BR112017010834B1

BR112017010834B1 - método e instalação para produzir ureia-nitrato de amônio (uan)

Info

Publication number: BR112017010834B1
Application number: BR112017010834A
Authority: BR
Inventors: Henricus Maria Buitink Fredericus; Henricus Mennen Johannes; Frederik Roos Willem
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2020-02-04
Also published as: EA201791177A1; BR112017010834A2; CN107108382A; PL3224223T3; EP3224223B1; LT3224223T; EP3224223A1; WO2016085343A1; US10315925B2; CN107108382B; AR102834A1; EA033176B1; US20170260061A1

Abstract

a invenção refere-se a um método e uma instalação para produzir ureia-nitrato de amônio (uan). o método envolve o uso de uma seção de condensação, opcionalmente em combinação com uma seção de decomposição de média pressão, entre as seções de dissociação e de neutralização. a invenção refere-se adicionalmente a um método de modificação de uma instalação de uan existente. as vantagens do processo da invenção são que a emissão de co2 pode ser reduzida, a capacidade da instalação pode ser aumentada e o alto gasto de capital necessário para os equipamentos de compressão de co2 é reduzido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E INSTALAÇÃO PARA PRODUZIR UREIA-NITRATO DE AMÔNIO (UAN).

[001] A invenção refere-se à área de ureia que compreende fertilizantes, particularmente fertilizantes de ureia-nitrato de amônio (UAN). A presente invenção fornece um método e uma instalação para produzir fertilizante de UAN, bem como um método para modificar uma instalação de UAN existente.

[002] A ureia-nitrato de amônio (UAN) é uma solução de ureia e nitrato de amônio em água utilizada como um fertilizante. O grau mais comumente usado dessas soluções de fertilizante é UAN 32.0.0 (32% de N), que consiste em 45% em peso de nitrato de amônio, 35% em peso de ureia e 20% em peso de água. Outros graus são UAN 28, UAN 30 e UAN 18.

[003] Métodos e instalações para a produção de UAN são conhecidos na técnica. Em alguns processos, o nitrato de amônio e a ureia são misturados na razão desejada para obter a composição de UAN. Esses processos são realizados externamente a partir de uma instalação de produção de ureia.

[004] Em outros métodos, a produção de UAN é incorporada em uma instalação de ureia. Em um método típico, uma solução de síntese de ureia é produzida em uma seção de síntese de ureia de alta pressão que compreende um reator de ureia, uma coluna separadora e um condensador. A dita solução de síntese de ureia é, então, submetida à dissociação em uma seção de dissociação de baixa pressão e subsequente concentração em uma seção de concentração de ureia para produzir uma solução concentrada de ureia. Os gases (CO2 e NH3) gerados a partir da seção de síntese de ureia e da seção de dissociação são enviados para uma seção de neutralização onde são colocados em contato com um ácido, tipicamente ácido nítrico, para for

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2/17 mar uma solução de sal de nitrato de amônio. A dita solução de sal de nitrato de amônio e a dita solução concentrada de ureia são, então, misturadas juntas na razão de concentração exigida para se obter um fluxo de líquido de produto de UAN.

[005] Uma desvantagem do processo acima mencionado é que quantidades significativas de CO2 são emitidas na atmosfera. Esse CO2 emitido representa uma perda de matéria-prima, que precisa ser substituída por CO2 novo ao compressor de CO2. Além disso, considera-se que o CO2 contribui para o aquecimento global e sua emissão na atmosfera deveria, portanto, ser restringida ou evitada.

[006] A presente invenção tem como objetivo reduzir ou eliminar as desvantagens acima mencionadas.

[007] Em um aspecto, a presente invenção fornece um método para produzir UAN, em que o método compreende:

[008] a) reagir CO2 e amônia sob condições de formação de ureia em uma seção de síntese de ureia de alta pressão para produzir uma primeira solução de ureia que compreende ureia, água, carbamato de amônio e um primeiro fluxo de gás, [009] b) submeter a dita primeira solução de ureia à dissociação em uma seção de dissociação, decompondo assim carbamato de amônio em um segundo fluxo de gás e uma segunda solução de ureia, [0010] c) submeter a segunda solução de ureia obtida em b) a uma ou mais etapas de concentração para produzir uma terceira solução de ureia concentrada, [0011] d) submeter o primeiro fluxo de gás obtido em a) à condensação parcial em ao menos uma seção de condensação para formar um fluxo de líquido que compreende carbamato de amônio e um terceiro fluxo de gás, [0012] e) reciclar o carbamato de amônio líquido que compreende fluxo para a seção de síntese de ureia de alta pressão,

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3/17 [0013] f) submeter o terceiro fluxo de gás, opcionalmente com amônia nova, a neutralização com ácido nítrico em uma seção de neutralização para produzir um fluxo aquoso que compreende nitrato de amônio, e [0014] g) combinar o dito fluxo aquoso que compreende nitrato de amônio produzido em f) e a dita terceira solução de ureia concentrada produzida em c) para produzir UAN.

