專利名稱：合成氨原料氣的凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成氨原料氣的凈化工藝，特別涉及由半水煤氣和天然氣混合組成原料氣的凈化工藝。
據(jù)《小氮肥工藝》(瀘州化工學(xué)校編，四川省化學(xué)工業(yè)廳一九八三年十一月出版)記載氨是在一定溫度和壓力條件下、在催化劑作用下，由氫氣和氮?dú)獍匆欢ǖ哪柋群铣傻?。主要原料有煤、天然氣，為合成氨提供氫氣，氮?dú)鈩t是按一定的比例在制氣過(guò)程中配入空氣而得。在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，無(wú)論何種原料制取的原料氣都含有一定量的對(duì)合成氨催化劑有毒的物質(zhì)，如CO、CO2、H2S和有機(jī)硫等，所謂原料氣的凈化就是除去這些有毒物質(zhì)，以利氨的合成。目前，廣泛應(yīng)用于合成氨工業(yè)生產(chǎn)的凈化工藝有兩種一種是以天然氣為原料轉(zhuǎn)化制取的原料氣(即“氣頭廠”)經(jīng)“高溫變換串銅鋅系低溫變換、碳化、甲烷化”即“三催化劑凈化流程”后至合成氨;另一種是以煤為原料制取的半水煤氣(即“煤頭廠”)經(jīng)“高溫變換(或串耐硫低溫變換)、碳化、銅洗”即“銅洗凈化流程”后至合成氨。銅洗流程有銅離子排出對(duì)環(huán)境水源造成嚴(yán)重污染。由于我國(guó)天然氣資源日趨緊張、價(jià)格不斷上漲，致使很多“氣頭廠”處于嚴(yán)重開工不足、虧損經(jīng)營(yíng)的被動(dòng)局面，而我國(guó)煤炭資料豐富，如能以價(jià)廉的煤部分替代天然氣為原料混合生產(chǎn)合成氨，既可合理利用物質(zhì)資源、緩解天然氣日趨緊張的矛盾，又能扭轉(zhuǎn)“氣頭廠”被動(dòng)經(jīng)營(yíng)的局面。但由于煤制取的半水煤氣組分復(fù)雜、粉塵重、含硫量高，在“氣頭廠”現(xiàn)有的“三催化劑凈化流程”上難以實(shí)現(xiàn)，如果新建一套“銅洗凈化流程”不僅新增投資，而排出的銅離子還會(huì)對(duì)環(huán)境水源造成新的污染。
本發(fā)明的目的是提出一種以煤和天然氣為原料混合生產(chǎn)合成氨原料氣的凈化工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的合成氨原料氣的凈化工藝，以煤為原料在造氣爐內(nèi)制取的半水煤氣經(jīng)除塵降溫后送入氣柜，由風(fēng)機(jī)加壓送入脫硫塔，經(jīng)PDS稀氨水吸收H2S脫硫、再經(jīng)氣水分離器后進(jìn)入壓縮機(jī)與以脫硫后的天然氣為原料經(jīng)CCR法或連續(xù)轉(zhuǎn)化法制取的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入壓縮機(jī)混合組成原料氣。其中半水煤氣占原料氣總量(以體積計(jì))的百分之二十以上。原料氣中H2S的含量大于70mg/Nm3;再由壓縮機(jī)送原料氣進(jìn)入高溫變換換熱器回收高變氣顯熱，升溫至310～330℃進(jìn)入高溫變換爐，在鐵鉻系催化劑作用下、控制爐內(nèi)溫度在300～500℃、壓力在0.6～0.8MPa的條件下進(jìn)行高溫變換反應(yīng)，出高溫變換爐的高變氣中CO的含量小于3.0%;再將高變氣進(jìn)入換熱器給出顯熱，降溫至180～190℃進(jìn)入低溫變換爐，在鈷鉬系催化劑作用下、控制爐內(nèi)溫度在180～230℃、壓力在0.55～0.75MPa的條件下進(jìn)行低溫變換反應(yīng)，出低溫變換爐的低變氣中CO的含量小于0.3%;再將低變氣經(jīng)水冷卻器降溫后送入脫硫塔，控制溫度在25～40℃、壓力在0.55～0.75MPa的條件下用PDS稀氨水吸收硫化物脫硫，分離脫硫液后的脫硫低變氣中H2S的含量小于25mg/Nm3;再將脫硫低變氣送入碳化塔，控制溫度在25～40℃、壓力在0.55～0.75MPa的條件下進(jìn)行碳化反應(yīng)，H2S亦被氨水吸收生成鹽類隨產(chǎn)品帶走。