[發明專利]以天然氣為原料制備氨的方法

無效

• 申請號: 201110301715.7
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN102502702A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 余安華;趙敏;萬克西;馬明燕;李海靜;胡健;陳萍;林珩
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中國寰球工程公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明涉及一種氮肥技術領域的合成氨技術，特別是涉及一種降低一段蒸汽轉化負荷的以天然氣為原料制備氨的方法。?

背景技術

現有的以天然氣為原料的合成氨技術主要包括天然氣轉化制備富氫合成氣的過程、合成氣進行一氧化碳變換過程、二氧化碳脫除過程、甲烷化過程以及氨合成過程。合成氨工藝主要有KELLOGG合成氨工藝、BRAUN合成氨工藝和UHDE?AMV合成氨工藝。?

以KELLOGG工藝為代表的傳統合成氨工藝，其特征為轉化氣成分滿足(H₂+CO)∶N₂接近氨合成的化學計量比3∶1，同時為減少合成圈馳放氣量，控制轉化氣中惰性氣體CH₄的含量小于0.6％(干)。為實現上述目標，轉化系統必須滿足水碳比＞3.0、一段轉化出口溫度＞800℃、二段轉化出口溫度約1000℃。隨后針對上述工藝進行的技改方案中，增加了膜分離裝置回收合成馳放氣中氫氣的節能措施。上述工藝有如下不足：?

a)一段轉化出口溫度高(＞800℃)，對轉化爐管等材料應力要求高，限制了較高轉化壓力、較大轉化爐管的應用。?

b)一段轉化負荷高。由于一段轉化能效低于二段絕熱轉化，因而轉化綜合能效較低。

c)一段蒸汽轉化投資遠高于絕熱的二段轉化，且與其負荷成正比。上述工藝由于一段轉化負荷重，因而轉化總投資高，從而將整體的合成氨系統投資提高。?

因此本領域的技術人員為降低合成氨系統的總體投資，希望能夠有一種工藝在保證整體蒸汽轉化效率的前提下，將一段爐的負荷部分?轉移到二段爐，從而降低一段爐設備的投資。?

為此，產生了BRAUN合成氨工藝，其特征是打破了轉化氣中(H₂+CO)∶N₂接近氨合成的化學計量比3∶1的法則，最大限度將轉化負荷從一段爐轉移到二段爐。降低轉化投資，提高轉化能效。其一段爐轉化出口溫度為680-720℃，二段加入過量50％以上空氣以滿足后續深冷凈化的冷量需要，合成氣進入合成圈前設置冷箱除去過量氮及部分惰性氣體。但是該BRAUN工藝有如下不足：?

a)工藝空氣加入量過大，空壓功耗大。綜合高能效需要配置高能效燃氣輪機驅動空壓機才能體現。?

b)增設冷箱投資較大。?

c)上述工藝在操作中必須嚴格控制操作條件以便使一段爐的負荷控制在合適的范圍內，在實際生產中工藝條件的波動很敏感，造成穩定運行的難度增大，且運行成本提高。?

另外，還提出了UHDE?AMV合成氨工藝，其特征是提高轉化壓力＞40bar，稍稍轉移一段轉化負荷到二段。一段出口溫度約為800℃，二段出口甲烷殘留＜0.9％(干)，轉化氣中(H₂+CO)∶N₂約2.6。設置冷箱回收合成馳放氣中氫氣返回系統。?

上述工藝有如下不足：?

a)一段轉化出口溫度稍高(約為800℃)。由于一段轉化負荷重，因而轉化總投資高。?

b)工藝空氣加入量稍大，空壓功耗大，從而也導致了整體運行成本的增加。?

由此可見，現有的二段法合成氨工藝，在一段爐負荷的處理上，或者是一段爐負荷大導致整體投資大，或者將一段爐負荷轉移到二段爐，但需要增加其他的設備，也依然存在設備投資大的缺陷。?

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有的合成氨方法存在的缺陷，而提供一種新的合成氨方法，所要解決的技術問題是選擇一段轉化出口?溫度在合適的范圍內，降低天然氣一段轉化的負荷，從而降低了整體合成氨系統的設備投資。?