CN100465094C - 一种利用生产氰化钠和氯碱尾气提纯氢气生产合成氨的方法 - Google Patents

一种利用生产氰化钠和氯碱尾气提纯氢气生产合成氨的方法 Download PDF

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一种利用生产氰化钠和氯碱尾气提纯氢气生产合成氨的方法，涉及从氰化钠和氯碱尾气中提纯氢气，再与氮气合成氨的研究与开发技术领域。目前的合成氨生产都是采用天然气、石脑油、煤碳为原料，制取氢气再与氮合成氨，工艺复杂，成本高。另外对于既生产氰化钠，又生产氯碱的化工企业，两种尾气都是释放到大气中，造成环境污染，又浪费资源。本发明方法是将氰化钠尾气经升压、升温，除去杂质、脱氧处理后，再经变压吸附制得氢气。用制得的氢气和氮气采用通过技术合成氨。本发明方法简单，易于实施。本方法适用于既生产氰化钠，又生产氯碱企业，生产的合成氨质量都为一级品或特级品，能耗低。完全符合国家循环经济的政策。

Description

一种利用生产氰化钠和氯碱尾气提纯氢气生产合成氨的方法
技术领域
本发明涉及利用生产氰化钠和氯碱的尾气合成氨的研究开发领域。
背景技术
目前用于生产合成氨，都是利用天然气、石脑油(或原油)及煤和焦碳等为原料生产，但现有生产工艺较为复杂，生产成本高。另外，生产中产生大量驰放气和放空气，气体中含有氨气和氢气，都需要再处理，否则会造成严重的环境污染。因此说目前生产合成氨方法不是很理想。另外，对于既生产氰化钠，又生产氯碱的企业，将所产生的大量含有氢气及少量氧气、氮气、一氧化碳及二氧化碳等的尾气现都排放到大气中，不仅危害环境，又造成大量氢气的浪费。目前还没有与本发明相同方法在生产实际中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用生产氰化钠和氯碱的尾气制取氢气再与氮气合成氨的方法，以解决现有方法存在的各种问题。
本发明的技术方案是：
先将两种尾气中所含的微量硫和氧脱掉后，送进气柜，进行加压处理，经变压吸附法制得氢气。再用变压吸附法从空气中制得纯氮气。将两种制得的气体按一定比例，经压缩机加压，再送进氨合成塔中，在铁催化剂作用下生成氨NH3。
氰化钠尾气是在生产中直接经生产系统中的缓冲器出来，通过管道送进水环真空增压泵。因为氰化钠生产系统是负压，其尾气从缓冲器出来时的温度为65～70℃，压力为-0.034Mpa，再经冷却器冷却到30℃。进入水环真空增压泵入口时的压力为-0.035Mpa，经增压后达到0.085Mpa。温度上升到55～60℃，再经水冷却到30℃以下。经水洗掉氨和微量的氢氰酸等杂质后再进入脱硫塔脱掉微量的硫。然后与氯碱尾气同时进入混合器中充分混合。其混合比例为：氰化钠尾气比氯碱尾气3.5～4:1。氯碱尾气的压力为0.01Mpa，温度为常温。两种气体在混合罐中充分混合后，经加热器加热到120℃。再经脱氧器进行脱氧处理，使O2<10ppm。再经冷却器将气体温度降至40℃左右。然后将两种经混合后的气体送进储气柜中。气柜的压力是400mm水柱，温度为常温。再将混合气体经氢气压缩机加压到0.85Mpa，温度在20～30℃之间，然后进入PSA变压吸附系统，气体通过吸附床，经变压吸附制得氢气。制得的氢气纯度为H299.99％，CO+CO2<20ppm，O2<10ppm，S<1ppm。
氮气亦是采用变压吸附法从空气中制得，将空气通过空压机送进变压吸附装置内，再经加氢脱氧制得氮气，其纯度为N299.999％，O2<10ppm。将以上两种方法制得的氢气和氮气按H2:N2＝3:1的比例，送入氢氮压缩机内加压到18Mpa，然后送进氨合成塔中在铁催化剂作用下生成氨。其反应温度为460～480℃，其反应时间为瞬间反应。
反应式为：
Figure C200710010222D00041
本发明变压吸附制得提纯氢的原理是：变压吸附技术是以吸附剂内部表面对气体分子的物理吸附性能为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分，不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加，减压下吸附量减小(解吸气)的特性，将两种经脱硫、脱氧后的气体在压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组分的分离。然后在负压力下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂得到再生，以利于下一次再吸附分离杂质。这种压力下吸附杂质提纯氢，减压下解吸杂质使吠附剂再生就是变压吸附过程。即是制取提纯氢的原理。
被解吸的气体即杂质气体由真空泵送火炬烧掉。
本发明方法简单，易于实施，采用的皆为现有普通设备。本发明方法特别适合于既生产氰化钠，又生产氯碱的企业，可直接利用两种尾气合成氨，可直接作为氰化钠生产原料，经济效益可大幅度提高，符合国家循环经济的产业政策，其社会效益、环保效益亦十分显著。
本发明无图
具体实施方式
以年2万吨合成氨产量为例：
1、生产方法
先将两种尾气中所含的微量硫和氧脱掉后，送进气柜，进行加压处理，经变压吸附法制得氢气。再用变压吸附法从空气中制得纯氮气。将两种制得的气体按一定比例，经压缩机加压，再送进氨合成塔中，在铁催化剂作用下生成氨NH3。
氰化钠尾气是在生产中直接经生产系统中的缓冲器出来，通过管道送进水环真空增压泵。因为氰化钠生产系统是负压，其尾气从缓冲器出来时的温度为70℃，压力为-0.034Mpa，再经冷却器冷却到30℃。进入水环真空增压泵入口时的压力为-0.035Mpa，经增压后达到0.085Mpa。温度上升到55～60℃，再经水冷却到30℃以下。经水洗掉氨和微量的氢氰酸等杂质后再进入脱硫塔脱掉微量的硫。然后与氯碱尾气同时进入混合器中充分混合。其混合比例是：每小时通过混合器量为氰化钠尾气为7000M3，氯碱尾气为1800M3。氯碱尾气的压力为0.01Mpa，温度为常温。两种气体在混合罐中充分混合后，经加热器加热到120℃。再经脱氧器进行脱氧处理，使O2<10ppm。再经冷却器将气体温度降至40℃左右。然后将两种经混合后的气体送进储气柜中。气柜的压力是400mm水柱，温度为常温。再将混合气体经氢气压缩机加压到0.85Mpa，温度在20～30℃之间，然后进入PSA变压吸附系统，气体通过吸附庆，经变压吸附制得氢气。制得的氢气纯度为H299.99％，CO+CO2<20ppm，O2<10ppm，S<1ppm。
