省投资 低能耗 新型尿素生产技术助力节能减排

李旭初

四川金象赛瑞化工股份有限公司（以下简称“金象”）推广的“JX节能型尿素生产技术”，是一种低能耗—高转化率—投资省的水溶液全循环尿素工艺，适用于新建水溶液全循环尿素生产装置和改造。该技术解决了本领域关键性、共性的技术难题，投资和传统工艺相当，能耗水平和二氧化碳汽提工艺相当，投资省20%—30%，具有极好的市场前景。2018年4月，“JX节能型尿素生产技术”入选国家节能中心重点节能技术应用典型案例。

中节能咨询有限公司高工许明超评价到，该项重点节能典型案例技术针对水溶液全循环尿素工艺，自主研发的JX节能型尿素生产技术，该技术具有投资省、综合能耗低、清洁环保、运行安全稳定、设备低腐蚀等特点，拥有多项自主知识产权，总体技术处于国内同类工艺领先水平。建议加大该技术的推广应用力度，促进我国尿素行业的技术进步。

一、背景

四川金象的前身是创建于1970年的四川省眉山县氮肥厂。通过自主研发与创新，企业已全面拥有合成氨、硝酸、硝酸铵、硝基复合肥、尿素、三聚氰胺整个循环经济产业链各环节的核心技术，其中三聚氰胺生产技术居世界领先水平，合成氨、硝酸、硝酸铵、硝基复合肥、尿素生产技术居国内领先水平。获省、中氮协科技进步奖10项，其中特等奖2项，一等奖5项，拥有95项国内外授权专利，其中发明专利32项，PCT专利1项。四川金象坚持以技术进步，科技兴企的发展理念，已发展成为涵盖化肥、化工原料、化工机械等多领域的高新技术企业。

四川金象在收集分析国内外先进尿素生产技术基础上集成创新，完成了一种低能耗—高转化率—投资省的水溶液全循环尿素生产工艺—JX节能型尿素生产技术及装备的研发，它由“液相逆流式尿素合成、三段加热—降膜逆流换热的尿素中压分解、三段吸收—蒸发式氨冷—低水碳比的尿素中压回收、补碳—利用解吸水解余热的尿素低压分解回收、回收低位能热的尿素一段蒸发、高效安全的尾气净氨、节资节能型尿素废水处理、尿素造粒尾气粉尘回收”等关键工艺与设备技术集合而成。

二、技术先进性和创造性

尿素合成采用液相逆流换热式尿素合成塔，转换率高达73%，具有全液相低返混、无热点、低腐蚀的特点。尿素中压分解工艺，开发二次加热—降膜逆流换热的中压分解工艺，提高甲铵分解率和总氨蒸出率，节省蒸汽消耗。尿素中压回收系统，成功开发了三段吸收—蒸发式氨冷—低水碳比尿素中压回收工艺，操作灵活可靠、投资较低。增加甲铵分离器，使回收的甲铵液温度由传统的90℃—95℃提高到105℃，甲铵液水碳比（摩尔比）由传统的2.0降低至1.5，提高尿素合成转化率；尿素中压回收通过采用“鼓泡+填料+泡罩”结构三段吸收来提高二氧化碳吸收率，从而最大限度地保证出中压吸收塔气体中的二氧化碳含量低于5ppm；采用碳钢材质的盘管喷淋蒸发式氨冷凝器取代传统的多台列管式不锈钢冷凝器，该创新设备投资低，提高了甲胺液浓度，有利于降低合成塔水碳比，节约循环水耗（吨尿素节循环水60m3以上）。

