[其他]氨合成氣的生產方法和裝置

在審

• 申請號: 101985000001024
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101024B
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發明（設計）人: 富德納
• 申請（專利權）人: 聯合碳化公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 巫肖南;李雒英

烴原料流與過量空氣反應而轉化成含有氫和一氧化碳的混合氣，其中還含有所述空氣中的氮氣。經高溫變換將所述一氧化碳轉化成氫和二氧化碳后，混合氣通入變壓吸附系統，用以生產含氫氣和氮氣的非純化氨合成氣，其中在較高的操作壓力下，把過量氮氣分離出，并與由該系統所脫除的雜質一起排放。由變壓吸附系統的清洗排放氣可通入膨脹透平以供發電用。而氨合成氣可送入甲烷化反應器以進行最后凈化，并生成氨合成氣，過程中不需要使用空氣分離或制氮設備。

本發明涉及氨合成氣的生產，更具體地說涉及一種結合了變壓吸附技術而應用于生氨合成氣的改進了的方法和裝置。

常規的氨合成氣的生產是基于天然氣或石腦油的蒸汽轉化，然后進一步用空氣進行第二次轉化。近年來，由于能源價格大幅度增漲，因此，人們努力試圖改進該生產方法和節約能源。在本技術領域內，應用作為氫的純化的變壓吸附技術（Pressure Swing Adsorpton，P.S.A.）來簡化生產過程的可能性得到了重視。由于在化學工業中，氨的生產是耗氫量最大的生產，因此上述PSA技術具有特別重大的經濟意義。PSA方法與其它包括了各種組合的洗滌系統、甲烷化等的方法不同，它可通過單一的凈化過程，基本上就可以從含氫氣流中基本上將所有的雜質脫除。

在合成氨生產中，一般優選用天然氣和石腦油的蒸汽轉化進行烴原料的轉化。而將烴原料進行部分氧化的轉化方法也是可取的。目前在一些工業生產中也有一種傾向，即用氧氣對石油重餾分和煤炭進行部分氧化。在合成氨生產操作中，不論是采用蒸汽轉化或采用部分氧化，其中需要將空氣分離系統或制氮裝置結合起來成為整個系統中不可缺少的組成部分。因此由該系統出來的氧氣可用于烴原料的部分氧化，而且該系統回收的氮氣則與從變壓系統來的凈化氫氣混合，組成所需的氨合成氣。

已經發現在氨合成氣的生產中應用PSA技術是很有利的。鑒于仍需要不斷地發展和改進生產方法以降低昂貴的能源耗量，為此已提出在合成氨操作中，將外部氮源作為純化氫氣的變壓吸附過程中的清洗氣。采用該方法，可方便地在變壓吸附系統中應用較高的吸附壓力，將氮氣隨同凈化的氫氣由PSA系統回收。應用了在高壓力下作為清洗氣的氮氣，由PSA系統排出的清洗排放氣可用來發電，所產生的電力可用來壓縮通入空氣分離或制氮裝置的空氣，由此回收的氮氣，可在提高的壓力下，方便地作為外部氮源用作PSA系統的清洗氣。而回收的氧氣按需要可用于第二轉化裝置，或用于部分氧化裝置或制氫裝置。由此可以看出，通過該方法可得到完整統一的流程，包括制氫、PSA-氫純化，氨合成和空氣分離等，從而把烴原料轉化成氨合成氣。與用現有技術的其它方法相比較，采用該完整的工藝流程來生產氨合成氣和氨產品，可以節省能源。應用提高壓力下的氮氣作為清洗氣，可使PSA系統設計簡化，這是其所用的吸附床層壓力降較低的結果。盡管有以上許多優點，但是在生產氨合成氣中需要采用變壓吸附技術以進一步改進和加強整個生產系統和過程，實際上為了能更經濟地生產氨合成氣和產品氨，從而降低能源的消耗，則必須不斷地改進生產方法和流程，以滿足世界范圍內的工業生產的需要。

本發明的一個目的是提供一種生產氨合成氣的改進的方法和裝置。

本發明的另一個目的是為生產氨合成氣過程提供方法和裝置，用于強化變壓吸附技術的應用。

本發明的進一步目的是提供方法和裝置，以使在用烴原料轉化所需的氨合成氣的整個生產系統中，能使成本降低。

根據上述目的和其它方面的作用，本發明將予以詳細說明，而本發明的新的特征，將在權利要求書中敘述。

在第二轉化或部分氧化操作過程之中應用了空氣，由此所生成的通入向下流的PSA系統的混合氣中含相當數量氮氣。該氮氣的一部分與氫氣一起由PSA系統回收，作為部分凈化的氨合成氣。而過量的氮氣則與廢氣一起從系統中排出。經在提高壓力下進行清洗操作，含有過量氮氣的清洗排放氣可用于發電。在PSA系統中過量的氮氣可提高氫氣的回收率，而且不需采用空氣分離設備或制氮設備。