浅谈溴化锂技术在尿素工序的应用

潘旭恩

（山西晋丰煤化工有限责任公司，山西 运城 043800）

关键字：合成氨；节能降耗；节能工艺；热能综合利用

在“十三五”规划的节能环保纲要中提到，改革开放以来，我国通过以资源消耗为主的、粗放式的发展模式，实现了经济的高速增长；但这种以环境破坏为代价的经济发展难以持续。进入新世纪，节能环保和生态文明建设日益受到国家和民众的重视，节能环保建设将是“十三五”规划的重点内容之一。企业生产要降低资源、原材料消耗，减少污染，降低成本，关键是坚定地树立科学发展观，推进技术进步，采用以降低资源、原材料消耗和保护环境目标的先进技术，按照“减量化、再利用、资源化”的原则，切实使氮肥生产实现增长方式的根本转变[1]。传统的高投入、高消耗、高排放、高污染的经济增长方式，使得以往的发展付出了高昂的环境代价。按照循环经济的理念，走低投入、高产出、少排污、可循环的发展道路，才能实现氮肥生产技术水平和经济效益的提高。

化肥行业是我国实施节能减排的重点行业之一。近年来，化肥行业应用了一大批清洁生产及能量综合利用技术，如吹风气回收、全低变、脱碳闪蒸气回收、合成弛放气与放空气氢回收、溴化锂制冷、尿素深度水解、变压吸附脱碳等先进工艺，使小化肥企业能够在市场竞争中立于不败之地。

1 工艺技术方案选择

溴化锂机组包括溴化锂吸收式制冷机和溴化锂直燃型制冷机两大类。溴化锂吸收式制冷机：在溴化锂吸收式制冷中，水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂。

根据晋丰闻喜分公司现状，选择溴化锂吸收式制冷机。目前，本公司采用二氧化碳汽提法生产尿素，生产时高压洗涤器产生123℃的高调水，用循环水冷却至 110℃，再回流高压洗涤器循环使用，没有利用高调水的余热，而且循环水冷却也需要消耗能量。高调水的流量 280m3/h～300m3/h，进高压洗涤器的温度110℃左右，出高压洗涤器的温度123℃，经尿素循环水降温后回高压洗涤器循环。经计算，拟新增制冷量为125千kJ/h溴化锂制冷机组，采用溴化锂吸收式制冷机，产生低温冷水冷却水。低温冷水可送往以下两处：①18万吨合成氨联产30万吨尿素系统脱碳三气换热器前新增变换气换热器，冷水送至此新增换热器处，降低变换气温度，达到提高气体净化度的目的；②18万吨合成循环气水冷后新增换热器，冷水送往新增换热器处，降低循环气温度，提高分离效果和降低循环气合成进口氨含量，提高氨产量[2]。

从尿素高洗器来的高调水（温度约 123℃），进入溴化锂制冷机组，温度降到110℃，经高调水泵加压后回到高洗器。

循环冷却水来自新建 1000m3/h的循环水系统，进入溴化锂制冷机组，给溴化锂机组降温后回到循环水系统。

溴化锂冷水流程：①从缓冲槽来的水进入溴化锂制冷机降温，产生的冷水送18万吨三气换热器前新增变换气换热器处，冷水换热后回到缓冲槽；②从缓冲槽来的水进入溴化锂制冷机降温，产生的冷水由送至12万吨合成循环气冷排后新增换热器处，冷水换热后回到缓冲槽。见图1。

图1 溴化锂冷水流程

本工程项目总投资447.93万元，主要包括：①溴化锂机组；②一套循环水系统。

项目总投资为：447.93万元；建设投资：436.32万元。其中：设备购置费288万元，占建设投资66%；安装工程费55万元，占建设投资12.6%；建筑工程费27万元，占建设投资6.2%；

其他费用：66.32万元，占建设投资15.2%。

2 投产前的能耗

根据循环水进出口温差（进口温度32℃，出口温度为 38℃），根据Q=CM（T进－T出） 折算该部分热量共需要循环水量为 600m3/h。（循环水价按0.2元/吨考虑，则此部分可节省的费用总计为 120 元/h。）

在本项目尚未投产之前，生产用原料气温度太高，为全厂生产用原料气提供冷源的冷冻系统负荷太大，此部分电耗较高。

牛皮糖瞟了一眼保安，那个保安十分年轻，还像一个毛都没有长全的雏鸡。他倒真没有把他当回事。就说，我找镇长。

本项目增加溴化锂机组后回收的冷量总计为3490kW，部分冷量可以全部替代工厂原有冷冻系统提供的冷量，根据现有冷冻系统制冷机的COP（取3.28）值折算，溴化锂提供的冷量能为原有冷冻系统节省电费1065kW/h，氮肥企业工业电价按 0.5元/度计算，将会为工厂带来645元/h的净收益。

3 投产后的能耗

3.1 循环冷却水冷却机组有循环水的消耗

温水型溴化锂机组冷却水分别如下：溴化锂系统进口温度32℃，出口温度为 38℃，水量为860吨。循环水价按0.2元/吨考虑，则此部分的费用总计为172元/h。

3.2 机组运行时电耗

本项目溴化锂机组电耗约为10.6kWh；冷水泵电耗约为55kWh；冷却水泵电耗为 110kW；高调水二级泵（备用）电耗约为22kWh；方形冷却器 （备用） 电耗约为 37kWh;总耗电为234.6kWh。尿素合成氨企业工业电价按0.5元/度计算，则此部分的费用总计为117.3元/h。

4 节能效益评价

根据2和3中的相关数据得出，节能效益=本项目投产前能耗－本项目投产后能耗。

按项目两年（16000 h）的节能收益计算得如下结果：

节能效益= （A＋B-C-D） ×16000

节能效益= （120＋645－172－117.3） ×16000=761.12万元

4.1 节能效益和环保效益

高压洗涤器产生 123℃的高调水，用循环水冷却至110℃，再回流高压洗涤器循环使用，未用高调水的余热，浪费了热能，而且循环水冷却也需要消耗能量。针对这一情况，新增制冷量300万大卡溴化锂机组，利用该部分热水余热，采用吸收式制冷，产生低温冷水冷却水。低温冷水送往以下两处：①脱碳三气换热器前新增变换气换热器，降低变换气温度，达到提高气体净化度的目的；②合成循环气换热器，降低循环气温度，提高分离效果和降低循环气合成进口氨含量，提高氨产量。

利用低温冷水冷却进三气换热器前变换气，可以降低冰机负荷；新系统合成循环气冷却，降低循环机入口温度，提高氨分离效果，增加产量，实现了节能降耗的目的。从而，有效的节约能源，实现了资源的循环利用，是典型的节能环保型项目，符合国家产业政策[3]。

4.2 经济效益

项目总投资为447.93万元，项目年均可实现利润总额173.80万元，缴纳所得税43.45万元，实现税后利润130.35万元，项目经济效益较好。本项目实施后，社会效益显著，表现在如下几方面：

1） 改善了当地的环境质量；2） 节约能源，降低产品的能耗，实现资源综合利用；3）增加当地的财政收入，支援地方经济的发展。

5 结语

合成氨行业几十年的发展证明，节能降耗是一项长期重要的任务。从实际情况分析，该项目能够有效的节约能源，资源循环利用，是典型的节能环保型项目，符合国家产业政策。并具有显著的经济效益。为今后的节能工作注入技术支撑力量。