專利名稱：用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以尿素生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種尿素生產(chǎn)用原料二氧化碳的凈化方法。
背景技術(shù)：
在尿素生產(chǎn)過程中，二氧化碳純度的高低直接關(guān)系到尿素的穩(wěn)定和經(jīng)濟性運行， 一般要求(X)2純度大于95. 7%，純度越高，尿素消耗越低；純度越低，尿素消耗會大幅度增加，嚴(yán)重時會造成系統(tǒng)平衡破壞，無法操作；且其中所含油等重組分含碳有機物將在尿素生產(chǎn)的高溫環(huán)境下形成結(jié)垢或積碳，即影響換熱效率，又污染尿素降低尿素品質(zhì)。傳統(tǒng)尿素生產(chǎn)中，原料二氧化碳需經(jīng)過脫硫、脫氫工序，因精脫硫和脫氫催化反應(yīng)以及后續(xù)高壓圈設(shè)備防腐需要，需加入占總量0. 5 1%的氧氣，如專利申請?zhí)?CN01128500. 1，“尿素合成用二氧化碳原料氣的脫氫方法”；在加入空氣的同時又將約占空氣總量的79%的氮氣等惰性氣體加入其中，以防止尿素高壓系統(tǒng)放空尾氣處于爆炸極限之內(nèi)，從而造成二氧化碳?xì)饧兌认陆?。而以變壓吸附脫碳流程得到的原料CO2,濃度僅95、6%， 在加入空氣之后，濃度更低。上述傳統(tǒng)工藝中，原料氣中氫氣的脫除需加入氧氣，在一定的溫度、壓力環(huán)境下， 在貴金屬催化劑作用下氫氣與氧氣生成水，造成合成氨原料氣的浪費。往復(fù)式二氧化碳?xì)怏w壓縮機一般需要往缸內(nèi)注入一定量的潤滑油，以降低活塞環(huán)與缸體之間的摩擦系數(shù)，提高零部件的使用壽命。然潤滑油的加入將會在后續(xù)高溫環(huán)境下因形成結(jié)垢或積碳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述不足，提供一種用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，該方法適用于以(X)2為原料的尿素生產(chǎn)工藝，可有效提高(X)2濃度，降低(X)2氣體中的油含量，并能夠回收利用對尿素生產(chǎn)有影響的氫氣、一氧化碳等。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，經(jīng)壓縮機壓縮后的(X)2氣體，經(jīng)過換熱器，與從分離器中出來的的凈化后的液化(X)2進行換熱，降低溫度，再經(jīng)過冷卻器，降低CO2溫度至液化點以下進行液化，液化后二氧化碳中的油、水等重組分從分離器底部排出與二氧化碳分離，不凝惰性氣體自頂部排出回收；液化的純凈的二氧化碳從分離器中部出來，再通過換熱器，與來自二氧化碳壓縮機的CO2氣體進行換熱，從換熱器上部排出的即為凈化后的二氧化碳。經(jīng)壓縮機壓縮后的(X)2氣體為精脫硫后的氣體，壓力范圍3. (Γ25. OMPa0從分離器頂部排出的不凝氣體含有H2、N2, CO和CH4,作為生產(chǎn)原料返回前工序。本發(fā)明提供的用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，其優(yōu)點在于
1、可有效提高(X)2濃度。本發(fā)明通過將(X)2氣體液化，從而分離回收其中的的油水和不凝氣體組分，可使(X)2濃度提升至99. 5%以上，相應(yīng)惰性氣體濃度降低至0. 5%以下。根
3據(jù)《尿素》(袁一主編)，惰性氣體含量每增加1%，尿素合成轉(zhuǎn)化率降低約0. 6%，本發(fā)明將雜質(zhì)氣體濃度降低到0. 5%以下，提高合成轉(zhuǎn)化率，降低尿素合成壓力，提高產(chǎn)量，經(jīng)濟效益顯著。該流程特別適合于原料二氧化碳濃度不高的變壓吸附脫碳等流程。2、對于使用往復(fù)式二氧化碳壓縮機的尿素工藝，可以有效分離出CO2氣體中的油水，提高尿素生產(chǎn)設(shè)備的傳熱效率，提升尿素品質(zhì)。3、可以簡化尿素生產(chǎn)流程，去掉(X)2脫氫裝置。因氫氣難溶于液化二氧化碳，可以從氣相中分離出去，使CO2氣體中氫氣含量小于lOOppm，保障了尿素高壓尾氣排放安全，氫氣可以回收再利用。4、分離器分離出來的不凝氣體(H2、N2, CO、CH4等)可送至脫碳等前工序回收再利用，提高資源利用率；底部排出的油等重組分可送至油回收工段。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。圖中1代表冷媒出，2代表冷媒進，3代表熱媒進，4代表熱媒出。
