一种尿素装置尾气回收利用系统

技术领域：

本发明涉及尿素生产领域，具体涉及一种尿素装置尾气回收利用系统。

背景技术：

如图1所示，煤炭经气化炉气化为粗煤气后，再经变换将粗煤气中的一氧化碳以及添加的蒸汽变换为二氧化碳和氢气，再送入甲醇洗装置将二氧化碳、硫化氢等组分分离，未被甲醇洗装置吸收的粗氢气进入液氮洗进一步提纯，并与氮气反应生成液氨送至尿素装置，吸收二氧化碳的甲醇经闪蒸、提纯后将二氧化碳送至尿素装置，在尿素装置中氨和二氧化碳反应生成尿素，反应后的尾气经洗涤塔脱除氨后进行放空。

因送至尿素装置的二氧化碳纯度为98.5％，其中仍然还含有少量烷烃、氢气、一氧化碳等可燃气体，由于这些可燃气体在生成尿素过程中并不参加反应，因此最终会在气相中聚集，为防止氢气在气相中聚集过多，达到爆炸极限，因此在尿素生产工艺中设置了脱氢反应器，在脱氢反应器中加入空气，在催化剂的作用下，氢气与氧气反应生成水，将氢气脱除，并且为降低和防止尿素合成反应及后续各个系统的设备腐蚀，需加过量氧气，因此在尾气中还聚集有氧气和氮气，这些不参加尿素生产反应的气体经吸收塔洗涤将氨气脱除后放空，放空量约1800Nm

放空尾气组分如下表(体积百分比)：

经计算，尾气中可燃物总低位热值约2000Kcal/Nm

发明内容：

本发明的目的在于提供一种尿素装置尾气回收利用系统。

本发明由如下技术方案实施：

一种尿素装置尾气回收利用系统，包括尿素尾气吸收塔，所述尿素尾气吸收塔的排气口分别与第一分液罐的进气口和塔顶排空管连接，所述第一分液罐的排气口与混合器的第一进口连接，所述混合器的第二进口与二氧化碳增压风机的排气口连接，所述二氧化碳增压风机的进气口与二氧化碳成品塔的排气口连接，所述混合器的排液口与第二分液罐的进气口连接，所述第二分液罐的排气口分别与蒸汽发生锅炉的燃料进气口与炉前排空管连接；

在所述尿素尾气吸收塔的排气口安装有尿素尾气流量表，在所述混合器与所述二氧化碳增压风机之间的管道上安装有二氧化碳流量表，在所述混合器与所述第二分液罐之间的管道上安装有混合气体流量表；在所述尿素尾气吸收塔与所述第一分液罐之间的管道上安装有尿素尾气调节阀，在所述塔顶排空管上安装有塔顶排空调节阀，在所述混合器与所述二氧化碳增压风机之间的管道上安装有二氧化碳调节阀，在所述第二分液罐与蒸汽发生锅炉之间管道上安装有锅炉燃料切断阀，在所述炉前排空管上安装有炉前放空阀；所述尿素尾气流量表、二氧化碳流量表以及混合气体流量表分别与控制系统的信号输入端电连接，所述控制系统的信号输出端分别与尿素尾气调节阀、塔顶排空调节阀、二氧化碳调节阀、锅炉燃料切断阀以及炉前放空阀的信号输入端电连接。

优选的，在所述二氧化碳增压风机的进气口安装有二氧化碳增压阀，其还包括与所述二氧化碳增压阀以及所述二氧化碳增压风机并联设置的增压风机备用管，在所述增压风机备用管上安装有增压风机隔离阀。

优选的，在所述第一分液罐的排气口出口安装有尿素尾气压力表，所述尿素尾气压力表与控制系统的信号输入端电连接。

优选的，所述第一分液罐以及第二分液罐顶部的除盐水均与除盐水管道连接，在所述第一分液罐以及第二分液罐的除盐水进口分别安装有冷却水阀，在所述混合器与所述第二分液罐之间的管道上安装有氧含量检测表，所述氧含量检测表与控制系统的信号输入端电连接，两个所述冷却水阀分别与所述控制系统的信号输出端电连接。

优选的，在所述第一分液罐以及第二分液罐内均安装有液位计，在所述第一分液罐以及第二分液罐的底部排水口均安装有排液阀，两个所述液位计分别与控制系统的信号输入端电连接，两个所述排液阀分别与所述控制系统的信号输出端电连接。

