專(zhuān)利名稱：中小氮肥廠一步脫碳聯(lián)鈣生產(chǎn)方法
中小氮肥廠一步脫碳聯(lián)鈣生產(chǎn)方法，涉及利用石灰乳吸收原料氣中的CO2，脫碳后氣體生產(chǎn)液氨或甲醇，在脫碳的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣，兩則一步同時(shí)實(shí)現(xiàn)。此方法即是一種理想脫碳方法，又是一條中小氮肥廠開(kāi)發(fā)綜合性產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)多種經(jīng)營(yíng)最接近的路子。
目前我國(guó)的中小氮肥廠大多均以“農(nóng)用碳酸氫銨”為主導(dǎo)產(chǎn)品，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的變化，該產(chǎn)品已進(jìn)入“衰退期”，各廠都在積極的尋求產(chǎn)品更新?lián)Q代的途徑，而聯(lián)產(chǎn)液氨或甲醇以及以液氨甲醇為基礎(chǔ)發(fā)展綜合性系列產(chǎn)品已勢(shì)在必行。這就需要對(duì)原料氣進(jìn)行脫碳處理，目前在我國(guó)中小氮肥廠應(yīng)用較廣泛的是“碳酸丙烯脂”脫碳方法，但此方法存在著三個(gè)方面缺陷，1、設(shè)備、管道及脫碳劑的一次性投資較大。
2、正常脫碳生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行費(fèi)用較高。
3、此方法為單純的脫碳工段、沒(méi)有考慮解吸后CO2的充分利用。
而本發(fā)明全部克服了碳酸丙烯脂脫碳方法的缺陷。
一、生產(chǎn)工藝流程中小氮肥廠一步脫碳聯(lián)鈣生產(chǎn)工藝流程。見(jiàn)

圖1，從壓縮機(jī)二段或變換工段來(lái)的原料氣，進(jìn)入碳化主塔1-1，與碳化副塔1-2送來(lái)的預(yù)碳化的石灰乳進(jìn)行碳化反應(yīng)。得到碳酸鈣槳料從塔底部取出來(lái)后，送碳酸鈣分離、粉碎、過(guò)篩包裝工段1-7處理，得到合格產(chǎn)品-輕質(zhì)碳酸鈣。
在碳化主塔內(nèi)原料氣中大部CO2被石灰乳吸收，出塔氣體中CO2含量降至4%左右，進(jìn)入碳化副塔1-2，進(jìn)一步被石灰乳吸收使之出塔氣體中CO2含量降至≤0.2%，經(jīng)清洗冷凝塔1-3，除去氣體中夾帶的雜質(zhì)和污物，并將氣體溫度降至≤35℃后送壓縮機(jī)三段入口。
石灰乳制備工段1-5，制取濃度為18°Be的石灰乳，送入碳化副塔進(jìn)行預(yù)碳化，而后送入碳化主塔進(jìn)行碳化反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O-△H清洗冷凝塔為軟水循環(huán)，經(jīng)過(guò)清洗冷凝塔后的軟水，溫度約為36℃，從其底部出來(lái)，進(jìn)入循環(huán)水冷卻塔1-6，將水溫降至32℃進(jìn)入循環(huán)水貯槽1-4，而后經(jīng)循環(huán)泵送入清洗冷凝塔形成循環(huán)。同時(shí)循環(huán)泵出口水可分別送碳化主副塔的S型塔板和塔壁沖洗環(huán)管，用于碳化主副塔的消泡，沖洗塔壁及整個(gè)系統(tǒng)的補(bǔ)加水。當(dāng)循環(huán)水量不足時(shí)可隨時(shí)向循環(huán)水貯槽中補(bǔ)加軟水。
原料氣可以全部通過(guò)本工段將CO2全部脫除，也可使本工段與原“農(nóng)用碳酸氫銨”系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，根據(jù)農(nóng)用碳酸氫銨、液氨和輕質(zhì)碳酸鈣三種產(chǎn)品的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益等情況，適時(shí)地調(diào)整其生產(chǎn)比例和每種產(chǎn)品的產(chǎn)量。
二、碳化塔結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理從石灰乳和碳酸鈣的物理化學(xué)性質(zhì)可知，極易堵塞設(shè)備、管道。所以利用石灰乳脫碳，首先需解決的技術(shù)關(guān)鍵是徹底杜絕碳化塔出口氣體中夾帶含有石灰乳和碳酸鈣成份的液滴，防止碳化塔出口后管道的堵塞。經(jīng)試驗(yàn)證明碳化塔氣體流速為0.07m/s時(shí)，在石灰乳表面的反應(yīng)產(chǎn)生泡沫量較多。可見(jiàn)在碳化塔內(nèi)消除泡沫和清洗氣體夾帶物是解決這一技術(shù)關(guān)鍵的關(guān)鍵。為此，對(duì)碳化塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
碳化塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，碳酸鈣漿料取出管2-1，原料氣進(jìn)口管及氣體分布器2-2、下部塔體2-3、石灰乳加液管2-4、塔壁沖洗環(huán)管2-5、布水器2-6、S型塔板及布水器落水管2-7、S型塔板2-8、上部塔體2-9、加軟水管2-10、擋液板2-11、氣體出口管2-12、液體阻混器2-13。
