专利名称：中小氮肥厂一步脱碳联钙生产方法
中小氮肥厂一步脱碳联钙生产方法，涉及利用石灰乳吸收原料气中的CO2，脱碳后气体生产液氨或甲醇，在脱碳的同时联产轻质碳酸钙，两则一步同时实现。此方法即是一种理想脱碳方法，又是一条中小氮肥厂开发综合性产品实现多种经营最接近的路子。
目前我国的中小氮肥厂大多均以“农用碳酸氢铵”为主导产品，随着科学技术的飞速发展和市场经济的变化，该产品已进入“衰退期”，各厂都在积极的寻求产品更新换代的途径，而联产液氨或甲醇以及以液氨甲醇为基础发展综合性系列产品已势在必行。这就需要对原料气进行脱碳处理，目前在我国中小氮肥厂应用较广泛的是“碳酸丙烯脂”脱碳方法，但此方法存在着三个方面缺陷，1、设备、管道及脱碳剂的一次性投资较大。
2、正常脱碳生产过程中运行费用较高。
3、此方法为单纯的脱碳工段、没有考虑解吸后CO2的充分利用。
而本发明全部克服了碳酸丙烯脂脱碳方法的缺陷。
一、生产工艺流程中小氮肥厂一步脱碳联钙生产工艺流程。见
图1，从压缩机二段或变换工段来的原料气，进入碳化主塔1-1，与碳化副塔1-2送来的预碳化的石灰乳进行碳化反应。得到碳酸钙桨料从塔底部取出来后，送碳酸钙分离、粉碎、过筛包装工段1-7处理，得到合格产品-轻质碳酸钙。
在碳化主塔内原料气中大部CO2被石灰乳吸收，出塔气体中CO2含量降至4%左右，进入碳化副塔1-2，进一步被石灰乳吸收使之出塔气体中CO2含量降至≤0.2%，经清洗冷凝塔1-3，除去气体中夹带的杂质和污物，并将气体温度降至≤35℃后送压缩机三段入口。
石灰乳制备工段1-5，制取浓度为18°Be的石灰乳，送入碳化副塔进行预碳化，而后送入碳化主塔进行碳化反应，化学反应式Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O-△H清洗冷凝塔为软水循环，经过清洗冷凝塔后的软水，温度约为36℃，从其底部出来，进入循环水冷却塔1-6，将水温降至32℃进入循环水贮槽1-4，而后经循环泵送入清洗冷凝塔形成循环。同时循环泵出口水可分别送碳化主副塔的S型塔板和塔壁冲洗环管，用于碳化主副塔的消泡，冲洗塔壁及整个系统的补加水。当循环水量不足时可随时向循环水贮槽中补加软水。
原料气可以全部通过本工段将CO2全部脱除，也可使本工段与原“农用碳酸氢铵”系统并联运行，根据农用碳酸氢铵、液氨和轻质碳酸钙三种产品的市场和经济效益等情况，适时地调整其生产比例和每种产品的产量。
二、碳化塔结构及生产原理从石灰乳和碳酸钙的物理化学性质可知，极易堵塞设备、管道。所以利用石灰乳脱碳，首先需解决的技术关键是彻底杜绝碳化塔出口气体中夹带含有石灰乳和碳酸钙成份的液滴，防止碳化塔出口后管道的堵塞。经试验证明碳化塔气体流速为0.07m/s时，在石灰乳表面的反应产生泡沫量较多。可见在碳化塔内消除泡沫和清洗气体夹带物是解决这一技术关键的关键。为此，对碳化塔结构进行了优化设计。
碳化塔结构见图2，碳酸钙浆料取出管2-1，原料气进口管及气体分布器2-2、下部塔体2-3、石灰乳加液管2-4、塔壁冲洗环管2-5、布水器2-6、S型塔板及布水器落水管2-7、S型塔板2-8、上部塔体2-9、加软水管2-10、挡液板2-11、气体出口管2-12、液体阻混器2-13。
原料气从气体进口管2-2进入碳化塔底部，气体中的CO2与石灰乳(或预碳化后的石灰乳)反应生成碳酸钙浆料，在石灰乳表面产生较多的泡沫，为了减轻表面的起沫程度，在设计时将石灰乳加液管2-4放在碳化塔实际液面下500mm处，严格控制液位不出现大的波动和加取料的平衡，使石灰乳加液管2-4以下为石灰乳，以上为软水或含石灰乳量较小的软水，减轻起沫程度。另外在石灰乳液位中增加两层液体阻混器，防止液体的过度混合，使本措施达到预期的效果。
