[發明專利]一種蘭炭尾氣和電石尾氣聯產合成氨的工藝、系統及應用

有效

• 申請號: 201811087328.6
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109133104B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 殷德紅;時京喜;張文麗;蔡春萍;張傳成;馮文海
• 申請（專利權）人: 山東鴻運工程設計有限公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04;C07C275/00;C07C273/04;B01D53/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種蘭炭尾氣和電石尾氣聯產合成氨的工藝、系統及應用。本發明首次利用蘭炭尾氣和電石尾氣混合作為合成氨的原料氣，將電石尾氣與蘭炭尾氣混合后緩沖，緩沖后的混合氣體經過一級加壓后直接采用焦炭進行過濾，過濾后的混合氣體經過變溫吸附工序進一步脫除后，即可完成原料氣的預處理凈化。本發明預處理凈化降低了尾氣處理的步驟，簡化流程，降低能耗。

技術領域

本發明涉及一種蘭炭尾氣和電石尾氣聯產合成氨的工藝、系統及應用。

背景技術

合成氨別名氨氣，分子式NH₃。是指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收副產外，絕大部分是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷凍劑和化工原料。

現有主要生產合成氨的原料有天然氣、石腦油、重質油和煤(或焦炭)等。針對現有的合成氨工藝的原材料以及潔凈環保大形勢的要求，以煤為原料生產合成氨受到產量和環境的限制，需要發展一種新的生產合成氨的原料。

發明內容

自蘭炭裝置初級凈化來的蘭炭尾氣中的成分為：氫氣35～37％、一氧化碳13～15％、二氧化碳15～18％。由于這種蘭炭尾氣中的含氫量較高，因而可以作為合成氨的原料。但是蘭炭尾氣中含有大量的焦油、苯、萘等有機物，這些有機物容易使后續合成氨工藝中的觸媒產生危害，所以通常需要對蘭炭尾氣進行凈化。蘭炭尾氣凈化的一般過程為除塵、冷卻洗滌去除焦油、變溫吸附脫除苯、萘等，該凈化過程較為復雜。

為了解決現有技術的不足，本發明的目的之一是提供一種蘭炭尾氣和電石尾氣聯產合成氨的原料氣凈化方法，首次通過電石尾氣與蘭炭尾氣進行結合聯用，簡化了蘭炭尾氣中有機物的凈化步驟，充分利用有利資源。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種蘭炭尾氣和電石尾氣聯產合成氨的原料氣預處理凈化工序，將電石尾氣與蘭炭尾氣混合后緩沖，緩沖后的混合氣體經過一級加壓后直接采用焦炭進行過濾，過濾后的混合氣體經過變溫吸附工序進一步脫除后，即可完成原料氣的預處理凈化。

自電石裝置初級凈化來的電石尾氣中的氣體組分為氫氣11～13％、一氧化碳74～76％、二氧化碳4～6％。電石的主要生產工藝為氧化鈣與碳反應生成電石、一氧化碳等。由于電石生成的工藝特性，因而電石尾氣中含有大量的粉塵，為了去除電石尾氣中的粉塵，一般需要除塵器除塵、多次水洗。

本發明將電石尾氣和蘭炭尾氣混合緩沖后，發現電石尾氣中的粉塵與蘭炭尾氣中的焦油能夠相互粘附，導致粉塵與焦油形成的顆粒變大，使得電石尾氣中的粉塵和蘭炭尾氣中的焦油容易去除，即通過緩沖使顆粒較大的雜質自行沉降，通過焦炭過濾將顆粒較小的雜質進一步去除，然后經過變溫吸附將苯、萘吸附去除，實現原料氣的凈化。該過程中既省略了蘭炭尾氣中低溫冷卻洗滌去除焦油的過程，避免了冷卻洗滌過程產生的污水，而且減少了電石尾氣粉塵凈化的步驟，簡化了流程，降低能耗。

本發明的目的之二是提供一種實現上述預處理凈化工序的預處理凈化系統，按照氣體流向依次由氣柜、一級壓縮機、焦炭過濾器、變溫吸附塔組成，其中，焦炭過濾器的氣體進口和氣體出口分別設置在焦炭過濾器的下端和上端，焦炭過濾器的過濾層由下至上依次為焦炭層、活性炭層及焦炭層。焦炭過濾器設置的過濾層能夠保證混合氣體中剩余的粉塵、焦油混合物完全去除，增加變溫吸附過程胡總對苯、萘等的吸附效率。

本發明的目的之三是提供一種蘭炭尾氣和電石尾氣聯產合成氨的工藝，上述預處理凈化工序產生的原料氣依次經過初級凈化工序、深度凈化工序及氨合成工序后即可獲得合成氨；

初級凈化工序為將原料氣中的一氧化碳與水經過反應后獲得二氧化碳及氫氣的過程；

深度凈化工序為將初級凈化后的二氧化碳、剩余的一氧化碳及甲烷去除的過程；

氨合成工序為能夠發生氮氣和氫氣反應生成氨氣的過程。