CN102424384A

CN102424384A - 用于尿素生产的二氧化碳净化方法

Info

Publication number: CN102424384A
Application number: CN2011102628755A
Authority: CN
Inventors: 魏天荣; 李建新; 车小军; 程双; 佘林源
Original assignee: Hubei Sanning Chemical Co Ltd
Current assignee: Hubei Sanning Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2012-04-25

Abstract

一种尿素生产原料二氧化碳的净化工艺，适用于尿素生产。通过将压缩后的CO₂液化，换热等方法分离出其中的不凝惰性气体组份（H₂、N₂、CO、CH₄等）和油水等重组分。该方法一方面可提高CO₂浓度到99.5%以上，减少CO₂气体中的油含量，有效提高尿素生产的转化率和产品品质；另一方面将不凝惰性气体组份分离，可取消传统装置中的CO₂脱氢装置，保障尿素高压尾气排放安全，同时分离出的不凝惰性气体组分可回收作为前工序原料利用。

Description

用于尿素生产的二氧化碳净化方法

技术领域

本发明涉及以尿素生产领域，具体涉及一种尿素生产用原料二氧化碳的净化方法。

背景技术

在尿素生产过程中，二氧化碳纯度的高低直接关系到尿素的稳定和经济性运行，一般要求CO₂纯度大于95.7%，纯度越高，尿素消耗越低；纯度越低，尿素消耗会大幅度增加，严重时会造成系统平衡破坏，无法操作；且其中所含油等重组分含碳有机物将在尿素生产的高温环境下形成结垢或积碳，即影响换热效率，又污染尿素降低尿素品质。

传统尿素生产中，原料二氧化碳需经过脱硫、脱氢工序，因精脱硫和脱氢催化反应以及后续高压圈设备防腐需要，需加入占总量0.5~1%的氧气，如专利申请号：CN01128500.1， “尿素合成用二氧化碳原料气的脱氢方法”；在加入空气的同时又将约占空气总量的79%的氮气等惰性气体加入其中，以防止尿素高压系统放空尾气处于爆炸极限之内，从而造成二氧化碳气纯度下降。而以变压吸附脱碳流程得到的原料CO₂，浓度仅95~96%，在加入空气之后，浓度更低。

上述传统工艺中，原料气中氢气的脱除需加入氧气，在一定的温度、压力环境下，在贵金属催化剂作用下氢气与氧气生成水，造成合成氨原料气的浪费。

往复式二氧化碳气体压缩机一般需要往缸内注入一定量的润滑油，以降低活塞环与缸体之间的摩擦系数，提高零部件的使用寿命。然润滑油的加入将会在后续高温环境下因形成结垢或积碳。

发明内容

本发明针对上述不足，提供一种用于尿素生产的二氧化碳净化方法，该方法适用于以CO₂为原料的尿素生产工艺，可有效提高CO₂浓度，降低CO₂气体中的油含量，并能够回收利用对尿素生产有影响的氢气、一氧化碳等。

本发明是这样实现的：一种用于尿素生产的二氧化碳净化方法，经压缩机压缩后的CO₂气体，经过换热器，与从分离器中出来的的净化后的液化CO₂进行换热，降低温度，再经过冷却器，降低CO₂温度至液化点以下进行液化，液化后二氧化碳中的油、水等重组分从分离器底部排出与二氧化碳分离，不凝惰性气体自顶部排出回收；液化的纯净的二氧化碳从分离器中部出来，再通过换热器，与来自二氧化碳压缩机的CO₂气体进行换热，从换热器上部排出的即为净化后的二氧化碳。

经压缩机压缩后的CO₂气体为精脱硫后的气体，压力范围3.0~25.0MPa。

从分离器顶部排出的不凝气体含有H₂、N₂、CO和CH₄，作为生产原料返回前工序。

本发明提供的用于尿素生产的二氧化碳净化方法，其优点在于：

1、可有效提高CO₂浓度。本发明通过将CO₂气体液化，从而分离回收其中的的油水和不凝气体组分，可使CO₂浓度提升至99.5%以上，相应惰性气体浓度降低至0.5%以下。根据《尿素》（袁一主编），惰性气体含量每增加1%，尿素合成转化率降低约0.6%，本发明将杂质气体浓度降低到0.5%以下，提高合成转化率，降低尿素合成压力，提高产量，经济效益显著。该流程特别适合于原料二氧化碳浓度不高的变压吸附脱碳等流程。

