張寶珠 萬銀霞 張廣瑞(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

1 概述

河南心連心化肥有限公司(以下簡稱心連心公司)“18·30”項目(180 kt/a合成氨和300 kt/a尿素，簡稱二廠，2006年7月投產(chǎn))、“24·40”項目(240 kt/a合成氨和400 kt/a尿素，簡稱三廠，2009年7月投產(chǎn))采用固定層氣化爐、栲膠脫硫、變壓吸附脫碳、中壓氨合成、水溶液全循環(huán)尿素工藝，稱為老系統(tǒng)。2013年11月，新投產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整項目(450 kt/a合成氨和800 kt/a尿素，簡稱四廠)采用四噴嘴水煤漿6.50 MPa(表壓)氣化、耐硫變換、低溫甲醇洗、液氮洗、低壓氨合成、CO2汽提尿素工藝。氣體公司一期為50 kt/a食品級液體CO2，氣體公司二期為100 kt/a食品級液體CO2。

四廠低溫甲醇洗裝置CO2解析塔(T02塔)產(chǎn)品氣流量14 000 m3/h(標態(tài))，其中CO2氣體供老系統(tǒng)使用，壓力為0.14 MPa(表壓)；H2S濃縮塔(T03塔)產(chǎn)出的氣體流量9 000 m3/h(標態(tài))，其中的CO2氣體被放空，壓力為0.07 MPa(表壓)。CO2解析塔和H2S濃縮塔產(chǎn)出的氣體組分如表1所示。

表1 CO2解析塔和H2S濃縮塔產(chǎn)出的氣體組分(體積分數(shù))

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上述兩塔產(chǎn)出氣體的回收利用問題經(jīng)多次調(diào)研和論證，針對CO2解析塔產(chǎn)品氣，2012年四廠投資新建氣體公司二期100 kt/a食品級液體CO2裝置。該裝置2013年11月開車成功后，心連心公司于2013年12月又對CO2系統(tǒng)進行優(yōu)化，將T02塔產(chǎn)品氣送二、三廠，為氮肥生產(chǎn)提供高質(zhì)量的CO2氣，二、三廠的CO2氣體置換出來，供氣體公司二期液體CO2裝置；增設(shè)回收T03塔CO2氣體管線，向二、三廠提供氮肥生產(chǎn)所需CO2氣；并改造液體CO2裝置，以達到增產(chǎn)的目的。

2 工藝流程及說明

四廠低溫甲醇洗裝置采用大連理工大學工藝包及甲醇洗半貧液工藝流程。工藝包設(shè)計初期，考慮到多余的CO2，將T02塔直徑由Φ2 800 mm擴至Φ3 000 mm，管線進行相應(yīng)調(diào)整，CO2產(chǎn)出量由48 000 m3/h(標態(tài))增加至62 000 m3/h(標態(tài))，達到多產(chǎn)14 000 m3/h(標態(tài))CO2的目的，為后續(xù)技術(shù)改造(2012年新建氣體公司二期、2013年12月CO2分級綜合利用)奠定了基礎(chǔ)。全系統(tǒng)CO2分級綜合利用工藝流程見圖1。

圖1 全系統(tǒng)CO2分級綜合利用工藝流程

四廠T02塔多余的CO2原設(shè)計是通過調(diào)節(jié)閥直接送至氣體公司二期，隨著四廠順利投運，CO2純度達到甚至超過設(shè)計值(CO2體積分數(shù)98.5%)，為此，進行了CO2全系統(tǒng)平衡的設(shè)計及分級利用，將四廠T02塔多余的CO2先送二、三廠CO2壓縮工段供氮肥生產(chǎn)，將二、三分廠多余的CO2置換出來供氣體公司二期使用；原先未考慮回收T03塔多余的CO2氣體，故新配T03塔至二、三廠串聯(lián)管線，回收T03塔原放空的高純度CO2供二廠使用，以提高氮肥產(chǎn)量。

3 CO2分級利用工藝原理及優(yōu)點

CO2分級利用工藝原理：四廠多余的CO2純度均在98.8%(體積分數(shù)，下同)以上，二、三分廠CO2純度為98.0%，將高純度CO2供給二、三分廠使用，以提高氮肥產(chǎn)量；同時，將二、三分廠多余的CO2置換出來供氣體公司生產(chǎn)液體CO2。

CO2分級利用工藝的優(yōu)點：①減少碳排放量23 000 m3/h(標態(tài))，減輕了對環(huán)境的污染；②年增產(chǎn)食品級CO2100 kt，經(jīng)濟效益明顯。

4 結(jié)語

為節(jié)約資金和縮短工期，心連心公司技術(shù)人員主動承擔設(shè)計任務(wù)，與二、三、四廠和氣體公司緊密結(jié)合，目前實際每天可創(chuàng)近10萬元的經(jīng)濟效益。為了節(jié)約成本和確保管線順利連通，CO2分級綜合利用項目組利用“24·40”項目、地埋管工程及原料結(jié)構(gòu)調(diào)整項目遺留下來的管道、彎頭、法蘭等材料，按計劃進行管線設(shè)計、噴砂除銹、外防腐等工作，并對各種規(guī)格的管道進行合理布局，通過項目組成員的共同努力，2013年12月底超預(yù)期目標完成任務(wù)，共節(jié)約安裝費用約16萬元。

利用低溫甲醇洗裝置多余的CO2分級綜合利用，既提高了氮肥產(chǎn)量，又能制得食品級液體CO2，是一項投資少、見效快、變廢為寶、綜合效益較好的項目，經(jīng)濟效益可觀，社會效益良好。

(收稿日期 2014- 06- 13)