甘肃刘化（集团）有限责任公司30万t/a尿素生产装置目前能力高达1250 t/d，原脱氢反应器设计能力与目前高生产负荷不匹配，有效容积偏小，催化剂填装量较少，脱氢效果差，脱氢反应器出口氢含量容易超标，严重威胁安全生产，同时脱氢催化剂的使用寿命短，一般3个月左右需要更换1次。另外，高压二氧化碳加热器蒸汽用量约3 t/h，原料二氧化碳被蒸汽加热至150 ℃后脱氢，温度升高至180 ℃后被循环水冷却至120 ℃进入汽提塔，此过程热能损失较多，能量没有得到有效回收利用。
改造前工艺流程
来自合成氨装置净化系统的二氧化碳（纯度不低于98%、氢含量在1%左右）经五级压缩（在压缩机一段入口配入一定量的工艺空气）至14~15 MPa，温度约为100 ℃，送至脱氢系统，经高压二氧化碳加热器加热至150~200 ℃后进入高压二氧化碳脱氢反应器，在铂钯催化剂的作用下进行脱氢反应，脱氢后的二氧化碳温度升高27~32 ℃，纯度大于95%，其中氢气含量小于50×10-6，氧含量在0.6%~0.8%。脱氢后的二氧化碳进入高压二氧化碳冷却器冷却至100~120 ℃后，进入尿素装置进行尿素合成反应。为了避免脱氢装置出现问题时影响生产，设置了脱氢装置副线。
改造前主要设备：1台DN500高压二氧化碳加热器，1台DN600高压二氧化碳冷却器，1台DN1000脱氢反应器（内装0.95 m3的N-2型铂钯脱氢催化剂）。
脱氢系统综合改造方案
将原脱氢反应器筒体加长1 m后，催化剂填装量由0.95 m3增加到2 m3；在脱氢反应器出口增设高压气体换热器，替代原有的高压二氧化碳加热器，利用脱氢反应器出口高温二氧化碳气体加热来自二氧化碳压缩机五段出口的原料二氧化碳气。经计算，尿素装置高压气体换热器所需换热面积约为438 m2，此设备属高压设备，制造成本较高，为节省投资，选择利用材质符合要求的废旧设备进行改造，废旧设备换热面积为455 m2，满足换热需要。
改造后工艺流程
从二氧化碳压缩机五段出来的温度约100 ℃、压力的14.0~14.5 MPa的气体（氢含量约1%）进入高压二氧化碳加热器，加热至150 ℃进入到脱氢反应器，在铂钯催化剂的作用下进行脱氢反应，待反应热使脱氢后气体温度上升至180 ℃时，停用高压二氧化碳加热器。然后利用进入高压气体换热器的高温二氧化碳来加热脱氢反应器入口气体温度，必要时稍开冷气副线，保证脱氢反应器入口气体温度在150 ℃以上；脱氢后的二氧化碳气体经高压气体换热器回收热量后温度降低，再经二氧化碳冷却器冷却降温至100~120 ℃后进入汽提塔。
改造后主要设备：1台DN500高压二氧化碳加热器（原始开车时用），1台DN600高压二氧化碳冷却器，1台DN1000脱氢反应器（内装2.0 m3的DH-2型铂钯脱氢催化剂），1台DN800高压气体换热器。
改造后系统运行情况
为稳定运行，方便操作，设置了冷气副线.整套脱氢装置改造经过20多天的预制和安装，于2013年6月2日上午进行试压、消漏，14：00正常投入运行。
脱氢系统经改造后，在高负荷生产条件下（液氨量29 t/h、二氧化碳量40 t/h），脱氢反应器温升在27~32 ℃，脱氢反应器出口氢气含量为（16~18）×10-6，脱氢效果明显，有效降低了氨耗，防止了合成尾气组分进入爆炸范围，延长了催化剂的使用寿命，催化剂床层阻力稳定在14 kPa左右。
在脱氢反应器出口增设高压气体换热器后，停用了原高压二氧化碳加热器，减少了蒸汽消耗；脱氢反应器出口气体经热量回收后降低了温度，相应减少了循环冷却水用量，达到了热能综合利用和节约循环冷却水的目的。经测算，节约2.5 MPa饱和蒸汽约3 t/h，以140元/t计，每年节约302.4万元。此次改造节省了蒸汽，达到了节能降耗、热能综合利用的目的，经济效益显著。