氨合成原料气高压深度净化新工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种采用高压甲醇化、高压甲烷化深度净化合成氨生产原料气新工艺。中压联醇后的原料气或经精脱硫后的脱碳原料气，经无油润滑技术的压缩机提高压力至２４．０－３１．４ＭＰａ，不经冷却、提高其温度后，进行高压甲醇化和高压甲烷化反应，具有净化度高，能量消耗低，操作费用少，投资省，操作简便，无污染的优点，适于对现有以煤、焦炭为原料的合成氨原料气深度净化，尤其对于已有中压联醇装置的原料气深度净化最为简便、经济和适宜。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
氨合成原料气高压深度净化新工艺本专利技术属于氮肥工业
，尤其涉及一种以煤、焦炭为原料联醇技术的改进，即采用24.0-31.4MPa高压甲醇化、高压甲烷化深度净化合成氨生产原料气新工艺，以取代铜洗过程，使有害气体一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇进行回收，残余气体中的CO＋CO2再经甲烷化达到要求标准。氨合成过程是现今所有氮肥工业的基础，又是高能耗的行业，所用以a-Fe为活性中心的催化剂对微量的氧和氧化物的毒性十分敏感，如CO存在20PPM就降低反应速度15-20％，对应于中压型氨产率降低4-6％，尤其是以煤、焦为原料的合成氨原料气经变换后，残余有2-3％的CO，CO是一种既非酸性又非碱性的气体，彻底脱除的难度和费用很大。但对于合成氨工业生产来讲，必须将其脱至PPM(10-6)级的浓度，否则氨合成过程将无法进行。目前，国内脱除微量CO＋CO2的方法主要有三种：(一)、铜洗法：该法是将电解铜溶解到氨、醋酸组成的络合物溶液——醋酸铜铵液中，通过CU+离子在压力12.5MPa、10℃以下吸收CO，再用蒸气加热至80℃左右再生，用水及冷冻法冷却后循环使用。该法的优点是技术成熟，不增加净化气中的惰性气体(CH4)的含量，该法存在原料气净化度低、操作费用高、工艺复杂、操作难度大等缺点，还存在环境污染和设备投资大等缺点。(二)、低压甲烷化法：该法是在0.5-3MPa压力下将1-3％的CO和CO2转化为甲烷CH4。该法的优点是流程较简单，净化度高，其缺点如下：a、低压下原料气中CO＋CO2含量高，甲烷化反应需消耗氢气，虽然惰性气体对催化剂的毒害不大，但因排放惰性气体时H2、N2气也伴随放空，导致能耗增加，同时降低生产能力，潜在能量损失大，总体经济效益差。b、工艺过程要有外供热源来维持操作温度，工艺“冷热病”突出，操作波动大。c、低压下设备庞大，催化剂用量和投资较多。d、低压下硫化物的净化难度大，催化剂使用寿命短。(三)、中压联醇与中压甲烷化工艺：在12.0-13.0MPa压力下-->将变换、脱硫后含3-5％CO的气体，通过中压甲醇系统，生产一部分甲醇，残余0.5-2％的CO＋CO2再去12.0-13.0MPa中压甲烷化。该法优点是既生产甲醇又净化气体，净度高，但是其甲烷化过程仍需外供热源及换热设备，仍然存在工艺”冷热病”；由于受压力制约，甲醇转化率不很高，设备投资大，因甲烷化过程仍产生0.5-0.8％的惰性气体甲烷，合成氨原料气消耗也较高。本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足而提出一种氨合成原料气高压深度净化新工艺，达到微量CO＋CO2净化度比现行工艺高2-4倍，低于10PPM，能量消耗最低，操作费用最少，投资最省，操作简便，无污染的目的。本专利技术的目的是这样实现的：中压联醇后的原料气或经精脱硫后的脱碳原料气，经采用无油润滑技术的压缩机七段或六段提高压力至氨合成高压圈相等的压力，即压力为24.0-31.4MPa后，不经冷却，利用其90-129℃的显热，并提高温度至140-160℃，进行高压甲醇化和高压甲烷化反应。提高温度至140-160℃的原料气，在24.0-31.4MPa压力下进入予甲炉2，进行高压甲醇化反应，反应温度在220-330℃间，出炉气体温度在160-190℃间，使原料气中的CO＋CO2的90％以上转化为甲醇，放出反应热和残余0.2％以下的CO＋CO2进入高甲炉3，进行高压甲烷化反应，反应温度为230-400℃和压力为24.0-31.4MPa的原料气经高压甲烷化反应使其微量CO＋CO2小于10PPM，出炉气体温度为150-170℃，然后进入予热器1与压缩机来的原料气进行热交换，以提高压缩机来的原料气温度至140-160℃，自身温度降至80-100℃，进冷却器4，温度降至35-40℃，进入醇水分离器洗涤器5，分离出稀醇液，送稀醇贮槽或精馏工段，气体送氨合成工段氨冷器前作为合成补气。本工艺可采用高效换热器，高效冷却器、高效分离洗涤器和高效反应器支持本工艺的高净化度和自热平衡。本专利技术具有如下积极效果：-->直接技术经济效果如下：1、可使净化气微量CO＋CO2小于10PPM，可望维持在1-5PPM之间，接近或达到国外引进大型厂的水平，比铜洗工艺的20-30PPM低2-4倍，保证了氨合成系统的安全稳定性，延长了催化剂的使用寿命。