出碳化塔的碳化氣中H2S的含量小于5mg/Nm3、CO的含量小于0.3%、CO2的含量小于0.2%;再由壓縮機(jī)將碳化氣送入甲烷化換熱器回收甲烷化氣、高變上段氣的顯熱，升溫至320～350℃控制壓力在1.3～1.5MPa的條件下進(jìn)入精脫硫槽，在鈷鉬脫硫劑的作用下進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，氣體中的有機(jī)硫全部轉(zhuǎn)化為H2S，由氧化鋅吸收H2S生成ZnS，氣體中硫含量已小于0.01PPm;達(dá)到精脫硫的目的;再將精脫硫后的無(wú)硫氣體送入甲烷化反應(yīng)爐，在鎳系催化劑作用下，控制溫度在270～330℃、壓力在1.3～1.5MPa的條件下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，出甲烷化反應(yīng)爐的甲烷化氣中CO和CO2總的含量已低于20PPm，這樣低的含量已對(duì)合成氨催化劑無(wú)毒了，至此實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤和天然氣混合生產(chǎn)合成氨原料氣的凈化目的。可將已凈化的氣體降溫后經(jīng)壓縮機(jī)升壓后送合成塔合成氨。
按照本發(fā)明所提出的合成氨原料氣的凈化工藝，還有如下特征原料氣全部是半水煤氣，脫硫后半水煤氣中H2S的含量大于70mg/Nm3。
本發(fā)明立足于“氣頭廠”現(xiàn)有的“三催化劑凈化工藝流程”的裝置，僅投入少量資金技術(shù)改造即可實(shí)現(xiàn)以煤部分替代或全部替代天然氣混合生成合成氨，緩解了天然氣日趨緊張的矛盾，具有操作簡(jiǎn)單、凈化效果好，運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)銅離子污染等特點(diǎn)。
附圖
是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
實(shí)施例合成氨原料氣的凈化工藝，以煤為原料在造氣爐內(nèi)制取的半水煤氣經(jīng)除塵降溫后送入氣柜，再由風(fēng)機(jī)加壓送入脫硫塔，用PDS稀氨水吸收H2S脫硫后經(jīng)氣水分離器后進(jìn)入壓縮機(jī)與以脫硫后的天然氣為原料經(jīng)CCR法或連續(xù)轉(zhuǎn)化法制取的轉(zhuǎn)化氣送入壓縮機(jī)混合組成原料氣，其中半水煤氣占原料氣總量(以體積計(jì))的百分之五十，原料氣中H2S的含量大于70mg/Nm3;再由壓縮機(jī)送原料氣經(jīng)雙飽和塔預(yù)熱增濕、添加過(guò)熱蒸汽后進(jìn)入高溫變換換熱器回收高變氣顯熱，原料氣升溫至310～330℃進(jìn)入高溫變換爐，在鐵鉻系催化劑作用下，控制爐內(nèi)溫度在300～500℃、壓力在0.6～0.8MPa的條件下進(jìn)行高溫變換反應(yīng)，即
在高溫變換爐內(nèi)可分二段或三段進(jìn)行，段間設(shè)有換熱器移走反應(yīng)熱去加熱原料氣。出高溫變換爐的高變氣中CO的含量小于3.0%;再將高變氣進(jìn)入蒸氣過(guò)熱器、高變換熱器給出顯熱，降溫至180～190℃進(jìn)入低溫變換爐，在鈷鉬系催化劑作用下進(jìn)行低溫變換反應(yīng)，爐內(nèi)壓力控制在0.55～0.75MPa，在低溫變換爐內(nèi)，分上、下兩段進(jìn)行，段間設(shè)換熱器移走反應(yīng)熱，上段溫度控制在180～230℃，下段溫度控制在180～190℃之間，出低溫變換爐的低變氣中CO的含量小于0.3%;再將低變氣經(jīng)水冷卻器降溫至30℃送入脫硫塔，控制溫度為25～40℃、壓力為0.55～0.75MPa，用PDS稀氨水吸收硫化物，分離脫硫液后的脫硫低變氣中H2S的含量小于25mg/Nm3;再將脫硫低變氣送入碳化塔進(jìn)行碳化反應(yīng)，即
