[其他]多級(jí)氨合成法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86108984
• 申請(qǐng)日: 1986-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN86108984A
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樓壽林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樓壽林
• 主分類號(hào): C01C1/04
• 分類號(hào): C01C1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的合成氨工業(yè)制造技術(shù)。若進(jìn)一步說是用含有惰性氣的氫氮?dú)庾髟系湍芎牡陌焙铣煞ǎ嗫烧J(rèn)為是對(duì)傳說氨合成法放空氣中氫氮?dú)獾暮侠砝糜谶M(jìn)一步合成氨。

目前作為合成氨的原料氣中一般含有1%左右或更多的惰性氣，在加壓到50～320大氣壓后送入氨合成工段，在氨合成的循環(huán)回路中每通過一次合成塔，氫、氮?dú)怆S著氨的生成而消耗20%左右。惰性氣因積累而含量升高，現(xiàn)在工廠中用從系統(tǒng)中排放一部分循環(huán)氣來保持合成循環(huán)氣的惰氣濃度在10～26%之間的一個(gè)穩(wěn)定水平上。這樣原料氣的6～8%作為放空氣被排放。目前多個(gè)合成回路并聯(lián)或單回路的流程難于解決降低循環(huán)氣中惰氣濃度和減少放空氣量之間的矛盾，因?yàn)闇p少合成循環(huán)氣中的惰氣含量雖可提高設(shè)備能力和減少合成工段動(dòng)力消耗，但必將引起放空氣中氫、氮?dú)鈸p失增加。而放空氣量的減少雖可減少原料氣的消耗但又將導(dǎo)致循環(huán)氣中惰氣濃度的提高，以致影響生產(chǎn)能力，增加動(dòng)力消耗。近年來國內(nèi)外解決這一問題的基本方法是從放空氣中回收氫再用作氨合成的原料。已在工業(yè)上實(shí)施的主要方法有深冷法、變壓吸附法和薄膜分離法，其中尤其以美國MonSanto公司商品名為“prism”的薄膜分離器使用較多，據(jù)使用工廠數(shù)據(jù)實(shí)際可增產(chǎn)氨2～4%。但是薄膜法所得回收氣為低壓氣中帶回 1/3 左右惰性氣。因此再用來合成氨時(shí)必將增加合成氣壓縮，氨合成和分離等設(shè)備的負(fù)荷，額外增加動(dòng)力消耗。這不僅影響到實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，且引起原有生產(chǎn)裝置能力之不平衡。變壓吸附法和深冷法也在不同程度上存在上述問題。因此近年來各國均很重視用第二氨合成系統(tǒng)將放空氣中氫氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨的研究。此法的關(guān)鍵問題是欲得高的氫氮?dú)饣厥章示捅仨気^大幅度提高第二合成系統(tǒng)的惰性氣濃度，而這就要使該系統(tǒng)的氨合成率減少，增加這部分的動(dòng)力消耗，甚至難以使氨合成正常進(jìn)行。最早的一份美國專利US1938598是將主系統(tǒng)來的弛放氣由100～200大氣壓加壓到500～1000大氣壓來提高第二系統(tǒng)合成率的，這同樣使能耗增加。最近的一篇專利為1983年6月2日公布的英國專利GB2109361，其中為主系統(tǒng)取出的弛放氣不經(jīng)壓縮升壓直接送到第二氨合成系統(tǒng)。該系統(tǒng)惰氣濃度為50%，在這里采用鉑族金屬觸媒如釕（Ru）代替鐵觸媒以提高觸媒的低溫活性，增加了氨合成率，但顯然這將使得觸媒費(fèi)明顯增加。

本發(fā)明的目的在于尋找能進(jìn)一步降低原料氣消耗同時(shí)進(jìn)一步提高合成工段生產(chǎn)能力，降低動(dòng)力消耗的途徑。

本發(fā)明采用的第一個(gè)措施是用多個(gè)回路串聯(lián)逐級(jí)合成，將惰性氣濃集在氨合成的尾部，因?yàn)槌擞枚铓夂亢艿偷脑蠚猓诎焙铣裳h(huán)氣中惰性氣的積累通常是不可避免的，但是惰氣含量卻是隨著原料氣中氫、氮?dú)獾南募鞍钡纳啥鸩教岣叩摹，F(xiàn)行的合成裝置將全部產(chǎn)量的氨合成置于放空氣中惰性氣濃度的同一水平上，而未利用補(bǔ)入原料氣中惰氣含量低的有利條件，致使12～30%的合成工段動(dòng)力和設(shè)備能力無謂的消耗于惰氣的循環(huán)。在本法中，正是根據(jù)這一狀況將氨的合成經(jīng)過多個(gè)合成回路由大到小逐級(jí)串聯(lián)進(jìn)行。在這一方法中原料氣全部補(bǔ)入第一級(jí)，使大部分氨的合成在很低的惰氣含量下進(jìn)行，然后將部分循環(huán)氣排放至第二級(jí)作為氨合成原料。這樣逐級(jí)進(jìn)行惰氣濃度逐步升高，除了末級(jí)要滿足排放原料氣中帶入的惰氣量而應(yīng)維持較高的惰氣濃度外，前面各級(jí)均可維持比現(xiàn)有合成回路低得多的濃度，而末級(jí)的產(chǎn)氨量比前幾級(jí)要小得多，從而可使氨合成中用于惰氣循環(huán)的功耗和設(shè)備投資大幅度降低。