河南金大地尿素脫碳裝置改造

史保金 王娟蕓 張雪峰 曲思霖 張巖 楊皓

（1.曲靖市麒麟氣體能源有限公司，云南 曲靖 655000；

2.四川天人化學(xué)工程有限公司，四川 成都 610031；

3.曲靖市中小企業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心，云南 曲靖 655000）

河南金大地尿素脫碳裝置改造

史保金1王娟蕓2張雪峰3曲思霖2張巖2楊皓2

（1.曲靖市麒麟氣體能源有限公司，云南 曲靖 655000；

2.四川天人化學(xué)工程有限公司，四川 成都 610031；

3.曲靖市中小企業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心，云南 曲靖 655000）

簡要介紹了四川天人化學(xué)工程有限公司對河南金大地化工有限責(zé)任公司尿素廠一套變壓吸附脫碳裝置的改造技術(shù)及運(yùn)行后的各項(xiàng)指標(biāo)情況。

變壓吸附；尿素脫碳；節(jié)能；降耗；改造

2013年，河南金大地化工有限責(zé)任公司尿素廠建設(shè)了一套處理變換氣量為64500Nm3/h的變壓吸附裝置，因氫氣、氮?dú)?、一氧化碳?xì)怏w損失較大，導(dǎo)致合成氨消耗同行業(yè)相比較高。而用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳?xì)怏w濃度比濕法脫碳的98%明顯低，導(dǎo)致尿素產(chǎn)品氨消耗較高。經(jīng)過深入細(xì)致的考察論證，決定采用四川天人化學(xué)工程有限公司的《來回變壓吸附工藝》（ZL00113035.8）專利技術(shù)對原有裝置進(jìn)行改造。四川天人化學(xué)工程有限公司經(jīng)過7天（預(yù)期20天）的兩次改造施工，裝置投入運(yùn)行后，凈化氣氫氮一氧化碳總收率增加2%以上，若處理相同的變換氣量，氨醇總產(chǎn)量每天將增加5噸以上，現(xiàn)對該技術(shù)的應(yīng)用情況作一簡單的總結(jié)。

1 變壓吸附脫碳裝置工藝

河南金大地化工有限責(zé)任公司尿素廠，變壓吸附脫碳由兩個(gè)系統(tǒng)組成，即一段提純系統(tǒng)、二段凈化系統(tǒng)，兩系統(tǒng)均采用多塔吸附抽空工藝。將來自變換工序含CO2為26%～28%（V/V）、CO為1%～3%（V/V）的變換氣進(jìn)行多塔吸附，出脫碳系統(tǒng)的貧CO2氣進(jìn)入聯(lián)醇裝置，生產(chǎn)甲醇，甲醇出口氣體進(jìn)入一氧化碳、CO2凈化裝置后送氨合成系統(tǒng)。一段提純裝置逆放解吸與抽空脫附結(jié)合，脫附的高濃CO2氣體用作尿素生產(chǎn)裝置的氣源。二段凈化裝置的部分低濃度CO2解吸氣壓縮回收，CO2較高濃度的部分解吸氣直接放空。

2 裝置改造情況簡介

2.1 改造前裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)

改造前，進(jìn)脫硫工段變換氣61500Nm3/H，混合本工序循環(huán)壓縮機(jī)流量3000Nm3/H，合計(jì)進(jìn)提純段變換氣平均流量為64500Nm3/H，開1臺160KW、2臺200KW真空泵，粗凈化氣CO2濃度4～6%。一段部分順放氣CO2濃度55%直接放空，氣量大約為1550Nm3/H。一部分逆放氣CO2平均濃度90%，直接放空，氣量大約為2800Nm3/H，抽空氣CO2濃度97%送尿素合成,氣量大約為11000Nm3/H。一段總解吸氣平均濃度為91.8%。

凈化段出口平均流量為43600Nm3/H，凈化氣CO2濃度≤0.6%。開3臺110KW真空泵，1臺循環(huán)增壓機(jī)315KW。逆放氣CO2濃度44%進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)，抽空氣CO2濃度55%直接放空，氣量大約為2500Nm3/H。

兩段有4050Nm3/H CO2濃度55%混合氣體直接放空，CO2平均濃度90%，氣量大約為2800Nm3/H，有效氣體損失為2100Nm3/H。

2.2 改造后裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)

改造后，由于壓縮機(jī)打氣量隨氣溫變化，進(jìn)脫硫工段變換氣60000Nm3/H，混合本工序循環(huán)壓縮機(jī)流量1500Nm3/H，合計(jì)進(jìn)提純段變換氣平均流量為61500Nm3/H。

將原流程不能回收全部順放放空氣（55%CO2），提濃到到90%以上再放空，與逆放氣（90%CO2）混合放空氣流量為3350Nm3/H。由此大幅減少提純段氫氮?dú)鈸p失。全部抽真空氣體平均CO2濃度98%以上，流量為11500Nm3/H。開1臺160KW、2臺200KW、1臺110kw真空泵。

開車期間，由于尿素檢修，把提純段全部解吸氣送聯(lián)堿，經(jīng)過分析，提純段全部解吸氣CO2平均濃度96%以上。

凈化段出口平均流量為43600Nm3/H，凈化氣CO2濃度≤0.6%。開2臺110KW真空泵，1臺循環(huán)增壓機(jī)315KW（電流下降30%）。逆放氣CO2濃度55%放空，流量為500Nm3/H。抽空氣CO2濃度72%直接放空，氣量大約為1050Nm3/H。

兩段有500Nm3/H CO2濃度55%氣體直接放空，有3550Nm3/ H CO2平均濃度90%直接放空，1050Nm3/H抽空氣CO2濃度72%直接放空，有效氣體損失為1336Nm3/H。

2.3 改造前后裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)對比

改造后變換氣量減少1500Nm3/H，但是合成氨產(chǎn)量沒有下降，對應(yīng)尿素產(chǎn)量沒有下降，噸氨煤耗與電耗有明顯的降低。因此可以肯定的是氣體回收量增加了1080Nm3/H有效氫氮?dú)狻?/p>

二段抽空流程改造成三段抽空流程，未增加新動力設(shè)備。脫碳總電耗降低大約100kw。一二三段壓縮機(jī)打氣量減少1170Nm3/H，節(jié)煤102kg/H，合成壓縮機(jī)節(jié)電為到215kw?？傆?jì)節(jié)約電耗315kw。

2.4 技術(shù)改造的效益分析

電耗減少：315×8000=384萬kw·h/年；造氣節(jié)煤：102×8000/ 1000=816噸/年。每年總效益大約為249萬元。節(jié)能折合標(biāo)準(zhǔn)煤為1307噸/年。減排CO211600噸/年（其中送尿素CO2多回收了6800噸/年）。

3 結(jié)語

從以上結(jié)果可以看出，四川天人化學(xué)工程有限公司采用《來回變壓吸附工藝》專利技術(shù)對河南金大地化工有限責(zé)任公司尿素廠原建設(shè)的一套變換氣變壓吸附脫碳裝置改造，不僅節(jié)約了用電量，同時(shí)回收了排放氣中的有效氣體，減少了噸氨煤電消耗，同時(shí)對環(huán)境保護(hù)效果明顯。改造后各項(xiàng)數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于改造前，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該技術(shù)值得推廣應(yīng)用。