淺談溴化鋰技術在尿素工序的應用

潘旭恩

（山西晉豐煤化工有限責任公司，山西 運城 043800）

關鍵字：合成氨；節(jié)能降耗；節(jié)能工藝；熱能綜合利用

在“十三五”規(guī)劃的節(jié)能環(huán)保綱要中提到，改革開放以來，我國通過以資源消耗為主的、粗放式的發(fā)展模式，實現(xiàn)了經(jīng)濟的高速增長；但這種以環(huán)境破壞為代價的經(jīng)濟發(fā)展難以持續(xù)。進入新世紀，節(jié)能環(huán)保和生態(tài)文明建設日益受到國家和民眾的重視，節(jié)能環(huán)保建設將是“十三五”規(guī)劃的重點內(nèi)容之一。企業(yè)生產(chǎn)要降低資源、原材料消耗，減少污染，降低成本，關鍵是堅定地樹立科學發(fā)展觀，推進技術進步，采用以降低資源、原材料消耗和保護環(huán)境目標的先進技術，按照“減量化、再利用、資源化”的原則，切實使氮肥生產(chǎn)實現(xiàn)增長方式的根本轉(zhuǎn)變[1]。傳統(tǒng)的高投入、高消耗、高排放、高污染的經(jīng)濟增長方式，使得以往的發(fā)展付出了高昂的環(huán)境代價。按照循環(huán)經(jīng)濟的理念，走低投入、高產(chǎn)出、少排污、可循環(huán)的發(fā)展道路，才能實現(xiàn)氮肥生產(chǎn)技術水平和經(jīng)濟效益的提高。

化肥行業(yè)是我國實施節(jié)能減排的重點行業(yè)之一。近年來，化肥行業(yè)應用了一大批清潔生產(chǎn)及能量綜合利用技術，如吹風氣回收、全低變、脫碳閃蒸氣回收、合成弛放氣與放空氣氫回收、溴化鋰制冷、尿素深度水解、變壓吸附脫碳等先進工藝，使小化肥企業(yè)能夠在市場競爭中立于不敗之地。

1 工藝技術方案選擇

溴化鋰機組包括溴化鋰吸收式制冷機和溴化鋰直燃型制冷機兩大類。溴化鋰吸收式制冷機：在溴化鋰吸收式制冷中，水作為制冷劑，溴化鋰作為吸收劑。

根據(jù)晉豐聞喜分公司現(xiàn)狀，選擇溴化鋰吸收式制冷機。目前，本公司采用二氧化碳汽提法生產(chǎn)尿素，生產(chǎn)時高壓洗滌器產(chǎn)生123℃的高調(diào)水，用循環(huán)水冷卻至 110℃，再回流高壓洗滌器循環(huán)使用，沒有利用高調(diào)水的余熱，而且循環(huán)水冷卻也需要消耗能量。高調(diào)水的流量 280m3/h～300m3/h，進高壓洗滌器的溫度110℃左右，出高壓洗滌器的溫度123℃，經(jīng)尿素循環(huán)水降溫后回高壓洗滌器循環(huán)。經(jīng)計算，擬新增制冷量為125千kJ/h溴化鋰制冷機組，采用溴化鋰吸收式制冷機，產(chǎn)生低溫冷水冷卻水。低溫冷水可送往以下兩處：①18萬噸合成氨聯(lián)產(chǎn)30萬噸尿素系統(tǒng)脫碳三氣換熱器前新增變換氣換熱器，冷水送至此新增換熱器處，降低變換氣溫度，達到提高氣體凈化度的目的；②18萬噸合成循環(huán)氣水冷后新增換熱器，冷水送往新增換熱器處，降低循環(huán)氣溫度，提高分離效果和降低循環(huán)氣合成進口氨含量，提高氨產(chǎn)量[2]。

從尿素高洗器來的高調(diào)水（溫度約 123℃），進入溴化鋰制冷機組，溫度降到110℃，經(jīng)高調(diào)水泵加壓后回到高洗器。

循環(huán)冷卻水來自新建 1000m3/h的循環(huán)水系統(tǒng)，進入溴化鋰制冷機組，給溴化鋰機組降溫后回到循環(huán)水系統(tǒng)。

溴化鋰冷水流程：①從緩沖槽來的水進入溴化鋰制冷機降溫，產(chǎn)生的冷水送18萬噸三氣換熱器前新增變換氣換熱器處，冷水換熱后回到緩沖槽；②從緩沖槽來的水進入溴化鋰制冷機降溫，產(chǎn)生的冷水由送至12萬噸合成循環(huán)氣冷排后新增換熱器處，冷水換熱后回到緩沖槽。見圖1。

圖1 溴化鋰冷水流程

本工程項目總投資447.93萬元，主要包括：①溴化鋰機組；②一套循環(huán)水系統(tǒng)。

項目總投資為：447.93萬元；建設投資：436.32萬元。其中：設備購置費288萬元，占建設投資66%；安裝工程費55萬元，占建設投資12.6%；建筑工程費27萬元，占建設投資6.2%；