2、对于使用往复式二氧化碳压缩机的尿素工艺，可以有效分离出CO₂气体中的油水，提高尿素生产设备的传热效率，提升尿素品质。

3、可以简化尿素生产流程，去掉CO₂脱氢装置。因氢气难溶于液化二氧化碳，可以从气相中分离出去，使CO₂气体中氢气含量小于100ppm，保障了尿素高压尾气排放安全，氢气可以回收再利用。

4、分离器分离出来的不凝气体（H₂、N₂、CO、CH₄等）可送至脱碳等前工序回收再利用，提高资源利用率；底部排出的油等重组分可送至油回收工段。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中1代表冷媒出，2代表冷媒进，3代表热媒进，4代表热媒出。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明作进一步介绍,实施例不会构成对本发明造的限制。

实施例一：

来自往复式二氧化碳压缩机的14.5-25.0MPa的CO₂气a，首先经过热交换器A，与从分离器C中出来的的液态二氧化碳d进行换热，降低温度，再经过冷却器B，将温度降至20~30℃，温度降低后，液化二氧化碳d存储在分离器C，液化后的二氧化碳比重在400~900kg/m³，其中的从压缩机中带来的润滑油和水b沉积在底部，从分离器C底部排除，不凝惰性气体c，主要为H₂、N₂、CO、CH₄等，自顶部排出分离，液化的二氧化碳d从分离器C中部出来后，通过热交换器A，与来自二氧化碳压缩机的二氧化碳 a进行换热，回收热量，净化后的二氧化碳e再经过蒸汽加热器D，加热至100-120℃,送入尿素合成系统。

实施例二

来自往复式二氧化碳压缩机的3.0~6.0MPa的CO₂气a，首先经过热交换器A，与从分离器C中出来的的液态二氧化碳d进行换热，降低温度，再经过冷却器B，将温度降至-10~25℃，温度降低后，液化二氧化碳d存储在分离器C，液化后的二氧化碳比重在400~900kg/m³，其中的从压缩机中带来的润滑油和水b沉积在底部，从分离器C底部排除，不凝惰性气体c，主要为H₂、N₂、CO、CH₄等，自顶部排出分离，液化的二氧化碳d从分离器C中部出来后，通过热交换器A，与来自二氧化碳压缩机的二氧化碳 a进行换热，回收热量，净化后的二氧化碳e再经过离心式压缩机压缩后，经过蒸汽加热器D，加热至100-120℃,送入尿素合成系统。

Claims

1.一种用于尿素生产的二氧化碳净化方法，其特征在于：经压缩机压缩后的CO₂气体（a），经过换热器（A），与从分离器（C）中出来的的净化后的液化CO₂（d）进行换热，降低温度，再经过冷却器（B），降低CO₂温度至液化点以下进行液化，液化后二氧化碳中的油、水等重组分（b）从分离器（C）底部排出与二氧化碳分离，不凝惰性气体（c）自顶部排出回收；液化的纯净的二氧化碳（d）从分离器（C）中部出来，再通过换热器（A），与来自二氧化碳压缩机的CO₂气体（a）进行换热，从换热器（A）上部排出的即为净化后的二氧化碳（e）。

2.根据权利要求1所述的用于尿素生产的二氧化碳净化方法，其特征在于：经压缩机压缩后的CO₂气体（a）为精脱硫后的气体，压力范围3.0~25.0MPa。

3.根据权利要求1所述的用于尿素生产的二氧化碳净化方法，其特征在于：从分离器顶部排出的不凝气体（c）含有H₂、N₂、CO和CH₄，作为生产原料返回前工序。

4.根据权利要求1所述的用于尿素生产的二氧化碳净化方法，其特征在于：从分离器底部排出油、水等重组分送入油回收系统。