消除因二氧化碳脱氢对尿素装置负面影响的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种消除因二氧化碳脱氢对尿素装置负面影响的方法，其特征在于：在使用了二氧化碳原料气脱氢工艺的尿素装置中，脱氢所用氧化剂采用氧气替代普通空气，加入氧气的最大量为脱氢反应耗氧量，其中氧气的加入点为二氧化碳压缩机入口、各段间、出口和脱氢反应器之前的任何位置。该方法一方面能解决二氧化碳原料气脱氢氧化剂因采用普通空气而导致尿素装置生产能力下降的重大缺陷；另一方面解决在彻底消除尿素装置不安全因素的前提下，进一步提高合成系统的稳定性、操作弹性和降低装置能耗的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及尿素装置，具体涉及一种在使用了二氧化碳原料气脱氢工艺的尿素装置中，提供及工艺流程。
技术介绍
尿素生产过程中，为了尽量减小高压设备的腐蚀，需要提供氧在高压设备表面形成一层钝化膜来保护设备，照理可直接加氧气防腐，但由于来自合成氨装置的原料二氧化碳中有0.5～1％含量的氢气存在，从而导致尿素装置的高压放空尾气完全处在爆炸范围内，所以不能直接加氧气，而相对较为安全的方法是加普通空气让占空气组分79％的N2等惰气随之带入高压合成系统，使尿素装置的高压放空尾气处于爆炸范围之外(带入惰气的负面影响后述)。目前许多尿素装置为减轻惰气的负面影响而在减少加入普通防腐空气的同时采用了双氧水钝化操作，但加入双氧水钝化后带来的一个后果就是由于空气加入量减少，仍使放空尾气组分在爆炸范围内。装置的安全问题为越来越多的厂家所关注，所以许多新建或扩建的尿素装置都新增了脱氢工段，以脱除二氧化碳气体中的氢气，尽量消除高压放空尾气爆炸的危险因素，而脱氢反应需要消耗一定量的氧气，通常采用增加普通空气加入量来实现。从前述分析可知，尿素装置对氧气的消耗包括高压设备钝化防腐和脱氢耗氧。对于尿素装置需要的氧气，传统的方法是在二氧化碳气体中加入一定量的普通空气，这样的方法必然使占空气组分79％的N2等惰气被带入到高压合成系统，若脱氢工段仍采用传统的加入普通空气的方法，势必需要在二氧化碳气体中加入更多的空气，由此会对压缩机和高压合成系统带来较大的负面影响1.采用传统加普通空气的方法将使高压系统的惰气量急剧增加，总量将达到未设置脱氢工段下高压合成系统惰气量的1.43倍，这样必然会大大增加高压放空尾气的原料放空损失。2.由于惰气所占分压明显提高，对合成压力将产生显著的影响，运行数据表明合成反应压力比实际需要的平衡压力高出0.5MPa左右。这样既在一定程度上降低了装置的操作弹性，又增加了二氧化碳、液氨、甲铵液输送的功率消耗。3.如果空气加入点在二氧化碳压缩机入口或段间，则增加了压缩机负荷，降低了压缩机的打气能力。4.合成系统大量惰气的存在对化学反应速度和气--液相传质的影响很大。根据有关文献资料报道，进入高压合成系统的二氧化碳纯度每下降1％，合成转化率将降低0.6％；此外，惰气的存在占据了合成塔的有效容积，使物料停留时间缩短，也会在一定程度上降低合成转化率。合成转化率的下降其实质是降低了尿素装置的生产能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种，该方法一方面能解决二氧化碳原料气脱氢氧化剂因采用普通空气而导致尿素装置生产能力下降的重大缺陷；另一方面解决在彻底消除尿素装置不安全因素的前提下，进一步提高合成系统的稳定性、操作弹性和降低装置能耗的问题。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的提供一种，其特征在于在使用了二氧化碳原料气脱氢工艺的尿素装置中，脱氢所用氧化剂采用氧气替代普通空气，加入氧气的最大量为脱氢反应耗氧量，其中氧气的加入点可以是二氧化碳压缩机入口、各段间、出口和脱氢反应器之前的任何位置。按照本专利技术所提供的，其特征在于，氧气的加入部位可以根据尿素装置界区外氧气的压力等级来选择加入二氧化碳压缩机进口、各段间、出口或脱氢反应器之前的任何位置。按照本专利技术所提供的，其特征在于，氧气的提供可以是深冷分离的空气装置或采用变压器吸附气体分离技术的制氧装置。按照本专利技术所提供的，其特征在于，氧气的加入点可以是二氧化碳压缩机入口处。