间隙制气〃造气串净化〃新工艺制造技术

本发明专利技术属于氮肥生产的新工艺。以煤间隙制气造气后剩余的半水煤气直接进行物理净化，处理掉煤气中的焦尘、氰化物、酚化物后，再进行化学净化处理一氧化碳、硫化氢，二氧化碳的方法，后经压缩送精炼及合成。该法与现有流程相比，工艺净化流程缩短、可靠、合理，如造气串联变换多次脱硫合并进行，脱硫脱碳连续进行，……并减少及消灭了多次重复的能耗浪费，本发明专利技术适用以煤间隙制气的中、小氮肥厂，单炉与多炉造气工艺。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属间隙制气合成氨生产的一种新工艺。我国绝大份分中小氮肥厂及部分大氮肥厂制造原料气，都采用固定层间歇气化法。它的优点是不用氧气作用气化剂，只用空气即可。因此，无需增加空分装置，造气设备简单，投资少，而且积累了卅多年的生产经验，在煤的气化技术上取得了很大的成就，因此常压间隙制气方法一直沿袭至今。国外从1913年氮肥工业问世以来就曾盛行过这种生产方法，至1920年逐步采用新技术设备，基本上淘汰了这种方法。至于非间隙制气的方法，美国A、V斯拉克、G、R詹姆斯合著的“合成氨”一书说：由于投资和操作费用高昂只建设了少数的工厂。我国以煤制气各大、中、小氮肥厂曾达1500家之多，其中的1千多家数十年来一直采用常压间隙制气的老流程，这个工艺的最大缺陷是流程长、工艺重复，其明显的表现如造气及变换的冷热病，多次重复脱硫，以满足尿素生产对硫化氢的严格要求，另外脱硫与脱碳的分开进行……造成净化系统工艺多次重复以及能耗系统的重复浪费。解放以来，尤其是小氮肥普及后的近20多年来，虽然经过不断的小改小革及每年各省、市拨款数千万元用于节能改造，但仍然-->未触动工艺本身的根本变革，从而使上述问题得不到根本解决，仍在能源严重浪费的前提下去进行节能工作，哪怕是全国最先进的能耗最低的氮肥厂也存在这个问题，针对上述问题的二个方面，一是流程长，二是能耗大的重大缺陷。本专利技术提出了一种新的合理净化新工艺，即间隙制气造气串净化的新工艺。这种新工艺能使净化流程中脱硫、脱碳中低变换合并缩短，能耗重复浪费不再出现加之工艺流程缩短，能耗也就自然大幅度下降了。由于这种新工艺涉及到H2S、CO、CO2流程的更改，首先需要能耐硫的催化剂。由于国外20年代以后逐步淘汰了间隙制气法的生产，而耐硫变换催化剂在国外迟至60年代末出现，因此，国外没有先变换后脱硫的间隙制气的流程，就国内而言，由于耐硫变换催化剂在80年代后才研制成功，因此国家至今也未产生造气串净化的新工艺。由于我国人口增长速度快，而粮食的耗地面积并无大增长的势头。因此人民的吃饭问题关键在于提高粮食的单位面积产量，而提高粮食产量的关键之一在于增加和提高化肥的产量，质量和品种，作为至关重要的氮肥-合成氨耗能大户，在当前能源短缺，浪费严重的情况下，如何大幅度节能就更为突出了。为此专利技术了此项新工艺。针对上述生产过程存在的问题，在基本不改变现有造气设备的原则上，本专利技术提供了在气净化的新工艺过程如下：-->吸收混合配气送耐硫低变炉，如果温度太低，点燃不了耐硫催化剂，加之不要达到低变指标，或因压力太小无法通过设备，则空气煤气亦可不经过喷射混合器，直接送洗涤塔或气柜配合气亦可。如果有“三气”锅炉之烟气氧含量控制在O2＜1%时，亦可进电除尘器，以提高电除尘器入口水煤气的热量，从而提高低变的点燃温度，但必须保证氧含量安全可靠的情况下才能实施。