一种二氧化碳原料气的脱氢方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化碳原料气的脱氢方法，包括以下步骤：１）将富氧空气加入到原料二氧化碳气中，使氧含量达到１．２５～１．４％；２）向压缩机中加入含富氧空气的二氧化碳原料气，经压缩后进行精脱硫，脱硫后的气体经过换热和加热进入脱氢反应器脱氢，脱氢后二氧化碳气体中含氢及其它可燃气体量＜５０ＰＰｍ；３）脱氢后气体经换热和冷却进入ＣＯ↓［２］汽液分离器，进行气水分离，排净液滴后用于尿素的合成。本发明专利技术加入氧来进行脱氢，加入空气来进行防腐，以减少脱氢后产生大量的氮气等惰性气体的问题，减少高压系统的放空量，提高转化率，提高系统负荷，增加尿素产能，减轻吸收、解吸、水解负荷，降低氨和蒸汽等消耗，有利于环保控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
目前，采用C02汽提生产工艺生产尿素时，在C02压縮机一段或二段入口加入一定量的 空气，其主要目的是-一、利用空气中的氧气在催化剂的作用下将原料气中的氢气脱除，保 证高压洗涤器放空气的可爆组分保持在可爆范围之外，确保系统安全性；二、尿素生产是一 种高温、高压、高腐蚀性的反应，为保证尿素生产设备的长周期运行，利用空气中的氧在高 压设备内壁钝化出一层致密的氧化膜，防止高压设备腐蚀。但是，存在以下缺陷C02原料气纯度一般为98X，原料气中氢含量较高，尿素生产中 为保证系统安全，防止高压系统尾气中含有过多的氢气，加入空气来进行脱氢处理，空气中79%的氮气不参与反应，随原料C02进入高压系统，占用合成塔有效体积，降低合成转化率。空气中的氮气等惰性气体不参与反应，必须通过高压洗涤器放空阀排放，过多会增加系统放 空量。由于高压洗涤器放空阀的泄放量是有一定限度的，放空量过大就严重影响了系统负荷 的提升，吸收、解吸、水解负荷加重，消耗增加，环保控制难度加大。
技术实现思路
针对上述现有状况，为解决尿素装置高压系统的放空量居高不下的问题，本专利技术提供了 ，本专利技术提出在脱氢反应器中加入纯氧来进行脱氢，加入空 气来进行防腐，以减少脱氢后产生大量的氮气等惰性气体的问题，减少高压系统的放空量， 提高转化率，增加系统负荷，同时又能保证一定的氮气存量，确保系统安全。本专利技术是通过以下技术方案实现的-，包括以下步骤 .1) 将氧气浓度为21 34% (体积)的富氧空气加入到原料二氧化碳气中，使原料二氧化 碳气中的氧含量达到1.25 1.4%(体积)，保证经过脱氢后的氧含量达到O. 65 0.8%(体积)， 以满足尿素制备高压系统设备的防腐要求；所述富氧空气可以通过纯氧与空气经严格计量混 合来制备；2) 向压縮机中加入富氧空气的二氧化碳原料气，经压縮后进行精脱硫，脱硫后总硫含量 不高于0.2 !11;脱硫后的气体经过换热和加热至150 200。C，然后进入脱氢反应器，使氧气 与二氧化碳气体中的可燃组分发生反应，脱除原料气中的氢气、甲垸、 一氧化碳等可燃组分，脱氢后二氧化碳气体中含氢及其它可燃气体量〈50PPm;3)脱氢后气体经换热和冷却器至36t:士4'C后，进入C02汽液分离器，进行气水分离，排净液滴后进入压縮机下一段或直接外供，用于尿素的合成。本专利技术的步骤l)中可直接加入含氧量一定的富氧空气，或一定量的纯氧与相应比例的空气混合，加入到压缩机一段或二段入口，以避免因氧气在压縮机多油环境燃烧的不安全因素。所述采用纯氧与空气混合制备富氧空气时，可以在富氧空气混合器中进行。所述富氧空气混合器包括一罐体，罐体上设有空气进口、氧气进口、富氧空气出口、排放口，如图2A、图2B所示，在相应位置设有测压计和温度计。富氧空气可以在此混合器内制备，制备后从富氧空气出口进入压縮机，进而加入到二氧化碳原料气中。上述富氧空气混合的流程和安全控制，可以采取脱硫、脱氢后氧含量及氢含量在线分析监控进行对照操作，同时氧气流量计使用二选二或三选二严格计量控制流量等措施保证安全操作。为保证整套系统异常情况下的安全性，可以新增跳车安全联锁，即当任意一台压縮机或空压机因断电或其他故障情况跳车时，氧气入口电磁阀XSV-01联锁关闭，避免氧气进入直接进入压縮机，与油污等接触从而发生事故。本专利技术在脱氢反应器中加入氧来进行脱氢，加入空气来进行防腐，以减少脱氢后产生大量的氮气等惰性气体的问题，减少高压系统的放空量，提高转化率，提高系统负荷，增加尿素产能，减轻吸收、解吸、水解负荷，降低氨和蒸汽等消耗，有利于环保控制。