение окружающей среды. В будущем правительственное регулирование в отношении выбросов аммиака будет становиться все более жестким. Способ извлечения аммиака из содержащего аммиак газообразного потока описан, например, в патенте US-A-4424072. В описании этого патента указано, что аммиак извлекают из газообразного потока,отходящего из верхней части грануляционной колонны установки для производства мочевины, посредством контактирования в скруббере этого газообразного потока с разбавленным раствором нелетучей кислоты, в результате чего поглощается NH3. Согласно патенту US-A-4424072 используемые растворы нелетучих кислот включают в себя неорганические кислоты, такие как фосфорная кислота, серная кислота и азотная кислота, а также органические кислоты, такие как лимонная кислота, щавелевая кислота и аналогичные нелетучие органические кислоты. Согласно патенту US-A-4424072 не содержащий аммиак поток газа сбрасывают в атмосферу. Там же упоминается, что полученный водный поток, содержащий соль аммония, покидающий скрубберную секцию грануляционной колонны, можно рециркулировать в процесс производства мочевины. Недостаток способа согласно патенту US-A-4424072, в котором водный поток, содержащий соль аммония, рециркулируют в процесс производства мочевины, заключается в том, что загрязнения солями аммония могут в таком случае оказаться в конечном продукте, причем эти загрязнения являются неприемлемыми. Например, присутствие солей аммония в мочевине обычно делает такую мочевину непригодной для получения меламина. Дополнительная обработка с целью отделения этих солей аммония (например, в качестве побочного продукта) стоит определенных затрат денег и энергии, либо часто приводит к загрязнению окружающей среды. Найдено, что вышеупомянутый недостаток может быть устранен способом, в котором водный поток, содержащий соль аммония, обрабатывают с помощью электродиализа, в результате чего извлекают кислоту и получают водный поток, содержащий соль гидроксида аммония. Электродиализом водного потока, содержащего соль аммония, можно извлечь кислоту, которую использовали для извлечения аммиака, при этом водный поток, содержащий соль аммония, не рециркулируют в производство мочевины, тем самым устраняя загрязнения получаемой мочевины. В способе извлечения аммиака из содержащего аммиак газообразного потока согласно настоящему изобретению водный поток, содержащий соль аммония, обрабатывают электродиализом. Здесь и далее по тексту под термином электродиализ подразумевается электролитический способ,в котором используются анод и катод, а также по меньшей мере одна мембрана, расположенная между анодом и катодом. Такая мембрана может быть анионопроницаемой мембраной, катионопроницаемой мембраной или комбинацией из одной или нескольких таких мембран, причем по меньшей мере две из них должны быть биполярными мембранами. Анионопроницаемые мембраны и катионопроницаемые мембраны являются проницаемыми для соответственно анионов или катионов, когда эти ионы притягиваются катодом или анодом соответственно. Биполярные мембраны состоят из объединенных анионопроницаемой мембраны и катионопроницаемой мембраны. Когда эта биполярная мембрана ориентирована таким образом, что катионопроницаемая сторона мембраны обращена к катоду, то вода расщепляется на протоны и гидроксильные ионы. Во время обработки водного потока, содержащего соль аммония, извлекается кислота, использованная для преобразования аммиака в газообразном потоке, содержащем аммиак. Таким образом, эту кислоту можно повторно использовать для превращения аммиака в газообразном потоке, содержащем аммиак. Кислотами, которые могут быть использованы для превращения аммиака, являются, например,органические кислоты и неорганические кислоты, упомянутые в патенте US-A-4424072, как указывалось выше. В способе процесса согласно настоящему изобретению при электродиализе водного потока, включающего соль аммония, также образуется водный поток, содержащий гидроксид аммония. После образования этого водного потока, содержащего гидроксид аммония, его можно подвергать термической обработке, за счет чего образуется поток газообразного аммиака. Поток газа, содержащего аммиак, может быть получен из различных химических процессов, таких как производство аммиака, мочевины и меламина, а также из сельскохозяйственных источников. Способ согласно настоящему изобретению в особенности пригоден для обработки газообразных потоков, содержащих аммиак в малых количествах. Такие газообразные потоки с малым содержанием аммиака трудно поддаются обработке иным способом, например разделением и конденсацией, для извлечения аммиака из этих газообразных потоков. Примерами газообразных потоков с малым содержанием аммиака являются газообразные потоки, выходящие из грануляционных секций установок для производства мочевины. Когда поток газа, содержащий аммиак и подлежащий обработке способом согласно настоящему изобретению, поступает из процессов производства аммиака, мочевины или меламина, поток газообраз-1 013218 ного аммиака можно рециркулировать обратно в эти процессы. До рециркуляции потока газообразного аммиака этот газообразный поток можно подвергать обработке с целью концентрирования аммиака в газообразном потоке. Электродиализ выполняют в электрохимической ячейке, содержащей анод и катод, которые разделены анионопроницаемой мембраной или катионопроницаемой мембраной. Также можно использовать комбинацию из одной или нескольких этих мембран, по меньшей мере с двумя биполярными мембранами. Для превращения соли аммония в водном потоке таким образом, чтобы образовывались кислота и соль гидроксида аммония, предпочтительно анод и катод разделяют по меньшей мере одной анионопроницаемой мембраной. Более предпочтительно, чтобы данная электрохимическая ячейка также содержала биполярные мембраны и катионопроницаемую мембрану. Настоящее изобретение также относится к секции электродиализа для обработки газообразного потока, содержащего аммиак, включающей скруббер, в котором газообразный поток, содержащий аммиак, контактирует с кислотой,аппарат для электродиализа, в котором образуется поток, содержащий кислоту, и поток, содержащий соль гидроксида аммония. Предпочтительно, чтобы секция электродиализа также содержала отпарную колонну, в которой нагревается поток, содержащий соль гидроксида