一種氨合成催化劑提前升溫系統(tǒng)及升溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種升溫系統(tǒng)及升溫方法，特別是一種氨合成催化劑提前升溫系統(tǒng)及 升溫方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氨合成裝置開(kāi)車(chē)時(shí)，氨合成催化劑均要求用開(kāi)工加熱爐將氨合成催化劑床層溫度 升至催化劑活性溫度以上，氨合成催化劑床層的升溫采用氣體精制的氨合成氣(氮?dú)馀cH2 的混合氣)作為熱載體進(jìn)行升溫，加熱的燃料氣來(lái)源于氨合成氣。在催化劑床溫度未達(dá)到活 性溫度前，氨合成氣只是熱源載體，由于催化劑溫度沒(méi)有達(dá)到起活溫度，并不會(huì)有合成氨反 應(yīng)發(fā)生。在氨合成催化劑升溫期間，氣體精制出口的氨合成氣只能放空至火炬燃燒。目前 氨合成催化劑床層升溫方式主要有以下缺點(diǎn)：1)合成氨的開(kāi)車(chē)工藝周期長(zhǎng)，合成氨的合成 效率低；2)使用氨合成氣作為熱載體需等待氣體精制出口工藝氣合格，等待期間會(huì)導(dǎo)致大 量工藝氣放空燃燒，對(duì)工藝氣造成浪費(fèi)，增加了合成氨的生產(chǎn)成本；3)開(kāi)工加熱爐的燃料氣 來(lái)源于氣體精制工段制備的工藝氣，該部分工藝氣的生成需要經(jīng)過(guò)一系列的工藝操作，延 遲了開(kāi)工加熱爐的點(diǎn)燃時(shí)間，從而延長(zhǎng)氨合成開(kāi)車(chē)至出產(chǎn)品時(shí)間，增加生產(chǎn)成本高，降低了 工藝氣的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，提供一種氨合成催化劑提前升溫系統(tǒng)及升溫方法。本發(fā)明縮 短了合成氨工藝開(kāi)車(chē)時(shí)間，大大提高了合成氨的生產(chǎn)效率；本發(fā)明避免了工藝氣的浪費(fèi)，減 少了合成氨的生產(chǎn)成本；本發(fā)明有效提高了工藝氣的利用率。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：一種氨合成催化劑提前升溫系統(tǒng)，包括氨合成單元，氨合成單 元分別連接有前處理單元和未變換氣洗滌塔；所述的前處理單元包括CO變換裝置，CO變換 裝置經(jīng)變換氣洗滌塔與分子篩連接，分子篩與液氮洗裝置連接；所述的氨合成單元包括氨 合成氣壓縮機(jī)，氨合成氣壓縮機(jī)經(jīng)開(kāi)工加熱爐與氨合成裝置連接，氨合成裝置設(shè)有氨合成 催化劑床層。
[0005] 前述的氨合成催化劑提前升溫系統(tǒng)中，所述的液氮洗裝置與氨合成氣壓縮機(jī)連 接；所述的未變換氣洗滌塔與開(kāi)工加熱爐連接，開(kāi)工加熱爐與氨合成催化劑床層連接。
[0006] 氨合成催化劑提前升溫的方法為：?jiǎn)?dòng)氨合成氣壓縮機(jī)，待啟動(dòng)氨合成氣壓縮機(jī) 啟動(dòng)成功后，將粗煤氣經(jīng)管道分別輸送入未變換氣洗滌塔和前處理單元的CO變換裝置中； 未變換洗滌塔接氣后對(duì)粗煤氣凈化得到凈化氣，凈化氣經(jīng)輸送管道引入開(kāi)工加熱爐作為燃 料氣，點(diǎn)火對(duì)開(kāi)工加熱爐進(jìn)行加熱，此時(shí)向氨合成氣壓縮機(jī)中引入氮?dú)膺M(jìn)行壓縮，壓縮后的 氮?dú)馔ㄈ氲介_(kāi)工加熱爐后與開(kāi)工加熱爐熱交換成為熱載體，將熱載體通入到氨合成裝置 中，與其中的氨合成催化劑床層進(jìn)行熱交換，使氨合成催化劑床層升溫達(dá)到氨合成催化劑 的活性溫度，將熱交換后的氮?dú)夥趴?；CO變換裝置接氣后，使粗煤氣中的CO在高溫條件下 與水蒸氣反應(yīng)得到4和CO2, 4和CO2與粗煤氣中的其他氣體混合得到混合氣并被引入變 換氣洗滌塔中，在變換氣洗滌塔中通過(guò)低溫甲醇洗工藝將混合氣洗滌凈化，即去除混合氣 中的H2S和CO2，凈化后的混合氣經(jīng)分子篩和液氮洗裝置完全凈化，去除微量的吸和CO等 物質(zhì)，完全凈化后得到純凈的4即工藝氣，將工藝氣與氮?dú)饣旌虾?，引入氨合成氣壓縮機(jī)8 壓縮，將壓縮后的氨合成氣經(jīng)開(kāi)工加熱爐9引入氨合成裝置10,此時(shí)，氨合成催化劑床層11 已達(dá)到氨合成催化劑的活性溫度，氨合成裝置10開(kāi)始進(jìn)行合成氨反應(yīng)。
