CN101407326A - 一种废物燃烧发电配套合成氨联产尿素的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将废物燃烧发电与合成氨联产尿素进行配套运行、循环互利的生产方法。本发明首次提出以废物为原料生产合成氨，废物燃烧发电与合成氨联产尿素配套运行。将传统废物燃烧发电的前半部分与传统以优质煤为原料的合成氨联产尿素的后半部分进行有机结合，以自产氨水洗涤净化废物燃烧烟气，循环互利。既扩大了合成氨生产的原料来源，又解决了传统的废物燃烧发电的缺点；而且，还解决了废塑料、废橡胶、废弃的化纤织物的处理难题，另外既节约能源又保护环境。

Description

一种废物燃烧发电配套合成氨联产尿素的生产方法

技术领域

本发明涉及合成氨联产尿素的生产方法，具体地说是一种将废物燃烧发电与合成氨联产尿素进行配套运行、循环互利的生产方法。

背景技术

众所周知，我国比较成熟的废物燃烧发电和合成氨联产尿素生产已有多年的历史。但是传统的废物燃烧发电，也有两大缺点：(1)、燃烧温度低，导致发电效率低，也不利于热电联产；(2)、燃烧烟气毒性大，除污成本高。这两大缺点导致传统的废物燃烧发电厂的经济效益不好，其利润目前主要来源于国家的政策优惠。传统煤方案生产合成氨联产尿素也有五大缺点：(1)、高碳低硫优质煤的原料来源很有限；(2)、煤是不可再生的资源；(3)、能耗高，我国合成氨生产能耗约占全国能耗的4％；吨氨生产成本中能源费用占70％以上；(4)、除污成本大；(5)、半个多世纪以来，电价与煤价相比，电价呈下降趋势，煤价呈上升趋势；而且，国家目前对化肥用煤的政策性低价，受到两方面压力，一是市场经济的理念压力，二是入市后的国际压力。针对传统废物燃烧发电的两大缺点和传统煤方案生产合成氨联产尿素的五大缺点，发明人提出以废代煤的思想，废物燃烧发电与合成氨联产尿素配套运行、循环互利。

发明内容

本发明首次提出以废物为原料生产合成氨，废物燃烧发电与合成氨联产尿素配套运行。将传统废物燃烧发电的前半部分与传统以优质煤为原料的合成氨联产尿素的后半部分进行有机结合，以自产氨水洗涤净化废物燃烧烟气，循环互利。既扩大了合成氨生产的原料来源，又解决了传统的废物燃烧发电的缺点；而且，还解决了废塑料、废橡胶、废弃的化纤织物的处理难题，另外既节约能源又保护环境。

实现本发明的具体技术方案，包括以下步骤：

1、用氨合成反应热烘干、加热有机废物，如秸秆、生活垃圾、城市下水道的污泥、废塑料、废橡胶、废弃的化纤织物等；

2、已烘干、加热的废物燃烧，其中高热值的废塑料、废橡胶相当于起“助燃剂”的作用；

3、热电联产，高温燃烧热通过锅炉产生蒸汽推动热电联产设备发电，热电联产的可用热一部分用作合成氨联产尿素生产的工艺用热，热电联产的可用热大部分用于居民集中供热；

4、电解制氢，作为合成氨的原料：可以采用二十多年前美国发明的一种电解制氢方法，美国已用这种方法建成较大规模的制氢工厂。影响这种方法推广的因素是它对环境有污染：(1)产生二氧化碳；(2)废电解液是酸性的。本发明是整体配套运行，这两个缺点都可以克服：(1)二氧化碳正是下述第14步合成尿素的原料，多余的二氧化碳制干冰；(2)酸性废电解液与醎性的废物燃烧灰烬中和，形成水溶性钾盐予以回收，中和后的固渣主要是硫酸钙，对环境无害；

5、氢气与氮气合成氨，其中氨合成反应热循环回第1步去烘干、加热废物，氮气的制备来自下述第10步；

6、氨气吸收：用工艺水和从氨合成塔中出来的氢、氮、氨混合气接触，吸收其中氨气得到高于常压的氨水，氨溶于水放出的热量循环回第3步热电联产；

7、氢、氮气从氨水中溢出后，经干燥后，再加压，循环回到氨合成塔；

8、气态氨制备：氨水经减压脱吸出氨气，干燥后，作为尿素的原料；

9、燃烧烟气的净化：用脱吸后的氨水，逆流两次喷淋洗涤燃烧烟气，洗涤产物为含氯化铵、磷铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、亚硝酸铵、硝酸铵等的水溶液，当烟气中的氯化氢、硫氧、氮氧、磷氧化合物都被洗涤干净后，如果溶液中还有氨剩余，则形成碳酸氢铵。经过净化后的烟气中，还剩下氮气、二氧化碳、氧气、水蒸汽；

