苯菲尔脱碳系统贫液余热回收利用总结
武 鑫
（陕西兴化集团有限责任公司，陕西 兴平713100）
［摘 要］对苯菲尔脱碳系统中部分热能没有得到充分利用这一突出问题进行研究，提出在不改变系统原有生产流程的条件下，利用苯菲尔脱碳系统贫液的余热驱动制冷量为2 290 kW的热水型溴化锂机组，得到394
t/h的7 ℃低温冷水，将其作为合成氨系统降温介质利用的思路。实践表明，此举可节约大量循环水，并使合成氨系统增产15 t/d。
［关键词］ 合成氨装置；苯菲尔脱碳；贫液余热回收；溴化锂机组；节能降耗
［中图分类号］ TQ 113.26+4 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）03-0034-04
0 引 言
陕西兴化集团有限责任公司250 kt/a合成氨装置以天然气为原料，采用脱硫、转化、中变、低变、脱碳、甲烷化的工艺流程。生产过程中对甲烷化原料气的要求较高，要求脱碳出口的（CO+CO2）含量＜1.0％，因此脱碳工艺选用了改良热钾碱法（苯菲尔脱碳），一方面在于其脱碳效果能满足生产要求，另一方面在于其能耗较低。
目前，国家对环境保护、节能降耗等方面的要求越来越严格。合成氨生产作为一项最基础的化工生产技术，生产工艺已很成熟，对于企业而言，要想在这个极具竞争性的行业中生存下去，就需要对较为成熟的生产工艺进行挖潜，在相同负荷下尽量提高产量和降低能耗，这是合成氨生产技术革新的重中之重。
合成氨生产的各个工序都有其可优化的地方，对脱碳系统而言，目前可以应用的优化方法主要有：① 溶液的再生和吸收采用高效的填料；② 更换新的活化剂；③ 利用变压再生脱碳技术；④ 采用蒸汽喷射器流程等。
在利用变压再生脱碳及采用蒸汽喷射器等工艺技术进行优化后，笔者通过对公司实际生产过程的研究发现，脱碳系统中还存在大量的低位热能（如低变废热、贫液废热等）因品位较低、应用不便，没有得到利用。而通过计算发现，这些热能虽然品位不高，但是量却很大，如能采取有效的方法进行综合利用，其节约能源、增加产量、降低生产成本的效果会非常明显。为此，笔者提出的贫液废热回收利用思路在实际生产中获得了应用，取得了良好的效果。
1 脱碳系统余热回收利用思路的提出
目前国内外脱碳系统进行热量回收的方法主要有富液透平技术、贫液闪蒸技术、双塔变压再生技术等。另外，在苯菲尔脱碳系统中，一般采用两段再生、两段吸收的工艺流程以及双塔变压再生、二段吸收的工艺流程。
传统苯菲尔脱碳系统工艺流程（如图1）中可优化的地方如下。
（1）脱碳流程中采用贫液水冷器对出再生塔的贫液(温度105～100 ℃，流量120 t/h有余)进行冷却降温至80℃后送入吸收塔，这部分热量约200×104 kcal/h。
（2）脱碳流程中采用低变废锅、低变水冷器回收利用低变气中的富余热量，使从低变炉来的200～230 ℃低变气降温至100 ℃，这部分热量一部分作为脱碳系统再生热量回收利用，还有一部分热量是富余的。
（3）再生塔出口CO2气温度约100 ℃、流量40 000 kg/h，其中有50%被用于生产碳酸钠、碳酸氢铵、食品级CO2等，其余作为废气放空，导致热量浪费，并对环境造成一定的影响。
以上三个方面的低位热能因其品味较低，国内传统的苯菲尔脱碳工艺中没有对其进行再利用，但根据生产实践及热量计算，这部分热能的量较大，若是能够对其进行回收利用，将对合成氨装置苯菲尔脱碳系统的工艺改进有着重大的意义。
图1传统苯菲尔脱碳系统工艺流程
通过对实际生产过程的研究，笔者针对脱碳贫液的余热提出回收利用的思路，即利用贫液废热驱动溴化锂机组制取低温冷水，低温冷水再用于合成氨系统降温，一方面可节约大量冷却水，另一方面对合成氨装置增产也有很大的促进作用。这种将贫液废热进行回收的方法在行业中尚属首例，是节能降耗工作的新尝试。
2 苯菲尔脱碳系统贫液余热利用的具体方案
在250 kt/a合成氨装置脱碳系统中利用热水型溴化锂机组回收贫液废热，利用这部分热量驱动2种溴化锂机组运行，生产大量低温冷却水用于合成氨系统作为降温介质，对提高夏秋季合成氨装置产量和降低消耗有明显的效果和重大的意。具体方案如下。
更多内容详见《中氮肥》2016年第3期