尿素裝置能耗分析及節(jié)能減排措施

1、<p>　　尿素裝置能耗分析及節(jié)能減排措施</p><p>　　摘 要：針對(duì)尿素行業(yè)高能耗的特點(diǎn)，結(jié)合化工節(jié)能技術(shù)和尿素生產(chǎn)工藝，挖掘裝置節(jié)能減排的潛力，并提出相應(yīng)的措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：尿素 能源 節(jié)能減排 影響因素 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　大慶石化分

2、公司化肥廠尿素裝置是上個(gè)世紀(jì)七十年代從荷蘭STAMICARBON公司引進(jìn)的CO2氣提法尿素生產(chǎn)工藝技術(shù)，該裝置由荷蘭大陸公司總承包，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院完成配套工程的設(shè)計(jì)，于1976年建成投產(chǎn)。2005年，通過(guò)引進(jìn)荷蘭STAMICARBON公司的并聯(lián)中壓技術(shù)對(duì)尿素裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造，使裝置的生產(chǎn)能力由原設(shè)計(jì)1620噸/天提高至2300噸/天。擴(kuò)能改造中新增一套并聯(lián)中壓系統(tǒng)外，還新增了一臺(tái)CO2增壓機(jī)、一臺(tái)高壓離心氨泵、一臺(tái)高壓離心甲銨泵以及一套蒸

3、發(fā)系統(tǒng)，另外還對(duì)高壓洗滌器進(jìn)行了更新，這是國(guó)內(nèi)首家利用并聯(lián)中壓技術(shù)對(duì)CO2氣提法尿素生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造并取得成功的裝置。 </p><p>　　一、尿素生產(chǎn)中的影響因素及操作優(yōu)化 </p><p>　　1、尿素合成反應(yīng)機(jī)理及熱力學(xué)模型 </p><p>　　2、尿素生產(chǎn)操作優(yōu)化 </p><p>　?。?）選擇最佳操作溫度：溫度是影響尿素平衡轉(zhuǎn)

4、化率的重要因素，尿素合成的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，但當(dāng)其他條件不變時(shí)，溫度超過(guò)一定值后，轉(zhuǎn)化率又會(huì)下降，因此，存在一個(gè)最佳的操作溫度。要得到最大的轉(zhuǎn)化率，尿素合成塔應(yīng)盡可能控制在最佳操作溫度下運(yùn)行。 </p><p>　?。?） 提高氨碳比：提高原料的氨碳比，可以提高尿素合成的轉(zhuǎn)化率。當(dāng)有過(guò)剩氨存在時(shí)，不僅有利于提高轉(zhuǎn)化率，還可以抑制某些副反應(yīng)。氮碳比可以通過(guò)進(jìn)料調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不過(guò)高氨碳比雖然能夠提高尿

5、素合成轉(zhuǎn)化率，但太多過(guò)剩氨也會(huì)造成系統(tǒng)利用效率下降，并使能耗升高，增大后續(xù)設(shè)備的負(fù)荷，同時(shí)也將提高系統(tǒng)的平衡壓力，因此實(shí)際操作時(shí)氨碳比也有一個(gè)合理的最優(yōu)選擇范圍。 </p><p>　?。?）降低水碳比：研究表明降低水碳比，可以大幅度提高尿素轉(zhuǎn)化率，水碳比每降低0.1，轉(zhuǎn)化率就可提高1%以上，因此應(yīng)當(dāng)盡可能地降低水碳比。要控制系統(tǒng)的水碳比，只能通過(guò)低壓甲銨液的含水量來(lái)控制，而控制低壓甲銨液的含水量又要通過(guò)對(duì)低壓循

6、環(huán)吸收系統(tǒng)、0.7MPa系統(tǒng)和水解系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?。?）延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間：反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短與反應(yīng)是否達(dá)到或接近化學(xué)平衡有關(guān)。反應(yīng)越接近化學(xué)平衡，轉(zhuǎn)化率就越高。尿素合成反應(yīng)最少需要40^50分鐘的反應(yīng)時(shí)間，才能達(dá)到接近化學(xué)平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率。如果反應(yīng)時(shí)間少于40分鐘，則轉(zhuǎn)化率明顯降低。但過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間也是不利的，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，雖然得到較高的轉(zhuǎn)化率，但整個(gè)合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度卻降低了，故操作中可選取1