优选的，在所述尿素尾气吸收塔的中部安装有塔内压力测量表，在所述尿素尾气吸收塔的排气口安装有吸收塔排气阀，所述塔内压力测量表与控制系统的信号输入端电连接，所述吸收塔排气阀与所述控制系统的信号输出端电连接。

优选的，在所述第二分液罐的出口安装有炉前温度表和炉前压力表，所述炉前温度表和所述炉前压力表的信号输出端分别与所述控制系统的信号输入端电连接。

优选的，其还包括BGL气化炉、变换装置、甲醇洗装置主洗塔、中压闪蒸塔、二氧化碳成品塔、液氮洗装置、合成氨装置以及尿素装置，所述BGL气化炉的粗煤气出口与所述变换装置的进气口连接，所述变换装置的排气口与所述甲醇洗装置主洗塔的进气口连接；所述甲醇洗装置主洗塔的富甲醇出口与所述中压闪蒸塔的进液口连接，所述中压闪蒸塔的排气口与所述二氧化碳成品塔的进气口连接，所述甲醇洗装置主洗塔的粗氢气出口与所述液氮洗装置的进气口连接，所述液氮洗装置的排气口与所述合成氨装置的氢气进口连接；所述二氧化碳成品塔的排气口以及所述合成氨装置的液氨出口分别与所述尿素装置的进口连接，所述尿素装置的尾气出口与所述尿素尾气吸收塔连接。

优选的，所述合成氨装置的氮气进口与空分装置的氮气出口连接。

优选的，所述蒸汽发生锅炉的蒸汽出口分别与所述BGL气化炉的落煤斗的蒸汽进口、变换装置的蒸汽进口、空分装置的蒸汽进口、合成氨装置的蒸汽进口以及尿素装置的蒸汽进口连接。

本发明的优点：

1、将尿素装置的尾气与二氧化碳通过本系统按照一定比例混合，降低尿素装置的尾气中的含氧量，进而降低输送过程中的爆燃风险，并将混合后的混合气送至蒸汽发生锅炉补充一部分热源，回收利用了尿素装置的尾气，避免能源浪费，同时降低了烷烃组分的排放，减少了VOCs污染。

2、每小时尿素装置的尾气的燃烧热值相当于0.52t燃料煤所燃烧的热值，按尿素装置年运行330天，降低燃料煤消耗3960t，兼具了经济效益、节能效益、环保效益，具有较好的推广价值。

附图说明：

图1是背景技术中尿素生产系统的示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明第一分液罐或第一分液罐的结构示意图。

图中：尿素尾气吸收塔1、第一分液罐2、塔顶排空管3、混合器4、二氧化碳增压风机5、二氧化碳成品塔6、第二分液罐7、蒸汽发生锅炉8、炉前排空管9、尿素尾气流量表10、二氧化碳流量表11、混合气体流量表12、尿素尾气调节阀13、塔顶排空调节阀14、二氧化碳调节阀15、锅炉燃料切断阀16、炉前放空阀17、二氧化碳增压阀18、增压风机备用管19、增压风机隔离阀20、尿素尾气压力表21、除盐水管道22、冷却水阀23、氧含量检测表24、液位计25、排液阀26、塔内压力测量表27、吸收塔排气阀28、炉前温度表29、炉前压力表30、BGL气化炉31、变换装置32、甲醇洗装置主洗塔33、中压闪蒸塔34、液氮洗装置35、合成氨装置36、尿素装置37、空分装置38。

具体实施方式：

如图2和图3所示，一种尿素装置尾气回收利用系统，包括尿素尾气吸收塔1，尿素尾气吸收塔1的排气口分别与第一分液罐2的进气口和塔顶排空管3连接，第一分液罐2的排气口与混合器4的第一进口连接，混合器4的第二进口与二氧化碳增压风机5的排气口连接，二氧化碳增压风机5的进气口与二氧化碳成品塔6的排气口连接，混合器4的排液口与第二分液罐7的进气口连接，第二分液罐7的排气口分别与蒸汽发生锅炉8的燃料进气口与炉前排空管9连接；