[0015] Em um outro aspecto, a presente invenção fornece uma instalação para a produção de ureia-nitrato de amônio (UAN) compreendendo uma seção de síntese de ureia, uma seção de dissociação e uma seção de concentração de ureia em comunicação fluida entre si, e uma seção de neutralização e mistura para a produção de UAN, [0016] que compreende adicionalmente uma seção de tratamento de média pressão a montante da seção de dissociação, sendo que a dita seção de tratamento de média pressão compreende um decompositor e uma seção de condensação, [0017] em que o decompositor está em comunicação fluida com a seção de condensação, de modo que os gases do decompositor e, opcionalmente, da seção de dissociação, sejam enviados para a seção de condensação, [0018] em que a seção de condensação está em comunicação fluida com a seção de síntese de ureia, de modo que a solução de carbamato formada na seção de condensação seja reciclada para a seção de síntese de ureia e os gases da seção de síntese de ureia sejam fornecidos à seção de condensação, e [0019] em que a seção de condensação está em comunicação fluida com a seção de neutralização, de modo que os gases não condensados sejam enviados para a seção de neutralização para serem reagidos com ácido nítrico para formar nitrato de amônio.

[0020] Ainda em um outro aspecto, a presente invenção fornece

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4/17 um método de modificação de uma instalação de UAN existente, em que o método compreende o fornecimento de uma instalação de UAN que compreende uma seção de síntese de ureia, uma seção de dissociação e uma seção de concentração de ureia em comunicação fluida entre si, e uma seção de neutralização e mistura para produzir UAN, em que a instalação de UAN é modificada pela inclusão de uma seção de tratamento de média pressão que compreende um decompositor e uma seção de condensação entre a seção de síntese e a seção de dissociação, em que os gases do decompositor e da seção de síntese são enviados a uma ou mais seções de condensação onde são parcialmente condensados para formar a solução de carbamato que é reciclada para a seção de síntese de ureia e em que os gases remanescentes são enviados para a seção de neutralização e reagidos com ácido nítrico para formar nitrato de amônio.

[0021] A presente invenção particularmente faz uso de ao menos uma seção de condensação entre as seções de dissociação e de neutralização. As seções de condensação podem operar em diferentes pressões, o que será discutido mais detalhadamente mais adiante na presente invenção. É também possível que várias seções de condensação sejam utilizadas operando em diferentes pressões, por exemplo, uma seção de condensação de média pressão e uma de baixa pressão. [0022] A invenção se baseia na percepção de julgamento que, ao condensar parcialmente a amônia e o dióxido de carbono gerados a partir da solução de ureia conforme é aumentada em termos de concentração e reciclagem, a solução resultante de carbamato volta para a seção de síntese em que o consumo de energia do processo é reduzido, a capacidade de produção de ureia é aumentada e as emissões de dióxido de carbono são reduzidas. O termo condensação parcial significa, na presente revelação, que somente uma parte da amônia e do CO2 presente no fluxo de gás fornecido à seção de condensação é

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5/17 condensada e não ocorre condensação total. De preferência, o termo parcialmente significa que ao menos 80% em peso da amônia e/ou do CO2 são condensados, com mais preferência ao menos 90% em peso. [0023] Mais detalhadamente, na etapa a) do método de acordo com a presente invenção, o dióxido de carbono e a amônia são reagidos sob condições de formação de ureia em uma seção de síntese de ureia de alta pressão para formar um fluxo de líquido que é uma primeira solução de ureia e um primeiro fluxo de gás. Para tanto, alguma matéria-prima de amônia e dióxido de carbono é utilizada, a qual é comprimida até as pressões exigidas durante a síntese.

