[发明专利]用于高效生产氨的系统及其方法

说明书

提出了一种用于生产氨的系统和方法。该系统包括：反应器，该反应器适于通过反应器的第一输入端在其中接收硫酸铵和通过反应器的第二输入端在其中接收反应剂，其中反应器被加热到不超过预定温度的温度，以在硫酸铵和反应剂之间发生化学反应；和净化器，该净化器适于从反应器接收氨并进行净化过程以将氨净化到预定的纯度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月16日提交的申请号为62/990,036的美国临时专利申请的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及生产氨(NH₃)的制造技术，更具体地，涉及从硫酸铵中回收氨的制造技术。

背景技术

硫酸铵是肥料工业中的重要化学品。含有硫酸铵的液体作为各种生产过程的副产物获得，通常用于生产肥料。在某些地理区域，化学过程中产生的硫酸铵副产物可以作为肥料出售。在其他地区，硫酸铵肥料的使用受到限制，多余的硫酸铵必须处理掉。

在各种工业中形成大量的硫酸铵。一个例子是涉及用硫酸处理有机物的氨氧化产物的化学工业(例如通过丙酮氰醇法生产ε-己内酰胺、甲基丙烯酸甲酯，以及通过乙烯氰醇法生产丙烯腈)。另一种工业是排放来自用硫酸处理原油形成的脱硫废液的氨中和的液体。还有一种是通过使用氨水进行废气脱硫的工业。这种硫酸铵主要用作肥料。硫酸铵通常供过于求。

在相关领域中，有两种实现上述目标的方法。一种方法是将酸离子连接到更强的碱上，例如氧化铁，从而形成稳定的盐，使得氨被去除。根据相关领域中讨论的另一种方法，将铵离子转化成稳定的盐，例如通过与磷酸结合，从而释放出三氧化硫。这些方法中的每一种都需要第二步，其中必须回收结合的离子，例如通过热分解。来自通过热分解获得三氧化硫的金属硫酸盐的中间生产具有明显的技术困难，并且面临NH₃和SO₃的分离操作不能适当地保持分开的缺点。换句话说，在技术上可行的反应条件下不能获得纯产物。

约90％的硫酸铵通过三种不同的方法生产：(1)作为己内酰胺[(CH₂)₅COHN]生产的副产物；(2)来自合成制造；以及(3)作为炼焦炉副产物。其余的是镍或甲基丙烯酸甲酯生产的副产物，或者是硫酸厂尾气的氨洗涤产生的副产物。硫酸铵作为副产物从己内酰胺氧化工艺流和重排反应流中产生。炼焦炉副产物硫酸铵是由从炼焦炉废气中回收的氨与硫酸反应产生的。

此外，需要大量的氨来中和残留在废液中的硫酸，这又是一个重大负担。此外，由于硫酸铵含有杂质，需要大量的工作将其纯化到适合使用的水平。因此，在存在硫酸铵的工业中，以经济可行的形式回收硫酸铵是一个重要的问题。

因此，提供克服上述缺陷的解决方案将是有利的。

发明内容

本公开的几个示例性实施方案的概述如下。该概述是为了方便读者对这些实施方案的基本理解而提供的，并不完全限定本公开的范围。该概述不是所有预期实施方案的广泛综述，并且既不旨在标识所有实施方案的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施方案的一些概念，作为后文所示的具体实施方式的序言。为了方便起见，术语“一些实施方案”在本文中可用于指代本公开的单个实施方案或多个实施方案。

公开的实施方案包括生产氨的系统。该系统包括：反应器，其适于通过反应器的第一入口在其中接收硫酸铵和通过反应器的第二入口在其中接收反应剂，其中反应器被加热到不超过预定温度的温度，以在硫酸铵和反应剂之间发生化学反应；和净化器，其适于从反应器接收氨并进行净化过程以将氨净化到预定的纯度。

公开的实施方案还包括生产氨的方法。该方法包括向反应器提供硫酸铵和反应剂；将反应器加热至预定温度，以在硫酸铵和反应剂之间发生化学反应；将反应器中产生的氨提供至氨净化器；和将氨净化到预定的纯度水平。

附图说明