全系統(tǒng)CO2分級(jí)綜合利用

張寶珠 萬銀霞 張廣瑞(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

1 概述

河南心連心化肥有限公司(以下簡(jiǎn)稱心連心公司)“18·30”項(xiàng)目(180 kt/a合成氨和300 kt/a尿素，簡(jiǎn)稱二廠，2006年7月投產(chǎn))、“24·40”項(xiàng)目(240 kt/a合成氨和400 kt/a尿素，簡(jiǎn)稱三廠，2009年7月投產(chǎn))采用固定層氣化爐、栲膠脫硫、變壓吸附脫碳、中壓氨合成、水溶液全循環(huán)尿素工藝，稱為老系統(tǒng)。2013年11月，新投產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目(450 kt/a合成氨和800 kt/a尿素，簡(jiǎn)稱四廠)采用四噴嘴水煤漿6.50 MPa(表壓)氣化、耐硫變換、低溫甲醇洗、液氮洗、低壓氨合成、CO2汽提尿素工藝。氣體公司一期為50 kt/a食品級(jí)液體CO2，氣體公司二期為100 kt/a食品級(jí)液體CO2。

四廠低溫甲醇洗裝置CO2解析塔(T02塔)產(chǎn)品氣流量14 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，其中CO2氣體供老系統(tǒng)使用，壓力為0.14 MPa(表壓)；H2S濃縮塔(T03塔)產(chǎn)出的氣體流量9 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，其中的CO2氣體被放空，壓力為0.07 MPa(表壓)。CO2解析塔和H2S濃縮塔產(chǎn)出的氣體組分如表1所示。

表1 CO2解析塔和H2S濃縮塔產(chǎn)出的氣體組分(體積分?jǐn)?shù))

%

上述兩塔產(chǎn)出氣體的回收利用問題經(jīng)多次調(diào)研和論證，針對(duì)CO2解析塔產(chǎn)品氣，2012年四廠投資新建氣體公司二期100 kt/a食品級(jí)液體CO2裝置。該裝置2013年11月開車成功后，心連心公司于2013年12月又對(duì)CO2系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將T02塔產(chǎn)品氣送二、三廠，為氮肥生產(chǎn)提供高質(zhì)量的CO2氣，二、三廠的CO2氣體置換出來，供氣體公司二期液體CO2裝置；增設(shè)回收T03塔CO2氣體管線，向二、三廠提供氮肥生產(chǎn)所需CO2氣；并改造液體CO2裝置，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。

2 工藝流程及說明

四廠低溫甲醇洗裝置采用大連理工大學(xué)工藝包及甲醇洗半貧液工藝流程。工藝包設(shè)計(jì)初期，考慮到多余的CO2，將T02塔直徑由Φ2 800 mm擴(kuò)至Φ3 000 mm，管線進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，CO2產(chǎn)出量由48 000 m3/h(標(biāo)態(tài))增加至62 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，達(dá)到多產(chǎn)14 000 m3/h(標(biāo)態(tài))CO2的目的，為后續(xù)技術(shù)改造(2012年新建氣體公司二期、2013年12月CO2分級(jí)綜合利用)奠定了基礎(chǔ)。全系統(tǒng)CO2分級(jí)綜合利用工藝流程見圖1。

圖1 全系統(tǒng)CO2分級(jí)綜合利用工藝流程

四廠T02塔多余的CO2原設(shè)計(jì)是通過調(diào)節(jié)閥直接送至氣體公司二期，隨著四廠順利投運(yùn)，CO2純度達(dá)到甚至超過設(shè)計(jì)值(CO2體積分?jǐn)?shù)98.5%)，為此，進(jìn)行了CO2全系統(tǒng)平衡的設(shè)計(jì)及分級(jí)利用，將四廠T02塔多余的CO2先送二、三廠CO2壓縮工段供氮肥生產(chǎn)，將二、三分廠多余的CO2置換出來供氣體公司二期使用；原先未考慮回收T03塔多余的CO2氣體，故新配T03塔至二、三廠串聯(lián)管線，回收T03塔原放空的高純度CO2供二廠使用，以提高氮肥產(chǎn)量。

3 CO2分級(jí)利用工藝原理及優(yōu)點(diǎn)

CO2分級(jí)利用工藝原理：四廠多余的CO2純度均在98.8%(體積分?jǐn)?shù)，下同)以上，二、三分廠CO2純度為98.0%，將高純度CO2供給二、三分廠使用，以提高氮肥產(chǎn)量；同時(shí)，將二、三分廠多余的CO2置換出來供氣體公司生產(chǎn)液體CO2。

CO2分級(jí)利用工藝的優(yōu)點(diǎn)：①減少碳排放量23 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，減輕了對(duì)環(huán)境的污染；②年增產(chǎn)食品級(jí)CO2100 kt，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié)語

為節(jié)約資金和縮短工期，心連心公司技術(shù)人員主動(dòng)承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)，與二、三、四廠和氣體公司緊密結(jié)合，目前實(shí)際每天可創(chuàng)近10萬元的經(jīng)濟(jì)效益。為了節(jié)約成本和確保管線順利連通，CO2分級(jí)綜合利用項(xiàng)目組利用“24·40”項(xiàng)目、地埋管工程及原料結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目遺留下來的管道、彎頭、法蘭等材料，按計(jì)劃進(jìn)行管線設(shè)計(jì)、噴砂除銹、外防腐等工作，并對(duì)各種規(guī)格的管道進(jìn)行合理布局，通過項(xiàng)目組成員的共同努力，2013年12月底超預(yù)期目標(biāo)完成任務(wù)，共節(jié)約安裝費(fèi)用約16萬元。

利用低溫甲醇洗裝置多余的CO2分級(jí)綜合利用，既提高了氮肥產(chǎn)量，又能制得食品級(jí)液體CO2，是一項(xiàng)投資少、見效快、變廢為寶、綜合效益較好的項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益可觀，社會(huì)效益良好。

(收稿日期 2014- 06- 13)