尿素低压分解回收工艺，开发利用解吸水解汽液相余热加补碳的高效尿素低压分解回收新工艺，利用中压分解再沸器下段来解吸净水加热分解，解吸水解工序来的解吸气用于精馏段的低压分解工艺；在低压分解气中补入一定量的二氧化碳，以工艺冷凝液作吸收剂，在0.25MPa—0.30MPa、45℃—40℃条件下通过卧式低压吸收器A、B进行鼓泡吸收，实现放空的不凝气体中氨含量小于1.0%v的低压分解一步吸收工艺。低压分解系统的创新，吨尿素节省蒸汽35Kg，且使解吸水解工序流程简化。

低位能热的一段蒸发系统以低压膨胀蒸汽和蒸汽冷凝液作热源对85%尿液进行两段加热，充分回收了系统的低位能热，相当于吨尿素节省蒸汽80Kg。并设置二段甲铵液预热器，提高二段甲铵液浓度，增加了降膜式预蒸发器的热回收，又减少了中、低压吸收工段的冷却循环水消耗。尾气净氨新工艺，吨尿素氨放空损失减少1.5kg，解吸用蒸汽约减少40kg，且更安全可靠：尾气净氨精洗器以设计压力5.0MPa、操作压力0.6MPa的具有特殊内部結构的卧式浸没式吸收器；在0.5MPa压力下通过三个串联的卧式浸没式吸收器，设计压力大于操作压力的7倍以上，确保操作的安全性，安全实现尿素尾气的净氨工艺，从而保证不凝气体中氨含量小于0.5%v。尿素废水处理系统将废水中尿素和氨含量降至3ppm以下，无外排；其余热分级利用于中、低压分解工序。

三、适用场景及技术案例

JX节能型尿素生产技术以其显著的节能降耗和低建设投资等优势，既适用于老装置的节能改造，也适用于新装置的建设。每吨产品尿素消耗：液氨570kg、蒸汽905kg、电125kw.h、循环冷却水77t；合成转化率高达72%，综合能耗918.4kg。JX节能法的综合能耗（以氨、蒸汽、电、循环水消耗指标对比折计标煤）远低于传统水溶液全循环法（吨尿素节标煤70.3kg），略低于二氧化碳气提法（吨尿素节标煤13.2kg ），其中蒸汽消耗、循环水耗、氨耗三个指标均优于二氧化碳气提法。

以单套年产30万吨尿素装置计，总投资约1.5亿元，与传统水溶液全循环法基本相同，但只占二氧化碳气提法投资约70%。

本技术已在四川金象1000t/d尿素生产项目中成功应用，项目总投资15437万元，项目建设周期一年，投产后15天，即达到日产尿素1000吨的生产能力。并于2010年2月16—19日由中国氮肥工业协会组织行业技术委员与尿素生产专家组成考核组对该项目进行72小时考核，考核结论证明其生产能力和各项工艺指标均达到设计或优于设计值，节能效果显著，安全环保生产设施先进。排放尾气中NH3含量小于0.5%v，解吸净水中尿素含量小于1ppm、氨含量小于3ppm，且解吸净水全部返回循环水系统补水或作浅脱盐水，真正实现了废水零排放。

新疆玉象胡杨化工有限公司日产1000吨尿素水溶液全循环生产装置采用的“JX节能型尿素生产技术”，相关负责人称其工艺流程简捷、自动化程度高、易操作、运行稳定、安全可靠、环保节能，操作弹性明显优于传统水溶液全循环工艺和二氧化碳气提法。JX节能法的综合能耗（以氨、蒸汽、电、循环水消耗指标对折计标煤）远低于传统水溶液全循环法（吨尿素节标煤70.3kg，折天然气57.9m3），略低于二氧化碳气提法（吨尿素节标煤13.2kg，折天然气为10.9m3），其中蒸汽消耗、循环水耗、氨耗三个指标均优于二氧化碳气提法。72小时考核期间平均日产尿素1027.79吨，最高班产量364.22吨；运行期间最高日产量1107吨，最高班产量369吨，优于设计值（1000t/d）；产品检测质量达到GB/T9567-1997国标优等品要求。

（作者为四川金象赛瑞化工股份有限公司副总经理）