[0024] De preferência, o fluxo de alimentação de CO2 é submetido a um tratamento para remover o hidrogênio, o que pode ser realizado por conversão catalítica. O hidrogênio está geralmente presente no fluxo de alimentação de CO2 e, uma vez que não participa dos presentes processos, está frequentemente presente nos gases exalados. Nos métodos já existentes, a remoção de hidrogênio do fluxo de alimentação de CO2 geralmente não seria necessária, uma vez que o vapor ventilado (particularmente a partir da seção de neutralização) compreende grandes quantidades de CO2 que mantêm o vapor ventilado fora da faixa de inflamabilidade. A presente invenção, entretanto, reduz a quantidade de CO2 a ser ventilada e, nesse caso, é preferido, do ponto de vista da segurança, remover o hidrogênio no fluxo de alimentação de dióxido de carbono.

[0025] A primeira solução de ureia, geralmente denominada solução de síntese de ureia, tipicamente compreende ureia, água e carbamato de amônio. O primeiro fluxo de gás tipicamente compreende substâncias inertes, água, amônia e dióxido de carbono. As condições de formação de ureia são conhecidas dos versados na técnica. O primeiro fluxo de gás é, de preferência, o fluxo de gás que sai do reator de ureia. Opcionalmente, esse fluxo de gás também compreende os

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6/17 gases que saem do condensador de carbamato de alta pressão, se presente em uma seção de síntese de ureia.

[0026] A primeira solução de ureia proveniente da seção de síntese é submetida à dissociação em uma seção de dissociação na etapa (b). Na seção de dissociação, o carbamato de amônio contido na solução de ureia é decomposto, o que leva à formação de um segundo fluxo de gás que tipicamente compreende água, amônia e CO2 e uma segunda solução de ureia. Essa segunda solução de ureia é submetida à evaporação para obter a solução de ureia que é substancialmente livre de amônia e CO2. O termo substancialmente livre significa, na presente revelação, que a solução contém menos que 1% em peso de amônia e menos que 0,5% em peso de CO2. A seção de dissociação opera em baixas pressões, tipicamente 0,2 a 1 MPa (2 a 10 bar), de preferência 0,2 a 0,6 MPa (2 a 6 bar), por exemplo, 0,4 MPa (4 bar).

[0027] A segunda solução de ureia obtida na seção de dissociação é submetida a uma ou mais etapas de concentração na etapa c) para produzir uma terceira solução de ureia concentrada. A solução concentrada de ureia tipicamente compreende ao menos 50% em peso de ureia. A solução de ureia altamente concentrada com uma concentração de ureia de ao menos 95% em peso é geralmente denominada material fundido de ureia.

[0028] O primeiro fluxo de gás obtido na etapa a) é submetido, na etapa d), à condensação parcial em ao menos uma seção de condensação. A pressão operacional da seção de condensação pode ser alta pressão similar à pressão na seção de síntese, ou a pressão na seção de dissociação, ou qualquer pressão entre estas. Também, podem ser utilizadas várias seções de condensação operando em diferentes pressões, por exemplo, a solução de carbamato obtida em uma seção de condensação de baixa pressão pode ter maior pressão e ser enviada para uma seção de condensação de média pressão ou para uma

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7/17 seção de condensação de alta pressão com a mesma pressão ou pressão similar àquela do reator de síntese de alta pressão.

[0029] Como resultado da condensação parcial, são formados um fluxo de líquido que compreende carbamato de amônio e um terceiro fluxo de gás que é um fluxo de gás não condensado que compreende amônia. O terceiro fluxo de gás compreende predominantemente amônia. Particularmente, esta contém de preferência ao menos 60% em peso, de preferência ao menos 80% em peso, com mais preferência ao menos 90% em peso de amônia. Em uma modalidade especial da etapa (d), também o segundo fluxo de gás submetido à condensação parcial na ao menos uma seção de condensação. Nesse caso, ambos o primeiro e o segundo fluxos de gás são submetidos à condensação na seção de condensação. Embora seja opcional, a condensação do segundo fluxo de gás na seção de condensação é particularmente útil quando a primeira solução de ureia é diretamente enviada para a seção de dissociação.

[0030] Na etapa (e), o fluxo de líquido que compreende carbamato de amônio é reciclado para a seção de reação de síntese de ureia de alta pressão. Uma vez que este fluxo de líquido é produzido a uma pressão tipicamente menor do que a pressão na seção de síntese de ureia, a pressão do fluxo que compreende carbamato deve, na prática, ser maior.

