[發明專利]高純度氫氣的生產工藝和系統以及合成氨工藝和系統在審

申請號：	201310513415.4	申請日：	2013-10-25
公開（公告）號：	CN104560201A	公開（公告）日：	2015-04-29
發明（設計）人：	楊獻斌;周毅;李克錄;楊科;任焱凱	申請（專利權）人：	昊華工程有限公司
主分類號：	C10J3/00	分類號：	C10J3/00;C01B3/16;C01B3/50;C01B3/52;C01B3/56;C01C1/04
代理公司：	廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224	代理人：	陳振;李芙蓉
地址：	100143 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	純度氫氣生產工藝系統以及合成氨工藝
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種方便在現有生產系統上進行改造的高純度氫氣的生產工藝和系統以及合成氨工藝和系統。

背景技術

原料和動力結構調整是國家對氮肥行業實行戰略性結構調整的一項重要舉措，其實施可顯著降低我國煤化工產品氫氣或合成氣的生產成本，特別是進而降低化肥價格，實現間接支農的目的。

目前我國采用煤為原料的氮肥裝置大多以無煙塊煤為原料，采用固定床間歇氣化技術，受我國煤炭資源分布的限制，多數企業的無煙塊煤原料來自山西晉城一帶，必然受制于產地的供應能力和煤炭運輸能力。近年來，國家實行了嚴格禁止汽車超載，整頓公路運輸秩序的措施，同時大力整頓煤炭生產秩序，關閉了許多無安全保證的小煤窯，加之全國高耗能產業的快速發展，導致全國性的煤炭資源緊張，煤炭價格連續上漲，殃及以山西晉城煤為原料的氮肥行業。許多企業已從原進廠價900～1200元/噸，上漲到目前的1400～1500元/噸，噸尿素成本增加400～500元左右。而神華煤進場價也只有700～800元/噸。當地煤就會更低些。預計無煙煤價格今后難以回落到以前的水平。除煤炭價格上漲外，受運輸的制約，煤炭供應也跟不上，影響企業的穩定生產，許多企業被迫減負荷運行甚至停產。同時由于原料煤價的不斷上漲，使尿素產品價格隨之攀升，嚴重影響了企業經濟效益和遠期發展。

參見圖1，現有的合成氨的工藝方法包括加壓氣化→CO變換→DDS脫硫→PSA提氫→MEDA脫碳→精脫硫補氮→壓縮→甲醇凈化→甲烷化→氨合成等10步主要工藝步驟，具體說，目前國內以無煙煤為原料的煤化工（制取合成氣、氫氣）裝置，采用常壓固定層間歇氣化爐制取粗合成氣，其工藝技術較落后、氣化效率低、能耗高、廢氣廢水排放量大、對環境污染較大。而后續凈化工序均為濕法脫硫、一氧化碳變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳、脫碳氣精脫硫、氮氫氣壓縮、甲醇化凈化、甲烷化凈化制取氫氣或一氧化碳與氫的混合氣（合成氣），最終用于合成氨、甲醇、乙二醇等化工產品的生產或為其他有機化工產品的生產提供氫氣。根據各企業所用壓縮機各段出口壓力的不同，脫硫一般為常壓操作，變換、變脫、脫碳、精脫硫壓力一般為0.8～2.7MPa，變換采用全低溫多段絕熱變換工藝，變脫工藝有濕法、干法、濕法串干法，濕法脫碳采用的方法有MDEA法、NHD法、熱鉀堿法、變壓吸附法等。甲醇化、甲烷化凈化，一般操作壓力為12.5～31.4MPa。

我國有大量的廉價煙煤、褐煤資源，煙煤、褐煤分布較廣，利用當地豐富的廉價煤和粉煤氣化技術進行原料路線改造，不但可減輕運輸負擔，同時顯著降低生產成本，減少污染、改善環境、實現潔凈生產、提高產品的競爭力。綜上所述，采用粉煤氣化技術推進無煙煤化工企業的技術改造是必要的，符合國家氮肥行業產業政策和發展方向。

因此，提供一種采用煙煤作為原料的高純度氫氣的生產工藝和系統以及合成氨的工藝和系統是亟待解決的問題。

發明內容

為了克服上述的不足，本發明的目的是提供一種盡量利用原有設備、在原有設備上進行改造的、造價低、運行費用低的高純度氫氣的生產工藝和系統以及合成氨的工藝和系統。

本發明的技術方案如下：

一種高純度氫氣的生產工藝，采用煙煤為原料，包括如下步驟：

S100：煙煤生成水煤氣；煙煤和氧氣加壓氣化生產水煤氣，所生成的水煤氣中的CO含量為65%至75%；

S200：水煤氣生成變換氣；采用等溫變換和絕熱變換結合的方式將水煤氣變換為等溫絕熱變換氣；

S300：變換氣脫硫；采用濕法脫硫對等溫絕熱變換氣進行脫硫處理得到脫硫變換氣；

S400：變換氣脫碳提氫；采用二次變壓吸附方法對脫硫變換氣進行脫碳提氫處理，得到CO2和高純度H2。

在其中一個實施例中，所述步驟S200水煤氣生成變換氣包括如下步驟：

S201：水煤氣凈化；對步驟S100生成的水煤氣進行凈化處理，得到第一水煤氣；