аммония, и образуется поток газообразного аммиака. Предпочтительно секция электродиализа включена в состав установки для производства мочевины,содержащей грануляционную секцию для обработки содержащего аммиак газообразного потока, отходящего из секции гранулирования. Далее изобретение будет подробно рассмотрено со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 представлена секция электродиализа согласно настоящему изобретению. Эта секция электродиализа содержит скруббер (SC), в котором содержащий аммиак поток газа (1) контактирует с раствором кислоты (3). Чистый воздух отходит из скруббера через вентиляционное отверстие (2). Раствор кислоты, содержащий также захваченный аммиак в виде соли аммония, транспортируется насосом частично в электродиализный аппарат (ED) и частично обратно в скруббер. Электродиализный аппарат содержит по меньшей мере одну мембрану, расположенную между анодом и катодом. Поток, содержащий кислоту (4), образуется в электродиализном аппарате (ED) и рециркулируется в скруббер (SC), тогда как другой поток, содержащий соль гидроксида аммония (5), также образующийся в электродиализном аппарате, подается в отпарную колонну (ST). В отпарной колонне (ST) гидроксид аммония превращается при помощи пара (6) в газообразный поток аммиака (7), содержащий воду. Далее будут более подробно рассмотрены два примера возможных конфигураций электродиализного аппарата согласно настоящему изобретению. В соответствии с первой конфигурацией электродиализный аппарат состоит из электрохимических ячеек, содержащих одну анионопроницаемую мембрану, расположенную между анодом и катодом, которая разделяет ячейку на два отделения: анодное отделение и катодное отделение. В катодное отделение подается раствор, содержащий соль аммония. В данном электродиализном аппарате кислота образуется в анодном отделении, а соль гидроксида аммония образуется в катодном отделении. Раствор серной кислоты, имеющий значение pH между 0 и 2, может быть использован в качестве кислоты. В скруббере образуется сульфат аммония. Часть раствора, отходящая из скруббера и содержащая сульфат аммония,поступает в катодное отделение электрохимической ячейки. Ионы сульфата проходят через мембрану и затем в анодном отделении превращаются в серную кислоту. Ионы аммония в катодном отделении превращаются в гидроксид аммония. Часть раствора серной кислоты рециркулируют в скруббер, а часть раствора гидроксида аммония обрабатывают в отпарной колонне. В соответствии со второй конфигурацией электродиализный аппарат состоит из электрохимических ячеек, содержащих анионопроницаемую мембрану и/или катионопроницаемую мембрану и биполярные мембраны, расположенные между анодом и катодом, упорядоченным образом, известным специалистам в данной области техники. Например, электрохимическая ячейка может быть так называемой трехсекционной (т.е. состоять из трех отделений), как это изображено на фиг. 2. Содержащий аммиак поток газа контактирует в скруббере с раствором азотной кислоты, имеющей значение pH между 0 и 2. Часть получаемого в результате раствора, содержащего нитрат аммония, подается в электрохимические ячейки электродиализного аппарата. Такая электрохимическая ячейка составлена из анионопроницаемой мембраны (А), катионопроницаемой мембраны (С) и биполярных мембран(В) в компоновке согласно фиг. 2. Раствор, содержащий нитрат аммония (S), подают в электрохимическую ячейку. Вода расщепляется внутри биполярной мембраны, при этом образуется раствор азотной кислоты (Y) и раствор гидроксида аммония (X). Часть раствора азотной кислоты рециркулируют в скруббер, а часть раствора гидроксида аммония обрабатывают в отпарной колонне. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения аммиака из содержащего аммиак потока газа, выходящего из секции гранулирования установки для производства мочевины, путем обработки аммиака, содержащегося в потоке газа,кислотой, в результате чего образуется водный поток, содержащий соль аммония, отличающийся тем,что водный поток, содержащий соль аммония, обрабатывают с помощью электродиализа, в результате чего извлекают кислоту и получают водный поток, содержащий соль гидроксида аммония. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный поток, содержащий соль гидроксида аммония,подвергают термической обработке, в результате чего образуется газообразный поток аммиака. 3. Способ по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что газообразный поток аммиака рециркулируют в процесс производства мочевины. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что электродиализ выполняют в электрохимической ячейке, содержащей анод и катод, которые разделены анионопроницаемой мембраной, катионопроницаемой мембраной или комбинацией из одной или нескольких этих мембран по меньшей мере с двумя биполярными мембранами. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что электродиализ выполняют в электрохимической ячейке, содержащей анод и катод, которые разделены анионопроницаемой мембраной. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что электродиализ выполняют в электрохимической ячейке, содержащей анод и катод, которые разделены анионопроницаемой мембраной, катионопроницаемой мембраной и биполярными мембранами. 7. Секция электродиализа, содержащая скруббер, в котором содержащий аммиак поток газа контактирует с кислотой, и аппарат для электродиализа, в котором образуется поток, содержащий кислоту, и поток, содержащий соль гидроксида аммония, причем секция электродиализа соединена с установкой для получения мочевины, содержащей секцию гранулирования. 8. Секция электродиализа по п.7, отличающаяся тем, что указанная секция электродиализа также содержит отпарную колонну, в которой поток, содержащий соль гидроксида аммония, нагревают с образованием газообразного потока аммиака. 9. Установка для производства мочевины, содержащая гранулирующую секцию, отличающаяся тем,что указанная установка для производства мочевины также содержит секцию электродиализа по п.8 для обработки содержащего аммиак газообразного потока, отходящего из гранулирующей секции. 10. Установка для производства мочевины по п.9, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью рециркулирования газообразного потока аммиака, образующегося в секции электродиализа, в процесс производства мочевины.