变压吸附技术提纯回收甲醇洗放空气中二氧化碳

200年4月第32卷第2期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol 32 No. 2变压吸附技术提纯回收甲醇洗放空气中二氧化碳佘红梅尹广华贾春临(中国石油宁夏石化公司,宁夏银川,750026)摘要宁夏石化公司一化肥合成氨-尿素装置采用变压吸附技术对甲醇洗放空气中的二氧化碳进行提纯回收,每年可增产尿素51840t,实现节能量9366t标准煤,实现二氧化碳减排42430t,为企业增效1814万元取得了良好的经济效益和社会效益。关键词变压吸附技术低温甲醇洗二氧化碳节能减排中国石油宁夏石化公司一化肥合成氨装置是如表1。低温甲醇洗放空气回收CO2工艺中,虽20世纪70年代末成套引进以减压渣油为原料的然变压吸附法具有投资省,生产成本低的优点,但日产100t的合成氨装置。后因渣油供应紧张,不同的吸附压力也会对CO2生产成本造成明显影2000年及2002年将原料更换为天然气,由于原料响。其变化趋势是,吸附压力升高,则要求原料气天然气中C2以上组分很少,低温甲醇洗解吸出的压力升高,最终导致CO2生产成本上升。因此,在供尿素生产的高浓度CO2无法与氨平衡,每天氨满足分离要求条件下,应尽量降低原料气压力。富裕量约130t。同时,低温甲醇洗放空气约根据表1中技术方案的比较,变压吸附工艺1因100oh,CO2含量50%-70%,直接并入尿素吸附压力低,物料消耗低装置投资及运行成本经二氧化碳压缩机利用,由于CO2浓度偏低给尿素济,适合公司生产的实际需要装置的平稳操作带来很大难度。随着能源价格的飞速上涨和国家节能减排工2变压吸附法提纯二氧化碳工艺流程作的深入开展,严格控制物料消耗,以较低的能耗界区外来的原料气,经原料气压缩机压缩至创造更多的社会价值成为企业快速发展的关键。0.25~0.30MPa,经冷却进入PA工序。PSA由8针对一化肥工艺现状,宁夏石化公司充分比较了台吸附塔、4台真空泵组成,其工作过程包括吸多种不同的CO2提纯技术在物料消耗、装置投资附顺放/置换、均压逆放真空、升压等过程,具及运行成本上的特点,选择了具有比较优势的变体描述如下。压吸附工艺(简称KA)。该技术是20世纪70年1)吸附过程。原料气自塔底进人FSA工序代发展起来的一项新兴的气体分离与净化技术具有适用气源广、工艺简单、产品纯度高等优点,次选择吸附下, CH,OH、CO2等组分被吸附下来,已广泛应用于工业气体分离中,在制取高纯氢、空未被吸附的氮气从塔顶流出,经压力调节系统稳分提取富氧及提取COCO2等方面,已经取得了压后放空。很多业绩。采用该工艺可以将低温甲醇洗放空2)均压降压过程。在吸附过程结束后,顺着气中CO2提纯至95%-8%后充分利用2,既可吸附方向将塔内的较高压力的气体放至其他已完以满足公司节能减排的需要,也可以通过废气回收实现装置的增产增收。收稿日期:2008-108;收到修改稿日期:20002-19。作者简介:佘红梅,女,1972年出生,高工,硕士研究生,1996年毕业于抚顺石油学院环境工程专业,现在中国石油宁夏石化公1二氧化碳提纯工艺技术方案的选择司生产运行处工作。联系电话:13995302806;Emil: hrmshe-nxoI@甲醇洗放空气回收CO2几种典型方法的比较petrochina.com,cn1302009年第32卷成再生的较低压力吸附塔,该过程不仅是降压过程,又是提高吸附塔内二氧化碳浓度的过程。表1甲醇洗放空气回收CO2技术方案比较项目改良MEA工艺变压吸附工艺-1变压吸附工艺220%MEA+活化剂、缓蚀剂专用吸附剂专用吸附剂处理原料气/m3h11000010000原料气温度/℃35-4035-40原料中CO2含量,%50-70提纯后CO2含量,%CO2产量/m3h-1≥4000≥4000吸收/吸附类型物理化学吸收物理吸附再生方法蒸汽汽提降压再生流程段再生抽真空抽真空吸收(吸附)压力/MPa常压(6-10kPa)25-0.38吸收(吸附)温度/℃35再生压力/MPa0.030.075-0.075提纯后CO2压力MPa再生温度/℃35-40设备腐蚀有腐蚀没有腐蚀没有腐蚀00mnCO2运行费用/元219,4125.396装置投资/万元3)顺放/置换过程。由于工艺中原料气CO2再生效果更好,动力设备能量利用充分,节能效果浓度变化较大,经均压置换后,吸附塔内CO2纯度好;④吸附剂采用密相装填技术,可进一步减小床可能无法满足产品纯度要求,在均压降压过程结层死空间,提高有效组分回收率。