原料氣從氣體進(jìn)口管2-2進(jìn)入碳化塔底部，氣體中的CO2與石灰乳(或預(yù)碳化后的石灰乳)反應(yīng)生成碳酸鈣漿料，在石灰乳表面產(chǎn)生較多的泡沫，為了減輕表面的起沫程度，在設(shè)計(jì)時(shí)將石灰乳加液管2-4放在碳化塔實(shí)際液面下500mm處，嚴(yán)格控制液位不出現(xiàn)大的波動(dòng)和加取料的平衡，使石灰乳加液管2-4以下為石灰乳，以上為軟水或含石灰乳量較小的軟水，減輕起沫程度。另外在石灰乳液位中增加兩層液體阻混器，防止液體的過(guò)度混合，使本措施達(dá)到預(yù)期的效果。
在石灰乳液面以上2000mm處，設(shè)置塔壁沖洗環(huán)管，使軟水沿塔內(nèi)壁向下沖洗，以消除泡沫和避免沉積物在塔壁上積累。
在石灰乳液面以上2300mm處，設(shè)置布水器，將S型塔板洗滌氣體后下來(lái)的軟水通過(guò)布水器均勻地向塔內(nèi)空間淋灑。一是對(duì)初出石灰乳的氣體進(jìn)行洗滌，務(wù)使泡沫減少或消除。
在碳化塔上部設(shè)置四層S型塔板，從加軟水管加入軟水通過(guò)四層S型塔板，對(duì)氣體進(jìn)行進(jìn)一步洗滌，保證出塔氣體純度，同時(shí)洗滌氣體后的軟水通過(guò)布水器進(jìn)入石灰乳液體中。根據(jù)碳化系統(tǒng)平衡的計(jì)算，每生產(chǎn)一噸合成氨需向系統(tǒng)補(bǔ)加水量6.7t/tNH3，且此補(bǔ)水量均由上述途徑補(bǔ)入，采取這種措施不會(huì)影響碳化塔正常操作，按要求加入碳化塔的石灰乳濃度應(yīng)為10-18°Be，每生產(chǎn)一噸合成氨需18°Be的石灰乳20m3/tNH3，當(dāng)采取上述補(bǔ)水措施后，碳化塔石灰乳濃度仍有13.48°Be，完全符合碳化正常反應(yīng)的要求，但必須嚴(yán)格按加水計(jì)量裝置提供的參數(shù)均勻加入。
在碳化塔氣體出口處，設(shè)置一個(gè)弧形擋液板，使氣體中夾帶的微量液滴或霧沫得到進(jìn)一步分離。
三、本發(fā)明與碳酸丙烯脂脫碳方法在一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用方面的比較。
一套生產(chǎn)能力8000噸合成氨的碳酸丙烯脂脫碳裝置的一次性投資(包括一次性投入系統(tǒng)的脫碳劑)約130萬(wàn)元左右，而本發(fā)明相當(dāng)?shù)哪芰σ淮涡酝顿Y100萬(wàn)元足可。且本投資包括石灰乳制備系統(tǒng)和輕質(zhì)碳酸鈣的分離、干燥、粉碎、包裝系統(tǒng)。
運(yùn)行消耗及費(fèi)用表(均以每生產(chǎn)一噸氨為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn))
從上表可以看出，每生產(chǎn)1噸合成氨碳酸丙烯脂脫碳法的運(yùn)行費(fèi)用為168.60元/TNH3本發(fā)明的運(yùn)行費(fèi)用652.82元/TNH3，而本發(fā)明的運(yùn)行費(fèi)用主要是聯(lián)鈣的輔助生產(chǎn)及包裝物方面，兩者相差484.22元/TNH3(652.82-168.60＝484.22元)，若將此費(fèi)用視為“輕質(zhì)碳酸鈣”的生產(chǎn)成本，則每生產(chǎn)一噸合成氨可生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣5.882T，每噸成本為82.32元/T鈣(484.22/5.882＝82.32元)，此成本只有目前一般輕質(zhì)碳酸鈣廠生產(chǎn)成本的一半左右，且目前其銷(xiāo)售價(jià)格為280～320元/T鈣經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，若合成氨的生產(chǎn)能力按8000噸計(jì)，每年可盈利930.2萬(wàn)元[8000×5.882×(280-82.32)＝930.2萬(wàn)元]。
可見(jiàn)，本發(fā)明是我國(guó)以煤為原料的中小氮肥廠發(fā)展綜合性系列產(chǎn)品，擺脫困境的較隹工藝方案。
權(quán)利要求
1.中小氮肥廠一步脫碳聯(lián)鈣生產(chǎn)方法其特征是利用濃度為10-18°Be的石灰乳吸收除去壓縮機(jī)二段出口或變換工段后原料氣中CO2，脫碳后氣體生產(chǎn)液氨或甲醇，石灰乳吸收CO2的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
2.根據(jù)權(quán)利1所述，其工藝流程的特征是原料氣通過(guò)碳化主塔1-1石灰乳液位層脫碳、再經(jīng)過(guò)碳化塔1-1上部的清洗回收段。進(jìn)入碳化副塔1-2石灰乳液位層，將CO2脫至≤0.2%再經(jīng)過(guò)碳化副塔1-2上部的清洗回收段，進(jìn)入清洗冷凝塔1-3，進(jìn)一步清洗氣體中帶出的污物并降溫至≤35℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述，其碳化塔的特征是氣體進(jìn)口管及氣體分布器2-2，石灰乳加液管2-4的安裝位置，塔壁沖洗環(huán)管2-5，布水器2-6，S型塔板及布水器落水管2-7。
全文摘要
中小氮肥廠一步脫碳聯(lián)鈣生產(chǎn)方法，涉及利用石灰乳吸收脫除壓縮機(jī)二段出口或變換后原料氣中CO
文檔編號(hào)C01F11/18GK1091391SQ9311530
公開(kāi)日1994年8月31日 申請(qǐng)日期1993年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月31日
發(fā)明者張富臻, 閻志水, 劉信持, 金錫祥 申請(qǐng)人:河北省井陘縣化肥廠