7、小時(shí)左右的反應(yīng)時(shí)間。 </p><p>　　二、尿素裝置節(jié)能減排潛力 </p><p>　　節(jié)能就是利用技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境和社會(huì)可以接受的方法來(lái)有效的利用能源。所以，節(jié)能并不簡(jiǎn)單的意味著少用能源，其實(shí)質(zhì)是充分有效地發(fā)揮能源的作用，使同樣數(shù)量的能源可以提供更多的有效能，從而生產(chǎn)出更多、更好的產(chǎn)品，創(chuàng)造出更多的產(chǎn)值和利潤(rùn)。尿素工業(yè)自上世紀(jì)七十年代從國(guó)外引進(jìn)，經(jīng)過(guò)三十余年發(fā)展工藝已經(jīng)相

8、當(dāng)成熟。大慶石化公司化肥廠等多家大氮肥裝置都經(jīng)歷了擴(kuò)能改造，雖然改造的方式有所不同，但是都大幅度的提高了產(chǎn)量，能耗和物耗也有所下降。 </p><p>　　三、尿素裝置節(jié)能減排措施 </p><p>　　經(jīng)過(guò)分析尿素裝置的熱力學(xué)系統(tǒng)和物料平衡的原則，尿素裝置節(jié)能減排通過(guò)以下幾個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)： </p><p>　　1、提高生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷運(yùn)行能力，降低產(chǎn)品的單耗

9、。裝置大型化，集約化是未來(lái)化工裝置降低能耗的基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有裝置的擴(kuò)容改造也有降低產(chǎn)品單耗的能力，但是這會(huì)增加設(shè)備投資費(fèi)用，要合理把握裝置投資費(fèi)用和生產(chǎn)費(fèi)用的平衡。而長(zhǎng)周期穩(wěn)定的生產(chǎn)工況降低的能源和材料的浪費(fèi)，保證了能源利用和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。 </p><p>　　2、工藝的持續(xù)改進(jìn)，優(yōu)化操作，不斷優(yōu)化參數(shù)，提高主產(chǎn)物收率，減少低價(jià)甚至無(wú)用的副產(chǎn)物產(chǎn)量。生產(chǎn)過(guò)程中各種參數(shù)的波動(dòng)時(shí)不可避免的，如原料的成分、溫度、產(chǎn)量

10、、蒸汽需求量等，如果生產(chǎn)優(yōu)化條件能隨著這些參數(shù)的變化相應(yīng)的變化，將能取得很大的節(jié)能效果。為了產(chǎn)品生產(chǎn)的合格率，我們裝置內(nèi)一些設(shè)備留有頗大的設(shè)計(jì)裕度，這些設(shè)計(jì)裕度如果控制不準(zhǔn)確會(huì)大大增加能耗。 </p><p>　　3、提高能源利用率，分三方面：（1）提高動(dòng)力蒸汽能的利用效率；（2）提高換熱介質(zhì)的利用率；（3）對(duì)生產(chǎn)電力系統(tǒng)進(jìn)行整體節(jié)能改造，如采用安裝變頻器的方式給壓縮機(jī)組或大型電機(jī)提高效率。 </p>

11、<p>　　4、提高水資源的二次利用率。盡可能回收利用廢水，將之轉(zhuǎn)化為可利用物質(zhì)。水解系統(tǒng)處理出的水解水可以循環(huán)利用，盡量實(shí)現(xiàn)“零排放”嚴(yán)格管理標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　5、加強(qiáng)巡檢。細(xì)心檢查裝置的運(yùn)行狀況，檢查到一處“跑、冒、滴、漏”處理一處，一切事故都是有先兆的，都是可以控制的，要在事故發(fā)生前及時(shí)排除。加強(qiáng)巡檢保障裝置平穩(wěn)運(yùn)行，降低了設(shè)備和原料的損耗，對(duì)節(jié)能減排有重要意義。 </p&g

12、t;<p>　　6、與同類型的廠交流學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)其他廠的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)和節(jié)能減排措施，并結(jié)合自身裝置的實(shí)際情況合理的進(jìn)行改進(jìn)。 </p><p><b>　　四、結(jié)論 </b></p><p>　　尿素裝置的工藝相對(duì)比較成熟，節(jié)能減排的潛力就在于科學(xué)的管理和精心操作，減少污染物排放，提高能源的利用率。尿素裝置節(jié)能減排不僅能提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益，更符合當(dāng)代改革形