具體實施例方式下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步介紹，實施例不會構(gòu)成對本發(fā)明造的限制。實施例一
來自往復(fù)式二氧化碳壓縮機的14. 5-25. OMPa的(X)2氣a，首先經(jīng)過熱交換器A，與從分離器C中出來的的液態(tài)二氧化碳d進行換熱，降低溫度，再經(jīng)過冷卻器B，將溫度降至2(T30°C，溫度降低后，液化二氧化碳d存儲在分離器C，液化后的二氧化碳比重在 40(T900kg/m3，其中的從壓縮機中帶來的潤滑油和水b沉積在底部，從分離器C底部排除， 不凝惰性氣體c，主要為H2、N2, CO、CH4等，自頂部排出分離，液化的二氧化碳d從分離器C 中部出來后，通過熱交換器A，與來自二氧化碳壓縮機的二氧化碳a進行換熱，回收熱量，凈化后的二氧化碳e再經(jīng)過蒸汽加熱器D，加熱至100-12(TC，送入尿素合成系統(tǒng)。實施例二
來自往復(fù)式二氧化碳壓縮機的3. (Γ6. OMPa的(X)2氣a，首先經(jīng)過熱交換器A，與從分離器C中出來的的液態(tài)二氧化碳d進行換熱，降低溫度，再經(jīng)過冷卻器B，將溫度降至-1(T25°C，溫度降低后，液化二氧化碳d存儲在分離器C，液化后的二氧化碳比重在 40(T900kg/m3，其中的從壓縮機中帶來的潤滑油和水b沉積在底部，從分離器C底部排除， 不凝惰性氣體c，主要為H2、N2, CO、CH4等，自頂部排出分離，液化的二氧化碳d從分離器C 中部出來后，通過熱交換器A，與來自二氧化碳壓縮機的二氧化碳a進行換熱，回收熱量，凈化后的二氧化碳e再經(jīng)過離心式壓縮機壓縮后，經(jīng)過蒸汽加熱器D，加熱至100-12(TC，送入尿素合成系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，其特征在于經(jīng)壓縮機壓縮后的CO2氣體 (a)，經(jīng)過換熱器(A)，與從分離器(C)中出來的的凈化后的液化(X)2 (d)進行換熱，降低溫度，再經(jīng)過冷卻器(B)，降低CO2溫度至液化點以下進行液化，液化后二氧化碳中的油、水等重組分(b)從分離器(C)底部排出與二氧化碳分離，不凝惰性氣體(c)自頂部排出回收；液化的純凈的二氧化碳(d)從分離器(C)中部出來，再通過換熱器(A)，與來自二氧化碳壓縮機的CO2氣體(a)進行換熱，從換熱器(A)上部排出的即為凈化后的二氧化碳(e)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，其特征在于經(jīng)壓縮機壓縮后的(X)2氣體(a)為精脫硫后的氣體，壓力范圍3. (Γ25. OMPa0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，其特征在于從分離器頂部排出的不凝氣體(c)含有H2、隊、CO和CH4,作為生產(chǎn)原料返回前工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尿素生產(chǎn)的二氧化碳凈化方法，其特征在于從分離器底部排出油、水等重組分送入油回收系統(tǒng)。
全文摘要
一種尿素生產(chǎn)原料二氧化碳的凈化工藝，適用于尿素生產(chǎn)。通過將壓縮后的CO2液化，換熱等方法分離出其中的不凝惰性氣體組份(H2、N2、CO、CH4等)和油水等重組分。該方法一方面可提高CO2濃度到99.5%以上，減少CO2氣體中的油含量，有效提高尿素生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品品質(zhì)；另一方面將不凝惰性氣體組份分離，可取消傳統(tǒng)裝置中的CO2脫氫裝置，保障尿素高壓尾氣排放安全，同時分離出的不凝惰性氣體組分可回收作為前工序原料利用。
文檔編號C01B31/20GK102424384SQ20111026287
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者佘林源, 李建新, 程雙, 車小軍, 魏天榮 申請人:湖北三寧化工股份有限公司