醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺，合成氨原料气中主要成分为Ｈ＃－［２］、Ｎ＃－［２］，也含有一定量的ＣＯ和少量的ＣＯ＃－［２］，如何将ＣＯ、ＣＯ＃－［２］转化成为适用副产品，是人们所追求的。本发明专利技术的主要特征就是设计先经过铜系催化剂进行醇醚反应，再经过铁系催化剂进行醇烃反应，分别生成醇醚物和醇烃物，经水冷凝结分离，醇醚物及醇烃物排至相应贮槽内备用，剩下的气体中ＣＯ＋ＣＯ＃－［２］≤１０ｐｐｍ，再送至氨合成系统。由于醇烃物可作液体燃料，因而改善了氨厂的产品结构，扩大了适应市场产品，降低了进入氨合成系统的ＣＨ＃－［４］含量，减少了生产中放空量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺一种涉及醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺，用于化工生产、属化工。众所周知，在合成氨厂的生产中，氨合成对原料气要求很高，必须是较为纯净的氢气和氮气。而一般原料气其成份范围为H2+N291％～97％，CO+CO2为1％～8％，此外尚有CH4、Ar等成份。在进入合成氨回路之前必须将CO、CO2等成份脱除。使原料气的精制度达到ppm级，否则会造成合成氨催化剂中毒失活。通常对原料的精制方法有铜洗法、深度低变甲烷化法、甲醇化甲烷化法和液氮洗涤法。铜洗法在国内采用的厂家较多，技术成熟，但需消耗铜、醋酸、氨和大量蒸气，能耗物耗大，废液中含有重金属铜，污染环境。液氮洗涤法主要是适用于以焦炉气为原料的氨厂，虽然加工出来原料气的精制度较高，但需要空分装置与之配套，使用范围受到限制。深度低变甲烷化法，对原料气中硫含量限度极严，蒸气消耗量大，由于煤产地不一，含硫量不同，不太适用于以煤为原料的中小化肥中使用。对于原料气的精制工艺，中国湖南安淳公司谢定中等人专利技术的中国专利、ZL90105545.X″合成氨原料气精制工艺″，于1990年9月首先提出在氨厂中用精脱硫-甲醇化-甲烷化法，替代深度低变甲烷化法或铜洗法，并副产甲醇。该工艺方法于1992年正式投入生产，运行良好，并具有明显优势，压力范围仅为5～15MPa，精制度高，物耗能耗少，适用性广。稍后1991年国外丹麦托普索公司也提出在合成氨厂甲醇化工艺，于1992年在埃及建厂，计划1993年投产，但该法的装置压力为22MPa，甲醇含水量高达40％～50％，且需要外加补热才能维持反应。中国专利ZL93105920.8″等压型甲醇和氨的联合生产装置″，甲醇合成和氨合成处于同等高压、因此装置投资大，能耗高，原料气的精制仍需液氮洗涤，铜洗-->或甲烷化的传统方法。上述传统甲烷化法是为了使原料气的精制度符合合成氨的要求，避免对合成氨触媒造成毒害而导致活性下降。原料气中存在一定含量的CO+CO2，通过精炼可达到5～15ppm级。在原料气精炼过程中CH4也会增加，而CH4在氨合成反应中是不参与反应的隋性气体，在合成氨系统中会逐步积累，形成系统压力蹩压，当达到安全控制压力时，就需放空一部分混合气体，在放空CH4的同时，也将混合气体中的H2、N2、NH3等有效气体同时放走，这是一种损失。因此在合成氨系统过程中要尽量避免和减少CH4的生成与进入。我国是一个煤炭资源丰富、石油相对不足的国家，如何将粗糙的固体矿物能源转化成相对洁净的液体燃料，也是国家急需解决的问题。然而在现有合成氨技术中，尚无有效而经济的方法，将原料气中的CO+CO2大部份转化成优质的液体能源和多种精细化工产品，而极少部份转变成甲烷的方法。