毛运秋
（安阳化学工业集团有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］河南能源化工集团安阳园区是以安阳化学工业集团有限责任公司为管理主体成立的化工园区，其一步法合成DMF装置所需原料CO由富氧气化炉制得，富氧气化炉气化剂CO2一大部分来源于合成氨装置和乙二醇装置副产，而随着国家能源政策的变化，安阳园区的固定床间歇式气化炉（为合成氨装置和乙二醇装置提供煤气）和单套产能不足300 kt/a的合成氨装置面临淘汰。为此，通过综合评估与论证，决定新增1套液体CO2汽化装置作为甲胺/DMF装置气化系统CO2气化剂的补充供应装置。介绍液体CO2汽化器的选型、工艺流程、技改方案的特点等，以及水浴式液体CO2汽化器运行中的可能风险和预防/处理措施。本项技改实施后，不仅化解了DMF装置原料供应方面的难题，而且实现了安阳园区物料的供需平衡与平稳过渡，为DMF装置的稳定运行奠定了基础。
［关键词］DMF装置；CO2气化剂；能源政策；水浴式液体CO2汽化器；设备选型；工艺方案；技术特点；风险预防措施
［中图分类号］TQ026.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0074-03
0 引 言
河南能源化工集团安阳园区是河南能源化工集团根据转型发展改革需要、以安阳化学工业集团有限责任公司（简称安化集团）为管理主体成立的化工园区，安阳九天精细化工有限责任公司（简称九天公司）是园区的一个重要法人单位，成立于2004年12月，现为我国中部地区重要的甲胺/二甲基甲酰胺（DMF）生产基地，主要产品有混甲胺、DMF，混甲胺又分为一甲胺、二甲胺、三甲胺。经过多年来的持续发展，目前安阳园区已形成涵盖液氨/尿素、复合肥、甲醇、甲胺、DMF、二甲基乙酰胺（DMAC）、乙二醇、聚酯等多产品的化肥、精细化工和新材料产业链，安阳园区在生产技术、成本、品牌、区位等方面优势明显。
九天公司DMF装置采用二甲胺与CO在甲酸钠催化剂作用下的一步法合成DMF，一步法具有原料来源广、工艺先进、节约能源、产品纯度高等优点。其中，原料CO是用CO2作为气化剂通过富氧气化炉造气而得，其气化剂CO2根据安阳园区资源综合整体利用方案有三方面来源：一是富氧气化炉制备原料CO过程中副产，但副产CO2量不能满足2套DMF装置的生产所需；二是园区合成氨装置副产；三是园区乙二醇装置副产。各套工艺装置物料的配置设计可在园区减排CO2的同时实现资源的综合利用，从而实现园区产业链相关生产系统的环保、优质运行。
但随着国家能源政策的变化，2018年12月河南省政府办公厅出台了《河南省传统煤化工行业转型发展行动方案（2018—2020年）》、2020年2月河南省污染防治攻坚战小组办公室印发了《河南省2020年大气污染防治攻坚战实施方案》，指出“到2020年，淘汰固定床间歇式气化炉，有序退出单套装置300 kt/a以下的合成氨产能”。
根据地方政府文件精神，安阳园区的固定床间歇式气化炉（为合成氨装置和乙二醇装置提供煤气）和合成氨装置属于政策要求淘汰范围，而一旦副产CO2的合成氨装置或乙二醇装置长期停运，将导致九天公司DMF装置因无（足量）原料而无法生产运行。为此，安阳园区未雨绸缪，通过综合评估与论证，决定新增1套液体CO2汽化装置，以有效应对淘汰落后产能政策落地带来的DMF装置停运风险。以下对有关情况作一简介。
1 液体CO2汽化器的选型
液体CO2汽化器的作用是把液态CO2转化成气态CO2。液体CO2汽化工艺主要有空冷式、间接换热循环利用式和水浴式3种。结合安阳园区的资源和各生产装置的工艺特点，对3种液体CO2汽化工艺进行对比分析，具体如下。
1.1 液体CO2空冷式汽化工艺
液体CO2空冷式汽化工艺，其加热介质为空气，利用空气自然对流加热换热管内的低温液体CO2而将其转化成气态CO2。优点：换热设备简单，安装维护方便，汽化介质无需成本投入。缺点：气温低时存在汽化不完全的问题，导致汽化量不能满足生产所需；冬季运行状况差，所需设备换热面积大，常需备用设备，投资大；适宜间断供气工况。按照2套DMF装置CO2需求量，若采用空冷式汽化工艺，液体CO2汽化装置占地面积约100 m2，投资约70万元。
1.2 液体CO2间接换热循环利用式汽化工艺
液体CO2间接换热循环利用式汽化工艺，其加热介质为常温水、乙二醇盐水溶液、工艺热源，通过乙二醇盐水溶液、常温水等来加热汽化液体CO2，工艺系统主要包括蒸发器、气液分离器、第一换热器、水储罐、第二换热器、乙二醇盐水溶液储罐等。优点：加热介质主要利用水系统的余热，以乙二醇盐水溶液作为加热介质，低温下不易结冰堵塞。缺点：工艺相对复杂，流程长、设备多，占地面积大，投资较大；各介质工艺关联性强；需获取外部热源换热，控制复杂。按照2套DMF装置CO2需求量，若采用间接换热循环利用式汽化工艺，液体CO2汽化装置占地面积约110 m2，投资约65万元。
1.3 液体CO2水浴式汽化工艺
液体CO2水浴式汽化工艺，其加热介质为电、蒸汽或热水，通过蒸汽或电提供热源来加热水，或直接由热水来间接换热汽化CO2。优点：工艺简单，设备少、占地面积小，投资小；汽化量及输送稳定；可有效利用工艺装置余热降低运行成本。缺点：需要有稳定的热源连续供应。按照2套DMF装置CO2需求量，若采用水浴式汽化工艺，液体CO2汽化装置占地面积约30 m2，投资约47万元。
1.4 液体CO2汽化工艺的确定
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期