[0031 ] O terceiro fluxo de gás, que é o fluxo compreendendo amônia não condensada, é submetido, na etapa f), opcionalmente com amônia nova, à neutralização com ácido nítrico em uma seção de neutralização para produzir um fluxo aquoso que compreende nitrato de amônio. Ao entrar em contato com os gases exalados da instalação de ureia, que compreende, entre outros componentes, amônia com ácido nítrico, é formado nitrato de amônio de acordo com a seguinte equação:

HNO3 + NH3 NH4NO3

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8/17 [0032] A seção de neutralização opera em baixas pressões similares àquelas na seção de dissociação ou ainda menores, como na pressão atmosférica. De preferência, a seção de neutralização é operada entre a pressão atmosférica e 1 MPa (10 bar), e tipicamente entre 10 mm de coluna de água e 0,5 MPa (5 bar) absoluta. Entre outros, o tipo de seção de neutralização pode compreender um reator de tubulação, um reator do tipo sifão ou do tipo de tubo de sucção. O gás exalado que sai do neutralizador tipicamente compreenderia gases inertes e quantidades menores de dióxido de carbono e pode ser enviado após tratamentos de purificação gasosa na atmosfera.

[0033] O fluxo aquoso de nitrato de amônia obtido é combinado, na etapa g), com a terceira solução de ureia concentrada produzida em c) para produzir UAN. Os fluxos são combinados em uma razão adequada exigida pela composição desejada.

[0034] Em uma modalidade, a seção de síntese de ureia de alta pressão compreende um reator de ureia de alta pressão, uma coluna separadora de alta pressão e um condensador de carbamato de alta pressão. Tipicamente, a solução de ureia do reator de ureia é enviada para a coluna separadora, onde entra em contato, sob aquecimento, com um gás de separação, por exemplo, dióxido de carbono, de modo que o carbamato na solução de ureia seja decomposto. Alternativamente, a amônia pode ser utilizada como o gás de separação ou pode ser utilizado apenas aquecimento, o que é geralmente denominado um processo de autosseparação. O calor, exigido para essa finalidade, pode ser fornecido pela passagem do vapor em torno dos tubos da dita coluna separadora de alta pressão.

[0035] Os gases exalados da coluna separadora de alta pressão, que compreendem dióxido de carbono e amônia, são enviados tipicamente com matéria-prima de amônia ao condensador de alta pressão, onde são parcialmente condensados. Os gases remanescentes não

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9/17 condensados (primeiro fluxo de gás) são enviados para a seção de condensação, opcionalmente por meio do reator, onde os gases fornecidos, que compreendem amônia e CO2, se condensam para uso do calor de condensação liberado para a reação endotérmica de ureia. O condensador de carbamato de alta pressão na seção de síntese pode ser um condensador do tipo chaleira, do tipo filme descendente ou do tipo submerso. O condensador submerso pode ser instalado verticalmente ou horizontalmente. Um trocador de calor submerso do tipo horizontal é descrito em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A27, 1996, páginas 333 a 350. No condensador de carbamato de alta pressão, ocorre a reação exotérmica de carbamato e, geralmente, o calor de condensação liberado é utilizado para produzir vapor que é utilizado como um agente de aquecimento no processamento a jusante da instalação de ureia. O carbamato formado, que compreende também alguma ureia, e o vapor não condensado, são enviados deste condensador para o reator de síntese de ureia onde a conversão endotérmica de carbamato em ureia ocorre até quase seu equilíbrio. Um condensador submerso fornece um tempo de residência principal substancial para uma produção significativa de ureia. O efluente do reator flui para a coluna separadora de alta pressão.

[0036] A primeira solução de ureia da coluna separadora é enviada para a seção de dissociação. O segundo fluxo de gás formado na seção de dissociação pode ser enviado diretamente à seção de neutralização, ou, alternativamente, esse fluxo de gás pode ser enviado para uma seção de condensação onde o segundo fluxo de gás, juntamente com o primeiro fluxo de gás, é parcialmente condensado a uma pressão similar à pressão na seção de dissociação. Várias seções de condensação que operam em diferentes pressões podem ser utilizadas, por exemplo, a solução de carbamato obtida em uma seção de condensação de baixa pressão pode ter a pressão aumentada e ser

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10/17 enviada para uma seção de condensação de média pressão ou para uma seção de condensação de alta pressão com pressão igual ou similar àquela do reator de síntese de alta pressão.