鉴上，本专利技术的目的就在于提供一种醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺，本工艺方法高效低耗地将原料气中的CO、CO2转化成可做液体燃料及其他精细化工产品，生成的甲烷量相对较少。本工艺是先经过装有铜系醇醚催化剂反应，生成醇醚混合物、经水冷凝结分离，剩余的约占0.1％～0.8％的CO、CO2气体，再经铁系醇烃催化剂反应，生成醇烃混合物，经水冷凝结分离，剩下的H2、N2和微量的CO+CO2送入合成氨系统。由于CO、CO2在醇烃化过程中，变成可凝结分离能作液体燃料的醇烃物，因而减少了CH4的生成量，从而减少氨合成放空量，这就降低了合成氨原料气的消耗，从而降低了生产成本。本专利技术采取下述技术手段来实现，在合成氨系统装置中，设置两个醇醚反应器，内装铜系催化剂，将原料气加压至5.0MPa以上，在温度210℃～280℃条件下，原料气中的CO、CO2大部份与H2反应生成醇醚混合物，冷却冷凝为液体，分离后排放至贮槽中备用。分离液体后的气体为H2、N2和含量约为0.1％～0.8％的CO、CO2，进入装有铁系催化剂的醇烃反应器中，生成醇烃物。醇烃物冷凝为液态，经气液分离减压后醇烃物-->液体排至另一贮槽内备用。分离后的气体为H2、N2、CH4还有≤10ppm的CO、CO2送至合成氨系统，生产氨，经冷凝为液氨，分离液氨，补压补气后再进入合成塔反应，如此循环。各反应器之间通过管道、阀门及循环机彼此联成一个系统。以下结合附图和实施例，详述本专利技术的结构和工艺特征。                     附图说明图1为本专利技术原料气CO≥1.8％的工艺流程图。图2为本专利技术原料气CO≤1.8％的工艺流程图。见图1，整个系统包括：由A醇醚反应器(1)，B醇醚反应器(2)，C醇烃化反应器(9)，气体换热器(3)、(4)、(10)、水冷器(5)、(6)、(11)，气液分离器(7)、(8)、(13)、液氨冷却器(12)，二通阀(A1)、(A2)、(A3)、(B1)、(B2)、(B3)、(C1)、(C2)、(J1)、(J2)、(J3)，三通(M)，循环机(CM1)、(CM2)所组成。A醇醚反应器(1)串接换热器(3)、水冷器(5)、气液分离器(7)，B醇醚反应器(2)串接换热器(4)、水冷器(6)、气液分离器(8)，C醇烃反应器(9)串接换热器(10)、水冷器(11)、液氨冷却器(12)、气液分离器(13)。系统间彼此用管道、阀和循环机连接贯通，以阀门控制流向，循环机用于催化剂的升温还原和反应过程中的控温。本专利技术主要特征之一就是在整个系统中设置两个并联式醇醚反应器(1)和(2)。在原料气中含有H2、N2、CO、CO2，其成份范围为H2+N291％～97％，CO+CO21％～8％，原料气经脱硫后使其含硫总量降至1ppm以下，加压至5MPa以上。在产品结构设计和生产运行中，根据需要有以下几种状况：1、如设计氨/醇醚物比较小时，原料气中CO含量很高(例如4％以上)，采用并联运行：原料气首先进入醇醚反应器，器内装有以铜、锌、铝和稀土为主体的铜系催化剂，在器内进行醇醚反应，其工艺路线为：原料气主管道，分别经阀(A1)、(B1)，换热器(3)、(4)，预热至210℃～220℃，进入醇醚反应器(1)和(2)，在210℃～290℃温度范围内反应生成醇-->醚混合物，反应后热气从管内经换热器(3)与(4)、冷却至70℃～90℃，经水冷器(5)与(6)后，气体中醇和醚冷凝为液体，液体中醚含量为30％～40％。