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綠色技術(shù)促升級

   2013-08-02 中國化工報閆俊榮

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    “凈化是合成氨生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié),在其成本中占比只有10%左右,不是大頭。但是,凈化系統(tǒng)工段較多,包括半水煤氣脫硫、變換、變脫、脫碳、精脫硫、精制等6個工段,流程最多、設(shè)備最多,對整個系統(tǒng)的成本影響很大。如果保障不了凈化效果,企業(yè)的生產(chǎn)成本就會提高,長周期穩(wěn)定運(yùn)行也會受影響。可以這樣說,在當(dāng)前嚴(yán)峻的市場形勢下,如果哪家氮肥企業(yè)做不好凈化,就會率先出局。”上海達(dá)門化工工程技術(shù)有限公司總經(jīng)理於子方的這番話,反映出了采用綠色技術(shù)對氮肥企業(yè)脫困的重要性。


    那么,目前有哪些新的綠色技術(shù)可供氮肥企業(yè)選擇應(yīng)用?記者對此進(jìn)行了梳理。 

 

    脫硫凈化技術(shù) 助力環(huán)保


    長春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司項目副總經(jīng)理何冰認(rèn)為,脫硫凈化是關(guān)系合成氨生產(chǎn)的重要技術(shù),是保證生產(chǎn)裝置長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。尤其是在環(huán)保要求日漸嚴(yán)格的今天,脫硫更顯示出其重要性。

 
    據(jù)何冰介紹,該公司通過大量的調(diào)查研究和多次實(shí)驗(yàn),克服傳統(tǒng)填料塔易堵塔、系統(tǒng)阻力大、動力消耗高、投資費(fèi)用高、氣體液體分布難、循環(huán)量大且不易調(diào)節(jié)等難題,最終確定了在常壓脫硫中用空噴技術(shù)來取代或部分替代單純的填料塔型,在加壓脫硫中推廣QYD高效復(fù)合傳質(zhì)內(nèi)件。


    何冰表示,所謂空噴技術(shù),就是濕式氧化法脫硫中的無填料技術(shù)。通過改變噴頭的霧化技術(shù)、噴頭在塔內(nèi)的布置形式,可徹底解決堵塔、系統(tǒng)阻力大、設(shè)備龐大的問題,能降低一次性投資,有效提高了高壓機(jī)打氣量,同時也降低了風(fēng)機(jī)的動力消耗。何冰強(qiáng)調(diào),大量的工業(yè)應(yīng)用證明,空噴技術(shù)在天然氣、沼氣、焦?fàn)t煤氣脫硫方面更有應(yīng)用價值。


    而QYD高效傳質(zhì)內(nèi)件,是東獅科貿(mào)公司經(jīng)過多年研究,進(jìn)行了多次試驗(yàn),并借鑒鼓泡塔、泡罩塔、垂直篩板塔、填料塔等各種塔型的優(yōu)點(diǎn),最終開發(fā)而成的一種新型吸收塔內(nèi)件。該內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作彈性大、塔阻力低,在近幾年的應(yīng)用實(shí)踐中經(jīng)不斷改進(jìn)完善,更趨成熟可靠,已在齊魯一化公司、河南晉開公司、湖南智成公司、徐州豐成公司等企業(yè)得到應(yīng)用。


    何冰告訴記者,QYD高效傳質(zhì)內(nèi)件的技術(shù)特點(diǎn)非常明顯。在新塔設(shè)計中,塔的高度要比填料塔降低1/3左右;該內(nèi)件使用后,溶液的循環(huán)量要比填料塔降低30%~50%;裝置用于新塔設(shè)計時,高度大幅降低,因此在選取泵的揚(yáng)程時也要比原來低10米左右,這樣可大大降低脫硫的動力消耗;由于氣液接觸時間大幅縮短,更有利于脫硫液對硫化氫的選擇性吸收、溶液的再生、硫泡沫的浮選,以及降低碳酸氫鈉生成率;如果用于新塔設(shè)計,與填料塔相比,可節(jié)省30%~50%的投資。

 

