[發(fā)明專利]一種等壓氨合成并聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710357642.0
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107043089B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江莉龍;林建新;倪軍;林炳裕;林科
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心;福建三聚福大化肥催化劑國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;C01B3/34;C01C1/04;B01J23/63;C10G2/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 閆聰彥

本發(fā)明提供了一種等壓氨合成并聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝，該聯(lián)產(chǎn)工藝通過對含碳原料氣依次進(jìn)行凈化和CO轉(zhuǎn)化，促使其中的CO轉(zhuǎn)化為合成油、低碳醇和/或低碳烯烴，大幅提高了碳利用效率，并能根據(jù)市場需求靈活調(diào)節(jié)生產(chǎn)，提高了氨企的經(jīng)濟(jì)效益；分離上述含碳化學(xué)品后的尾氣再經(jīng)脫碳和提氫得到氫氣，將其與特定量氮氣混合作為合成氨原料氣，依次在第一釕基催化劑和第二釕基催化劑存在的不同工藝條件下進(jìn)行氨合成反應(yīng)，先后兩級反應(yīng)的配合大幅提高了氫氮的轉(zhuǎn)化率及氨收率，使得出口氣中的氨凈值達(dá)到20.3～22.5％，不僅收率高且波動小，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成氨技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等壓氨合成并聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝。

背景技術(shù)

氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，自1902年德國化學(xué)家哈伯發(fā)現(xiàn)氮氣和氫氣在高溫高壓及催化劑存在下能夠直接化合成氨以來，氨合成工業(yè)逐漸發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。目前工業(yè)上應(yīng)用較廣的大型氨合成技術(shù)是15MPa以上合成壓力的升壓氨合成工藝，該工藝的優(yōu)點是合成壓力較高，未反應(yīng)物循環(huán)能耗小，便于氨的分離，但相應(yīng)地也存在因原料合成氣壓力較低而需要配備大功率的合成氣壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備投資大、電耗高的缺陷。

在當(dāng)今世界范圍內(nèi)，合成氨的發(fā)展趨勢是制氣壓力逐漸升高、合成壓力逐漸降低，使得制氣和合成在接近相等的壓力下進(jìn)行，也即是實現(xiàn)等壓氨合成，從而降低能耗并簡化工藝流程。近年來，隨著低溫低壓氨合成催化劑的開發(fā)及合成塔、氨分離技術(shù)的不斷改進(jìn)，等壓氨合成的工業(yè)化應(yīng)用已成為可能。

中國專利文獻(xiàn)CN102815721A公開了一種低壓氨合成方法，該方法使用純釕基催化劑或鐵、釕催化劑聯(lián)用，在溫度為300～425℃、壓力為5～10MPa、氫氮比為0.5～1.46、原料氣空速為3000～15000h^-1的條件下生產(chǎn)氨。上述技術(shù)通過采用氫氮比為0.5～1.46的原料氣，使得合成塔出口氣經(jīng)氨分離后無需再循環(huán)回合成塔而是直接進(jìn)入提氫裝置，并且氨合成壓力在5～10MPa下進(jìn)行，可省略氣體壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)的使用，從而有效減少了壓縮功耗和設(shè)備投資。然而，上述技術(shù)的合成塔出口氣中的氨濃度較低且波動較大，為9～19％，導(dǎo)致該工藝的產(chǎn)能低、經(jīng)濟(jì)效益不佳，從而制約其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

另外，現(xiàn)階段我國中小型合成氨企業(yè)由于成本較高而普遍存在開工率低的現(xiàn)象，因此如何做好中小型氨企的技術(shù)改革與產(chǎn)品調(diào)整具有重要的現(xiàn)實意義。從政策角度來看，雖然政府對現(xiàn)代煤化工項目逐步收緊，但卻鼓勵傳統(tǒng)煤化工技改升級，2012年以來政府頒布了一系列政策法規(guī)，鼓勵煤基多聯(lián)產(chǎn)、焦?fàn)t氣制LNG、合成氨傳統(tǒng)煤化工技改升級等。而目前的合成氨工藝僅僅利用了合成氣中的氫，而沒有充分利用CO等其它氣體組分，雖然我國開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聯(lián)產(chǎn)甲醇合成氨工藝技術(shù)，但2012年煤基聯(lián)醇產(chǎn)能已達(dá)1110萬噸/年，占甲醇總產(chǎn)能的21.5％，再加之近年來，我國甲醇總產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩，因此迫切需要開發(fā)合成氨聯(lián)產(chǎn)其它含碳化學(xué)品以解決中小型氨企開工率低且甲醇產(chǎn)能過剩的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有的低壓氨合成工藝的出口氨濃度較低且波動較大的缺陷，本發(fā)明的另一目的是克服現(xiàn)有中小型氨企開工率低且甲醇產(chǎn)能過剩的問題，進(jìn)而提供一種可提高氨收率的等壓氨合成并聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝。

為此，本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：

一種等壓氨合成并聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝，包括如下步驟：

S1、對含碳原料氣進(jìn)行凈化處理以降低其中的硫和砷含量；

S2、將步驟S1得到的凈化氣送入反應(yīng)器中以進(jìn)行CO轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分離后得到含碳化學(xué)品，剩余尾氣依次經(jīng)脫碳和提氫后得到氫氣；

S3、將步驟S2得到的氫氣與氮氣以體積比(1.65～2.45)：1的比例混勻后作為合成氨原料氣，在第一釕基催化劑存在的條件下發(fā)生反應(yīng)；