附图说明图1为高压洗涤器出气爆炸极限图2A为富氧空气混合器的设备简图2B为图2A的俯视其中，Nl:空气进口； N2:氧气进口； N3:富氧空气出口； N4:排放口。图3为本专利技术的工艺流程其中，FT-Ol、 FT-02均表示氧气计量流量计，FT-03、 FT-05表示空气计量流量计，FT-04表示富氧空气计量流量计；XSV-Ol、 XSV02、 XSV-03均代表电磁陶；FCV-01表示氧气流量调节阀。具体实施例方式下面结合实例和本厂(指申请人)运行实际对本专利技术作进一步的说明实例l: ，步骤如下1) 从空分的l.OMpa氧气经快切、调节、计量后，进入富氧空气混合器，在富氧空气混 合器内，与空压机送出的压力为0.35Mpa、温度为40'C的空气混合，混合后的空气中氧气含 量控制在21% 34%。2) 混合后的空气通过电磁阀加入压縮机二段入口，与二氧化碳气体混合，混合后原料二 氧化碳气中的氧含量达到1.25 1.4%，经过脱氢后氧含量达到0, 65 0. 8%;经过压缩机三段 的压縮，从三段油水分离器出口进入脱硫槽，在此除去C02气体中的硫化物，总硫正常控制 在0.2 111以下，脱硫后C02进入C02换热器，与脱氢反应器出来的C02换热后，再进入开 工加热器，用2.5MPa蒸汽加热至150~200°C，然后进入装有钯铂催化剂的脱氢反应器，氧气 与二氧化碳气体中的可燃组分发生反应，脱除原料气中的氢气、甲烷、 一氧化碳等可燃组分， 脱氢后二氧化碳气体中含氢及其它可燃气体量〈50PPm，脱氢的目的是使高压洗涤器出口气 体在可爆范围之外。3) 脱氢后气体经C02换热器换热后温度由200'C降至100°C±10°C,然后进入中压C02冷却器冷却至36r土4x:后，进入co2汽液分离器，排净液滴后进入压縮机四段入口，最终C02气体被压縮到15.0MPa进入高压系统进行尿素合成反应，最后，不参与反应的惰性气体混合一部分氨、C02从高压洗涤器气相排出。所述步骤1)的流程如图3所示，具体介绍如下 ， 来自空压机加压后的空气通过FCV-02调节流量，流经FT-03进入富氧空气混合器内。 氧气通过FCV-01调节流量，流经FT-0K FT-02进入富氧空气混合器，与空气形成富氧空气后，流经FT-04分别进入各台压缩机，与二氧化碳气体混合压縮进入脱氢系统进行脱氢处理。在空压机的出口管道与富氧空气管道交汇处设置三个球阀，当系统条件不满足加入氧气 时，可以通过此三个球阀进行氧气的退出切换，使用FT-05来计量加入的空气量，确保系统 防腐要求。氮气通过电磁阀XSV-02控制进入氧气管道中，通过富氧空气混合器上的放空阀XSV-03, 吹扫氧气停用后管道内积存的氧气，保证管道安全交出。富氧空气混合器底部倒淋用于排放混合器内的积水，防止油水进入压縮机。试验1)安全性分析及比较对于C02汽提生产工艺，其系统主要的不安全因素在于高压洗涤器放空气体中的可爆气 体含量，如果高压洗涤器放空气体中的可爆气体过多处于可爆范围内时，遇到阀门摩擦产生静电、压縮能量、电火花等情况时便会造成高压洗涤器产生爆炸，因此对于C02汽提生产工艺的安全性分析主要在于高压洗涤器出气的安全性分析。根据天辰设计院针对兖矿鲁南化肥厂双结构调整尿素项目提供的物料平衡表可知 原料CO2总气量20000m3/11，其中氢含量占0.45%;经过尿素合成反应后高压洗涤器出气排放的气体含量为NH3:8.53%， C02:2.68%， 02: 14.15%, N2: 70.97%， CH4: 3.37%，H2: 0%， Ar本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳原料气的脱氢方法，其特征在于，包括以下步骤：　１）将氧气浓度为２１～３４％的富氧空气加入到原料二氧化碳气中，使原料二氧化碳气中的氧含量达到１．２５～１．４％；　２）向压缩机中加入富氧空气的二氧化碳原料气，经压缩后进行 精脱硫，脱硫后总硫含量不高于０．２ｐｐｍ；脱硫后的气体经过换热和加热至１５０～２００℃，然后进入脱氢反应器，使氧气与二氧化碳气体中的可燃组分发生反应，脱除原料气中的氢气、甲烷、一氧化碳等可燃组分，脱氢后二氧化碳气体中含氢及其它可燃气体量＜５０ＰＰｍ；　３）脱氢后的气体经换热和冷却器冷却至３６℃±４℃后，进入ＣＯ↓［２］汽液分离器，进行气水分离，排净液滴后，进入压缩机下一段或直接外供，用于尿素的合成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶盛芳，马兆芳，王兵，杨成云，
申请(专利权)人：兖矿鲁南化肥厂，
类型：发明
国别省市：37[]