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有限公司山東章丘250204)

0 前言

山東晉煤明水化工集團有限公司(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。該項目依托明泉化肥廠現有的300kt/a低壓甲醇裝置進行改造，合成氨裝置采用醇烷化工藝精制合成氣后進行氨合成，尿素裝置采用CO2汽提法工藝，年產400kt尿素產品并聯(lián)產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變頻調速裝置，可降低噸尿素電耗，節(jié)能效果相當顯著。

(3)在高壓甲銨冷凝器兩側設置了2臺低壓汽包，用于副產低壓蒸汽。在合成壓力下，原料CO2氣體在汽提塔內汽提分解出尿素合成塔反應溶液，汽提氣在高壓甲銨冷凝器部分冷凝，冷凝熱副產低壓蒸汽送入低壓汽包，可產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)該裝置設計配置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進入低壓吸收塔，進一步吸收氣體中所含的NH3和CO2，低壓回收系統(tǒng)出來的尾氣再經過常壓吸收塔吸收，進一步回收尾氣中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，經自然通風降溫得到尿素顆粒產品。由于化學反應過程、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，造成金屬設施腐蝕，混凝土地面破裂，農作物減產和其他植物枯黃。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。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，對節(jié)能措施的大力鼓勵，明水公司技術人員結合實際情況，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:尿素造粒塔內上升的含尿素粉塵氣體經出氣口增壓裝置增壓進入霧化吸收區(qū)，經霧化吸收后進入高效吸收區(qū)，再經2次霧化吸收進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入三級分離空間，與塔頂冷空氣混合，進一步冷凝含尿素微粒的液滴，然后將符合排放標準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入噴射錯流霧化收集吸收器，進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入高效吸收及液體收集再分布裝置，下降后經降液管進入循環(huán)槽，出循環(huán)槽的循環(huán)液體經過濾裝置進入循環(huán)吸收泵，再由循環(huán)吸收泵加壓后分別進入頂部清洗、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 溴化鋰制冷機組

結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組回收尿素高壓洗滌塔產生的熱源，機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。

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

4 結語

通過以上各種節(jié)能措施的應用，明水公司新增的CO2汽提法尿素裝置較現運行的水溶液全循環(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年底竣工投產并運行良好，達到了預期目標。

2014－12－31)