淺談溴化鋰技術(shù)在尿素工序的應(yīng)用

潘旭恩

（山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司，山西 運(yùn)城 043800）

關(guān)鍵字：合成氨；節(jié)能降耗；節(jié)能工藝；熱能綜合利用

在“十三五”規(guī)劃的節(jié)能環(huán)保綱要中提到，改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)通過(guò)以資源消耗為主的、粗放式的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)；但這種以環(huán)境破壞為代價(jià)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以持續(xù)。進(jìn)入新世紀(jì)，節(jié)能環(huán)保和生態(tài)文明建設(shè)日益受到國(guó)家和民眾的重視，節(jié)能環(huán)保建設(shè)將是“十三五”規(guī)劃的重點(diǎn)內(nèi)容之一。企業(yè)生產(chǎn)要降低資源、原材料消耗，減少污染，降低成本，關(guān)鍵是堅(jiān)定地樹(shù)立科學(xué)發(fā)展觀，推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，采用以降低資源、原材料消耗和保護(hù)環(huán)境目標(biāo)的先進(jìn)技術(shù)，按照“減量化、再利用、資源化”的原則，切實(shí)使氮肥生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)方式的根本轉(zhuǎn)變[1]。傳統(tǒng)的高投入、高消耗、高排放、高污染的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，使得以往的發(fā)展付出了高昂的環(huán)境代價(jià)。按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，走低投入、高產(chǎn)出、少排污、可循環(huán)的發(fā)展道路，才能實(shí)現(xiàn)氮肥生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

化肥行業(yè)是我國(guó)實(shí)施節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)之一。近年來(lái)，化肥行業(yè)應(yīng)用了一大批清潔生產(chǎn)及能量綜合利用技術(shù)，如吹風(fēng)氣回收、全低變、脫碳閃蒸氣回收、合成弛放氣與放空氣氫回收、溴化鋰制冷、尿素深度水解、變壓吸附脫碳等先進(jìn)工藝，使小化肥企業(yè)能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

1 工藝技術(shù)方案選擇

溴化鋰機(jī)組包括溴化鋰吸收式制冷機(jī)和溴化鋰直燃型制冷機(jī)兩大類。溴化鋰吸收式制冷機(jī)：在溴化鋰吸收式制冷中，水作為制冷劑，溴化鋰作為吸收劑。

根據(jù)晉豐聞喜分公司現(xiàn)狀，選擇溴化鋰吸收式制冷機(jī)。目前，本公司采用二氧化碳汽提法生產(chǎn)尿素，生產(chǎn)時(shí)高壓洗滌器產(chǎn)生123℃的高調(diào)水，用循環(huán)水冷卻至 110℃，再回流高壓洗滌器循環(huán)使用，沒(méi)有利用高調(diào)水的余熱，而且循環(huán)水冷卻也需要消耗能量。高調(diào)水的流量 280m3/h～300m3/h，進(jìn)高壓洗滌器的溫度110℃左右，出高壓洗滌器的溫度123℃，經(jīng)尿素循環(huán)水降溫后回高壓洗滌器循環(huán)。經(jīng)計(jì)算，擬新增制冷量為125千kJ/h溴化鋰制冷機(jī)組，采用溴化鋰吸收式制冷機(jī)，產(chǎn)生低溫冷水冷卻水。低溫冷水可送往以下兩處：①18萬(wàn)噸合成氨聯(lián)產(chǎn)30萬(wàn)噸尿素系統(tǒng)脫碳三氣換熱器前新增變換氣換熱器，冷水送至此新增換熱器處，降低變換氣溫度，達(dá)到提高氣體凈化度的目的；②18萬(wàn)噸合成循環(huán)氣水冷后新增換熱器，冷水送往新增換熱器處，降低循環(huán)氣溫度，提高分離效果和降低循環(huán)氣合成進(jìn)口氨含量，提高氨產(chǎn)量[2]。

從尿素高洗器來(lái)的高調(diào)水（溫度約 123℃），進(jìn)入溴化鋰制冷機(jī)組，溫度降到110℃，經(jīng)高調(diào)水泵加壓后回到高洗器。

循環(huán)冷卻水來(lái)自新建 1000m3/h的循環(huán)水系統(tǒng)，進(jìn)入溴化鋰制冷機(jī)組，給溴化鋰機(jī)組降溫后回到循環(huán)水系統(tǒng)。

溴化鋰?yán)渌鞒蹋孩購(gòu)木彌_槽來(lái)的水進(jìn)入溴化鋰制冷機(jī)降溫，產(chǎn)生的冷水送18萬(wàn)噸三氣換熱器前新增變換氣換熱器處，冷水換熱后回到緩沖槽；②從緩沖槽來(lái)的水進(jìn)入溴化鋰制冷機(jī)降溫，產(chǎn)生的冷水由送至12萬(wàn)噸合成循環(huán)氣冷排后新增換熱器處，冷水換熱后回到緩沖槽。見(jiàn)圖1。

圖1 溴化鋰?yán)渌鞒?/p>

本工程項(xiàng)目總投資447.93萬(wàn)元，主要包括：①溴化鋰機(jī)組；②一套循環(huán)水系統(tǒng)。

項(xiàng)目總投資為：447.93萬(wàn)元；建設(shè)投資：436.32萬(wàn)元。其中：設(shè)備購(gòu)置費(fèi)288萬(wàn)元，占建設(shè)投資66%；安裝工程費(fèi)55萬(wàn)元，占建設(shè)投資12.6%；建筑工程費(fèi)27萬(wàn)元，占建設(shè)投資6.2%；