在尿素尾气吸收塔1的排气口安装有尿素尾气流量表10，在混合器4与二氧化碳增压风机5之间的管道上安装有二氧化碳流量表11，在混合器4与第二分液罐7之间的管道上安装有混合气体流量表12；在尿素尾气吸收塔1与第一分液罐2之间的管道上安装有尿素尾气调节阀13，在塔顶排空管3上安装有塔顶排空调节阀14，在混合器4与二氧化碳增压风机5之间的管道上安装有二氧化碳调节阀15，在第二分液罐7与蒸汽发生锅炉8之间管道上安装有锅炉燃料切断阀16，在炉前排空管9上安装有炉前放空阀17；尿素尾气流量表10、二氧化碳流量表11以及混合气体流量表12分别与控制系统的信号输入端电连接，控制系统的信号输出端分别与尿素尾气调节阀13、塔顶排空调节阀14、二氧化碳调节阀15、锅炉燃料切断阀16以及炉前放空阀17的信号输入端电连接；

在二氧化碳增压风机5的进气口安装有二氧化碳增压阀18，其还包括与二氧化碳增压阀18以及二氧化碳增压风机5并联设置的增压风机备用管19，在增压风机备用管19上安装有增压风机隔离阀20；

在系统开车前，尿素尾气调节阀13处于关闭状态，而塔顶排空调节阀14处于开启状态，此时尿素装置37的尾气直接通过塔顶排空管3排空，其他阀门均处于关闭状态；在系统开车时，开启二氧化碳调节阀15、炉前放空阀17以及二氧化碳增压阀18，并且打开二氧化碳成品塔6通向二氧化碳增压风机5的二氧化碳根部阀直至全开，启动二氧化碳增压风机5，二氧化碳成品塔6排出的二氧化碳通过二氧化碳增压风机5增压至0.3MPa后送至混合器4，经过第二分液罐7后，从炉前排空管9放空，待1-2min后，此时混合气体流量表12检测到二氧化碳气体流量稳定，则控制系统控制尿素尾气调节阀13逐渐开启，同时控制塔顶排空调节阀14关闭，直至尿素尾气调节阀13全开，塔顶排空调节阀14全关，将尿素装置37的尾气引入至第一分液罐2，同时控制系统接收尿素尾气流量表10以及二氧化碳流量表11所测数据，控制二氧化碳调节阀15调节开度，使得二氧化碳与尿素装置37的尾气比例为1.3，二氧化碳与尿素装置37的尾气经混合器4混合后，经过第二分液罐7，从炉前排空管9排空，直至混合气体流量表12检测到混合气体流量稳定后，控制系统控制炉前放空阀17关闭，锅炉燃料切断阀16开启，即开车成功；

在系统运行时，尿素装置37的尾气经过尿素尾气吸收塔1将其中的氨气分离后，被送入第一分液罐2进行第一次气液分离，然后在混合器4与二氧化碳充分混合后，混合气体被送入第二分液罐7进行第二次气液分离，最终送至蒸汽发生锅炉8作为燃料燃烧，回收利用尿素装置37的尾气，减少能源浪费；通过将二氧化碳与尿素装置37的尾气按照1.3：1的比例混合后，氧气含量降至5％以下，在尿素装置37尾气的输送过程中极大的降低了爆燃的风险，确保回收利用气体的安全；

在系统停车时，关闭锅炉燃料切断阀16，打开炉前放空阀17，此时混合气体通过炉前排空管9放空，关闭尿素尾气调节阀13，开启塔顶排空调节阀14，尿素装置37的尾气通过塔顶排空管3放空，此时系统内仍存在二氧化碳放空，置换10分钟后，关闭二氧化碳增压风机5，缓慢关闭二氧化碳成品塔6通向二氧化碳增压风机5的二氧化碳根部阀，切断二氧化碳，然后关闭二氧化碳调节阀15、炉前放空阀17以及二氧化碳增压阀18。

在第一分液罐2的排气口出口安装有尿素尾气压力表21，尿素尾气压力表21与控制系统的信号输入端电连接；当二氧化碳增压风机5出现故障时，关闭二氧化碳增压阀18，二氧化碳失去增压压力，开启增压风机隔离阀20，二氧化碳通过增压风机备用管19送至混合器4，控制系统控制尿素尾气调节阀13关小，以调节尿素装置37的尾气压力和流量，同时控制系统控制塔顶排空调节阀14开启一定开度，将多余装置的尿素尾气排空。

第一分液罐2以及第二分液罐7顶部的除盐水均与除盐水管道22连接，在第一分液罐2以及第二分液罐7的除盐水进口分别安装有冷却水阀23，在混合器4与第二分液罐7之间的管道上安装有氧含量检测表24，氧含量检测表24与控制系统的信号输入端电连接，两个冷却水阀23分别与控制系统的信号输出端电连接；

