节能型水溶液全循环尿素生产技术的开发与应用

节能型水溶液全循环尿素生产技术的开发与应用水溶液全循环尿素生产工艺是上世纪60年代的技术，国外早已淘汰或采用新技术进行了改造。1966年我国引进荷兰Stamicarbon公司水溶液全循环法尿素装置，但在新建的尿素装置及大型尿素装置的改造中，大都采用了新型的CO2汽提和氨汽提工艺技术。水溶液全循环法尿素工艺在中国的应用和创新已经历50年的发展，国内中小型尿素装置多采用水溶液全循环生产，在工艺、设备制造、操作技术和生产管理方面积累了丰富的经验，虽然能耗偏高，但装置建设投资少。当前随着尿素生产技术的不断进步和节能降耗的需要，对现有的水溶液全循环尿素装置进行技术开发和创新改造显得尤为迫切。早在“十五”规划中，国家就把“水溶液全循环尿素装置节能增产改造工艺软件包开发研究”专题列入了重大科技攻关项目，在总结国内外先进尿素生产工艺技术的基础上，国内陆续成功开发出了Q-1100、GXZH、JX等节能型水溶液全循环尿素生产工艺，通过近年来的发展、改进、创新，尿素产量迅速提高，各项消耗指标明显降低，使我国全循环法尿素生产工艺指标接近国外大型汽提法工艺，达到提高装置的生产能力和技术水平，降低能耗，消除污染和安全稳定运行的目的。由四川金象化工产业集团股份有限公司等单位消化吸收国内外先进尿素工艺，集成创新开发出一种全新的JX节能型尿素生产技术，其创新点主要体现在：①采用尿素中压吸收塔。开发液相逆流换热式尿素合成塔，形成关键物料合成路线，优化尿素合成塔的操作条件来提高CO2转化率到72%以上，若通过进一步改造，还可能将转化率提高到74%；②二次加热-降膜逆流换热组合的尿素中压分解工艺，提高甲铵分解率和总氨蒸出率；③低水碳比-三段吸收-蒸发式空冷的尿素生产中压回收工艺；④一段蒸发系统低位能热的利用；⑤高效安全的尾气净氨新工艺；⑥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；⑦节资节能型尿素废水处理系统，废水采用单塔处理，取消了回流，将废水中尿素和氨含量降至＜5×10-，无外排。其余热分级利用于中、低压分解工序。2009年3月至8月，四川金象化工产业集团股份有限公司采用JX节能型尿素生产技术，对原有400吨/天尿素装置进行节能减排技术改造，主要技改内容为对尿素装置中低压分解回收等系统进行节能改造，技改设备包括精洗器、预蒸发器和外冷器等。9月技改竣工，投产1周负荷即达到102%，各种消耗指标均优于设计值。2007年4月至2009年1月，采用该技术新建了一套1000吨/天尿素生产装置，技改设备包括液相逆流换热式尿素合成塔、尿素中压吸收塔、卧式浸没式尾气吸收器、蒸发式冷凝器和解吸水解塔等。2009年月试车一次成功。目前国内尿素生产企业200家左右，年生产尿素6500万吨，其中大部分中小型尿素企业都采用水溶液全循环工艺，产量约占全国尿素总产量的50%。经过多年的努力，多数厂家吨尿素汽耗从1600—1700千克降低到1200—1300千克，少数厂家已能达到1100千克左右。以山东省为例，现有尿素生产厂家25家，生产装置52套，其中水溶液全循环尿素装置44套，CO2汽提法尿素装置6套、氨汽提法尿素装置2套。若能通过技术创新和加强管理把吨尿素平均汽耗再降低200千克，达到1050千克，仅此一项，全省尿素生产节能效益将达到2亿元。在倡导节能环保和低碳经济的今天，对于那些仍维持高消耗、高污染的中小尿素装置，必须改变传统技术落后的面貌，彻底解决环境污染严重和消耗高的问题。采用节能型水溶液全循环法生产工艺技改投资低，增产幅度大，汽耗下降显著，与目前引进的氨汽提装置或用高压圈改造的装置相比，使水溶液全循环工艺装置的尿素因生产成本低更具有市场竞争力，使传统工艺装置发挥出新的优势，达到投资省、见效快、效益高的理想效果，这对于水溶液全循环尿素装置的节能降耗和我国氮肥工业的可持续发展具有重要意义。国内开发的节能型水溶液全循环尿素生产技术目前已取得进展并趋于成熟，为水溶液全循环尿素生产企业的节能改造提供了有力的技术支撑。JX工艺已申报2项国家发明专利，并于2010年7月被列为氮肥行业振兴支撑技术。2011年3月23日，荣获2010年度四川省科技进步一等奖，受到了众多尿素生产企业的青睐，目前已先后有山东、山西、河南、湖北、四川等省的多家尿素生产企业与金象化工公司接洽，并已与新疆玉象胡杨化工有限公司、河南晋开集团郸城晋鑫化工有限公司、山西阳煤集团烟台巨力化肥有限公司签订了相关的《技术转让与服务