与本系统配套的多功能电除尘器，必须具备以下几方面特性：1、防爆性：虽然对进入电除尘器的气体，严格控制了氧含量，但每种机构都有一定的响应时间，在响应时间内进入电除尘器的氧，有可能引起爆炸，（被电除除尘器的火花引爆）这就要求电除尘器能在爆炸的瞬间，迅速关闭进气口与出口通道，而且将燃气迅速挑放于大气，以减少因爆炸给生产带来的损害和对设备的破坏。因此电除尘器必须具备压控截流阀，与安全阀，控制压力为工作压力的1.5倍。2、防湿性：由于工作介质湿度较大，当介质湿度低于露点时，高压绝源子发生短路现象，故在绝源子周围应有能自动控温的电加热装置，以保证电除尘器的正常工作。3、电除尘的外形及极板，均应制成圆柱形，且有足够的安装刚性与强度，防爆安全阀应位于其轴向。4、具备共它必要的机构，如蒸气预热，置换装置、清灰振打装置等。从混合器出来的半水、煤气温度t宜＞200℃左右进入耐硫变-->来自造气炉的上吹、下吹，二次上吹的水煤气进入物理净化系统，首先经机械式或者旋风式除尘器除掉粗及中级尘粒，然后进入电除尘器进行细微级粒子的除尘，进入此系统的气体的特点是湿含量大约20～40%，压力较高而且较稳定，要求提高入炉蒸力压力，使水煤气压力的1.5米至3米水柱或超过这个压力。另外，由于在制水煤气过程中不加空气，在实施中当自动机使安全档板阀打开，空气进入系统，物理净化系统的阀门即关闭，当通过纯碎的水蒸气时，控制阀门打开，空气鼓风机所带的空气无法进入净化1，除了以前工艺阶段残存的氧含量外，再无新氧添加到此系统，因此，进入净化的水煤气是安全的水煤气;并且与造气炉况好坏无关的低氧安全煤气、进入净化系统的水煤气温度应最好为250℃至200℃左右，这是因为进低温变换炉的需要及净化系统，电除尘器的散热，致使温度有明显下降的趋势所要求，为了使水蒸气不致于冷凝影响到电除尘器的工作，因此进净化的温度至少高于露点20℃～50℃，这种温度的得到的来源有2，一是靠上行煤气在废热锅炉前后调节水谋气的量达到规定温度的，至于下行水煤气在多炉生产中依靠其它炉生产的上行水煤气来加热，如果是单炉生产时则依靠变换气及三气锅炉的烟气的热交换予热来达到，因此这种新工艺既用于单炉制气，又适用于多炉制气。至于配氮所需之空气、煤气可以是吹风气及回收气或者是三汽锅炉的烟气、其氧含量应能控制在1%以下，经过洗气箱后一路经喷射-->换炉，此时汽/气比为0.35～0.8左右，从理论上说汽/碳比远能满足于这一要求，由于自热反应变炉可以升温到450-500℃左右进行变换放热反应，能同时满足于中变及低变;要求在200℃-450℃有高活性;低汽/气比能耐一定氰化物;酚化物;氯化物;又能吸收硫化物的耐硫的变换催化剂国内外已有很多类型及品种，可供选购，加之有的产品同体积装填之费用已接近铁路系之费用，这也是能够广为开发这一新工艺的物质基础之一，如果有三气锅炉，其烟气温度很高，可以用在提高低变及电除尘器的入口温度之用。如果来不及实施，则可选利用变换后的少量反应热及调整水煤气的热量来解决耐硫变换反应温度的要求。中变及低变后的热量除了极少量的热量用来升高电除尘器及进变换炉的温度外，绝大部分可供输出至全厂，考虑前面的升压程度及后面的阻力的不同情况，经过换热后变换气的流程有如下型式：（1）大、中型氮肥厂，采用同时或依次常压脱硫脱碳的物理及化学吸收的方法，脱除后之气体进洗气塔水封后，送入气柜，这时压缩机打的将是接近原料气的水平，这是最合理的流程，详见附图2-1。其优点：电耗小，省去了萝茨鼓风机的电耗压缩机由打半水煤气改为打原料气，也降低了电耗，增加变换后低温余热的充分利用如可用在胺法净化及其它方法的吸收及解吸的反应中，只出来气体进洗气塔只略高于常温。-->例如环丁砜-乙醇胺法既可用在脱CO2及H2S上如H2S含量过大，可先串一氨水脱硫塔亦可达到上述目的。