    等溫變換技術(shù) 節(jié)能降耗


    氮肥生產(chǎn)工藝的進(jìn)步,對變換技術(shù)提出了新要求。在這種情況下,各種等溫變換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,也引起了不少氮肥企業(yè)的關(guān)注。


    據(jù)湖南安淳高新技術(shù)有限公司副總經(jīng)理戴豐育介紹,隨著新型煤氣化技術(shù)的推進(jìn),連續(xù)氣化技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展,變換氣中的一氧化碳含量在傳統(tǒng)的30%基礎(chǔ)上不斷提高,有的甚至到了70%~85%。而高含量一氧化碳合成氣的變換難度極大,傳統(tǒng)的冷激換熱、氣氣間冷換熱、管式反應(yīng)器等適應(yīng)不了新工藝條件的要求,以致大量一氧化碳被白白放空或做燃料燒掉。苛刻的反應(yīng)條件,向變換技術(shù)提出了挑戰(zhàn),在這種情況下,懸掛水管式等溫反應(yīng)器應(yīng)運(yùn)而生。


    戴豐厚告訴記者,懸掛水管式等溫反應(yīng)器已在新疆天業(yè)集團(tuán)得到了成功應(yīng)用,具有如下優(yōu)點(diǎn):一是流程簡化,換熱器設(shè)在塔內(nèi);二是工藝智能化,床層溫度軸向、徑向各點(diǎn)溫度均穩(wěn)定在219~222℃;三是操作傻瓜化,通過控制汽包蒸汽壓力,可以輕松調(diào)節(jié)床層溫度;四是成果高效化,幾乎可全部利用產(chǎn)生的中壓蒸汽。

 
    南京敦先化工科技有限公司于近年成功開發(fā)出水移熱等溫變換技術(shù)。該公司總工程師王慶新告訴記者,公司的技術(shù)已于去年12月6日在湖南安鄉(xiāng)晉煤金牛化工有限公司得到成功應(yīng)用。


    王慶新表示,與傳統(tǒng)工藝相比,采用水移熱等溫變換技術(shù)可減少主設(shè)備1/3,縮短流程1/3,減少工程投資1/3,并可省去變換循環(huán)冷卻水。


    應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明,企業(yè)采用水移熱等溫變換技術(shù)改造后,變換系統(tǒng)出口的一氧化碳含量由原來的1.2%降至0.6%,系統(tǒng)阻力由原來的1.2兆帕降至0.07兆帕,蒸汽消耗下降了135千克/噸氨,變換冷水消耗下降了20立方米/噸氨,同時副產(chǎn)0.7兆帕飽和蒸汽236千克/噸氨,供造氣使用。王慶新表示,該公司現(xiàn)在擁有適于粉煤加壓氣化、水煤漿加壓氣化、無飽和熱水塔、有飽和熱水塔等技術(shù)和裝置的等溫變換技術(shù)。

 
    據(jù)石家莊正元塔器設(shè)備有限公司副總工程師李昌印介紹,一氧化碳變換是合成氨生產(chǎn)過程中的重要工序。依托多年來對變換反應(yīng)理論的研究,以及工藝設(shè)備開發(fā)的實(shí)踐,該公司完成了等溫變換爐和配套工藝流程的工業(yè)設(shè)計,通過水管式變換反應(yīng)器,副產(chǎn)2.5兆帕飽和蒸汽,結(jié)合氨合成系統(tǒng)軟水加熱器提供的熱水,實(shí)現(xiàn)了變換系統(tǒng)的“準(zhǔn)零汽耗”。


    該工藝裝置已于2012年11月18日完成催化劑硫化,在中冀正元公司一次開車成功,達(dá)到設(shè)計指標(biāo),裝置規(guī)模為12萬噸總氨/年。裝置開車后,企業(yè)已全停原中低低變換裝置,徹底改變了原裝置催化劑均已到后期、系統(tǒng)阻力變大、需停車更換催化劑的現(xiàn)狀。就這樣,一臺等溫變換爐完成了原變換爐三段催化劑的生產(chǎn)任務(wù),系統(tǒng)壓降大幅降低,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。