经分离器(7)和(8)，分离出醇醚液体混合物排至贮槽备用，气体经阀(A2)、(B2)在三通(M)处汇合，经阀(C1)进入醇烃化反应器(9)。经过醇醚化反应的原料气体中CO+CO2降至0.1％～0.8％，通过阀(C1)经换热器(10)预热至180℃～210℃进入醇烃化反应器(9)，醇烃化反应器(9)内装有铁系醇烃化催化剂，其主要成份为铁、铜、镍、钾、铝等，在温度200℃～300℃范围进行反应，反应生成醇类、烃类和甲烷，经换热器(10)冷却至70℃～90℃又经水冷器(11)冷至35℃～40℃，醇类、烃类混合物和水蒸汽凝结为液体，经氨冷却器(12)，气体继续冷至5℃，使气体饱和蒸汽含量降至最小，经分离器(13)分离出液态醇类、烃类和水混合物，液体中醇烃物约占40％～50％，此时气体中CO、CO2含量之和降至10ppm以下，达到氨合成之要求，将气体送往氨合成工序。原料气中的CO、CO2、主要是和H2发生反应，生成醇醚物和醇烃物，其化学反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涉及醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺，用于合成氨和醇醚物及醇烃物的生产，该工艺方法可使合成氨生产装置，除生产合成氨外，还可生产甲醇、二甲醚和可作汽车燃料的液态醇烃物，它可替代传统生产合成氨的低变甲烷化、铜洗或液氮洗涤工艺，既可降低能耗物耗又可避免铜洗法因铜液溢漏对环境的污染，其特征是，整个系统它包括：设置两个并联式醇醚反应器（１）和（２），一个醇烃反应器（９）、气气换热器（３）、（４）、（１０），水冷器（５）、（６）、（１１），气液分离器（７）、（８）、（１３），液氨冷却器（１２）、二通阀（Ａ↓［１］）、（Ａ↓［２］）、（Ａ↓［３］）、（Ｂ↓［１］）、（Ｂ↓［２］）、（Ｂ↓［３］）、（Ｃ↓［１］）、（Ｃ↓［２］）、（Ｊ↓［１］）、（Ｊ↓［２］）、（Ｊ↓［３］）三通（Ｍ）、循环机（ＣＭ↓［１］）、（ＣＭ↓［２］）所组成，Ａ醇醚反应器（１）串接换热器（３）、水冷器（５）、气液分离器（７），Ｂ醇醚反应器（２）串接换热器（４）、水冷器（６）、气液分离器（８），Ｃ醇烃反应器（９）串接换热器（１０）、水冷器（１１）、液氨冷却器（１２）、气液分离器（１３），各反应器系统间彼此通过管道、阀及循环机连接沟通，控制其运行，含有Ｈ↓［２］、Ｎ↓［２］、ＣＯ、ＣＯ↓［２］、ＣＨ↓［４］、Ａｒ的原料气，其中Ｈ↓［２］＋Ｎ↓［２］９１％～９７％、ＣＯ＋ＣＯ↓［２］１％～８％经脱硫，使其含硫总量降至１ＰＰＭ以下，加压至５ＭＰａ以上，分别经阀（Ａ↓［１］）、（Ｂ↓［１］），换热器（３）、（４）预热至２１０℃～２２０℃，并联进入装有醇醚催化剂的醇醚反应器（１）和（２），在２１０℃～２９０℃范围进行醇醚反应，生成醇醚混合物，反应后的热气体经换热器（３）、（４）冷却至７０℃～９０℃，经水冷器（５）、（６）后，气体中醇和醚凝结为液体，液体中醚含量达５％～３０％，通过分离器（７）和（８），分离出的醇醚混合液，排至贮槽，气体经阀（Ａ↓［２］）、（Ｂ↓［２］）汇集于三通（Ｍ）处，经阀（Ｃ↓［１］），换热器（１０），预热至１８０℃～２１０℃，此时经醇醚化后的气体中ＣＯ、ＣＯ↓［２］降至０．１％～０．８％，进入装有铁系催化剂的醇烃反应器（９），在２００℃～３００℃温度范围内进行醇烃反应，生成醇类、烃类混合物和甲烷，经换热器（１０）冷至７０℃～９０℃，又经水冷器（１１）冷至３５℃～４０℃，醇类、烃类混合物和水蒸汽凝为液体，继续经氨冷却器（１２）冷至５℃，经气液...