[0037] Em uma outra modalidade, uma seção de média pressão está presente entre a seção de síntese de ureia e a seção de dissociação. Nesta modalidade, a primeira solução de síntese de ureia da seção de síntese é enviada para a seção de tratamento de média pressão antes de ser enviada para a seção de dissociação. Essa seção de tratamento de média pressão compreende um decompositor (como um flash adiabático) e opera em médias pressões, tipicamente na faixa de 1 a 5 MPa (10 a 50 bar), de preferência 1,5 a 3 MPa (15 a 30 bar), por exemplo, em torno de 2 MPa (20 bar). A solução de reação de ureia é submetida à decomposição em média pressão e é separada em um fluxo de líquido de média pressão e um fluxo de gás de média pressão. O fluxo de líquido é um fluxo de líquido mais concentrado que compreende ureia, água e carbamato de amônio, enquanto o fluxo de gás tipicamente compreende amônia, CO2 e água. O fluxo de líquido de média pressão é adicionalmente fornecido à seção de dissociação, enquanto o fluxo de gás de média pressão é enviado a uma seção de condensação para ser parcialmente condensado juntamente com o primeiro fluxo de gás da seção de síntese de ureia (e opcionalmente outros fluxos) e reciclado para a seção de síntese de ureia. Os gases não condensados são enviados para a seção de neutralização.

[0038] Nesta modalidade, a quantidade de dióxido de carbono residual no fluxo de líquido resultante é significativamente reduzida e a seção de dissociação subsequente, portanto, removerá predominantemente amônia e somente quantidades-traço de CO2. O fluxo de gás da seção de dissociação pode, portanto, ser substancialmente CO2 livre e, de preferência, ser enviado diretamente à seção de neutralização. A vantagem disto é que o fluxo de gás de baixa pressão (segundo

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11/17 fluxo de gás) da seção de dissociação não precisa ter pressão mais elevada para ser condensado na seção de condensação de média pressão, e já tem uma composição adequada para ser enviada para a seção de neutralização. Como se sabe, a seção de condensação, à qual diferentes fluxos de gás são fornecidos, precisa operar na menor pressão de todos os fluxos fornecidos.

[0039] Uma outra vantagem do uso de um flash adiabático é que a seção de condensação também pode ser operada em média pressão (se o segundo fluxo de gás for enviado para a seção de neutralização) e que o calor de condensação pode ser recuperado no condensador. Este calor recuperado pode ser utilizado na seção de concentração de ureia, reduzindo assim o consumo de energia necessário para concentrar a solução de ureia.

[0040] Alternativamente, os gases da seção de dissociação podem ser condensados em um condensador que opera em baixa pressão, formando um fluxo de carbamato de baixa pressão que pode ser então combinado (após o aumento na pressão) com um fluxo de carbamato no condensador de média pressão.

[0041] Após a seção de dissociação, a segunda solução de ureia é enviada para a seção de concentração de ureia. Os gases emitidos a partir da seção de concentração de ureia são tipicamente condensados e enviados para uma seção de tratamento que opera em baixa pressão (por exemplo, 0,4 MPa (4 bar)) e o vapor liberado desta seção de tratamento pode ser subsequentemente enviado tanto para a seção de condensação quanto para a seção de neutralização.

[0042] As vantagens do processo da invenção são que a emissão de CO2 pode ser reduzida em cerca de 90% em comparação com o processo da técnica anterior e que a capacidade da instalação pode ser maior em ao menos 10%, pois mais CO2 pode ser reagido sem ter que aumentar o tamanho do compressor de CO2. Desta maneira, o

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12/17 alto gasto de capital necessário para os equipamentos de compressão de CO2 é reduzido.

[0043] Também, a invenção permite reduzir ou eliminar o problema de emissão de gases poluentes no meio ambiente e fornece um processo ambientalmente amigável para produzir UAN. Além de criar um processo de UAN ambientalmente amigável, o consumo de energia da instalação de UAN total é reduzido em ao menos 5%.

[0044] A presente invenção também fornece uma instalação para a produção de ureia-nitrato de amônio (UAN) que compreende uma seção de síntese de ureia, uma seção de dissociação e uma seção de concentração de ureia em comunicação fluida entre si, e uma seção de neutralização e mistura para a produção de UAN, [0045] que compreende adicionalmente uma seção de tratamento de média pressão a montante da seção de dissociação, sendo que a dita seção de tratamento de média pressão compreende um decompositor e uma seção de condensação, [0046] em que o decompositor está em comunicação fluida com a seção de condensação, de modo que os gases do decompositor e, opcionalmente, da seção de dissociação, sejam enviados para a seção de condensação, [0047] em que a seção de condensação está em comunicação fluida com a seção de síntese de ureia, de modo que a solução de carbamato formada na seção de condensação seja reciclada para a seção de síntese de ureia e os gases da seção de síntese de ureia sejam fornecidos à seção de condensação, e [0048] em que a seção de condensação está em comunicação fluida com a seção de neutralização, de modo que os gases não condensados sejam enviados para a seção de neutralização para serem reagidos com ácido nítrico para formar nitrato de amônio.