[0007] 前述的氨合成催化劑提前升溫的方法中，所述的氨合成氣壓縮機(jī)氨合成催化劑床 層進(jìn)氣口的壓強(qiáng)為〇. 8?I. 5MPa，氨合成氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速為6500?7200r/min。
[0008] 更優(yōu)地，前述的氨合成催化劑提前升溫的方法中，所述的氨合成氣壓縮機(jī)氨合成 催化劑床層進(jìn)氣口的壓強(qiáng)為I. 〇?I. 2MPa，氨合成氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速為6800?7000r/min。
[0009] 發(fā)明人在研制過(guò)程中進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，以下為實(shí)驗(yàn)研宄結(jié)果果： 實(shí)驗(yàn)例1:對(duì)比實(shí)驗(yàn) 一、現(xiàn)有技術(shù) 17 :45分，向CO變換裝置送入粗煤氣； 18 :53分，CO變換裝置出口氣體分析合格系統(tǒng)穩(wěn)定，導(dǎo)氣進(jìn)入變換氣洗滌塔通過(guò)低溫 甲醇洗工藝洗滌； 20 :24分，系統(tǒng)穩(wěn)定通知分析， 21 :00分，分析合格，將變換氣洗滌塔出口氣體導(dǎo)進(jìn)分子篩預(yù)冷； 22:36分，分子篩預(yù)冷合格，導(dǎo)氣進(jìn)液氮洗裝置； 23:27分，液氮洗裝置出口氣體分析合格，所得氣體為工藝氣（H2),此時(shí)通入氮?dú)?，?藝氣與氮?dú)饣旌霞吹冒焙铣蓺?，將氨合成氣?dǎo)入氨合成氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮； 23 :30分，氨合成氣壓縮機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)(氨合成氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口壓強(qiáng)設(shè)為2. 0? 2. 5MPa，轉(zhuǎn)速設(shè)為8000?9000r/min)，開(kāi)工加熱爐引入燃料氣（該處引入的燃料氣為工藝 氣即H2)點(diǎn)火，經(jīng)氨合成氣壓縮機(jī)壓縮的氨合成氣進(jìn)入開(kāi)工加熱爐中，在開(kāi)工加熱爐中熱交 換后，作為熱載體通入氨合成裝置，對(duì)氨合成裝置中的氨合成催化劑床層升溫； 4 :15分，氨合成催化劑床層穩(wěn)定達(dá)到氨合成催化劑活性溫度并開(kāi)始氨合成反應(yīng)； 4 :48分，送液氨產(chǎn)品，停止氨合成氣放空燃燒，系統(tǒng)開(kāi)車(chē)完成。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)得：前處 理單元中制備工藝氣（H2)的時(shí)間從17 :45分?23:27分，耗時(shí)5小時(shí)42分鐘；氨合成催化 劑達(dá)活性溫度并制得液氨的時(shí)間為23:27分?次日4 :48分，耗時(shí)5小時(shí)21分鐘；S卩本次開(kāi) 車(chē)總耗時(shí)11小時(shí)3分鐘。
[0010] 二、本發(fā)明技術(shù) 2 :10分，開(kāi)始啟動(dòng)氨合成氣壓縮機(jī)(氨合成氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口壓強(qiáng)設(shè)為I. 0?I. 2MPa， 轉(zhuǎn)速設(shè)為6800?7000r/min); 3 :12分，氨合成氣壓縮機(jī)啟動(dòng)成功并與合成系統(tǒng)建立循環(huán)； 3 :28分，向CO變換裝置送入粗煤氣； 3 :35分，將粗煤氣導(dǎo)至開(kāi)工加熱爐并點(diǎn)火，同時(shí)向氨合成氣壓縮機(jī)通入氮?dú)?，將壓縮 后的氮?dú)馔ㄈ腴_(kāi)工加熱爐進(jìn)行熱交換，熱交換后的氮?dú)庾鳛闊彷d體進(jìn)入氨合成裝置氨合成 裝置，對(duì)氨合成裝置中的氨合成催化劑床層升溫； 4 :55分，將CO變換裝置出口氣體導(dǎo)入