2、与铜洗工艺相比年节省直接操作费用150-200万元(按年产量3万吨合成氨计)。3、节能能源：(按年产量3万吨合成氨计)年节省电82.5万度，年节省蒸汽1.638万吨，年节省冷冻量1.574×1010kj，年节省冷却水104.4万吨，上述总节能折标准煤量为3120.22吨，相当于每吨氨节标准煤104.01kg，使吨氨总能耗下降5.54％。4、环境保护：本工艺界区内环境条件优越，可以实现不见废气、废水、废渣、废热，无嗅味、无噪音、毒气、颜色，实现“四无四不见”洁净工艺岗位。5、改善劳动条件，降低劳动强度。本工艺操作简单，需要调控指标少，只需1-2人监视和记录微量和温度，比铜洗工艺劳动强度降低60-80％以上。间接技术经济效果：1、由于微量CO＋CO2降低、惰性气体量少、氨合成反应净值提高2-3个百分点，相当于总量的15-20％，原料气消耗定额由3050Hm3/T以上，降止2850Hm3/T以下，单机产量上升7％以上，吨氨总能耗下降比例也高于上述比例。2、杜绝了铜洗工艺带液、微量超高、铜比失调等恶性事故所造成的间接损失。3、节省了电解铜、冰醋酸、氨等社会紧俏物资。4、年回收甲醇600-1200吨，增加产值120-240万元，扣除精馏及所耗氢气的成本按70％计，年获净收益36-72万元。5、由于取消了铜洗工段，其废渣、废气、废水等污染源自然消失，省去了其污染处理费用。-->图1为本专利技术的工艺方框流程图。下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，中压联醇后的原料气或经精脱硫后的脱碳原料气，经采用无油润滑技术的压缩机七段(或六段)提高压力至氨合成高压圈相等的压力，即压力为24.0-31.4MPa后，不经冷却，利用其压缩产生的90-129℃的显热，进入予热器1，靠与高甲炉3出口气进行换热，提高原料气温度至140-160℃，来进行高压甲醇化和高压甲烷化反应。提高温度至140-160℃的原料气，在24.0-31.4MPa压力下进入予甲炉2，进行高压甲醇化反应，反应温度在220-330℃间，出炉气体温度在160-190℃间，使原料气中的CO＋CO2的90％以上转化为甲醇，残余0.2％以下的CO＋CO2伴随放出的反应热直接进入高甲炉3，进行高压甲烷化反应，经高压甲烷化反应使其微量CO＋CO2小于10PPM，炉内反应温度230-400℃，出炉气体温度150-170℃，然后进入予热器1与压缩机来的原料气进行热交换，以提高压缩机来的原料气温度至140-160℃，自身温度降至80-100℃，进冷却器4，温度降至35-40℃，进入醇水分离器洗涤器5，分离出稀醇液，送稀醇贮槽或精馏工段，气体送氨合成工段氨冷器前作为合成补气。醇水分离器洗涤器5内喷入少量的软水洗涤掉微量的醇类、有机物质。本工艺可采用高效换热器、高效冷却器、高效分离洗涤器和高效反应器支持本工艺的高净化度和自热平衡。采用24.0-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨合成原料气高压深度净化新工艺，其特征在于：中压联醇后的原料气或经精脱硫后的脱碳原料气，经采用无油润滑技术的压缩机七段或六段提高压力至氨合成高压圈相等的压力，即压力为２４．０－３１．４ＭＰａ后，不经冷却，利用其９０－１２９℃的显热，并提高其温度至１４０－１６０℃，进行高压甲醇化和高压甲烷化反应，反应后使温度为１５０－１７０℃的原料气中微量ＣＯ＋ＣＯ↓［２］小于１０ＰＰＭ，经热交换，原料气温度降至８０－１００℃，进冷却器（４），经水冷却温度又降至３５－４０℃，进入醇水分离器洗涤器（５），分离出稀醇液，送稀醇贮槽或精馏工段，气体送氨合成工段氨冷器前作为补气。

【技术特征摘要】
1、一种氨合成原料气高压深度净化新工艺，其特征在于：中压联醇后的原料气或经精脱硫后的脱碳原料气，经采用无油润滑技术的压缩机七段或六段提高压力至氨合成高压圈相等的压力，即压力为24.0-31.4MPa后，不经冷却，利用其90-129℃的显热，并提高其温度至140-160℃，进行高压甲醇化和高压甲烷化反应，反应后使温度为150-170℃的原料气中微量CO＋CO2小于10PPM，经热交换，原料气温度降至80-100℃，进冷却器(4)，经水冷却温度又降至35-40℃，进入醇水分离器洗涤器(5)，分离出稀醇液，送稀醇贮槽或精馏工段，气体送氨合成工段氨冷器前作为补气。2、根据权利要求1所述的一种氨合成原料气高压深度净化新工艺，其特征在于：所述的高压甲醇化反应是提高温度至140-160℃的原料气，在24.0-31.4MPa压力下进入予甲炉(2)，反应温度在220-330℃间，出炉气体温度在160-190℃间，使原料气中的CO＋CO2的90％以上转化为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李经轩，
申请(专利权)人：李经轩，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]