[发明专利]由具有任何组成的废弃物，优选家庭废弃物，制备尿素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由具有任何组成的废弃物，优选家庭废弃物，制备尿素作为富含氮的合成肥料的方法。有机废弃物组分首先在含氧气(O₂)的高温反应器中被转化为气体，所述氧气是在冷冻空气分离车间中获得的。产生的合成气主要包括一氧化碳(CO)、氢气(H₂)和二氧化碳(CO₂)。包含在合成气中的一氧化碳随后连同水蒸汽被转化为氢气(H₂)和二氧化碳(CO₂)。氢气随后被分离并与初级氮(N₂)一起用于氨合成，其中初级氮(N₂)作为在冷冻空气分离中的副产物生成。在最后一个工序中，由氨(NH₃)和其他合成气组分二氧化碳(CO₂)制得尿素(CO(NH₂)₂)。

背景技术

世界人口从1960年的30亿增长到2011年的超过70亿。可以预期在未来的几十年世界人口不成比例的高增长，目前人口增长的主要部分发生在发展中国家或者世界上的欠发达和较穷的地区。

由于农业用地面积是有限的，并且额外的可用面积只有少量被开发，所以世界人口的吃饭问题表现为一个日趋严重的问题。只有当显著增加可用面积的单位产量成为可能时，才会有可能在未来解决世界人口的吃饭问题。通过增加肥料的使用来增加可用面积的单位产量是可行的。

氮含量为46.62%的尿素是世界上最重要的氮肥。大规模的尿素是由天然气获得的。为此使用大型化学车间，通过氢气制备，氨制备和尿素合成步骤，由天然气、空气和水生产尿素。

在2009年，全世界大约生产了1.3亿吨（t）尿素。尿素的价格已经涨到每吨€350，在过去三年内增长了80%左右。增长的天然气价格和增加的尿素需求会导致尿素的价格在未来也会不成比例地增长。

为了满足尿素作为含氮合成肥料增长的需求，需要寻求手段和方法来显著提高尿素的年产量。

随着人口的增长和财富的增加，废弃物的数量也在不成比例地增长，寻找一种更加环境友好的解决废弃物问题的解决方案变得越来越重要。

一种以可持续的方式使用热废弃物利用技术的尝试已经成功用来解决废弃物问题。在这些热处理工艺中，“热选工艺”占据了卓越地位。在“热选工艺”中，在温度高达2000℃的高温反应器中，多种不同组成和稠度的废弃物使用纯的氧气被气化。在这一过程中，产生主要包括氢气(H₂)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)的合成气。

所述用于气化有机垃圾废弃物组分的氧气是通过与现有技术一致的冷冻空气分离过程分离工艺获得的。初级氮作为这一过程的副产物生成，并被预先排入大气。所述“热选工艺”在EP0790291B1和EP0726307B1中描述。

发明内容

本发明的目的是由低价的产品和副产品廉价地制备尿素，所述低价的产品和副产品是按照“热选工艺”气化废弃物生成的，且这种方法没有污染空气的例如CO₂气体的排放。

上述目的如权利要求中所限定的按照本发明的方法来实现。

本发明的方法包括以下步骤：

在第一步中，主要包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)的合成气按照“热选工艺”使用纯氧通过高温气化废弃物制备。重要的是此处所需氧气通过冷冻空气分离工艺获得的。初级氮在这一过程中作为副产物生成。

在第二阶段，包含在合成气中的一氧化碳(CO)借助水蒸汽被转化为二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)。在这一工序中，优选使用在高温反应器中气化废弃物所产生的水蒸汽。

在氢气(H₂)与二氧化碳（CO₂）分离后，氢气(H₂)与初级氮(N₂)一起被转化为氨(NH₃)，所述初级氮(N₂)在空气分离过程中作为副产物生成。

在最后一步中，由氨(NH₃)和来自合成气的二氧化碳(CO₂)制备尿素(CO(NH₂)₂)。

本发明的方法的主要优势为，