其他費用：66.32萬元，占建設投資15.2%。

2 投產(chǎn)前的能耗

根據(jù)循環(huán)水進出口溫差（進口溫度32℃，出口溫度為 38℃），根據(jù)Q=CM（T進－T出） 折算該部分熱量共需要循環(huán)水量為 600m3/h。（循環(huán)水價按0.2元/噸考慮，則此部分可節(jié)省的費用總計為 120 元/h。）

在本項目尚未投產(chǎn)之前，生產(chǎn)用原料氣溫度太高，為全廠生產(chǎn)用原料氣提供冷源的冷凍系統(tǒng)負荷太大，此部分電耗較高。

牛皮糖瞟了一眼保安，那個保安十分年輕，還像一個毛都沒有長全的雛雞。他倒真沒有把他當回事。就說，我找鎮(zhèn)長。

本項目增加溴化鋰機組后回收的冷量總計為3490kW，部分冷量可以全部替代工廠原有冷凍系統(tǒng)提供的冷量，根據(jù)現(xiàn)有冷凍系統(tǒng)制冷機的COP（取3.28）值折算，溴化鋰提供的冷量能為原有冷凍系統(tǒng)節(jié)省電費1065kW/h，氮肥企業(yè)工業(yè)電價按 0.5元/度計算，將會為工廠帶來645元/h的凈收益。

3 投產(chǎn)后的能耗

3.1 循環(huán)冷卻水冷卻機組有循環(huán)水的消耗

溫水型溴化鋰機組冷卻水分別如下：溴化鋰系統(tǒng)進口溫度32℃，出口溫度為 38℃，水量為860噸。循環(huán)水價按0.2元/噸考慮，則此部分的費用總計為172元/h。

3.2 機組運行時電耗

本項目溴化鋰機組電耗約為10.6kWh；冷水泵電耗約為55kWh；冷卻水泵電耗為 110kW；高調(diào)水二級泵（備用）電耗約為22kWh；方形冷卻器 （備用） 電耗約為 37kWh;總耗電為234.6kWh。尿素合成氨企業(yè)工業(yè)電價按0.5元/度計算，則此部分的費用總計為117.3元/h。

4 節(jié)能效益評價

根據(jù)2和3中的相關數(shù)據(jù)得出，節(jié)能效益=本項目投產(chǎn)前能耗－本項目投產(chǎn)后能耗。

按項目兩年（16000 h）的節(jié)能收益計算得如下結果：

節(jié)能效益= （A＋B-C-D） ×16000

節(jié)能效益= （120＋645－172－117.3） ×16000=761.12萬元

4.1 節(jié)能效益和環(huán)保效益

高壓洗滌器產(chǎn)生 123℃的高調(diào)水，用循環(huán)水冷卻至110℃，再回流高壓洗滌器循環(huán)使用，未用高調(diào)水的余熱，浪費了熱能，而且循環(huán)水冷卻也需要消耗能量。針對這一情況，新增制冷量300萬大卡溴化鋰機組，利用該部分熱水余熱，采用吸收式制冷，產(chǎn)生低溫冷水冷卻水。低溫冷水送往以下兩處：①脫碳三氣換熱器前新增變換氣換熱器，降低變換氣溫度，達到提高氣體凈化度的目的；②合成循環(huán)氣換熱器，降低循環(huán)氣溫度，提高分離效果和降低循環(huán)氣合成進口氨含量，提高氨產(chǎn)量。

利用低溫冷水冷卻進三氣換熱器前變換氣，可以降低冰機負荷；新系統(tǒng)合成循環(huán)氣冷卻，降低循環(huán)機入口溫度，提高氨分離效果，增加產(chǎn)量，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。從而，有效的節(jié)約能源，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，是典型的節(jié)能環(huán)保型項目，符合國家產(chǎn)業(yè)政策[3]。

4.2 經(jīng)濟效益

項目總投資為447.93萬元，項目年均可實現(xiàn)利潤總額173.80萬元，繳納所得稅43.45萬元，實現(xiàn)稅后利潤130.35萬元，項目經(jīng)濟效益較好。本項目實施后，社會效益顯著，表現(xiàn)在如下幾方面：

1） 改善了當?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量；2） 節(jié)約能源，降低產(chǎn)品的能耗，實現(xiàn)資源綜合利用；3）增加當?shù)氐呢斦杖耄г胤浇?jīng)濟的發(fā)展。

5 結語

合成氨行業(yè)幾十年的發(fā)展證明，節(jié)能降耗是一項長期重要的任務。從實際情況分析，該項目能夠有效的節(jié)約能源，資源循環(huán)利用，是典型的節(jié)能環(huán)保型項目，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。并具有顯著的經(jīng)濟效益。為今后的節(jié)能工作注入技術支撐力量。