    裝置開車到現(xiàn)在的運(yùn)行情況表明,通過工藝系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整,可在大型合成氨裝置高一氧化碳的變換過程中得到較好應(yīng)用。滄州正元公司年產(chǎn)60萬噸合成氨、80萬噸尿素項目也計劃采用該裝置技術(shù)。

 

    超重力技術(shù)  清潔高效


    “當(dāng)前,氮肥工業(yè)該怎樣發(fā)展?要走技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排、污染控制的增長之路,要安全、清潔、高效生產(chǎn),要將原材料全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,盡可能的實(shí)現(xiàn)零排放。”談到氮肥工業(yè)的發(fā)展理念時,山西中北大學(xué)校長劉有智做了以上陳述。

 
    “現(xiàn)在氮肥企業(yè)身處沼澤,投資力有限,如何用最少的投資實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)并走出困境,成為企業(yè)追求的目標(biāo)。”劉有智說,“在這種情況下,我們研發(fā)了超重力技術(shù)并因此獲得了2011年度國家科技進(jìn)步二等獎。作為一種化工廢氣凈化分離的高效手段,超重力技術(shù)的先進(jìn)性在于,能夠把原先高40多米的塔,在達(dá)到相同處理量、相同效率的情況下,縮小體積至1/70,降低高度到3米,節(jié)約鋼材40噸。它一改過去氮肥企業(yè)設(shè)備大、投資多的缺點(diǎn),使設(shè)備體積成幾何級下降,極大減少了占地面積、反應(yīng)體積和投資額。”


    據(jù)了解,化工廢氣的治理通常采用塔設(shè)備濕法處理技術(shù),但這種技術(shù)投資及運(yùn)行費(fèi)用高,制約了企業(yè)治污工作的推進(jìn)。同時,設(shè)備高、占地大,致使已有生產(chǎn)線廢氣治理的技術(shù)改造受場地空間限制難以實(shí)施。“在之前的實(shí)踐中,由于現(xiàn)場找地方非常困難,我們在一個39米的平臺上就把超重機(jī)安上去了,做到了5.5萬立方米/時的處理量。這是超重力技術(shù)在天脊集團(tuán)脫氨除濕項目上的應(yīng)用。”劉有智說。他表示,因?yàn)槌亓s設(shè)備體積小、動力消耗小、密封也較好,在當(dāng)下中小氮肥企業(yè)技術(shù)改造過程中有望得到大量使用。


    “所有氮肥、甲醇的單元操作,我們都在超重力環(huán)境下做過嘗試,我們在這個領(lǐng)域申報了40多項發(fā)明專利,得到授權(quán)的有24項。超重力的國家標(biāo)準(zhǔn)也是我們制定的,我們還發(fā)明了撞擊流旋轉(zhuǎn)填料床,把原來的傳統(tǒng)氣液超重力環(huán)境拓展到了液液超重力環(huán)境,使得液液反應(yīng)、液液萃取、液液分離能夠?qū)崿F(xiàn)。”劉有智說。

 
    “它為企業(yè)技術(shù)改造和現(xiàn)有裝備的升級改造,提供了一個很好的思路。”河北陽煤正元化工集團(tuán)有限公司總經(jīng)理劉金城這樣評價超重力技術(shù)。

   
    圖片說明:

 

 

        ①河北正元集團(tuán)投入運(yùn)行的DN2400氨合成系統(tǒng),氨合成反應(yīng)熱利用率高達(dá)85%以上。

  

 

        ②山東聯(lián)盟化工股份有限公司應(yīng)用了等溫變換技術(shù)的年產(chǎn)15萬噸合成氨裝置。

  

 

        ③陽煤集團(tuán)旗下一家企業(yè)的脫硝裝置。

  

 

        ④在今年的大檢修中,北大荒股份浩化分公司對造氣車間凈化系統(tǒng)部分設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)更新和改造。圖為7月19日上午,員工正在更換觸媒。  (董玉智 攝)  
 

 


   

        ⑤在前不久召開的第19屆氮肥、甲醇凈化技術(shù)交流年會上,與會代表們正在交流和討論凈化技術(shù)。

 

 
 
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