氨凈化脫碳二氧化碳氣純度優化

李海龍，孫向峰

（兗礦魯南化肥廠，山東 滕州 277500）

氨凈化脫碳二氧化碳氣純度優化

李海龍，孫向峰

（兗礦魯南化肥廠，山東 滕州 277500）

對NHD溶液脫碳工藝中，如何提高二氧化碳純度，減少氫含量做出了分析，提出了有效的控制方法，并附有簡單的工藝流程及敘述。

閃蒸;NHD法脫碳;貧液;富液;CO2純度

由于農業是我國國民經濟發展的主要命脈，因此尿素的生產一直在整個化工行業占有重要比例。隨著科學技術的不斷發展和完善，尿素的生產工藝也在改進，由傳統的碳氨鹽水溶液全循環法過渡到二氧化碳氣提法，采用二氧化碳氣提生產工藝的優點可以大大減少蒸汽的消耗，但其高壓圈對二氧化碳純度要求比較高，特別對氫含量的要求在50×10－6以下，這是由于在尿素生產中為了減少硫化氫對設備的腐蝕，在其原料氣二氧化碳中加入適量的空氣， 控制氧含量為 0．6×10－6～0．8×10－6，以保持在設備內表面形成氧化膜，達到保護設備的目的。若氫含量較高，在設備內與氧氣混合達到爆炸極限，就會引發爆炸事故，為此，優化二氧化碳純度極為重要，勢在必行。

目前，絕大多數尿素生產用的原料氣二氧化碳來源于合成氨凈化的脫碳工序，而NHD溶液法脫碳由于工藝簡單，易于操作而被廣泛應用，本文主要講述NHD溶液法脫碳中二氧化碳氣體純度優化過程。

1 流程

NHD溶液法脫碳工藝流程簡述:采用3．7MPa的水煤氣作為原料氣，原料氣經過變換系統完成反應:CO＋H2O＝CO2＋H2，成為變換氣。 變換氣經脫硫工序后被稱為脫硫氣，其主要成分有H2（64．3%）和 CO2（35．7%），還含有少量的 H2S 和COS，脫硫氣進入脫碳塔，從脫碳塔頂噴淋溫度為－5．5℃的NHD貧液，在塔內充分吸收CO2和少量的H2S后，氣體進入后續工序。出塔底的NHD富液進入水力透平回收靜壓能后與不經透平的富液混合，進入脫碳高壓閃蒸槽，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸塔內解吸出來。此氣體即高壓閃蒸氣，高壓閃蒸氣和自脫硫工段來的脫硫閃蒸氣混合后進入脫碳閃壓機，閃蒸氣升壓、冷卻后去脫硫工段循環吸收。從高壓閃蒸槽底部出來的溶液，部分去脫碳溶液過濾器，部分被氨冷器冷卻至6．68℃，兩路混合后，減壓進入低壓閃蒸槽，壓力0．2MPa，在此大部分溶解的CO2氣體被解吸出來，CO2純度≥99%、溫度－3℃，此氣體即CO2氣，經CO2氣液分離器分離掉水及夾帶的NHD液后送往尿素車間。低壓閃蒸槽底部出來的富液進入氣提塔，溶液與氣提氮氣在填料層內逆流接觸，此時溶液中溶解的剩余CO2被氣提出來，排入大氣。 從氣提塔底出來的貧液（－5．5℃），經脫碳貧液泵提壓后進入脫碳塔上部循環吸收。流程圖詳見圖1。

2 分析

由上述流程可知，送尿素工段的CO2氣體是從低壓閃蒸槽解析出來的，要求純度≥99%，其中含有少量的H2S和高壓閃蒸槽未完全解析出的H2，只有做到更加徹底地消除H2和H2S，才能有效提高CO2純度。而H2S只能在脫硫工段進行控制，所以目前的主要任務就是減少H2含量，因為H2是尿素生產中的不安全因素。多年的生產經驗證明，有2種有效的調整方法可以減少其H2含量。

2．1 調節脫碳循環量

在不影響脫碳指標的前提下，適當減少脫碳循環量可以有效地控制H2含量，因為循環量越小，溶液在高閃槽中停留的時間就會越長，閃蒸的效果就會越好。減少循環量的制約因素就是脫碳指標，其調節方法主要有:

（1）嚴格控制脫碳溶液的水含量:脫碳溶液水含量一般控制在2%～5%，若水含量較高，可開啟脫水裝置并加大氣提氮氣量，將其降至低限，只有降低水含量，脫碳塔出口指標得到改善，脫碳循環量才能得到有效的降低。

（2）控制脫碳溶液的溫度:脫碳溶液的溫度要求在－5℃左右，其冷源主要是氨冷器，用液氨進行冷卻，加大冷凍液氨的量，適當降低脫硫氣的溫度都是控制脫碳溶液溫度的有效方法。

（3）適當提高脫碳塔的壓力，并保持壓力的穩定有利于脫碳的指標的降低。

2．2 調節高壓閃蒸槽壓力

由亨利定律可知:PA＝KX*XA，氣體在液相中的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比，所以適當降低高閃槽壓力，即降低了氣相中H2的分壓，有利于H2的解析與釋放。我廠高閃槽壓力基本控制在0．65MPa左右，但高閃槽的壓力要靠脫碳閃壓機來控制，降得越低，功耗就越大，若CO2純度比較低，嚴重影響到尿素的安全運行時，可適當開高閃槽現場放空來降低其壓力以保證CO2純度，此方法勢必造成浪費，謹慎使用。

3 結論

二氧化碳是氨凈化的副產物，若犧牲主系統脫碳指標來提高其純度是不可能的，但對于尿素的生產，卻是一個重要的影響因素，兩者相互矛盾，所以在生產操作過程中，要合理調整各項指標，只有及時、合理、準確地把握好整個系統運行狀況，才能采取有效的措施，保證得到高品級的二氧化碳。

Purity Optimization of Carbon Dioxide Gasin D ecarbonization Process of Synthetic Ammonia Purification System

LIHai-long，SUNXiang-feng
（Yankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant，Tengzhon 277500， China）

TQ 441.41

B

1671-9905（2011）08-0060-02

2011-04-25