省投資 低能耗 新型尿素生產(chǎn)技術(shù)助力節(jié)能減排

李旭初

四川金象賽瑞化工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“金象”）推廣的“JX節(jié)能型尿素生產(chǎn)技術(shù)”，是一種低能耗—高轉(zhuǎn)化率—投資省的水溶液全循環(huán)尿素工藝，適用于新建水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)裝置和改造。該技術(shù)解決了本領(lǐng)域關(guān)鍵性、共性的技術(shù)難題，投資和傳統(tǒng)工藝相當(dāng)，能耗水平和二氧化碳汽提工藝相當(dāng)，投資省20%—30%，具有極好的市場(chǎng)前景。2018年4月，“JX節(jié)能型尿素生產(chǎn)技術(shù)”入選國(guó)家節(jié)能中心重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用典型案例。

中節(jié)能咨詢有限公司高工許明超評(píng)價(jià)到，該項(xiàng)重點(diǎn)節(jié)能典型案例技術(shù)針對(duì)水溶液全循環(huán)尿素工藝，自主研發(fā)的JX節(jié)能型尿素生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)具有投資省、綜合能耗低、清潔環(huán)保、運(yùn)行安全穩(wěn)定、設(shè)備低腐蝕等特點(diǎn)，擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，總體技術(shù)處于國(guó)內(nèi)同類工藝領(lǐng)先水平。建議加大該技術(shù)的推廣應(yīng)用力度，促進(jìn)我國(guó)尿素行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

一、背景

四川金象的前身是創(chuàng)建于1970年的四川省眉山縣氮肥廠。通過(guò)自主研發(fā)與創(chuàng)新，企業(yè)已全面擁有合成氨、硝酸、硝酸銨、硝基復(fù)合肥、尿素、三聚氰胺整個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的核心技術(shù)，其中三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)居世界領(lǐng)先水平，合成氨、硝酸、硝酸銨、硝基復(fù)合肥、尿素生產(chǎn)技術(shù)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。獲省、中氮協(xié)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10項(xiàng)，其中特等獎(jiǎng)2項(xiàng)，一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，擁有95項(xiàng)國(guó)內(nèi)外授權(quán)專利，其中發(fā)明專利32項(xiàng)，PCT專利1項(xiàng)。四川金象堅(jiān)持以技術(shù)進(jìn)步，科技興企的發(fā)展理念，已發(fā)展成為涵蓋化肥、化工原料、化工機(jī)械等多領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。

四川金象在收集分析國(guó)內(nèi)外先進(jìn)尿素生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上集成創(chuàng)新，完成了一種低能耗—高轉(zhuǎn)化率—投資省的水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝—JX節(jié)能型尿素生產(chǎn)技術(shù)及裝備的研發(fā)，它由“液相逆流式尿素合成、三段加熱—降膜逆流換熱的尿素中壓分解、三段吸收—蒸發(fā)式氨冷—低水碳比的尿素中壓回收、補(bǔ)碳—利用解吸水解余熱的尿素低壓分解回收、回收低位能熱的尿素一段蒸發(fā)、高效安全的尾氣凈氨、節(jié)資節(jié)能型尿素廢水處理、尿素造粒尾氣粉塵回收”等關(guān)鍵工藝與設(shè)備技術(shù)集合而成。

二、技術(shù)先進(jìn)性和創(chuàng)造性

尿素合成采用液相逆流換熱式尿素合成塔，轉(zhuǎn)換率高達(dá)73%，具有全液相低返混、無(wú)熱點(diǎn)、低腐蝕的特點(diǎn)。尿素中壓分解工藝，開發(fā)二次加熱—降膜逆流換熱的中壓分解工藝，提高甲銨分解率和總氨蒸出率，節(jié)省蒸汽消耗。尿素中壓回收系統(tǒng)，成功開發(fā)了三段吸收—蒸發(fā)式氨冷—低水碳比尿素中壓回收工藝，操作靈活可靠、投資較低。增加甲銨分離器，使回收的甲銨液溫度由傳統(tǒng)的90℃—95℃提高到105℃，甲銨液水碳比（摩爾比）由傳統(tǒng)的2.0降低至1.5，提高尿素合成轉(zhuǎn)化率；尿素中壓回收通過(guò)采用“鼓泡+填料+泡罩”結(jié)構(gòu)三段吸收來(lái)提高二氧化碳吸收率，從而最大限度地保證出中壓吸收塔氣體中的二氧化碳含量低于5ppm；采用碳鋼材質(zhì)的盤管噴淋蒸發(fā)式氨冷凝器取代傳統(tǒng)的多臺(tái)列管式不銹鋼冷凝器，該創(chuàng)新設(shè)備投資低，提高了甲胺液濃度，有利于降低合成塔水碳比，節(jié)約循環(huán)水耗（噸尿素節(jié)循環(huán)水60m3以上）。

尿素低壓分解回收工藝，開發(fā)利用解吸水解汽液相余熱加補(bǔ)碳的高效尿素低壓分解回收新工藝，利用中壓分解再沸器下段來(lái)解吸凈水加熱分解，解吸水解工序來(lái)的解吸氣用于精餾段的低壓分解工藝；在低壓分解氣中補(bǔ)入一定量的二氧化碳，以工藝?yán)淠鹤魑談?，?.25MPa—0.30MPa、45℃—40℃條件下通過(guò)臥式低壓吸收器A、B進(jìn)行鼓泡吸收，實(shí)現(xiàn)放空的不凝氣體中氨含量小于1.0%v的低壓分解一步吸收工藝。低壓分解系統(tǒng)的創(chuàng)新，噸尿素節(jié)省蒸汽35Kg，且使解吸水解工序流程簡(jiǎn)化。