氧含量检测表24用以检测混合气体中的氧含量值，同时尿素尾气流量表10以及二氧化碳流量表11分别检测尿素装置37的尾气以及二氧化碳的流量，当二氧化碳与尿素装置37的尾气的配比值低于1时或当混合气体中的氧含量值高于8％后，控制系统控制塔顶排空调节阀14和炉前放空阀17开启，尿素尾气调节阀13和锅炉燃料切断阀16关闭，尿素装置37的尾气不会送入系统内，通过炉前排空管9进行排空，而二氧化碳仍然会送入系统内，与系统内的气体混合后通过炉前排空管9放空，迅速排空系统内剩余含氧气体，防止发生爆燃；同时控制系统控制两个冷却水阀23开启，脱盐冷却水从顶部喷入第一分液罐2以及第二分液罐7内，降低尿素装置37的尾气以及混合气体的温度，增加混合气体中的湿度，避免爆燃发生。

在第一分液罐2以及第二分液罐7内均安装有液位计25，在第一分液罐2以及第二分液罐7的底部排水口均安装有排液阀26，两个液位计25分别与控制系统的信号输入端电连接，两个排液阀26分别与控制系统的信号输出端电连接；两个液位计25分别检测第一分液罐2和第二分液罐7的液位，当第一分液罐2或第二分液罐7对应的液位计25检测到液位达到80％，控制系统控制相对应的排液阀26开启，将内部的水排出，直至液位降到20％，控制系统控制相对应的排液阀26关闭。

在尿素尾气吸收塔1的中部安装有塔内压力测量表27，在尿素尾气吸收塔1的排气口安装有吸收塔排气阀28，塔内压力测量表27与控制系统的信号输入端电连接，吸收塔排气阀28与控制系统的信号输出端电连接；塔内压力测量表27用以检测尿素尾气吸收塔1内压力，当压力测量表测得尿素尾气吸收塔1内压力值高于0.28MPa后，控制系统控制吸收塔排气阀28开启，在尿素装置37的尾气回收利用时，若压力测量表测得尿素尾气吸收塔1内压力值高于0.29MPa后，控制系统控制塔顶排空调节阀14调节开度，防止吸收塔门压力过高，保证生产安全和设备稳定运行。

在第二分液罐7的出口安装有炉前温度表29和炉前压力表，炉前温度表29和炉前压力表的信号输出端分别与控制系统的信号输入端电连接；炉前温度表29和炉前压力表分别检测送入蒸汽发生锅炉8的压力和温度，便于系统的运行监控。

其还包括BGL气化炉31、变换装置32、甲醇洗装置主洗塔33、中压闪蒸塔34、二氧化碳成品塔6、液氮洗装置35、合成氨装置36以及尿素装置37，BGL气化炉31的粗煤气出口与变换装置32的进气口连接，变换装置32的排气口与甲醇洗装置主洗塔33的进气口连接；甲醇洗装置主洗塔33的富甲醇出口与中压闪蒸塔34的进液口连接，中压闪蒸塔34的排气口与二氧化碳成品塔6的进气口连接，甲醇洗装置主洗塔33的粗氢气出口与液氮洗装置35的进气口连接，液氮洗装置35的排气口与合成氨装置36的氢气进口连接；二氧化碳成品塔6的排气口以及合成氨装置36的液氨出口分别与尿素装置37的进口连接，尿素装置37的尾气出口与尿素尾气吸收塔1连接；合成氨装置36的氮气进口与空分装置38的氮气出口连接；

煤炭经BGL气化炉31气化为粗煤气后，再经变换装置32将粗煤气中的一氧化碳以及添加的水变换为二氧化碳和氢气，再送入甲醇洗装置主洗塔33将二氧化碳、硫化氢等组分分离，未被甲醇洗装置吸收的粗氢气进入液氮洗装置35进一步提纯，并与空分装置38所分离的氮气反应生成液氨送至尿素装置，甲醇洗装置中富二氧化碳甲醇经中压闪蒸塔34闪蒸，再送入二氧化碳成品塔6提纯后也送至尿素装置37，在尿素装置37中氨和二氧化碳反应生成尿素，所产生的尾气经尿素尾气吸收塔1脱出氨气。

蒸汽发生锅炉8的蒸汽出口分别与BGL气化炉31相关设备的蒸汽进口、变换装置32的蒸汽进口、空分装置38的蒸汽进口、合成氨装置36的蒸汽进口以及尿素装置37的蒸汽进口连接，被送入蒸汽发生锅炉8内的燃料气与燃料煤一同燃烧，作为各装置的蒸汽源，降低燃料煤的使用量，降低系统能耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。