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1、第十五届全国尿素厂年会论文资料集 尿素生产中脱氢技术应用总结 周泉水童刚R I J , C , , 强 ( 四川美丰化工股份有限公司德阳分公司德阳市6 1 8 0 0 0 ) 四川美丰化工股份有限公司日产1 0 0 0 t c 0 2 汽提尿素装置于2 0 0 5 年9 月l O 日上午化工 投料，当日下午就产出了合格尿素产品。配套的脱氢装置与主装置同时投运后，脱氢效果明 显，至今运行良好。现就本脱氢装置的运行情况作简要介绍。 1设置脱氢装置的必要性 合成尿素所需的原料c 0 2 气来自于合成氨系统的脱碳工序，其中通常含有0 6 - - - 1 ( 体 积比) 的氢，为了防止系统设备腐蚀，在c
2、 0 2 气中又加入了一定量的空气。这些气体均不 参与尿素合成反应而残留在合成尾气中，由于氢气是易燃易爆气体且爆炸极限宽( 在空气中 为4 , - 7 4 2 ，在氧气中为4 9 4 ) ，非常容易与N H 3 、0 2 等构成爆炸性气体混合物， 一旦遇到外界的某些引爆因素( 如火花、静电、摩擦、撞击) 等即可能发生爆炸，轻者损坏 设备，重者大量甲铵液泄漏造成环境污染，甚至酿成人员伤亡。因此，先将原料C 0 2 气中 的氢气脱除后再送到尿素装置去参与尿素合成反应，这样将合成尾气转变为非爆炸性气体混 合物，确保尿素装置的安全运行，这是非常可行和必要的。 2工艺原理和工艺流程 脱氢过程就是在一定的
3、温度和催化剂作用下，使原料C 0 2 气中的H 2 与0 2 反应生成水， 从而消除爆炸性气体H 2 的影响。其反应方程式如下： 2 H 2 + 0 2 = 2 H 2 0 + Q 工艺流程为：从合成氨系统来的原料c 0 2 气经c 0 2 压缩机送到脱氢装置的高压c 0 2 加 热器，将其温度提到1 5 0 “ “ 1 8 0 后进入脱氢反应器。在催化剂铂、钯的作用下，C 0 2 气中 的H 2 与0 2 反应生成水且放出大量热量。接着，又进入高压C 0 2 冷却器降温到1 2 0 “ “ 1 3 0 ， 最后送入尿素装置去参与尿素合成反应。其工艺流程图见图l 。 C 0 2 来自合成氨系统
4、 C 0 2 去尿素装置 3主要设备 本装置的主要设备见表1 。 C 0 2 压缩机 高压C 0 2 冷却器 图1 脱氢装置工艺流程简图 表1 主要设备一览表 高压C 0 2 加热器 脱氢反应器 名称 规格数量 高压C 0 2 加热器 5 0 0 x1 0 x 4 0 0 0l 台 脱氢反应器 o 1 0 1 2 6 7 4 1 2 0l 台 高压C 0 2 冷却器 中6 0 0 1 0 4 2 1 8l 台 第十五届全国尿素厂年会论文资料集 4生产装置运行情况 本工程由中国五环科技股份有限公司( 原化四院) 设计，T H 3 型尿素脱氢催化剂由湖 北化学研究院研制生产，湖北华邦化学有限公司提
5、供。2 0 0 5 年9 月1 0 日，本工程与尿素主 装置同时投运，至今运行良好。该装置的工艺运行情况见表2 。 + 表2 工艺运行情况表 指标名称设计参数实际运行数据 高压C 0 2 加热器出气温度 1 5 0 “ - “ 1 8 0 1 4 5 1 5 5 脱氢反应器出气温度 2 5 0 1 7 5 1 8 5 高压C 0 2 冷却器出气温度 1 2 0 1 3 0 1 0 5 1 2 0 脱氢反应器进出口压差0 2m aO 1 0 2 m a 5 脱氢效果 本装置投运后，脱氢效果明显，达到了原料C 0 2 气脱氢后氢含量小于5 0 1 0 石的设计 要求。尿素主装置7 2h 生产技术考
6、核期间，专门对原料C 0 2 气脱氢前后的氢含量进行了分 析，其结果见表3 。 表3C 0 2 气脱氢前后氢含量分析数据 日期脱氢前氢含量( 1 0 6 )脱氢后氢含量 2 0 0 5 - 1 1 1 61 0 ：1 04 5 6 8 2 未检测到( H 2 1 1 0 击) 2 0 0 5 一1 1 1 61 6 ：0 54 7 1 3 4 未检测到 2 0 0 5 一l1 1 79 ：4 04 3 2 1 5 未检测到 2 0 0 5 - 1 1 1 71 6 ：3 04 6 7 2 7 未检测到 2 0 0 5 - 11 189 ：3 04 2 9 6 1未检测到 2 0 0 5 1 1
7、 181 6 ：0 04 4 9 5 8 未检测到 6几点认识 ( 1 ) T H 3 型尿素脱氢催化剂使用初期，其活性高，原料C 0 2 气温度控制在低限运行即 可保证脱氢效果。待其活性下降后，再适当提高温度。这样，就可以尽可能延长催化剂的使 用寿命。 ( 2 ) 脱氢反应器进出口温差越大，说明原料C 0 2 气中的氢含量越高。脱氢反应器出口 温度达到2 5 0 以上时，尿素主装置必须作紧急停车处理。这不仅可保证尿素装置的安全运 行，而且也可以避免损坏脱氢催化剂。 ( 3 ) 日常生产中，要加强原料C 0 2 气的除油处理。否则，油污粘附在脱氢催化剂表面， 将降低其活性，大大缩短催化剂使用寿命。 ( 4 ) 去年3 月，国内某化肥厂尿素合成塔发生爆炸事故后，国内专家提出的预防措施 之一就是脱除原料C 0 2 气中的氢。因此，加强脱氢装置的生产管理i + 也就是在保证尿素主 装置的安全运行。 ( 5 ) 脱氢反应是放热反应，其热量由循环冷却水带走j 将脱氢后温度较高的C O z 气与 脱氢前温度较低的C 0 2 气换热后，再去高压C 0 2 冷却器降温，即可以对这部分热量予以回 收利用。增设l 台设备就意味增加投资，但从长远着想，节约了蒸汽和循环冷却水消耗，应 该是值得的。该建议仅供设计单位和兄弟企业参考。
