[發(fā)明專利]一種二氧化碳原料氣的脫氫方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910018942.1
• 申請(qǐng)日: 2009-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN101654248A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉盛芳;馬兆芳;王兵;楊成云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 兗礦魯南化肥廠
• 主分類號(hào): C01B31/20
• 分類號(hào): C01B31/20
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 楊 琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化碳原料氣的脫氫方法。

背景技術(shù)

目前，采用CO₂汽提生產(chǎn)工藝生產(chǎn)尿素時(shí)，在CO₂壓縮機(jī)一段或二段入口加入一定量的空氣，其主要目的是：一、利用空氣中的氧氣在催化劑的作用下將原料氣中的氫氣脫除，保證高壓洗滌器放空氣的可爆組分保持在可爆范圍之外，確保系統(tǒng)安全性；二、尿素生產(chǎn)是一種高溫、高壓、高腐蝕性的反應(yīng)，為保證尿素生產(chǎn)設(shè)備的長周期運(yùn)行，利用空氣中的氧在高壓設(shè)備內(nèi)壁鈍化出一層致密的氧化膜，防止高壓設(shè)備腐蝕。

但是，存在以下缺陷：CO₂原料氣純度一般為98％，原料氣中氫含量較高，尿素生產(chǎn)中為保證系統(tǒng)安全，防止高壓系統(tǒng)尾氣中含有過多的氫氣，加入空氣來進(jìn)行脫氫處理，空氣中79％的氮?dú)獠粎⑴c反應(yīng)，隨原料CO₂進(jìn)入高壓系統(tǒng)，占用合成塔有效體積，降低合成轉(zhuǎn)化率。空氣中的氮?dú)獾榷栊詺怏w不參與反應(yīng)，必須通過高壓洗滌器放空閥排放，過多會(huì)增加系統(tǒng)放空量。由于高壓洗滌器放空閥的泄放量是有一定限度的，放空量過大就嚴(yán)重影響了系統(tǒng)負(fù)荷的提升，吸收、解吸、水解負(fù)荷加重，消耗增加，環(huán)保控制難度加大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有狀況，為解決尿素裝置高壓系統(tǒng)的放空量居高不下的問題，本發(fā)明提供了一種二氧化碳原料氣的脫氫方法，本發(fā)明提出在脫氫反應(yīng)器中加入純氧來進(jìn)行脫氫，加入空氣來進(jìn)行防腐，以減少脫氫后產(chǎn)生大量的氮?dú)獾榷栊詺怏w的問題，減少高壓系統(tǒng)的放空量，提高轉(zhuǎn)化率，增加系統(tǒng)負(fù)荷，同時(shí)又能保證一定的氮?dú)獯媪浚_保系統(tǒng)安全。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種二氧化碳原料氣的脫氫方法，包括以下步驟：

1)將氧氣濃度為21～34％(體積)的富氧空氣加入到原料二氧化碳?xì)庵校乖隙趸細(xì)庵械难鹾窟_(dá)到1.25～1.4％(體積)，保證經(jīng)過脫氫后的氧含量達(dá)到0.65～0.8％(體積)，以滿足尿素制備高壓系統(tǒng)設(shè)備的防腐要求；所述富氧空氣可以通過純氧與空氣經(jīng)嚴(yán)格計(jì)量混合來制備；

2)向壓縮機(jī)中加入富氧空氣的二氧化碳原料氣，經(jīng)壓縮后進(jìn)行精脫硫，脫硫后總硫含量不高于0.2ppm；脫硫后的氣體經(jīng)過換熱和加熱至150～200℃，然后進(jìn)入脫氫反應(yīng)器，使氧氣與二氧化碳?xì)怏w中的可燃組分發(fā)生反應(yīng)，脫除原料氣中的氫氣、甲烷、一氧化碳等可燃組分，脫氫后二氧化碳?xì)怏w中含氫及其它可燃?xì)怏w量＜50PPm；

3)脫氫后氣體經(jīng)換熱和冷卻器至36℃±4℃后，進(jìn)入CO₂汽液分離器，進(jìn)行氣水分離，排凈液滴后進(jìn)入壓縮機(jī)下一段或直接外供，用于尿素的合成。

本發(fā)明的步驟1)中可直接加入含氧量一定的富氧空氣，或一定量的純氧與相應(yīng)比例的空氣混合，加入到壓縮機(jī)一段或二段入口，以避免因氧氣在壓縮機(jī)多油環(huán)境燃燒的不安全因素。

所述采用純氧與空氣混合制備富氧空氣時(shí)，可以在富氧空氣混合器中進(jìn)行。

所述富氧空氣混合器包括一罐體，罐體上設(shè)有空氣進(jìn)口、氧氣進(jìn)口、富氧空氣出口、排放口，如圖2A、圖2B所示，在相應(yīng)位置設(shè)有測壓計(jì)和溫度計(jì)。富氧空氣可以在此混合器內(nèi)制備，制備后從富氧空氣出口進(jìn)入壓縮機(jī)，進(jìn)而加入到二氧化碳原料氣中。

上述富氧空氣混合的流程和安全控制，可以采取脫硫、脫氫后氧含量及氫含量在線分析監(jiān)控進(jìn)行對(duì)照操作，同時(shí)氧氣流量計(jì)使用二選二或三選二嚴(yán)格計(jì)量控制流量等措施保證安全操作。

為保證整套系統(tǒng)異常情況下的安全性，可以新增跳車安全聯(lián)鎖，即當(dāng)任意一臺(tái)壓縮機(jī)或空壓機(jī)因斷電或其他故障情況跳車時(shí)，氧氣入口電磁閥XSV-01聯(lián)鎖關(guān)閉，避免氧氣進(jìn)入直接進(jìn)入壓縮機(jī)，與油污等接觸從而發(fā)生事故。

本發(fā)明在脫氫反應(yīng)器中加入氧來進(jìn)行脫氫，加入空氣來進(jìn)行防腐，以減少脫氫后產(chǎn)生大量的氮?dú)獾榷栊詺怏w的問題，減少高壓系統(tǒng)的放空量，提高轉(zhuǎn)化率，提高系統(tǒng)負(fù)荷，增加尿素產(chǎn)能，減輕吸收、解吸、水解負(fù)荷，降低氨和蒸汽等消耗，有利于環(huán)保控制。

附圖說明

圖1為高壓洗滌器出氣爆炸極限圖；

圖2A為富氧空氣混合器的設(shè)備簡圖；

圖2B為圖2A的俯視圖；

其中，N1：空氣進(jìn)口；N2：氧氣進(jìn)口；N3：富氧空氣出口；N4：排放口。

圖3為本發(fā)明的工藝流程圖；

其中，F(xiàn)T-01、FT-02均表示氧氣計(jì)量流量計(jì)，F(xiàn)T-03、FT-05表示空氣計(jì)量流量計(jì)，F(xiàn)T-04表示富氧空氣計(jì)量流量計(jì)；XSV-01、XSV02、XSV-03均代表電磁閥；FCV-01表示氧氣流量調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式