在石灰乳液面以上2000mm处，设置塔壁冲洗环管，使软水沿塔内壁向下冲洗，以消除泡沫和避免沉积物在塔壁上积累。
在石灰乳液面以上2300mm处，设置布水器，将S型塔板洗涤气体后下来的软水通过布水器均匀地向塔内空间淋洒。一是对初出石灰乳的气体进行洗涤，务使泡沫减少或消除。
在碳化塔上部设置四层S型塔板，从加软水管加入软水通过四层S型塔板，对气体进行进一步洗涤，保证出塔气体纯度，同时洗涤气体后的软水通过布水器进入石灰乳液体中。根据碳化系统平衡的计算，每生产一吨合成氨需向系统补加水量6.7t/tNH3，且此补水量均由上述途径补入，采取这种措施不会影响碳化塔正常操作，按要求加入碳化塔的石灰乳浓度应为10-18°Be，每生产一吨合成氨需18°Be的石灰乳20m3/tNH3，当采取上述补水措施后，碳化塔石灰乳浓度仍有13.48°Be，完全符合碳化正常反应的要求，但必须严格按加水计量装置提供的参数均匀加入。
在碳化塔气体出口处，设置一个弧形挡液板，使气体中夹带的微量液滴或雾沫得到进一步分离。
三、本发明与碳酸丙烯脂脱碳方法在一次性投资及运行费用方面的比较。
一套生产能力8000吨合成氨的碳酸丙烯脂脱碳装置的一次性投资(包括一次性投入系统的脱碳剂)约130万元左右，而本发明相当的能力一次性投资100万元足可。且本投资包括石灰乳制备系统和轻质碳酸钙的分离、干燥、粉碎、包装系统。
运行消耗及费用表(均以每生产一吨氨为计算标准)
从上表可以看出，每生产1吨合成氨碳酸丙烯脂脱碳法的运行费用为168.60元/TNH3本发明的运行费用652.82元/TNH3，而本发明的运行费用主要是联钙的辅助生产及包装物方面，两者相差484.22元/TNH3(652.82-168.60＝484.22元)，若将此费用视为“轻质碳酸钙”的生产成本，则每生产一吨合成氨可生产轻质碳酸钙5.882T，每吨成本为82.32元/T钙(484.22/5.882＝82.32元)，此成本只有目前一般轻质碳酸钙厂生产成本的一半左右，且目前其销售价格为280～320元/T钙经济效益十分可观，若合成氨的生产能力按8000吨计，每年可盈利930.2万元[8000×5.882×(280-82.32)＝930.2万元]。
可见，本发明是我国以煤为原料的中小氮肥厂发展综合性系列产品，摆脱困境的较隹工艺方案。
权利要求
1.中小氮肥厂一步脱碳联钙生产方法其特征是利用浓度为10-18°Be的石灰乳吸收除去压缩机二段出口或变换工段后原料气中CO2，脱碳后气体生产液氨或甲醇，石灰乳吸收CO2的同时联产轻质碳酸钙。
2.根据权利1所述，其工艺流程的特征是原料气通过碳化主塔1-1石灰乳液位层脱碳、再经过碳化塔1-1上部的清洗回收段。进入碳化副塔1-2石灰乳液位层，将CO2脱至≤0.2%再经过碳化副塔1-2上部的清洗回收段，进入清洗冷凝塔1-3，进一步清洗气体中带出的污物并降温至≤35℃。
3.根据权利要求1或2所述，其碳化塔的特征是气体进口管及气体分布器2-2，石灰乳加液管2-4的安装位置，塔壁冲洗环管2-5，布水器2-6，S型塔板及布水器落水管2-7。
全文摘要
中小氮肥厂一步脱碳联钙生产方法，涉及利用石灰乳吸收脱除压缩机二段出口或变换后原料气中CO
文档编号C01F11/18GK1091391SQ9311530
公开日1994年8月31日 申请日期1993年12月31日 优先权日1993年12月31日
发明者张富臻, 阎志水, 刘信持, 金锡祥 申请人:河北省井陉县化肥厂