按照本专利技术所提供的，其特征在于，脱氢后的二氧化碳气体将被送到尿素合成系统。本专利技术的优点在于1、由普通空气供给脱氢氧化剂，其有效氧浓度为21％，在脱除氢的同时必然导致大量的惰性气体随二氧化碳气体带入尿素装置合成系统，这样就减少了尿素装置合成系统的有效容积，从而降低了合成转化率，从实质上分析即降低了尿素装置的生产能力，采用氧气替代普通空气提供脱氢氧化剂，能够成功克服传统方法导致尿素装置生产能力下降的致命缺陷；2、采用本专利技术因带入尿素装置合成系统的惰气量减少，而使放空气量也减少，从而使与之平衡的原料放空量大大减少，降低消耗改善环境。附图说明图1是本专利技术所提供的工作流程图；图2是尿素合成装置的工作流程图。具体实施例方式下面结合附图以及实施例对本专利技术作进一步的说明。加入氧气的二氧化碳经脱氢反应器送入尿素生产过程的高压合成系统，其中尿素生产过程见图2。本专利技术应用于二氧化碳汽提法尿素装置的工艺流程如图1所示，由外界稳定供给经调节阀实现流量控制，其最大加入量为脱氢反应耗氧量，再进入压缩机进口二氧化碳总管，纯氧与二氧化碳一同经压缩机加压至14.5MPa，温度为115℃，进入脱氢工段。经脱氢后的二氧化碳气体中残余氢含量小于10mg/L。在二氧化碳汽提法尿素装置的脱氢工段中应用了，具有以下优点1、完全能够保证脱氢工段的脱氢效果；2、由于惰气总量的大幅减少，可以提高压缩机的打气量1.4％以上，在相同的生产条件下可以大大减少高压放空尾气量，降低了装置因放空造成的原料消耗及环境污染；3、由于惰气总量的减少，有利于装置实现较高的合成转化率和较低的合成压力，解决了装置生产能力下降的缺陷，同时还可以降低汽提塔的蒸汽消耗和减轻循环系统的负荷，也可节约输送机械的能耗，更为重要的是系统的操作弹性和稳定性也有了足够的保障；4、该技术是在尿素装置中的首次应用，具有重大的推广意义。权利要求1.一种，其特征在于在使用了二氧化碳原料气脱氢工艺的尿素装置中，脱氢所用氧化剂采用氧气替代普通空气，加入氧气的最大量为脱氢反应耗氧量，其中氧气的加入点为二氧化碳压缩机入口、各段间、出口和脱氢反应器之前的任何位置。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，氧气的加入部位可以根据尿素装置界区外氧气的压力等级来选择加入二氧化碳压缩机进口、各段间、出口或脱氢反应器之前的任何位置。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，氧气的提供采用深冷分离的空气装置或采用变压器吸附气体分离技术的制氧装置。4.根据权利要求1所述的，其特征在于，氧气的加入点是二氧化碳压缩机入口处。5.根据权利要求1所述的，其特征在于，脱氢后的二氧化碳气体将被送到尿素合成系统。全文摘要本专利技术公开了一种，其特征在于在使用了二氧化碳原料气脱氢工艺的尿素装置中，脱氢所用氧化剂采用氧气替代普通空气，加入氧气的最大量为脱氢反应耗氧量，其中氧气的加入点为二氧化碳压缩机入口、各段间、出口和脱氢反应器之前的任何位置。该方法一方面能解决二氧化碳原料气脱氢氧化剂因采用普通空气而导致尿素装置生产能力下降的重大缺陷；另一方面解决在彻底消除尿素装置不安全因素的前提下，进一步提高合成系统的稳定性、操作弹性和降低装置能耗的问题。文档编号C07C273/00GK101085751SQ20071004923公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月4日 优先权日2007年6月4日专利技术者周寅仪, 刘勇, 李勇 申请人:四川泸天化股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除因二氧化碳脱氢对尿素装置负面影响的方法，其特征在于：在使用了二氧化碳原料气脱氢工艺的尿素装置中，脱氢所用氧化剂采用氧气替代普通空气，加入氧气的最大量为脱氢反应耗氧量，其中氧气的加入点为二氧化碳压缩机入口、各段间、出口和脱氢反应器之前的任何位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周寅仪，刘勇，李勇，
申请(专利权)人：四川泸天化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]