氨凈化脫碳二氧化碳氣純度優(yōu)化

李海龍，孫向峰

（兗礦魯南化肥廠，山東 滕州 277500）

氨凈化脫碳二氧化碳氣純度優(yōu)化

李海龍，孫向峰

（兗礦魯南化肥廠，山東 滕州 277500）

對NHD溶液脫碳工藝中，如何提高二氧化碳純度，減少氫含量做出了分析，提出了有效的控制方法，并附有簡單的工藝流程及敘述。

閃蒸;NHD法脫碳;貧液;富液;CO2純度

由于農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的主要命脈，因此尿素的生產(chǎn)一直在整個化工行業(yè)占有重要比例。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，尿素的生產(chǎn)工藝也在改進，由傳統(tǒng)的碳氨鹽水溶液全循環(huán)法過渡到二氧化碳氣提法，采用二氧化碳氣提生產(chǎn)工藝的優(yōu)點可以大大減少蒸汽的消耗，但其高壓圈對二氧化碳純度要求比較高，特別對氫含量的要求在50×10－6以下，這是由于在尿素生產(chǎn)中為了減少硫化氫對設(shè)備的腐蝕，在其原料氣二氧化碳中加入適量的空氣， 控制氧含量為 0．6×10－6～0．8×10－6，以保持在設(shè)備內(nèi)表面形成氧化膜，達到保護設(shè)備的目的。若氫含量較高，在設(shè)備內(nèi)與氧氣混合達到爆炸極限，就會引發(fā)爆炸事故，為此，優(yōu)化二氧化碳純度極為重要，勢在必行。

目前，絕大多數(shù)尿素生產(chǎn)用的原料氣二氧化碳來源于合成氨凈化的脫碳工序，而NHD溶液法脫碳由于工藝簡單，易于操作而被廣泛應(yīng)用，本文主要講述NHD溶液法脫碳中二氧化碳氣體純度優(yōu)化過程。

1 流程

NHD溶液法脫碳工藝流程簡述:采用3．7MPa的水煤氣作為原料氣，原料氣經(jīng)過變換系統(tǒng)完成反應(yīng):CO＋H2O＝CO2＋H2，成為變換氣。 變換氣經(jīng)脫硫工序后被稱為脫硫氣，其主要成分有H2（64．3%）和 CO2（35．7%），還含有少量的 H2S 和COS，脫硫氣進入脫碳塔，從脫碳塔頂噴淋溫度為－5．5℃的NHD貧液，在塔內(nèi)充分吸收CO2和少量的H2S后，氣體進入后續(xù)工序。出塔底的NHD富液進入水力透平回收靜壓能后與不經(jīng)透平的富液混合，進入脫碳高壓閃蒸槽，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸塔內(nèi)解吸出來。此氣體即高壓閃蒸氣，高壓閃蒸氣和自脫硫工段來的脫硫閃蒸氣混合后進入脫碳閃壓機，閃蒸氣升壓、冷卻后去脫硫工段循環(huán)吸收。從高壓閃蒸槽底部出來的溶液，部分去脫碳溶液過濾器，部分被氨冷器冷卻至6．68℃，兩路混合后，減壓進入低壓閃蒸槽，壓力0．2MPa，在此大部分溶解的CO2氣體被解吸出來，CO2純度≥99%、溫度－3℃，此氣體即CO2氣，經(jīng)CO2氣液分離器分離掉水及夾帶的NHD液后送往尿素車間。低壓閃蒸槽底部出來的富液進入氣提塔，溶液與氣提氮氣在填料層內(nèi)逆流接觸，此時溶液中溶解的剩余CO2被氣提出來，排入大氣。 從氣提塔底出來的貧液（－5．5℃），經(jīng)脫碳貧液泵提壓后進入脫碳塔上部循環(huán)吸收。流程圖詳見圖1。

2 分析

由上述流程可知，送尿素工段的CO2氣體是從低壓閃蒸槽解析出來的，要求純度≥99%，其中含有少量的H2S和高壓閃蒸槽未完全解析出的H2，只有做到更加徹底地消除H2和H2S，才能有效提高CO2純度。而H2S只能在脫硫工段進行控制，所以目前的主要任務(wù)就是減少H2含量，因為H2是尿素生產(chǎn)中的不安全因素。多年的生產(chǎn)經(jīng)驗證明，有2種有效的調(diào)整方法可以減少其H2含量。

2．1 調(diào)節(jié)脫碳循環(huán)量

在不影響脫碳指標的前提下，適當減少脫碳循環(huán)量可以有效地控制H2含量，因為循環(huán)量越小，溶液在高閃槽中停留的時間就會越長，閃蒸的效果就會越好。減少循環(huán)量的制約因素就是脫碳指標，其調(diào)節(jié)方法主要有:

（1）嚴格控制脫碳溶液的水含量:脫碳溶液水含量一般控制在2%～5%，若水含量較高，可開啟脫水裝置并加大氣提氮氣量，將其降至低限，只有降低水含量，脫碳塔出口指標得到改善，脫碳循環(huán)量才能得到有效的降低。

（2）控制脫碳溶液的溫度:脫碳溶液的溫度要求在－5℃左右，其冷源主要是氨冷器，用液氨進行冷卻，加大冷凍液氨的量，適當降低脫硫氣的溫度都是控制脫碳溶液溫度的有效方法。

（3）適當提高脫碳塔的壓力，并保持壓力的穩(wěn)定有利于脫碳的指標的降低。

2．2 調(diào)節(jié)高壓閃蒸槽壓力

由亨利定律可知:PA＝KX*XA，氣體在液相中的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比，所以適當降低高閃槽壓力，即降低了氣相中H2的分壓，有利于H2的解析與釋放。我廠高閃槽壓力基本控制在0．65MPa左右，但高閃槽的壓力要靠脫碳閃壓機來控制，降得越低，功耗就越大，若CO2純度比較低，嚴重影響到尿素的安全運行時，可適當開高閃槽現(xiàn)場放空來降低其壓力以保證CO2純度，此方法勢必造成浪費，謹慎使用。

3 結(jié)論

二氧化碳是氨凈化的副產(chǎn)物，若犧牲主系統(tǒng)脫碳指標來提高其純度是不可能的，但對于尿素的生產(chǎn)，卻是一個重要的影響因素，兩者相互矛盾，所以在生產(chǎn)操作過程中，要合理調(diào)整各項指標，只有及時、合理、準確地把握好整個系統(tǒng)運行狀況，才能采取有效的措施，保證得到高品級的二氧化碳。

Purity Optimization of Carbon Dioxide Gasin D ecarbonization Process of Synthetic Ammonia Purification System

LIHai-long，SUNXiang-feng
（Yankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant，Tengzhon 277500， China）

TQ 441.41

B

1671-9905（2011）08-0060-02

2011-04-25