[0049] O princípio da presente invenção pode também ser utilizado

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13/17 para renovar uma instalação de UAN existente em termos de seu projeto. Consequentemente, em um outro aspecto, a invenção fornece um método de modificação de uma instalação de UAN existente. Este método compreende o fornecimento de uma instalação de UAN que compreende uma seção de síntese de ureia, uma seção de dissociação e uma seção de concentração de ureia, em comunicação fluida entre si, e uma seção de neutralização e mistura para produzir UAN, em que a instalação de UAN é modificada pela inclusão de uma seção de tratamento de média pressão que compreende um decompositor, de preferência um flash adiabático, e uma seção de condensação, em que os gases do decompositor e da seção de síntese de ureia são enviados a uma ou mais seções de condensação onde são parcialmente condensados para formar uma solução de carbamato, que é reciclada para a seção de síntese de ureia e onde os gases remanescentes são enviados para a seção de neutralização e reagidos com ácido nítrico para formar nitrato de amônio. O decompositor está em comunicação fluida com a seção de síntese de ureia, e a seção de condensação está em comunicação fluida com o decompositor e com a seção de síntese de ureia. O termo comunicação fluida deve ser entendido como uma conexão líquida ou gasosa, que pode compreender outros equipamentos como bombas ou válvulas. Uma seção de condensação pode ser utilizada se somente a condensação de média pressão for realizada. Isto ocorre caso o fluxo de gás de baixa pressão da seção de dissociação não precise ser condensado e seja diretamente enviado para a seção de neutralização. Mais seções de condensação seriam necessárias caso o fluxo de gás de baixa pressão da seção de dissociação precise primeiro ser condensado, o que ocorre em um condensador de baixa pressão, o que pode ser então seguido da condensação de média pressão.

[0050] Ao renovar uma instalação de UAN existente pelo princípio de projeto descrito, a capacidade da instalação pode ser aumentada

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14/17 em ao menos 10% sem a necessidade de custos de investimento nos equipamentos de alto custo já existentes, como um compressor de CO2 ou modificações em equipamentos de síntese de alta pressão. [0051] A invenção é adicionalmente ilustrada com base nas seguintes modalidades não limitativas mostradas nas Figuras 1 a 3. [0052] A Figura 1 mostra um esquema de processo de um processo conhecido na técnica anterior. Neste processo, CO2 (a) e NH3 (b) são fornecidos à seção de síntese de ureia de uma instalação de ureia. A seção de síntese de ureia de alta pressão tipicamente compreende um reator de síntese de ureia, uma coluna separadora de alta pressão e um condensador de alta pressão (não mostrados).

[0053] Os vapores suspensos do reator de ureia, os quais compreendem gases inertes, dióxido de carbono e amônia, são enviados (d) para a seção de neutralização que é operada entre a pressão atmosférica e 1 MPa (10 bar), e tipicamente entre 10 mm de coluna de água e 0,4 MPa (4 bar) absoluta.

[0054] A solução de ureia que sai da coluna separadora de alta pressão (c) é enviada para a seção de dissociação. Nesta seção, amônia e dióxido de carbono são separados da fração de água de ureia por aquecimento. A solução de ureia que sai da passagem de dissociação (e) é adicionalmente concentrada na seção de concentração de ureia. Os gases exalados que saem da seção de dissociação e que compreendem amônia e dióxido de carbono também são enviados (f) para a dita seção de neutralização.

[0055] Na seção de neutralização, os gases exalados da instalação de ureia são colocados em contato com ácido nítrico fornecido por meio de (n). O nitrato de amônio aquoso formado que sai do neutralizador (k) é misturado com a solução de ureia (g) formada que sai da instalação de ureia para formar a solução de ureia-nitrato de amônio (UAN) na composição exigida e desejada. O gás exalado (l) que sai do

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15/17 neutralizador, o qual compreende gases inertes e dióxido de carbono, é enviado para a atmosfera após tratamentos de purificação gasosa. Os gases exalados que saem da seção de concentração são condensados e, em seguida, o condensado formado (h), que compreende água, amônia e CO2, é tratado em uma seção de tratamento para purificar o condensado do processo (j). A amônia e o CO2 liberados, obtidos por este tratamento com água (i), são enviados diretamente para a seção de neutralização ou são primeiro parcialmente condensados e, em seguida, o vapor remanescente é enviado para a dita seção de neutralização.