碳化塔內(nèi)溫度控制在25～40℃，壓力控制在0.55～0.75MPa，在這個(gè)過(guò)程中，H2S被氨水吸收生成硫氫化銨等鹽類隨碳酸氫銨產(chǎn)品帶走，出碳化塔的碳化氣中H2S的含量小于5mg/Nm3、CO的含量小于0.3%、CO2的含量小于0.2%;再由壓縮機(jī)將碳化氣送入甲烷化換熱器回收甲烷化氣、高變上段氣顯熱升溫至320～350℃進(jìn)入精脫硫槽，控制壓力為1.3～1.5MPa，在鈷鉬脫硫劑的催化作用下進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，使氣體中的有機(jī)硫全部轉(zhuǎn)化為H2S，然后由氧化鋅吸收H2S生成ZnS，氣體中硫含量已小于0.01PPm，達(dá)到精脫硫的目的;再將精脫硫后的無(wú)硫氣體經(jīng)水冷卻器移熱，降溫后進(jìn)入甲烷化反應(yīng)爐，在鎳系催化劑作用下，氣體中殘留的CO、CO2與H2進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，即
爐內(nèi)溫度控制在270～330℃，壓力控制在1.3～1.5MPa之間，即能使出甲烷化反應(yīng)爐的氣體中CO和CO2總的含量小于20PPm，這樣低的含量已對(duì)合成氨催化劑無(wú)毒了，至此實(shí)現(xiàn)了煤和天然氣混合生產(chǎn)合成氨原料氣的凈化目的?？蓪⒁褍艋臍怏w送甲烷化換熱器換熱，降溫后經(jīng)壓縮機(jī)加壓送合成塔進(jìn)行氨的合成。
權(quán)利要求
1.一種合成氨原料氣的凈化工藝，其特征在于它按以下次序的步驟進(jìn)行(1).原料氣由經(jīng)脫硫的半水煤氣與天然氣的轉(zhuǎn)化氣混合組成原料氣，半水煤氣占原料氣總量(以體積計(jì))的百分之二十以上，原料氣中H2S的含量大于70mg/Nm3，(2).高溫變換原料氣在鐵鉻系催化劑作用下，控制溫度在300～500℃、壓力在0.6～0.8MPa的條件下進(jìn)行高溫變換反應(yīng)，(3).低溫變換高變氣在鈷鉬系催化劑作用下、控制溫度在180～230℃、壓力在0.55～0.75MPa的條件下進(jìn)行低溫變換反應(yīng)，(4).脫硫低變氣在溫度為25～40℃、壓力為0.55～0.75MPa的條件下、用PDS稀氨水吸收硫化物，(5).碳化脫硫低變氣在溫度為25～40℃、壓力為0.55～0.75MPa的條件下進(jìn)行碳化反應(yīng)，(6).精脫硫碳化氣在溫度為320～350℃、壓力為1.3～1.5MPa的條件下，在鈷鉬脫硫劑的作用下進(jìn)行有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)及氧化鋅吸收H2S生成ZnS，(7).甲烷化精脫硫后的無(wú)硫氣體在鎳系催化劑作用下，控制溫度在270～330℃，壓力在1.3～1.5MPa的條件下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨原料氣的凈化工藝，其特征在于原料氣是半水煤氣，原料氣中H2S含量大于70mg/Nm3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成氨原料氣的凈化工藝，由半水煤氣和天然氣混合組成原料氣經(jīng)高溫變換——低溫變換——脫硫——碳化——精脫硫——甲烷化等步驟至合成氨。緩解了天然氣供應(yīng)日趨緊張的矛盾，具有操作簡(jiǎn)單、凈化效果好、運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)銅離子污染的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B3/50GK1092739SQ94111679
公開日1994年9月28日 申請(qǐng)日期1994年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月18日
發(fā)明者劉朝慧, 雷林 申請(qǐng)人:四川省眉山縣氮肥廠