为积极响应国家西部大开发的发展要求,兖矿集团2008年确立了60万t/a醇氨联产项目,该项目设计规模为30万t/a甲醇、30万t/a合成氨、52万t/a尿素。项目气化部分采用具有自主知识产权的对置式多喷嘴6.5 MPa水煤浆加压气化技术,净化部分采用国内先进的低温甲醇洗技术,氨合成采用瑞士卡萨利公司的三催化剂床两换热器合成塔内件技术。依据项目工艺特点,需设计1套能力为1750 t/d的尿素装置,而目前尿素技术市场上占主导地位的主要有CO2汽提法、NH3汽提法、ACES节能工艺等几种工艺技术,公司经过对国内外尿素生产工艺技术进行分析比较,从降低工程投资、缩短投资回收期考虑,最终选择了斯塔米卡邦CO2汽提工艺。
主要设备的选择
(1)CO2压缩机 采用离心式压缩机,中压蒸汽驱动,总打气量27320 m3/h,最大打气量为正常量的1.15倍,进气压力 0.15 MPa(A),二段排气压力1.8 MPa(A),二段排气温度180 ℃,四段排气压力14.7 MPa(A),轴功率7000 kW。
(2)尿素合成塔 内径2800 mm,塔高约31650 mm,容积200 m3,内装11块塔板,板间距1880 mm,壳体材质16 MnR,衬里材质X2CrNiMo 18143,塔板材质X2CrNiMo 18143。
(3)CO2汽提塔塔 内径2500 mm/2400 mm,塔高约13000 mm,换热面积1680 m2,壳体材质16MnR,列管材质 X2CrNiMo25-22-2。
(4)高压甲铵冷凝器 塔径2135 mm/2060 mm,高约17296 mm ,换热面积2439 m2,壳体材质16MnR,列管材质 X2CrNiMo
(5)高压洗涤器 内径950 mm,高约10735 mm,上部球体直径2830 mm ,换热面积265.7 m2,壳体材质16MnR,列管材质 X2CrNiMo25-22-2。
装置运行及物料消耗情况
系统自2012年10月22日00:16全部打通工艺流程,2013年7月1日的工艺指标如下:尿素日产量1658.72 t,吨尿素氨耗0.588 t/h,2.5 MPa蒸汽消耗1.15 t/h,10 kV/380 V电耗27.68 kW·h,CO2(0.29 MPa)消耗385 m3/h,循环水(Δ=12 ℃)耗92.10 m3/h。各项运行指标基本接近设计要求。
尿素成品的质量指标实测结果为:总氮(以干基计)≥46.4%,缩二脲≤1.08%;水分≤0.30%;粒度≥94.0%。
节能环保效果
(1)装置充分利用生产过程本身排出的热能,采用CO2汽提工艺,通过高压蒸汽饱和器、低压蒸汽饱和器及低压蒸汽包逐级利用不同品位的热能,并副产0.28 MPa低压蒸汽送往净化除氧器综合利用,最大限度地利用了反应热。另外,通过高压回收和低压循环,几乎所有未反应的氨和CO2都被回收,从而使得原料氨和二氧化碳的耗量接近理论值。
(2)尿素装置内主要污染物为废气和废水,目前0.4 MPa吸收塔顶部放空气含氨量约为2.77 kg/h,接近国家排放标准;工艺废水经深度水解-解吸处理后,氨含量<5×10-6(质量分数),尿素含量<5×10-6(质量分数),在生产正常稳定时,处理后的废水作为锅炉给水,在非正常生产情况下,处理后的废水去污水处理站或去气化磨煤二次利用,现均已达标排放。
(3)斯塔米卡邦CO2汽提工艺虽然在兖矿新疆煤化工项目上的有效运行时间不长,但从实际运行指标看,各项工艺运行指标基本达到设计要求。当然,由于装置投产时间短,我们在消化、吸收方面还有待进一步深入摸索和实践,从而不断提高装置运行的稳定性和经济性。