[0056] A Figura 2 mostra um esquema de processo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0057] Ao contrário do processo da Figura 1, existe agora uma seção de condensação de baixa pressão entre a seção de dissociação e a seção de neutralização.

[0058] O primeiro fluxo de gás obtido da seção de síntese de ureia (d) é enviado para a seção de condensação que opera em baixa pressão. O segundo fluxo de gás que compreende água, amônia e CO2 obtidos na seção de dissociação (f), também é enviado para a seção de condensação. O primeiro e o segundo fluxos de gás são então parcialmente condensados na seção de condensação para formar um fluxo de líquido de carbamato de amônio e um fluxo que compreende amônia não condensada. O fluxo de líquido de carbamato de amônio é então reciclado (p) para a seção de reação de síntese de ureia de alta pressão, tipicamente após o aumento da pressão do fluxo de carbamato. O fluxo não condensado (q) juntamente com amônia nova (r) é enviado para uma seção de neutralização com ácido nítrico (n) para produzir nitrato de amônio. O fluxo de nitrato de amônio (k) é misturado com a solução concentrada de ureia na seção de mistura, que resulta em um fluxo de UAN (m). Também nesta modalidade, o vapor liberado

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16/17 na seção de tratamento (i) pode ser enviado para a seção de neutralização e, de preferência, enviado a esta seção de neutralização depois de ser condensado na seção de condensação.

[0059] A Figura 3 mostra uma outra modalidade de acordo com a presente invenção. Nesta modalidade, um decompositor de média pressão está presente e a seção de condensação compreende um condensador de média pressão.

[0060] Particularmente, a solução de ureia (s) que sai da coluna separadora na seção de síntese de ureia tem a pressão reduzida até uma pressão média de 1 a 8 MPa. Por meio desta redução de pressão, a dita solução de ureia é submetida a um procedimento flash, por meio do qual é obtida uma solução de ureia concentrada de média pressão. O fluxo de gás de média pressão liberado (u) juntamente com o dióxido de carbono que compreende fluxo de gás (d) que sai da seção de síntese é enviado para uma seção de condensação que opera em uma pressão similar à pressão na qual ocorre o procedimento flash. Na seção de condensação, ocorre a formação exotérmica de carbamato. O calor de condensação liberado pode ser dissipado na água de resfriamento ou pode ser utilizado para pré-concentrar a solução de ureia a fim de poupar vapor na seção de concentração da instalação. O carbamato formado na seção de condensação que compreende ao menos um condensador é transportado (p) para a seção de síntese de ureia e de preferência para o condensador de carbamato de alta pressão nesta seção de síntese de ureia.

[0061] A solução concentrada de ureia que sai do recipiente de flash a uma pressão de 1 a 8 MPa tem sua pressão adicionalmente reduzida a cerca de 0,2 e 0,6 MPa e é fornecida (t) a uma seção de dissociação que compreende ao menos um separador de líquido/gás e um aquecedor para purificar adicionalmente a solução de ureia. O segundo fluxo de gás (f) da seção de dissociação tem baixo teor de dió

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17/17 xido de carbono, contém amônia e é enviado para a seção de neutralização (f) que compreende um neutralizador, ou pode ser condensado em uma seção de condensação de baixa pressão (não mostrada) para formar o carbamato que é reciclado para a seção de condensação que opera em média pressão.

[0062] De preferência, porém não necessariamente, a solução de ureia que sai (e) da seção de dissociação é primeiramente submetida a um procedimento flash próximo da pressão atmosférica e, em seguida, a solução de ureia é pré-concentrada utilizando o dito calor de condensação da dita condensação de carbamato. A solução de ureia pode ser adicionalmente concentrada até a concentração exigida para ser utilizada para se obter a composição exigida para o produto de solução final de fertilizante de UAN.

[0063] O nitrato de amônio é obtido pela adição de fluxo de alimentação de amônia (de preferência amônia vaporizada) juntamente com ácido nítrico na razão exigida para o neutralizador na seção de neutralização. A composição do nitrato de amônio obtida pode ter pH controlado. Caso fluxos de resíduo contendo amônia estejam disponíveis na instalação de ureia, esses fluxos de resíduo também podem ser enviados ao dito neutralizador. O nitrato de amônia obtido no neutralizador é misturado com a solução de ureia que sai da instalação de ureia para se obter o produto final de solução de fertilizante de UAN exigido em sua composição desejada.

