一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置。该装置中热交换器经线路管道与冷却器底部连接，冷却器顶部经线路管道与分离器连接，分离器经线路管道与热交换器连接，形成循环闭路。热交换器经线路管道还与蒸汽加热器连接。通过将压缩后的CO2液化，换热等装置分离出其中的不凝惰性气体组份（H2、N2、CO、CH4等）和油水等重组分。该装置一方面可提高CO2浓度，减少CO2气体中的油含量，有效提高尿素生产的转化率和产品品质；另一方面将不凝惰性气体组份分离，可取消传统装置中的CO2脱氢装置，保障尿素高压尾气排放安全，同时分离出的不凝惰性气体组分可回收作为前工序原料利用。
【专利说明】-种用于生产尿素的二氧化碳净化装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置，属于化工设备领域。
【背景技术】
[0002] 在尿素生产过程中，二氧化碳纯度的高低直接关系到尿素的稳定和经济性运行， 一般要求C02纯度大于95. 7%，纯度越高，尿素消耗越低；纯度越低，尿素消耗会大幅度增 力口，严重时会造成系统平衡破坏，无法操作；且其中所含油等重组分含碳有机物将在尿素生 产的高温环境下形成结垢或积碳，即影响换热效率，又污染尿素降低尿素品质。
[0003] 传统尿素生产中，原料二氧化碳需经过脱硫、脱氢工序，因精脱硫和脱氢催 化反应以及后续高压圈设备防腐需要，需加入占总量〇.5~1%的氧气，如专利申请号： CN01128500. 1，"尿素合成用二氧化碳原料气的脱氢方法"；在加入空气的同时又将约占空 气总量的79%的氮气等惰性气体加入其中，以防止尿素高压系统放空尾气处于爆炸极限之 内，从而造成二氧化碳气纯度下降。而以变压吸附脱碳流程得到的原料C0 2，浓度仅95~96%， 在加入空气之后，浓度更低。
[0004] 上述传统工艺中，原料气中氢气的脱除需加入氧气，在一定的温度、压力环境下， 在贵金属催化剂作用下氢气与氧气生成水，造成合成氨原料气的浪费。
[0005] 往复式二氧化碳气体压缩机一般需要往缸内注入一定量的润滑油，以降低活塞环 与缸体之间的摩擦系数，提高零部件的使用寿命，但是也不可避免导致二氧化碳气体中会 带入少量润滑油，如果这部分润滑油带入到后续尿素装置中，会影响尿素质量。
【发明内容】
[0006] 本实用新型提供一种用于生产尿素的二氧化碳的净化装置，该装置适用于以C02 为原料的尿素生产工艺，可有效提高C02浓度，降低C02气体中的油含量，并能够回收利用对 尿素生产有害的氢气、一氧化碳等。
[0007] -种用于生产尿素的二氧化碳净化装置，热交换器经线路管道与冷却器底部连 接，冷却器顶部经线路管道与分离器连接，分离器经线路管道与热交换器连接，形成循环闭 路。热交换器经线路管道还与蒸汽加热器连接。分离器顶部及底部均设置有排空管道。
[0008] 本实用新型是这样实现的：一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置，经压缩机压 缩后的C02气体，经过换热器，与从分离器中出来的净化后的液化C02进行换热降温，再经过 冷却器，降低C0 2温度至液化点以下进行液化，液化后二氧化碳中的油、水等重组分从分离 器底部排出与二氧化碳分离，不凝惰性气体（H 2、N2、C0和CH4)自顶部排出回收；液化的纯 净的二氧化碳从分离器中部出来，再通过换热器，与来自二氧化碳压缩机的co 2气体进行换 热，从换热器出来的即为净化后的二氧化碳。
[0009] 经压缩机压缩后的C02气体为精脱硫后的气体，压力范围2. (Γ15. OMPa。
[0010] 从分离器顶部排出的不凝气体含有H2、N2、C0和CH 4，作为生产原料返回前工序。 [0011] 本实用新型提供的一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置，其优点在于：
[0012] 1、可有效提高C02浓度。本发明通过将0)2气体液化，从而分离回收其中的的油 水和不凝气体组分，可使C0 2浓度提升至99. 5%以上，相应惰性气体浓度降低至0. 5%以下。 根据《尿素》（袁一主编),惰性气体含量每增加1%,转化率约降低0. 6%，本发明将杂质气体 浓度从1~7%降低到0. 5%以下，提高合成转化率，降低尿素合成压力，提高产量，经济效益显 著。该装置特别适合于原料二氧化碳浓度不高的变压吸附脱碳等流程。
[0013] 2、对于使用往复式二氧化碳压缩机的尿素工艺，可以降低0)2气体中的油含量，提 高尿素生产设备的传热效率，提升尿素品质。
[0014] 3、可以简化尿素生产流程，去掉0)2脱氢装置。因氢气难溶于液化二氧化碳，可以 从气相中分离出去，使C0 2气体中氢气含量小于lOOppm，保障了尿素高压尾气排放安全，氢 气可以回收再利用。
[0015] 4、分离器分离出来的不凝气体（H2、N2、CO、CH 4等）可送至脱碳等前工序回收再利 用，提高资源利用率；底部排出的油等重组分可送至油回收工段。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为用于生产尿素的二氧化碳的净化装置结构示意图，1.热交换器，2.冷却器， 3.分离器，4.蒸汽加热器。
【具体实施方式】
[0017] 一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置，热交换器1经线路管道与冷却器2底部 连接，冷却器2顶部经线路管道与分离器3连接，分离器3经线路管道与热交换器1连接， 形成循环闭路。热交换器1经线路管道还与蒸汽加热器4连接。分离器3顶部及底部均设 置有排空管道。
[0018] 采用上述装置进行二氧化碳的净化工艺为：
[〇〇19] 来自往复式二氧化碳压缩机的14. 5-15. OMPa的C02气，首先经过热交换器1， 与从分离器中出来的的液态二氧化碳进行换热，降低温度，再经过冷却器2,将温度降 至-2(T30°C，温度降低后，液化二氧化碳存储在分离器3,液化后的二氧化碳比重在 40(T900kg/m3,其中的油和水b沉积在底部，从分离器3底部排除，不凝惰性气体c，主要为 H2、N2、CO、CH4等，自顶部排出分离，液化的二氧化碳从分离器3中部出来后，通过热交换器 1，与来自二氧化碳压缩机的二氧化碳进行换热，回收热量，净化后的二氧化碳再经过蒸汽 加热器4,加热至100-120°C，送入尿素合成系统。
【权利要求】
1. 一种用于生产尿素的二氧化碳净化装置，其特征在于：热交换器（1)经线路管道与 冷却器（2)底部连接，冷却器（2)顶部经线路管道与分离器（3)连接，分离器（3)经线路管 道与热交换器（1)连接，形成循环闭路。
2. 根据权利要求1所述的用于生产尿素的二氧化碳净化装置，其特征在于：热交换器 (1)经线路管道还与蒸汽加热器（4)连接。
3. 根据权利要求1所述的用于生产尿素的二氧化碳净化装置，其特征在于：分离器（3) 顶部及底部均设置有排空管道。
【文档编号】C01B31/20GK203890067SQ201420241326
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】魏天荣, 车小军, 李建新, 佘林源, 李发春 申请人:湖北三宁化工股份有限公司