合成氨尿素装置减排CO2节能创新工艺发展前景探索.docx

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合成氨尿素装置减排CO2节能创新工艺发展前景探索

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任海斌

摘要：本文主要以合成氨尿素为立足点，阐述了其在CO2减排节能创新背景下的工艺发展前景进行了详细阐述，以此达到为相关人员提供借鉴、建议，进而促进合成氨尿素更好发展的目的。

关键词：合成氨;尿素;节能;创新工艺

1工艺设计前景分析

立足生产能力角度来讲，每年所需的合成氨尿素装置合成氨数量在10万t，平均至每天其合成量为300t，仅每小时就能合成12.5t氨。对于合成尿素产品来讲，其量产每年在17万t左右，平均每天合成尿素产品为510t。在合成氨的过程中，其压力应稳定在24MPa，而对于尿素来讲，其压力相较于氨来讲要低，为22MPa。

2创新节能设备及技术前景分析

对合成氨尿素装置深入了解可知，其底部烧嘴是用于蒸汽转化的筒状炉，由于其没有引风机装置，所以其主要采用上烟道的方式，确保炉的热效率保持在90%以上。天然气原料在冷凝液和热水同步作用下会处于饱和状态，蒸汽也由此形成，使得工艺蒸汽大大缩减。在CO一次等温变换下，固有的低变和中变将会通过整合转变为一次变换，之后借助冷凝液作用达到去除反应热的目的，不仅天然气蒸汽获得了热源，而且热能低位利用率也显著提升。

在联尿脱除过程中主要应用的是变换气的方式，这时CO2会以合成尿素气提剂“身份”存在，一方面实现对尿液中甲胺的分解，另一方面将尿素生产过程中的尿素原料CO2进行压缩，从而使合成氨里CO2从中脱除出来，化学再生溶剂也能得到有效的节约。同时，在对新鲜合成器进行脱水处理时可以采用分子筛来完成，这样可以有效消除氧化作用下的微量毒物且免去了冷冻分氨的步骤，与以往原有回路相比，大约会有20%的气体会直接与氨合成，在此背景下，入塔气氨和循环气会明显降低，而分氨提升，进而缩减了冷冻功和压缩功。对于处于gc轴的径向塔而言，其会被当做合成氨的重要装置，之后利用微型颗粒催化剂，促进了氨净值和反应热的同步提升。这时产生的副产蒸汽总量可达到1000kg/t，比以往方式节约了超过0.7吉焦的吨氨。在平衡、对称和双列压缩机整合运用下，不仅缩减了压缩机的投入数量，而且设备工作效率也大大提升。此外，想要使换热设备传热效率提升至更高，翅片管型转化换热炉未尝不是一种很好的选择，可以实现控制设备造价、提升热能利用率的双重目的。

3工艺单元组成前景分析

一是，富氧自然转化、换热转化及圆筒颅内蒸汽转化是构成三段换热转化的三个核心要素;二是，原料天然气饱和塔会将天然气作为首要蒸汽转化的对象，之后通过与冷凝液的相互作用形成蒸汽，从而达到缩减工艺消耗蒸汽的目的;三是，就CO一次等温变化來讲，其是低变和中变的合并、融合，而采用省略中变设备、热回收设备和换热设备的方式，变换流程就不会像以往那么繁琐，热能利用回收率也得到了优化。同时，简化流程还能够使中变过程中的铁路催化剂更快速的还原与升温，有效避免了以往因放硫不充分而引发中变中的铜基催化剂中毒情况;四是，要把握住变换气联尿的过程，促使高温变换气向尿素气提剂的转变，保证尿液中甲胺得到应有的分解和尿液浓度的标准度。也正是上述四个工艺单元，是尿素生产过程中必不可缺的过程。

4工艺流程前景分析

4.1生产合成气的流程

天然气转化时需要将其置于圆筒炉当中，在经过脱硫槽后直接汽提饱和塔当中，在此背景下，原本干燥的原料气因受到热水喷淋作用很快达到饱和程度。这时，需要在水碳比例3：1引导下，将蒸汽置于其中进行有效的补充，确保其满足相应的比例标准。接着，还要将重点放在流段加热上，根据流向不同将其分成三路，即二段炉、换热转化器以及圆筒炉管，从镍催化剂借力顺利完成换热转化。针对富氧空气进行预热处理，添置炉顶位置，借助混合器的作用将其进行混合，以此保证炉上半部分空间充分燃烧，并达到标准高温，然后催化剂床是实现其进一步转化的关键。通常经过二段炉作用转化的气体其出炉温度在980℃左右，随后要将此气体再次置于换热转化器当中，以废锅副产蒸汽方式为辅助将其冷却，冷却温度保持在200-230℃为宜，这也是能够放入一次等温变换炉的重要标准。这个过程中，触媒管会受到一定的影响而出现变换反应热，这时为了达到清除这一反应的目的，可以使用热水，从而使CO放热反应基于低温环境下进行。对于变换气CO含量，其大约在0.4%左右，而温度范围为200-220℃。如果其所处压力条件为5MPa，那么变换气将会直接进入到变换气联尿汽提塔内，CO2接收到变换气会发生净化反应，H2+N2气也由此形成，在外力作用下返回至甲烷工序中。此外，以甲烷工序为辅助而生成的H2+N2气会在压缩工序完成后的基础上进入到氨合成系统当中。

4.2联尿的流程

首先，尿素生产过程中的变换气汽提工作需要将合成氨内CO2去除，之后将尿素和合成氨进行融合，这也是开展尿素一体化生产的重要基