氮气亦是采用变压吸附法从空气中制得，制得的氮气纯度为N299.999％，O2<10ppm。将以上两种方法制得的氢气和氮气按H2:N2＝3:1的比例，送入压缩机内加压到18Mpa，然后送进氨合成塔中在铁催化剂作用下生成氨。其反应温度为460～480℃，其反应时间为瞬间反应。
反应式为：
Figure C200710010222D00051
所用设备是：
制氢系统：
设备名称      型号参数           数量       外型尺寸
水环泵        2BEXX405-1BG5D-Y   3
入口缓冲器    V＝＝80M3           1          2800×14515
冷却器        F＝＝107M2          2          800×4360
脱硫器        V＝47.15 装＝18    1          2600×11325
脱氧加热器    F＝＝36.9M2         1          600×3305
脱氧器        V＝＝4.64M3         1          1400×2500
脱氧冷却器    F＝＝216.5M2        1          800×7405×10
原料混合器    V＝＝50M3           1          2600×109600
吸附器        V＝＝14.5M3          6          1800×7870
产品缓冲      V＝＝20M3            1          1800×9410
解吸气缓冲器  V＝＝60M3            1          2400×14785
水环真空泵    2BE×303-OBD5D
中间罐        V＝＝28M3            1          2000×10460
制氮设备：
设备名称弹          型号             数量
螺杆空压机          WH160-1Mpa
                    250m3/min        4
螺杆空压机          WH37W-1Mpa
600m3/min
冷干机              HAD-60HTW        2
冷干机              HAD-40HTW        1
空气缓冲罐         
Figure C200710010222D0006181052QIETU
1400V＝5.5m      2
氮气缓冲器         
Figure C200710010222D0006181052QIETU
2200V＝4.5m      2
脱氧塔             
Figure C200710010222D0006181052QIETU
700V＝0.75       2
消音器                               2
氢气缓冲器         
Figure C200710010222D0006181052QIETU
600V＝0.5m3     1
氢气压缩机          GA706            2
水分离器           
Figure C200710010222D0006181052QIETU
600             2
过滤器             66m3/min
合成氨系统主要设备
1气柜：2500NM3直升式
2氢气压缩机：VW—40/0.05-8.5氢 气压缩机  5台
3氮、氢气压缩机：4M8—9/7—3.14          3台
4循环气压缩机：DZW—2/280—314           2台
5冰机JZLG20—B      50万大卡             2台
6液氨储罐.100M3                          1台
7合成系统除合成塔选的是：800系列其余都是600系列。
(1)、合成塔φ800：P＝＝37.8吨，H＝＝14.674M，V＝＝6.07M3
(2)、JL—2型内件，450KW电炉，催化剂填装量为3.65M3约2.5吨/M3X3.6＝＝10吨左右，G＝＝7.495吨总重：18吨。
(3)、热交换器φ500×7380，F＝136m2，G＝＝11.9吨。
(4)、冷交换器φ600×4665，F＝150m2，G＝＝19.8吨。
(5)、废热锅炉φ600×6925，F＝44m2，G＝＝9.6吨。
(6)、软水加热器φ1200×5726，F＝50m2，G＝＝6.2吨。
(7)、水冷器F＝125m2，(排管式)。
(8)、氨冷器φ600×8456，F＝150m2，G＝＝14.8吨。
(9)、氨分离器φ600×3746，容积：0.81M3，G＝＝7.593吨。
(10)、油分离器φ600×3832，容积：0.84M3，G＝＝9.282吨。

Claims (1)

1、一种利用生产氰化钠和氯碱尾气提纯氢气生产合成氨的方法，其特征在于:将生产下来的氰化钠尾气送入水环真空增压泵增压到0.085Mpa，升温至55～60℃，再经水冷却到30℃以下，洗掉氨和氢氰酸杂质，然后进行脱硫处理，处理后的氰化钠尾气和氯碱尾气的混合比例为3.5～4:1，两种气体混合后加热至120℃，再经脱氧处理，使O2含量小于10ppm，气体降温至40℃左右，送入储气柜，气柜的压力是400mm水柱，温度为20～30℃，气体经加压到0.85Mpa后，进入PSA变压吸附系统，通过吸附床制得氢气，与采用高压吸附法从空气中制得的氮气在氨合成塔中在铁催化剂作用下，生成氨。
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