[0064] Uma vez que o dióxido de carbono não é mais substancialmente emitido no vapor que sai da seção de neutralização, a quantidade de dióxido de carbono a ser fornecida como matéria-prima para a seção de síntese é significativamente reduzida e, dessa forma, a quantidade de dióxido de carbono a ser comprimida também é reduzida. Isto leva a uma considerável redução de energia no acionamento do compressor de dióxido de carbono.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para produzir ureia-nitrato de amônio (UAN), caracterizado pelo fato de que compreende:

(a) reagir CO2 e amônia sob condições de formação de ureia em uma seção de síntese de ureia de alta pressão para produzir uma primeira solução de ureia que compreende ureia, água, carbamato de amônio e um primeiro fluxo de gás, (b) submeter a referida primeira solução de ureia à dissociação em uma seção de dissociação, decompondo assim carbamato de amônio em um segundo fluxo de gás e uma segunda solução de ureia, (c) submeter a segunda solução de ureia obtida em (b) a uma ou mais etapas de concentração para produzir uma terceira solução de ureia concentrada, (d) submeter o primeiro fluxo de gás obtido em (a) à condensação parcial em ao menos uma seção de condensação para formar um fluxo de líquido que compreende carbamato de amônio e um terceiro fluxo de gás, (e) reciclar o fluxo de líquido que compreende carbamato de amônio à seção de síntese de ureia de alta pressão, (f) submeter o terceiro fluxo de gás, opcionalmente com amônia nova, para neutralização com ácido nítrico em uma seção de neutralização para produzir um fluxo aquoso que compreende nitrato de amônio, e (g) combinar o dito fluxo aquoso que compreende o nitrato de amônio produzido em (f) e a referida terceira solução de ureia concentrada produzida em (c) para produzir UAN.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa (d), também o segundo fluxo de gás obtido em (b) é submetido à condensação parcial em ao menos uma seção de condensação.

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3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa realizada em um decompositor de média pressão entre a seção de síntese de ureia e a seção de dissociação, sendo que na referida etapa a primeira solução de ureia é separada em um fluxo de líquido de média pressão e um fluxo de gás de média pressão, sendo que o fluxo de líquido é fornecido à seção de dissociação e o fluxo de gás é fornecido à seção de condensação para ser parcialmente condensado e reciclado à seção de síntese de ureia, enquanto os gases não condensados são fornecidos à seção de neutralização.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo fluxo de gás da seção de dissociação é enviado à seção de neutralização.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o decompositor de média pressão compreende um flash adiabático.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o fluxo de alimentação de dióxido de carbono utilizado na etapa (a) é submetido a um tratamento para remover o hidrogênio contido.
7. Instalação para a produção de ureia-nitrato de amônio (UAN), como definida na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma seção de síntese de ureia, uma seção de dissociação e uma seção de concentração de ureia em comunicação fluida entre si, e uma seção de neutralização e mistura para a produção de UAN, compreende ainda uma seção de tratamento de média

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3/4 pressão a montante da seção de dissociação, sendo que a referida seção de tratamento de média pressão compreende um decompositor e uma seção de condensação, sendo que o decompositor está em comunicação fluida com a seção de condensação, de modo que os gases do decompositor sejam enviados para a seção de condensação, sendo que a seção de condensação está em comunicação fluida com a seção de síntese de ureia, de modo que a solução de carbamato formada na seção de condensação seja reciclada à seção de síntese de ureia e os gases da seção de síntese de ureia sejam fornecidos à seção de condensação, e sendo que a seção de condensação está em comunicação fluida com a seção de neutralização, de modo que os gases não condensados sejam enviados para a seção de neutralização para serem reagidos com ácido nítrico para formar nitrato de amônio.
8. Método de modificação de uma instalação de UAN existente, caracterizado pelo fato de que compreende o fornecimento de uma instalação de UAN, como definida na reivindicação 7, que compreende uma seção de síntese de ureia, uma seção de dissociação e uma seção de concentração de ureia em comunicação fluida entre si, e uma seção de neutralização e mistura para produzir UAN, sendo que a instalação de UAN é modificada pela inclusão de uma seção de tratamento de média pressão que compreende um decompositor e uma seção de condensação entre a seção de síntese e a seção de dissociação, sendo que os gases do decompositor e da seção de síntese são enviados a uma ou mais seções de condensação onde são parcialmente condensados para formar a solução de carbamato que é reciclada para a seção de síntese de ureia e

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4/4 sendo que os gases remanescentes são enviados para a seção de neutralização e reagidos com ácido nítrico para formar nitrato de amônio.