低位能熱的一段蒸發(fā)系統(tǒng)以低壓膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對(duì)85%尿液進(jìn)行兩段加熱，充分回收了系統(tǒng)的低位能熱，相當(dāng)于噸尿素節(jié)省蒸汽80Kg。并設(shè)置二段甲銨液預(yù)熱器，提高二段甲銨液濃度，增加了降膜式預(yù)蒸發(fā)器的熱回收，又減少了中、低壓吸收工段的冷卻循環(huán)水消耗。尾氣凈氨新工藝，噸尿素氨放空損失減少1.5kg，解吸用蒸汽約減少40kg，且更安全可靠：尾氣凈氨精洗器以設(shè)計(jì)壓力5.0MPa、操作壓力0.6MPa的具有特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的臥式浸沒式吸收器；在0.5MPa壓力下通過(guò)三個(gè)串聯(lián)的臥式浸沒式吸收器，設(shè)計(jì)壓力大于操作壓力的7倍以上，確保操作的安全性，安全實(shí)現(xiàn)尿素尾氣的凈氨工藝，從而保證不凝氣體中氨含量小于0.5%v。尿素廢水處理系統(tǒng)將廢水中尿素和氨含量降至3ppm以下，無(wú)外排；其余熱分級(jí)利用于中、低壓分解工序。

三、適用場(chǎng)景及技術(shù)案例

JX節(jié)能型尿素生產(chǎn)技術(shù)以其顯著的節(jié)能降耗和低建設(shè)投資等優(yōu)勢(shì)，既適用于老裝置的節(jié)能改造，也適用于新裝置的建設(shè)。每噸產(chǎn)品尿素消耗：液氨570kg、蒸汽905kg、電125kw.h、循環(huán)冷卻水77t；合成轉(zhuǎn)化率高達(dá)72%，綜合能耗918.4kg。JX節(jié)能法的綜合能耗（以氨、蒸汽、電、循環(huán)水消耗指標(biāo)對(duì)比折計(jì)標(biāo)煤）遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法（噸尿素節(jié)標(biāo)煤70.3kg），略低于二氧化碳?xì)馓岱ǎ▏嵞蛩毓?jié)標(biāo)煤13.2kg ），其中蒸汽消耗、循環(huán)水耗、氨耗三個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于二氧化碳?xì)馓岱ā?/p>

以單套年產(chǎn)30萬(wàn)噸尿素裝置計(jì)，總投資約1.5億元，與傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法基本相同，但只占二氧化碳?xì)馓岱ㄍ顿Y約70%。

本技術(shù)已在四川金象1000t/d尿素生產(chǎn)項(xiàng)目中成功應(yīng)用，項(xiàng)目總投資15437萬(wàn)元，項(xiàng)目建設(shè)周期一年，投產(chǎn)后15天，即達(dá)到日產(chǎn)尿素1000噸的生產(chǎn)能力。并于2010年2月16—19日由中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)組織行業(yè)技術(shù)委員與尿素生產(chǎn)專家組成考核組對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行72小時(shí)考核，考核結(jié)論證明其生產(chǎn)能力和各項(xiàng)工藝指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)或優(yōu)于設(shè)計(jì)值，節(jié)能效果顯著，安全環(huán)保生產(chǎn)設(shè)施先進(jìn)。排放尾氣中NH3含量小于0.5%v，解吸凈水中尿素含量小于1ppm、氨含量小于3ppm，且解吸凈水全部返回循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水或作淺脫鹽水，真正實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。

新疆玉象胡楊化工有限公司日產(chǎn)1000噸尿素水溶液全循環(huán)生產(chǎn)裝置采用的“JX節(jié)能型尿素生產(chǎn)技術(shù)”，相關(guān)負(fù)責(zé)人稱其工藝流程簡(jiǎn)捷、自動(dòng)化程度高、易操作、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、環(huán)保節(jié)能，操作彈性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)工藝和二氧化碳?xì)馓岱?。JX節(jié)能法的綜合能耗（以氨、蒸汽、電、循環(huán)水消耗指標(biāo)對(duì)折計(jì)標(biāo)煤）遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法（噸尿素節(jié)標(biāo)煤70.3kg，折天然氣57.9m3），略低于二氧化碳?xì)馓岱ǎ▏嵞蛩毓?jié)標(biāo)煤13.2kg，折天然氣為10.9m3），其中蒸汽消耗、循環(huán)水耗、氨耗三個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于二氧化碳?xì)馓岱ā?2小時(shí)考核期間平均日產(chǎn)尿素1027.79噸，最高班產(chǎn)量364.22噸；運(yùn)行期間最高日產(chǎn)量1107噸，最高班產(chǎn)量369噸，優(yōu)于設(shè)計(jì)值（1000t/d）；產(chǎn)品檢測(cè)質(zhì)量達(dá)到GB/T9567-1997國(guó)標(biāo)優(yōu)等品要求。

（作者為四川金象賽瑞化工股份有限公司副總經(jīng)理）