[發明專利]一種焦爐氣制備合成氨的工藝

有效

• 申請號: 201210559866.7
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103011198A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 趙學仁;楊復興;陳勝軍;張冬草;李素萍;田輝
• 申請（專利權）人: 賽鼎工程有限公司;山東洪達化工有限公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04;C01B3/02;C01B3/50;C01B3/00
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 魏樹巍

技術領域

本發明屬于一種合成氨的工藝，具體地說涉及一種焦爐氣制備合成氨的工藝。

背景技術

合成氨是基礎化工原料，在國民經濟中承擔重要的角色。在農業上主要用于生產氮肥，例如尿素、碳酸氫銨、硝酸銨、硫酸銨、氯化銨等；還可用于生產各種含氮復合肥，如磷酸銨、硝酸磷肥、NPK復合肥等。在工業上主要用來制造炸藥和各種化學纖維及塑料。從氨可制得硝酸，進而再制造硝酸銨、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纖維素等。在化纖和塑料工業中，則以氨、硝酸、尿素等作為氮源，生產己內酰胺、尼龍6單體、己二胺、人造絲、丙烯腈、酚醛樹脂和脲醛樹脂等產品。除此以外，氨還可以用作制冷劑，或用于醫藥或生物化學等領域。

焦爐氣是焦化廠煤炭干餾成焦過程中的主要副產物之一，主要成分有H₂、CH₄、CO、CO₂等。現有焦爐氣的凈化處理一般采用水洗、脫油、洗萘、脫硫、脫苯等，凈化后的焦爐氣主要做為城市煤氣、化工原料、工業燃氣、發電等。

目前，用焦爐氣制造合成氨主要采用深冷空分制氧、富氧加壓催化部分氧化、熱鉀堿或NHD脫碳、31.4MPa中壓氨合成、貯罐氣水洗回收氨等傳統技術，能耗較高，污染物排放較多，還有一定的節能潛力可挖。

發明內容：

本發明的目的是提供一種能耗低、環保的焦爐氣制合成氨的工藝。

本發明的目的是這樣實現的：首先篩選各工序適用的先進節能技術，這些技術都是已在相近或相關領域里投運的成熟可靠的技術；然后集成優化，形成最優化配置的新的合成氨整體工藝路線。

本發明具體的焦爐氣制合成氨的工藝包括如下步驟：

（1）來自于焦爐氣柜的焦爐氣經壓縮后進行精脫硫，使焦爐氣中的總硫脫至≤1mg/Nm³；

（2）脫硫后的焦爐氣與來自富氧空氣制備工序的富氧空氣和水蒸汽在裝有轉化催化劑的轉化爐內進行富氧部分催化氧化轉化反應，將氣體中的甲烷及少量碳烴轉化為CO和H₂，轉化后的高溫氣體中CH₄控制在0.3～0.6v％，并經過廢熱鍋爐回收熱量去變換冷卻；

（3）變換冷卻采用中串低變工藝進行，變換冷卻過程中產生的反應熱用于副產蒸汽、淬冷噴水增濕降溫、加熱鍋爐給水、脫鹽水預熱或用于吸收制冷，冷卻后的變換氣體中的CO含量為0.2～0.5v％，溫度降至40℃；

（4）步驟（3）中冷卻后的變換氣體進行變壓吸附脫除CO₂氣體，脫除后的氣體中CO₂控制在0.2～0.4v％；

（5）步驟（4）脫除CO₂的氣體在裝有合成甲烷化催化劑的反應器中，氣體中微量的CO、CO₂與H₂進行甲烷化反應生成甲烷和水，以除去氨合成毒物CO、CO₂；反應后氣體進行脫水，得到甲烷化后氣體；

（6）步驟（5）甲烷化后氣體經壓縮后進入氨合成，H₂與N₂在氨合成催化劑作用下進行反應生成氨，反應熱經過副產蒸汽、加熱入塔氣體、預熱脫鹽水后用水冷卻，再經過氨冷低溫分離后得到液氨產品和尾氣；大部分尾氣返回與甲烷化后氣體混合，小部分尾氣作為弛放氣排出系統；

（7）液氨產品送到貯罐，在貯罐內減壓后釋放出溶解氣(貯罐氣)；

（8）來自步驟（6）的弛放氣與來自步驟（7）的溶解氣進入高壓洗氨和膜分離裝置，回收其中的氨，回收的氨生成氨水作為產品使用，分離出的氫氣返回與甲烷化后氣體混合，尾氣做燃料氣；

（9）步驟（6）氨冷低溫分離所需的冷量來自氨蒸發制冷，由冷凍站提供液氨，蒸發出的氣氨返回冷凍站。

如步驟（1）所述的焦爐氣壓縮是將來自焦爐氣柜的焦爐氣，經多級壓縮后，壓力升至2.2～2.5MPa(g)。

如步驟（1）所述的粗脫硫是將壓縮后的焦爐氣經過濾器濾去油霧后進入氧化鐵脫硫槽，脫除無機硫。