CO2汽提法尿素工藝中的節(jié)能措施

王鵬 曹水

(山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司山東章丘250204)

CO2汽提法尿素工藝中的節(jié)能措施

王鵬 曹水

(山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司山東章丘250204)

0 前言

山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司(以下簡稱明水公司)在山東刁鎮(zhèn)化工工業(yè)園明泉化肥廠新增1套400kt/a尿素裝置。該項(xiàng)目依托明泉化肥廠現(xiàn)有的300kt/a低壓甲醇裝置進(jìn)行改造，合成氨裝置采用醇烷化工藝精制合成氣后進(jìn)行氨合成，尿素裝置采用CO2汽提法工藝，年產(chǎn)400kt尿素產(chǎn)品并聯(lián)產(chǎn)100kt甲醇。

1 部分節(jié)能措施

(1)該套尿素裝置合成壓力為14.0MPa，低于現(xiàn)有的水溶液全循環(huán)法尿素工藝(19.8MPa)的合成壓力，大大降低了CO2壓縮機(jī)以及高壓液氨泵、高壓甲銨泵的電耗。與水溶液全循環(huán)法尿素工藝相比，尿素裝置合成工藝每小時可節(jié)電約2775kW·h。

(2)高壓液氨泵、高壓甲銨泵均采用了電機(jī)變頻調(diào)速裝置，可降低噸尿素電耗，節(jié)能效果相當(dāng)顯著。

(3)在高壓甲銨冷凝器兩側(cè)設(shè)置了2臺低壓汽包，用于副產(chǎn)低壓蒸汽。在合成壓力下，原料CO2氣體在汽提塔內(nèi)汽提分解出尿素合成塔反應(yīng)溶液，汽提氣在高壓甲銨冷凝器部分冷凝，冷凝熱副產(chǎn)低壓蒸汽送入低壓汽包，可產(chǎn)0.44MPa飽和蒸汽17464kg/h，用于尿素裝置尿液蒸發(fā)、夾套伴熱等后，尚可富余4600kg/h。

(4)該裝置設(shè)計(jì)配置2臺吸收塔(低壓吸收塔和常壓吸收塔)，從高壓洗滌器出來的高壓系統(tǒng)尾氣不直接放空，而是降壓至0.40MPa進(jìn)入低壓吸收塔，進(jìn)一步吸收氣體中所含的NH3和CO2，低壓回收系統(tǒng)出來的尾氣再經(jīng)過常壓吸收塔吸收，進(jìn)一步回收尾氣中NH3和CO2，降低了原料消耗，同時減少了有害氣體排放量。

2 粉塵回收裝置

尿素裝置采用高大圓柱形混凝土造粒塔，通過造粒噴頭噴灑尿素熔融物料，經(jīng)自然通風(fēng)降溫得到尿素顆粒產(chǎn)品。由于化學(xué)反應(yīng)過程、噴頭噴射及不正常操作狀態(tài)等因素，造粒塔塔頂排放氣中帶有粉塵。排放氣中的粉塵很大一部分降落在造粒塔周圍和廠區(qū)附近，造成金屬設(shè)施腐蝕，混凝土地面破裂，農(nóng)作物減產(chǎn)和其他植物枯黃。粉塵的大量飄落，不僅給周邊環(huán)境帶來極大的危害;同時，尿素粉塵也造成了能源的浪費(fèi)。粉塵中主要成分是尿素，易溶于水，具有較好的回收價值，隨著國家對環(huán)境要求越來越嚴(yán)，對節(jié)能措施的大力鼓勵，明水公司技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況，決定在造粒塔頂部安裝粉塵回收裝置，既能降低對周邊環(huán)境的污染，又可回收尿素粉塵;形成的尿素溶液重新返回系統(tǒng)再次利用。

氣體流程:尿素造粒塔內(nèi)上升的含尿素粉塵氣體經(jīng)出氣口增壓裝置增壓進(jìn)入霧化吸收區(qū)，經(jīng)霧化吸收后進(jìn)入高效吸收區(qū)，再經(jīng)2次霧化吸收進(jìn)入噴射錯流氣霧收集吸收捕水器，去除含霧狀尿素液滴后的飽和氣體進(jìn)入三級分離空間，與塔頂冷空氣混合，進(jìn)一步冷凝含尿素微粒的液滴，然后將符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求的氣體排出塔外放空。

自尿素解吸、水解或蒸汽冷凝液槽來的工藝廢液直接進(jìn)入噴射錯流霧化收集吸收器，進(jìn)行錯流噴射霧化吸收，與上部下來錯流霧化噴射吸收和清洗液體一起進(jìn)入高效吸收及液體收集再分布裝置，下降后經(jīng)降液管進(jìn)入循環(huán)槽，出循環(huán)槽的循環(huán)液體經(jīng)過濾裝置進(jìn)入循環(huán)吸收泵，再由循環(huán)吸收泵加壓后分別進(jìn)入頂部清洗、中部錯流霧化吸收噴頭、底部霧化噴射吸收裝置，循環(huán)吸收。

該造粒塔直徑Ф22m，有效高度106m，平均日產(chǎn)尿素1400t，粉塵回收裝置主體箱Φ14.8m，外延0.8m，可回收尿素1.4t/d，年可回收尿素462t，節(jié)能和環(huán)保效益顯著。

3 溴化鋰制冷機(jī)組

結(jié)合合成氨裝置制冷量的需求，明水公司決定采用熱水型溴化鋰制冷機(jī)組回收尿素高壓洗滌塔產(chǎn)生的熱源，機(jī)組所制冷水用于氨合成系統(tǒng)水冷器，不僅滿足了余熱的回收利用，還可制取低溫冷水滿足其他工藝環(huán)節(jié)的需求。

進(jìn)溴化鋰機(jī)制冷組熱水溫度135℃，回尿素工藝系統(tǒng)熱水溫度120℃，熱水壓力1.60MPa;進(jìn)溴化鋰制冷機(jī)組冷水溫度12℃，回合成氨工藝系統(tǒng)冷水溫度7℃，冷水壓力0.35MPa;進(jìn)溴化鋰制冷機(jī)組循環(huán)水溫度32℃，回水溫度42℃，壓力0.45MPa。該熱水型溴化鋰制冷機(jī)組制冷量為1.365×107kJ/h，具有很好的節(jié)能效果。

4 結(jié)語

通過以上各種節(jié)能措施的應(yīng)用，明水公司新增的CO2汽提法尿素裝置較現(xiàn)運(yùn)行的水溶液全循環(huán)工藝尿素裝置在節(jié)能、環(huán)保上均具有較大的優(yōu)勢。該裝置已在2014年底竣工投產(chǎn)并運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2014－12－31)