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氮肥循环经济支撑技术

2019-01-11 返回列表

氮肥循环经济支撑技术

 

一、技术简介

基本原理:

在精馏、吸收单元操作中,主要依靠气液两相的充分接触来达到分离的目的。两相接触的相界面面积越大,其传质效率越高。气液传质设备的效果主要表现在能够使气液两相充分有效的接触,达到很高的分离程度(板效率)。新型垂直筛板属气液传质设备塔板类的一种,它是以气液两相在喷射状态下完成气液接触实现传质分离。液相为分散相,气相为连续相,液体通过气体喷射形成大量的液滴,两相的传质面积是液滴的外表面,与传统的以鼓泡态进行气液接触的泡罩、浮阀塔板相比其传质面积要大得多。此外,液滴的多次形成与移动加速了传质表面的不断更新,更有利于相界面的分子移动与传递。为两相传质创造了有利条件。新型垂直筛板就是依靠本身的特定结构。形成气液喷射状态,使两相剧烈的碰撞、混合、分散、破碎达到充分有效的接触,实现高效的传质分离。

工艺流程:

气体以高速缩流的方式从塔盘板孔进入帽罩,液体从塔盘帽罩底隙进入帽罩,气体利用其动能将液体不断的提拉、破碎、混合,向罩顶撞击,撞击后气液折流,在罩内完成一次传质。经折流后气液从帽罩侧孔喷出,喷出的液体沿水平方向以抛物的方式进一步被分散成大量的液滴,在罩外继续进行传质。最后液滴落回塔盘液层,气体上升进入上一层塔盘。气液两相经过N层塔板的逐级接触实现整塔的分离目的。

技术特点:

①传质效率高、传质空间利用率好。与目前公认的浮阀塔板相比,传质效率高10%以上。

②处理能力大。与浮阀、筛板塔相比高50%以上。

③操作弹性大。正常操作范围比浮阀塔还要大。

④结构简单、可靠。此塔板上无活动部件,不会因磨损、震动等原因造成传质单元脱落,基本无维修工作量。

⑤抗结垢、防堵塞性能好。由于操作气速高,气流自清洗能力强,且升气孔直径大,很不容易堵塞。

⑥板上液面梯度小,液面横向混合均匀、无流动及传质死区。

⑦设备投资省。

技术水平:

在众多的板式塔中,新型垂直筛板的板效率和处理能力是最高的。在化学工业中,过去常用的泡罩、浮阀塔盘已逐渐被新型垂直筛板所取代。选用该塔板后能够提高生产能力,提高产品等级,降低生产消耗,减小设备投资,在塔器技术装备中处于领先水平。

应用条件:新型垂直筛板塔可广泛的应用在化工领域的精馏、吸收等单元操作中,根据分离的物料性质、工艺状况、生产能力和质量要求,进行塔器装置的设计。根据腐蚀条件可选用碳钢、不锈钢等材质。在化肥领域可用于碳化综合塔、饱和热水塔、变换脱硫塔、脱S、脱C洗涤塔、甲醇精馏塔、尿素解析塔、蒸氨塔。特别适合于利用旧塔进行扩产改造。 

主要控制指标:一般要求塔顶气体指标为NH3≤0.1g/m3,CO2≤0.2%,软水的用量应确保吨氨吨水。

技术来源:新型垂直筛板是日本三井造船株式会社于20世纪70年代初开发的塔板。经美国分馏公司测定,认为该塔板具有处理能力大、传质效率高、操作弹性好、抗堵塞能力强、寿命长、易检修等特性,并获得日、美、德等国专利。国内自20世纪80年代始对New-VST进行研究。我公司在原有塔盘的基础上进行了改进,研制出垂直筛板塔盘换代产品——径向侧导喷射塔盘CJST,并于2000年申请获得了国家专利。

技术产权:天津市创举科技有限公司 专利号:ZL 99 200122.6

二、应用效果

总投资:

以生产10万吨合成氨生产规模,选用新型垂直筛板做塔盘,其投资分别为:

碳化综合塔:10~15万元;变换脱硫塔:20~30万元;饱和热水塔:30~40万元;

尿素解析塔:15~25万元;蒸氨塔:20~30万元;甲醇精馏塔:80~100万元(三塔流程10万吨/年精醇);脱C、脱S洗涤塔:10~15万元。

经济效益

以年产10万吨合成氨生产能力规模计算:碳化综合塔多回收氨1000吨以上,加之节水和动力消耗年增效益200万元以上;饱和热水塔年节省蒸汽10000吨以上,加之动力和冷量的消耗,年增效益在200万元以上;蒸氨塔多回收氨在1000吨以上,加之节水节电年增效益在300万元以上;脱C、脱S洗涤塔多回收溶剂   吨以上,年增效益    万元。

甲醇精馏塔(10万吨/年精醇)蒸汽消耗减少10万吨以上,加之冷却水消耗    吨,动力消耗多回收粗醇,年增效益1000万元以上。

环境效益

蒸氨塔、解析塔、等压回收塔一直沿用传统的塔板,其效率低造成大量的稀氨水过剩,只得外排,不仅浪费了氨,同时造成严重的水污染。选用新型垂直筛板等综合技术对化肥厂氨回收系统进行改造可确保无稀氨水外排。同时也节省了水资源。同时,该塔的应用也改善了厂区生产环境,保护了职工的身体健康。

社会效益

该塔的选用实现了对能源的节约,以蒸汽消耗方面计算,比传统设备可节省能耗在30%以上。该塔运行稳定可靠安全使用寿命长,降低了维修费用,减少了动力消耗。

应用实例简介及效果

河南新乡市燃料化肥总厂利用原替换下来的Ф2000固定付塔塔体,将塔内装上垂直筛板,将原来四塔流程改为三塔流程并要求达到年产5万吨合成氨生产能力。开车后运行效果厂方非常满意。主要体现下列特点:

(1)简化了工艺流程。碳化工序仅用三塔:主碳化塔,副碳化塔,回收塔。去掉了固定副塔,降低系统阻力,省去固定副塔氨水和冷却水泵的动力消耗。

(2)传质效果非常好。内件由于其优异性能,特别是高传质效率能把离开回收塔的稀氨水浓度提高到100tt,靠这样浓度氨水和塔板的高效率就能够将碳化副塔尾气中的二氧化碳吸收下来,起到了一塔双能的效果。每年多回收NH3 1000吨以上。每年减少外排稀氨水3万吨以上。

(3)操作弹性大。有时限量生产,在很小气量的情况下,该塔的运行效果也很好。

(4)生产能力大。年产5万吨合成氨扩产到6万吨生产能力,塔内件仍能满足要求。这充分体现了New-VST塔板的高效率,高处理能力。大大节省了设备投资,可供其它兄弟厂借鉴。

三、技术推广前景

技术支持单位:天津市创举科技有限公司

适 用 范 围:大、中、小化肥企业碳化综合塔、饱和热水塔、尿素解吸塔、蒸氨塔、变脱塔等的新建及扩产改造。

推广应用情况前景:该技术已在全国几十家化肥厂投入使用,正在发挥巨大的经济和环保社会效益。这必将带动全国现有几百家中、小化肥企业碳化综合塔改造,尤其是在旧塔改造过程中普遍推广该技术的前景十分广阔,大势所趋。

 



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