束后设置置换步骤,采用合格CO2置换吸附床层,由于置换气CO2含量较高经鼓风机升压后返回3经济效益分析原料压缩机进口。1)提纯CO2指标见表2,消耗指标见表34)逆放过程。在均压降压过程结束后,逆着表2提纯CO2指标吸附方向进行减压,使被吸附的CO2减压解吸出项目指标来的过程。逆放解吸出来的CO2放入产品二氧化二氧化碳纯度,%碳缓冲罐。原料气出口压力/MPa5)抽真空过程。在逆放过程结束后,逆着吸产量/m3h附方向对吸附塔抽真空,进一步降低压力,使被吸表3每1000CO2(100%)消耗定额附的CO2完全解吸出来作为产品气,同时吸附剂名称消耗定额成本小计/元得到充分再生。甲醇洗放空尾气/m3吸附剂/kl1元/k1.7166)均压升压过程。在抽真空过程完成后,用循环冷却水来自其他吸附塔的较高压力气体对该吸附塔进行电Awh262.50.45元/kWh18.13升压,该过程不仅是升压过程,又是回收其他塔残仪表空气/m3存二氧化碳的过程。按照一化肥尿素设计指标,每1000m3h的7)最终升压过程。在均压升压过程完成后,CO2生产约2.4t尿素,变压吸附装置回收CO2量为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保约30m3/h计算,每天可增产尿素(3000100证系统压力在这一过程中不发生波动,需要通过×2.4×24=172.8t。按全年300d计算,年增产升压调节阀缓慢而平稳地将吸附塔压力升至吸附尿素172.8×300=51840。按2008年尿素销售均压力。价(不含税)1392元/t,尿素生产成本平均1042元流程特点:①低压KA工艺成熟可靠,综合∧计算,每年增加经济效益51840×(1392能耗低;②2~3塔同时进气工艺,吸附剂利用充1042)/10000=1814万元。分,吸附剂用量少;③PSA工艺的真空过程连续2)改造前后主要污染源及污染物排放情况且分组抽真空,抽真空解吸时间增加,因此吸附剂见表4表5。第2期佘红梅等.变压吸附技术提纯回收甲醇洗放空气中二氧化碳表4改造后装置废渣排放量废渣名称排放点名称排放量更换率主要成分处理方法吸附剂甲醇洗尾气回收CO装置16515-1次/15a含改造后增加表5改造前后装置废气排放情况废气名称排放方式排放高度/m排气量/m3h1主要污染物排放去向备注甲醇洗尾气连续201000030%-45%、C25%-7%大气改造前吸附塔出口畜氮气4006000N280%、CO20%改造后从表4、表5可以看出,改造前后废渣排放变氮综合能耗下降1.0637GJ/t。化较多,但废渣为活性炭类吸附剂,可直接送锅炉节能量计算:ΔE=纯氮综合能耗下降值ⅹ焚烧,不对环境造成危害;改造后甲醇洗单元减少CO2回收后纯氮日产量×300=1.0637×1850×尾气量4000~6000m3/h,主要成分是氮气和二氧0.465×300=-274514化碳,满足GB16297-1996《大气污染物综合排放即实施CO2变压吸附后,每年可实现节能量标准》中的二级标准,可以直接排放;改造后无废936t标准煤。水排放。按照回收95%以上纯度的CO2约3000m3/h3)节能减排效益。CO2回收前后尿素产量全年300d计算,每年可减少CO2排放量及综合能耗对比见图1、图23000×24×300×4/22.4/1000=42430t即:实施CO2变压吸附后,每年可减少CO2排放量42430t17004结论16501)变压吸附技术适合低温甲醇洗放空气中CO2的回收,它具有物料消耗低,装置投资及运行1550改遣前改造后成本经济,适合生产的实际需要。图1CO2回收前后尿素日产对比2)宁夏石化公司采用变压吸附技术回收低温甲醇洗放空气,每年可增产尿素51840t,增加经济效益1814万元,实现节能量9366t标煤,实现CO2减排42430t,具有良好的经济效益和社会效68.2益3)宁夏石化公司结合自身生产特点,适时采67.859用具有比较优势的技术,既解决了装置上存在的问题,又促进了节能减排工作的深入开展,具有良672CO回收前CO:后收后好的示范效应。图2CO2回收前后纯氮综合能耗对比参考文献CO2回收后每日增产尿素173t,宁夏石化公1宁平,唐晓龙,易红宏,变压吸附工艺的研究与进展.云南司第一套尿素日均产达1850t,增加能源消耗(包化工,2003,30(3):28-31括增产尿素生产过程中耗能,CO2变压吸附装置2李立清曾光明,唐新村等,变压吸附技术净化分离有机蒸汽消耗的循环水、电、仪表风折能)折能91779CJ,纯的研究进展.