其他費(fèi)用：66.32萬(wàn)元，占建設(shè)投資15.2%。

2 投產(chǎn)前的能耗

根據(jù)循環(huán)水進(jìn)出口溫差（進(jìn)口溫度32℃，出口溫度為 38℃），根據(jù)Q=CM（T進(jìn)－T出） 折算該部分熱量共需要循環(huán)水量為 600m3/h。（循環(huán)水價(jià)按0.2元/噸考慮，則此部分可節(jié)省的費(fèi)用總計(jì)為 120 元/h。）

在本項(xiàng)目尚未投產(chǎn)之前，生產(chǎn)用原料氣溫度太高，為全廠生產(chǎn)用原料氣提供冷源的冷凍系統(tǒng)負(fù)荷太大，此部分電耗較高。

牛皮糖瞟了一眼保安，那個(gè)保安十分年輕，還像一個(gè)毛都沒(méi)有長(zhǎng)全的雛雞。他倒真沒(méi)有把他當(dāng)回事。就說(shuō)，我找鎮(zhèn)長(zhǎng)。

本項(xiàng)目增加溴化鋰機(jī)組后回收的冷量總計(jì)為3490kW，部分冷量可以全部替代工廠原有冷凍系統(tǒng)提供的冷量，根據(jù)現(xiàn)有冷凍系統(tǒng)制冷機(jī)的COP（取3.28）值折算，溴化鋰提供的冷量能為原有冷凍系統(tǒng)節(jié)省電費(fèi)1065kW/h，氮肥企業(yè)工業(yè)電價(jià)按 0.5元/度計(jì)算，將會(huì)為工廠帶來(lái)645元/h的凈收益。

3 投產(chǎn)后的能耗

3.1 循環(huán)冷卻水冷卻機(jī)組有循環(huán)水的消耗

溫水型溴化鋰機(jī)組冷卻水分別如下：溴化鋰系統(tǒng)進(jìn)口溫度32℃，出口溫度為 38℃，水量為860噸。循環(huán)水價(jià)按0.2元/噸考慮，則此部分的費(fèi)用總計(jì)為172元/h。

3.2 機(jī)組運(yùn)行時(shí)電耗

本項(xiàng)目溴化鋰機(jī)組電耗約為10.6kWh；冷水泵電耗約為55kWh；冷卻水泵電耗為 110kW；高調(diào)水二級(jí)泵（備用）電耗約為22kWh；方形冷卻器 （備用） 電耗約為 37kWh;總耗電為234.6kWh。尿素合成氨企業(yè)工業(yè)電價(jià)按0.5元/度計(jì)算，則此部分的費(fèi)用總計(jì)為117.3元/h。

4 節(jié)能效益評(píng)價(jià)

根據(jù)2和3中的相關(guān)數(shù)據(jù)得出，節(jié)能效益=本項(xiàng)目投產(chǎn)前能耗－本項(xiàng)目投產(chǎn)后能耗。

按項(xiàng)目?jī)赡辏?6000 h）的節(jié)能收益計(jì)算得如下結(jié)果：

節(jié)能效益= （A＋B-C-D） ×16000

節(jié)能效益= （120＋645－172－117.3） ×16000=761.12萬(wàn)元

4.1 節(jié)能效益和環(huán)保效益

高壓洗滌器產(chǎn)生 123℃的高調(diào)水，用循環(huán)水冷卻至110℃，再回流高壓洗滌器循環(huán)使用，未用高調(diào)水的余熱，浪費(fèi)了熱能，而且循環(huán)水冷卻也需要消耗能量。針對(duì)這一情況，新增制冷量300萬(wàn)大卡溴化鋰機(jī)組，利用該部分熱水余熱，采用吸收式制冷，產(chǎn)生低溫冷水冷卻水。低溫冷水送往以下兩處：①脫碳三氣換熱器前新增變換氣換熱器，降低變換氣溫度，達(dá)到提高氣體凈化度的目的；②合成循環(huán)氣換熱器，降低循環(huán)氣溫度，提高分離效果和降低循環(huán)氣合成進(jìn)口氨含量，提高氨產(chǎn)量。

利用低溫冷水冷卻進(jìn)三氣換熱器前變換氣，可以降低冰機(jī)負(fù)荷；新系統(tǒng)合成循環(huán)氣冷卻，降低循環(huán)機(jī)入口溫度，提高氨分離效果，增加產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。從而，有效的節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，是典型的節(jié)能環(huán)保型項(xiàng)目，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策[3]。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目總投資為447.93萬(wàn)元，項(xiàng)目年均可實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額173.80萬(wàn)元，繳納所得稅43.45萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)稅后利潤(rùn)130.35萬(wàn)元，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較好。本項(xiàng)目實(shí)施后，社會(huì)效益顯著，表現(xiàn)在如下幾方面：

1） 改善了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量；2） 節(jié)約能源，降低產(chǎn)品的能耗，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用；3）增加當(dāng)?shù)氐呢?cái)政收入，支援地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

合成氨行業(yè)幾十年的發(fā)展證明，節(jié)能降耗是一項(xiàng)長(zhǎng)期重要的任務(wù)。從實(shí)際情況分析，該項(xiàng)目能夠有效的節(jié)約能源，資源循環(huán)利用，是典型的節(jié)能環(huán)保型項(xiàng)目，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。并具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。為今后的節(jié)能工作注入技術(shù)支撐力量。