（2）如果阻力大，无法实现同时脱硫脱碳的要求，可采用洗气塔改造成脱硫塔，送气柜后，径低压机送碳化后再送压缩机，见附图2-2。（3）如果洗气塔前难于实现脱硫脱碳，可采用洗气塔后加压的办法加压脱硫脱碳，然后进压缩机，不稳定则先进气柜，再进压缩机，见附图2-3。注：（1）以上各项中洗气塔的作用各不相同，但用作气柜前防煤气倒流的水封作用，除氰化物的作用都是相同的。（2）提高水煤气压力的方法是提高入炉蒸气的压力，其压降比约为10∶1，即气压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
本工艺属于合成氨生产的新工艺，对象是以煤间隙制气的工厂，其主要工艺过程系利用现有固定床主要设备不变，取消原有变换及脱硫岗位即将其简化合并的新工艺过程如图一所示，造气的生产分为２部分，一部分为水煤气，一部分为空气煤气，水煤气生产中不能同时加氮，以免氧带入物理净化系统，此种水煤气首先经过物理净化系统除去尘焦……等夹带的杂质方法是粗及中级杂质为干式除尘器，细及微级杂质由电除尘器除掉，在此系统原则上介质不允许含氧，即使加上管道残存的氧也不得大于０．７～１％，空气煤气作为配氮的成分来源有三，一是吹风气，二是回收气，三是三气锅炉的烟道气，视其氧含量高低可在物理净化前后加入也可在气柜前加入，经过物理净化后的气体然后进入化学物理净化工序以脱除ＣＯ、Ｈ↓［２］Ｓ、ＣＯ↓［２］等成分，即首先是耐硫毒等非铁铬系变换催化剂，然后才是脱硫脱碳工序的进行条件允许时，可直接进压缩机，不允许时仍进气柜。

【技术特征摘要】
1、本工艺属于合成氨生产的新工艺，对象是以煤间隙制气的工厂，其主要工艺过程系利用现有固定床主要设备不变，取消原有变换及脱硫岗位即捋其简化合并的新工艺过程如图一所示，造气的生产分为2部分，一部分为水煤气，一部分为空气煤气，水煤气生产中不能同时加氮，以免氧带入物理净化系统，此种水煤气首先经过物理净化系统除去尘焦……等夹带的杂质方法是粗及中级杂质为干式除尘器，细及微级杂质由电除尘器除掉，在此系统原则上介质不允许含氧，即使加上管道残存的氧也不得大于0.7～1%，空气煤气作为配氮的成分来源有三，一是吹风气，二是回收气，三是三气锅炉的烟道气，视其氧含量高低可在物理净化前后加入也可在气柜前加入。经过物理净化后的气体然后进入化学物理净化工序以脱除CO、H2S、CO2等成分，即首先是耐硫毒等非铁铬系变换催化剂，然后才是脱硫脱碳工序的进行条件允许时，可直接进压缩机，不允许时仍进气柜。2、根据权利（1）所述的方法是煤气的取出分为水煤气及空气煤气两部分，主要依靠压及电子等自动机的开关动作，及增加少量阀门来实现。3、根据权利（1）所述的方法配套所用的催化剂是非铁路系催化剂，须具有低温及中温活性好，如200℃左右能自热进行，而且汽/气比低至0.35～0.8时，活性较高，抗毒能力强，能长期适应煤气中硫化氢、氯化物、氰化物、酚化物的影响，保持较高的活性。4、根据权利（1）所述的方法，既实用于多炉造气生产，又适用单炉造气生产的情况，安全上与炉况好坏无关。5、根据权利（1）所述的干法物理净化法、净化尘焦需分两步，一步除去粗及中级尘粒（约5至10μm以上的）二步才采用湿式电除尘器除去微细级尘焦，本工艺要既能除尘，又能除焦，既能防爆又能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中一，罗孟，
申请(专利权)人：罗孟，张中一，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]