现代化工,2004,24(3):27-31USING PSA TECHNOLOGY TO RECOVER CO2 FROMRECTISOL VENTED GASShe Hongmei, Yin Guanghua, Jia ChunlinNingxia Branch Co., Petro China, Yinchuan, 7500261322009年第32卷Abstract PSa technology was used to recover and purify CO from Rectisol vented gas in am-monia-urea plant of Ningxia Branch Co., PetroChina. The technology can increase urea output by51840t/a, save energy by 9366tce, reduce CO2 emission by 42430t, and create economic benefits by18, 140, 000 Yuan RMB, achieving good economic and social benefitsKey words: PSA technology, Rectisol process, CO2, energy saving and emission reduction化肥专利文摘种分解作物秸杆的方法及其制成的肥料本发明公开了一种防结助肥素及其制作方法,所述的防结助肥素按质量组份比,由次磷酸钠30份,碳酸氢钠30份,甲苯酸钠10份,十二烷基硫酸钠10份,人中白10份酵母10份组成;上述防结助肥素的制作方法如下:先将次磷酸钠30份,碳酸氢钠30份,甲苯酸钠10份,十二烷基硫酸钠10份,人中白10份,酵母10份混和、碾碎,然后在常温下发酵2d天,再包装即可。专利号:200510100208,1公开时间:2007-1207发明人:郑芹锐新型颗粒腐植酸复合肥本发明专利的目的是针对当前作物秸杆处理中一直没有一种行之有效的方法的问题,一改作物秸杆微生物处理技术途径的思路提供一种分解作物秸杆的方法。用本专利的方法制成的肥料,固体肥料中有机质含量达60%,氮素含量为6%,其中60%为速效性氮磷素含量为2%,微量元素总量为2%。液体肥料中除含有植物必需的营养元素外,还含有较多的可溶性有机化合物,这些有机化合物对植物生长发育有明显的刺激作用,是生产植物叶面肥料的好原料,也可直接用于基质培养的营养液,管道施用的液体肥料等。专利号:ZL00112512.5公开时间:2008-0401发明人:李玉清赵美芳余德贵新一代环境友好型植物生长调节剂番塔斯-全抗1号”是一种新型的植物“抗逆免疫物质”,不含已知的5大植物激素成分,它能迅速激活植物耐逆耐抗病基因,诱导植物体内“伟哥”一氧化氮(NO)的释放,调动植物体内的潜能,改善植物内部的微环境,协调植物体内源激素代谢的平衡;抵抗干旱、低温、盐碱、水涝、药害肥害等不良环境的侵扰,并有效预防多种病害发生,促进植株地上部和地下部的协调生长,促进氨基酸、维生素和蛋白质的合成,提高雌花数,增加产量、改善品质专利号:Z20061007240.3公开时间:200803-26发明人:李玉清赵美芳余德贵多功能缓释长效复合肥该项技术属国家发明专利,含有植物生长所必需的多种常量营养元素和中微量营养元素及氨基酸、腐植酸、有机质生长促进剂、肥料增效剂、缓释长效剂等多种有效成分。具有缓释、长效、肥料利用率高、改良土壤、提高品质、增产显著等特点。尤其适用于长年使用化学肥料和贫瘠的土壤。适合各类土壤和不同作物。可一次性做底肥,不必追肥。作物前期不疯长,后期不脱肥,肥料释放养分速率与作物吸收养分趋于同步。该产品较同等养分的肥料相比可增产15%28%。专利号:Z95107433.4公开时间:2007-0908发明人:丁肇珊绿色混合肥料及其制备方法本发明涉及一种绿色混合肥料及其制备方法,它是由大量营养元素、中量营养元素、微量营养元素、有机肥、绿肥、炭肥、沼肥所组成;所述大量营养元素为氯化铵、磷酸钾、尿素;所述中量营养元素为钙镁磷、硫酸镁、硫酸钾;所述微量营养元素为锌肥、硼肥;所述有机肥,是指把pH为7.7~8.0的有机肥发酵之后晒干的成分;所述绿肥为pH3.8-4.2的木炭液、pH4.8~5.2柞树叶液;所述泥炭肥为pH4.5~6.5的草炭肥、pH4.5-6.5的煤矸石;所述沼肥为pH6.5-8.·0沼气肥料在池内发酵好的液体。本发明的绿色混合肥料具有绿色环保,以提高农作物质量,改善土壤硬化,增加土壤养分,提高农作物抗旱、抗寒能力专利号Z200610016551.2公开时间:2008330发明人:申风吉·本刊