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】CN 2001-10-19 01128688.11、一种涉及醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺，用于合成氨和醇醚物及醇烃物的生产，该工艺方法可使合成氨生产装置，除生产合成氨外，还可生产甲醇、二甲醚和可作汽车燃料的液态醇烃物，它可替代传统生产合成氨的低变甲烷化、铜洗或液氮洗涤工艺，既可降低能耗物耗又可避免铜洗法因铜液溢漏对环境的污染，其特征是，整个系统它包括：设置两个并联式醇醚反应器(1)和(2)，一个醇烃反应器(9)、气气换热器(3)、(4)、(10)，水冷器(5)、(6)、(11)，气液分离器(7)、(8)、(13)，液氨冷却器(12)、二通阀(A1)、(A2)、(A3)、(B1)、(B2)、(B3)、(C1)、(C2)、(J1)、(J2)、(J3)三通(M)、循环机(CM1)、(CM2)所组成，A醇醚反应器(1)串接换热器(3)、水冷器(5)、气液分离器(7)，B醇醚反应器(2)串接换热器(4)、水冷器(6)、气液分离器(8)，C醇烃反应器(9)串接换热器(10)、水冷器(11)、液氨冷却器(12)、气液分离器(13)，各反应器系统间彼此通过管道、阀及循环机连接沟通，控制其运行，含有H2、N2、CO、CO2、CH4、Ar的原料气，其中H2+N291％～97％、CO+CO21％～8％经脱硫，使其含硫总量降至1PPM以下，加压至5MPa以上，分别经阀(A1)、(B1)，换热器(3)、(4)预热至210℃～220℃，并联进入装有醇醚催化剂的醇醚反应器(1)和(2)，在210℃～290℃范围进行醇醚反应，生成醇醚混合物，反应后的热气体经换热器(3)、(4)冷却至70℃～90℃，经水冷器(5)、(6)后，气体中醇和醚凝结为液体，液体中醚含量达5％～30％，通过分离器(7)和(8)，分离出的醇醚混合液，排至贮槽，气体经阀(A2)、(B2)汇集于三通(M)处，经阀(C1)，换热器(10)，预热至180℃～210℃，此时经醇醚化后的气体中CO、CO2降至0.1％～0.8％，进入装有铁系催化剂的醇烃反应器(9)，在200℃～300℃温度范围内进行醇烃反应，生成醇类、烃类混合物和甲烷，经换热器(10)冷至70℃～90℃，又经水冷器(11)冷至35℃～40℃，醇类、烃类混合物和水蒸汽凝为液体，继续经氨冷却器(12)冷至5℃，经气液分离器(13)分离出液态醇类、烃类和水混合物，减压后排至液体贮槽内，气体中的CO和CO2之和≤10ppm，气体中主要成分为H2、N2和少量的甲烷通过阀(C2)进入合成氨系统，在合成氨塔内进行氨合成反应生成氨，经冷却凝结为液氨，分离液氨，补压补气后再进入合成塔反应，如此循环运行。2、如权利要求1所述的醇醚物及醇烃物和合成氨联产工艺，其特征是，根据原料气中CO的含量不同，有以下几种情况：a、当原料气中CO含量很高，例如在4％以上，氨产量比例较低，醇醚物产量较高时，两个醇醚系统在生产运行过程中可以并联或串联运行；当两个醇醚反应器(1)和(2)、其中一个反应器的催化剂处于衰老期，则采用串联运行，其工艺流向如下所示：原料气→阀(A1)开、(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢定中，戴丰育，冯勇，李春阳，
申请(专利权)人：谢定中，戴丰育，冯勇，李春阳，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]