10、燃烧烟气的分离：对经过净化后的烟气，进行冷却、冷凝。由于冷凝温度不同，各成分依次分离，首先是水蒸汽，接着二氧化碳形成干冰，最后对剩下的氧气、氮气做进一步降温分离，少量纯氮气循环回上述第4步去合成氨，大部分纯氮气外销，同时采用节能效果好的冷热联供技术，在冷却烟气的同时，加热烘干第9步得到的洗涤产物；

11、含磷混合氮肥和氮磷钾混合肥的制备：将上述第4步回收的水溶性钾盐溶液和第9步得到的洗涤产物用工艺余热烘干成为含磷混合氮肥和氮磷钾混合肥；

12、将第8步得到的干燥的氨气与第4步得到的二氧化碳合成尿素，其中放出反应热循环回第3步热电联产。

由于循环初始启动时，氨还没有合成，无氨合成反应热烘干加热废物，所以要预备少量汽油点火，确保循环一旦启动，就立刻形成高温热。废物一旦燃烧，就立刻需要氨水洗涤烟气，但此时氨还未合成，所以要预备一些氨水。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和效果。

1、提高废物燃烧发电的温度。传统废物燃烧发电厂是废物加少量汽油同空气燃烧，为了提高废物燃烧温度，本发明采取了两个措施：(1)、用氨合成反应热烘干、加热废物；(2)、用高热值的废塑料、废橡胶做“助燃剂”。燃烧温度高带来发电效率高、能实现热电联产、能实现热能梯级利用、能实现冷热联供。

2、废物燃烧烟气采用自产氨水洗涤净化，对烟气中氯化氢、硫氧、氮氧、磷氧化合物，除污效果好。

3、在电解制氢气和烟气氨水洗涤净化过程中，自然产出合成氨生产需要的纯净氮气和合成尿素需要的纯净二氧化碳。

4、能量循环利用，能耗大幅度降低。传统煤方案“煤造气制氢”，大量消耗优质煤，也要外购电。本发明“自发自用”，能实现电的“自给自足”，耗电没有成为本文方案的“包袱”；本发明还能对外供蒸汽，可以在工厂周围形成较大的居民集中供热区。

5、本发明变废为宝，使废物成为继煤、油、天然气之后的、合成氨联产尿素的“第四原料”。同时，由于废物比煤便宜得多，单位产品成本降低。

Claims (1)

1、一种废物燃烧发电配套合成氨联产尿素的生产方法，其特征在于它包括以下具体步骤：

(1)、用氨合成反应热烘干、加热有机废物；

(2)、已烘干、加热的废物燃烧；

(3)、热电联产，高温燃烧热通过锅炉产生蒸汽推动热电联产设备发电，热电联产的可用热一部分用作合成氨联产尿素生产的工艺用热，热电联产的可用热大部分用于居民集中供热；

(4)、电解制氢，作为合成氨的原料，副产二氧化碳作为下述第(12)步合成尿素的原料，多余的二氧化碳制干冰；副产酸性废电解液与醎性的废物燃烧灰烬中和，形成水溶性钾盐予以回收；

(5)、氢气与氮气合成氨，合成反应热循环回第1步去烘干、加热废物，氮气的制备来自下述第(10)步；

(6)、氨气吸收：用工艺水和从氨合成塔中出来的氢、氮、氨混合气接触，吸收其中氨气得到高于常压的氨水；氨溶于水放出的热量循环回第(3)步热电联产；

(7)、氢、氮气从氨水中溢出后，经干燥后，再加压，循环回到氨合成塔；

(8)、气态氨制备。氨水经减压脱吸出氨气，干燥后，作为尿素的原料；

(9)、燃烧烟气的净化：用脱吸后的氨水，逆流两次喷淋洗涤燃烧烟气，脱除烟气中的氯化氢、硫氧、氮氧、磷氧化合物等有毒有害废气；

(10)、燃烧烟气的分离：对经过净化后的烟气，进行冷却、冷凝。由于冷凝温度不同，各成分依次分离，水蒸汽、二氧化碳、氧气和氮气，除少量纯氮气循环回上述第(4)步去合成氨外，其余二氧化碳、氧气和氮气全部回收他用；同时采用节能效果好的冷热联供技术，在冷却烟气的同时，加热烘干第(9)步得到的洗涤产物；

(11)、含磷混合氮肥和氮磷钾混合肥的制备：将上述第(4)步回收的水溶性钾盐溶液和第(9)步得到的洗涤产物用工艺余热烘干成为含磷混合氮肥和氮磷钾混合肥；

(12)、将第(8)步得到的干燥的氨气与第(4)步得到的二氧化碳合成尿素，其中放出反应热循环回第(3)步热电联产。