合成氨变换气中CO2的综合利用

合成氨变换气中CO2的综合利用目录•项目背景•可行性论证•二氧化碳的收集•设备选择•尿素的合成•工艺流程•经济分析项目背景二氧化碳是宝贵的资源，可广泛应用于化学工业、保护焊接、农业施肥、果蔬保鲜、饮料灌装等行业。我国每年排放的二氧化碳量约110亿t，但由于回收措施不力，每年回收再利用的二氧化碳量不足排放量的2.0%，既造成了严重的大气污染，又浪费了宝贵的碳资源。因此，回收利用二氧化碳具有良好的社会效益和经济效益。可行性论证•二氧化碳具有较高的民用和工业价值，在多种领域有着广泛的应用，是一种非常宝贵的资源。不仅广泛应用在石油开采、冶金、焊接、低温冷媒、机械制造、人工降雨、消防、化工、造纸、农业、食品业、医疗卫生等方面，还可应用于超临界溶剂、生物工程、激光技术、核工业等尖端高科技领域。近年来开发出的新用途如棚菜气肥、蔬菜(肉类)保鲜、生产可降解塑料等也展现良好的发展前景•。物理应用•(1)用作惰性气体：CO2可用于电弧焊接、灭火材料、灭菌气体。•(2)用作冷却剂：CO2可用于原子能反应堆的冷却剂、食品的冷却冷冻等生物应用•(1)用作气肥：CO2可用覆盖植物的气肥，能提高光合作用的效率，使产品早熟、产量提高。•(2)用作果蔬保鲜剂：通过注入高浓CO2，降低O2含量，以抑制果蔬中微生物呼吸和病菌发生化学应用•(1)传统应用：主要是合成尿素，苯酚羧化的科尔比反应•(2)合成酯：CO2与环氧丙烷加压反应可制得碳酸丙烯酯。CO2在卤化季胺盐、卤化钙、或卤化镁催化条件下与环氧乙烷反应可制得碳酸亚乙酯。•(3)合成胺：CO2在Cu/Al2O3催化剂条件下H2、NH3反应可转化成胺类。CO2在Mo-Cu催化作用下与乙烯、H2、NH3反应生成丙胺。CO2与C6H11NH2在一定条件下反应可制得碳酸环己胺二氧化碳的收集•(1)压缩吸附工段来自于化肥生产装置的二氧化碳气在温度40℃条件下经加压、分水、脱硫后进入干燥器(A/B)。干燥器设计为2个体积相同的吸附床，原料气中的水分、油脂等杂质被床内的干燥剂吸附，气体从干燥器底部引出。出干燥器的气体分成2股物流:食品级物流进人吸附系统，以吸附去除烯烃、烷烃、苯等杂质，净化后的气体进入精馏贮存工段的精馏塔中脱除氧气、甲烷、氮气等轻组分;工业级物流经液化后直接进人单级闪蒸系统，再进人产品罐贮存。精馏贮存系统(工业级)•工业级二氧化碳气体经预冷器降温、液化器液化后直接进人闪蒸罐中，脱除轻组分后得到的工业级液体二氧化碳从闪蒸罐底部引出，然后经节流降压至2.2MPa直接送工业级产品贮罐(V-202)中贮存，再装瓶或装车出厂。不凝气在精馏塔和闪蒸罐顶部排出，节流降压至0.2MPa返回预冷器中回收冷量，再经加热升温后作为再生气体进人干燥器或吸附器中。(3)冷冻液化工段来自精馏贮存工段的气体进人预冷器，用来自精馏塔塔顶的低温气体冷却后进入液化器，被节流降温的液氨冷却后，气体被进一步降温，使绝大部分的二氧化碳被液化，连同轻组分(甲烷、氮气、氧气)一起被送人精馏贮存工段。•使二氧化碳液化的液氨由制冷系统提供，即气氨经螺杆式冷冻机压缩后进人卧式冷却器中，被冷却水冷却为液氨后贮存在贮氨器中。由贮氨器出来的液氨分成3路:第1路液氨经节流后进人液化器中，使工业级二氧化碳气体液化，自身被气化后重新返回螺杆式冷冻机;第2路液氨经节流后进人液化器中，使食品级二氧化碳气体液化，自身被气化后重新返回螺杆式冷冻机;第3路液氨经节流后进入精馏塔顶冷凝器中，使塔顶的二氧化碳气体液化，自身被气化后重新返回螺杆式冷冻机。设备选择•二氧化碳回收装置采用DCS自动控制系统尿素的合成•自从1773年ROUELLE在蒸发人尿时第一次发现尿素后，1828年德国的维勒在实验室里用氰酸和氨首次人工合成厂尿素。此后的90多年里陆续出现了50多种尿素的合成方法。直到1922年，德国的法本公司发明了用二氧化碳和氨直接合成尿素的工业生产方法。这个方法是现代尿素工业生产的基本生产原理。•工业生产条件下，氨和二氧化碳合成尿素的反应通常认为是在液相中分两步进行。•第一步:氨和几氧化碳反应生成氨基甲酸胺(简称甲胺)2NH3+CO2------NH4COONH2•+Q。甲胺的生成反应为快速、强烈放热的可•逆反应，易达化学平衡，且二氧化碳的平衡转•化率很高。•第二步:氨基甲酸钱脱水生产尿素，即:NH4COONH2(液)----CO(NH2)2(液)+H2O(液)-Q甲胺脱水生成尿素为微吸热可逆反应，反应速度缓慢，须在液相中进行。称为为尿素合成的控制阶段。工艺流程介绍•目前，世界卜最有竟争力的尿素气提工艺有四种•（1）二氧化碳气提工艺•（2）NH3气提工艺•（3）ACES法•（4）IDR法二氧化碳气提工艺•该工艺包括：•原料压缩•尿素合成•未反应物的高压分解和回收•未反应物的低压分解和回收•尿液浓缩造粒•工艺冷凝液处理等•该工艺用二氧化碳作为气提剂，在与合成等压下将合成塔出料在气提塔内加热汽提，使未转化的大部分甲胺分解成二氧化碳及氨蒸出，分解及气化所需热量由2.45MPa蒸汽供给。气提塔出气在高压冷凝器内生成甲胺冷凝液，冷凝反应所放出的热量副产低压蒸汽，供低压分解、尿液蒸发使用，气提塔出液减压后进入精馏塔，将残余甲胺和氨进一步加热分解并蒸出。然后经真空闪蒸，两段真空蒸发浓缩至99.7%的尿液后送造粒塔造粒。工艺分析•（1）原料气用二氧化碳气提，使未转化物大部分分解，残余部分只需再一次低压加热分解即可，省去高压分解回收系统，简化流程。•(2)出高压冷凝器的甲胺液及来自高压洗涤器的甲胺液靠液位差自流返回合成系统，不需甲胺泵输送，节省设备和动力，操作稳定。•(3)合成塔操作压力较低,，节省压缩机和泵的动力消耗。经济分析•2012年4月2日尿素价格行情：尿素平均批发价格为2285.56元/吨，较1日上涨6.67元/吨。•预计年平均产量200万吨•预期年利润：2285.56ｘ200万=471512万元谢谢观赏