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；

2.四川天人化學工程有限公司，四川 成都 610031；

3.曲靖市中小企業生產力促進中心，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；

2.四川天人化學工程有限公司，四川 成都 610031；

3.曲靖市中小企業生產力促進中心，云南 曲靖 655000）

簡要介紹了四川天人化學工程有限公司對河南金大地化工有限責任公司尿素廠一套變壓吸附脫碳裝置的改造技術及運行后的各項指標情況。

變壓吸附；尿素脫碳；節能；降耗；改造

2013年，河南金大地化工有限責任公司尿素廠建設了一套處理變換氣量為64500Nm3/h的變壓吸附裝置，因氫氣、氮氣、一氧化碳氣體損失較大，導致合成氨消耗同行業相比較高。而用于尿素生產的二氧化碳氣體濃度比濕法脫碳的98%明顯低，導致尿素產品氨消耗較高。經過深入細致的考察論證，決定采用四川天人化學工程有限公司的《來回變壓吸附工藝》（ZL00113035.8）專利技術對原有裝置進行改造。四川天人化學工程有限公司經過7天（預期20天）的兩次改造施工，裝置投入運行后，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，氨醇總產量每天將增加5噸以上，現對該技術的應用情況作一簡單的總結。

1 變壓吸附脫碳裝置工藝

河南金大地化工有限責任公司尿素廠，變壓吸附脫碳由兩個系統組成，即一段提純系統、二段凈化系統，兩系統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）的變換氣進行多塔吸附，出脫碳系統的貧CO2氣進入聯醇裝置，生產甲醇，甲醇出口氣體進入一氧化碳、CO2凈化裝置后送氨合成系統。一段提純裝置逆放解吸與抽空脫附結合，脫附的高濃CO2氣體用作尿素生產裝置的氣源。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 改造前裝置的運行數據

改造前，進脫硫工段變換氣61500Nm3/H，混合本工序循環壓縮機流量3000Nm3/H，合計進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臺循環增壓機315KW。逆放氣CO2濃度44%進入循環壓縮機，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 改造后裝置的運行數據

改造后，由于壓縮機打氣量隨氣溫變化，進脫硫工段變換氣60000Nm3/H，混合本工序循環壓縮機流量1500Nm3/H，合計進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氣損失。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堿，經過分析，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臺循環增壓機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 改造前后裝置的運行數據對比

改造后變換氣量減少1500Nm3/H，但是合成氨產量沒有下降，對應尿素產量沒有下降，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有效氫氮氣。

二段抽空流程改造成三段抽空流程，未增加新動力設備。脫碳總電耗降低大約100kw。一二三段壓縮機打氣量減少1170Nm3/H，節煤102kg/H，合成壓縮機節電為到215kw。總計節約電耗315kw。

2.4 技術改造的效益分析

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

3 結語

從以上結果可以看出，四川天人化學工程有限公司采用《來回變壓吸附工藝》專利技術對河南金大地化工有限責任公司尿素廠原建設的一套變換氣變壓吸附脫碳裝置改造，不僅節約了用電量，同時回收了排放氣中的有效氣體，減少了噸氨煤電消耗，同時對環境保護效果明顯。改造后各項數據明顯優于改造前，具有良好的經濟效益和社會效益。該技術值得推廣應用。