CN101850988A - 合成氨工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，确切地说是提供一种合成氨工艺，其特征是它通过10个步骤将所得的合成气送氨合成工序，生产出产品氨。它以焦化厂荒煤气为原料，利用是PSA装置将其氮气和甲烷进行分离净化的工艺技术，大幅降低H2S、NH3等大气污染物以及CO2的排放量，提供了一种成本低，可降低H2S、NH3等大气污染物和减少CO2的排放量的低炭合成氨生产工艺。

Description

合成氨工艺
技术领域
本发明属于化工领域，确切地说是提供一种合成氨工艺。
背景技术
氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。现有的合成氨工艺采用以无烟煤为原料生成合成氨，该技术常见过程是：造气→半水煤气脱硫→压缩机1，2工段→变换→变换气脱硫→压缩机3段→脱硫→压缩机4，5工段→铜洗→压缩机6段→氨合成→产品NH3，该技术耗煤量大，不但成本高，而且大量的H2S、NH3、CO2的排放，造成对环境的污染及破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低，可降低H2S、NH3等大气污染物和减少CO2的排放量的低炭合成氨生产工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：设计一种合成氨工艺，其步骤如下：
1）焦炉气输送到气柜内，经罗茨风机加压后进入变温吸附法工段脱去苯和萘；
2）经变温吸附法脱苯、萘后的原料气送入往复式压缩机进行一、二段压缩，加压至0.8Mpa；
3）将上步所得压缩气经过变换将CO转化成CO2和H2，再将变换气进行脱硫处理；
4）脱硫后的变换气，分两部分处理，一部分直接去碳化装置进行碳化处理；另一部分经PSA脱碳装置,PSA脱碳装置解析的浓CO2气经CO2压缩机加压到0.8MPa与变换气一起进碳化装置,与吸氨工段来的浓氨水进行反应生产出碳酸氢铵肥料；
5）上述PSA脱碳装置和碳化装置未完全处理的原料气重新送入往复式压缩机三段和四段进行压缩，压缩至2.1Mpa后通过变压吸附法脱除甲烷；
6）将步骤5）所得气体通过变压吸附法脱除过剩的氮气，将H2、N2比调整到3∶1；
7）将H2、N2比为3∶1的气体经精脱硫脱至0.1ppm以下；
8）继续进行甲烷化工段处理，将气体中的CO、CO2进行精制；
9）再经合成气压缩机加压至3.14Mpa；
10）将步骤9）所得的合成气送氨合成工序，生产出产品氨。
所述步骤5）中的变压吸附法脱除的多余氮送至锅炉燃烧。
所述的原料气组成是按下面的重量百分比组成的荒煤气：H2是29.03%、CO2是12.86%、CO是12.11%、N2是39.58%、CH4是6.25%、O2是0.17%。
本发明的有益效果是：本发明由于用焦化厂荒煤气为原料，利用是PSA装置将其氮气和甲烷进行分离净化的工艺技术，大幅降低H2S、NH3等大气污染物以及CO2的排放量，按照国内煤制合成氨和碳铵的先进水平，年可节约标煤9.7万吨，可削减原厂H2S、NH3等大气污染物的排放量的94.7%以上，削减CO2的排放量65.47%。年减排CO2约14.03万吨，减排效果十分显著。用荒煤气作原料无原料成本，只有水电等成本，经济效益显著，年均利润总额3294.3万元，具有成本低和环保节能的特点。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的实施例的工艺流程图。
图中：1、焦炉气；2、气柜；3、变压吸附法脱萘和栲胶法脱硫工艺装置；4、往复式压缩机；5、变换气脱硫工艺装置；6、碳化装置；7、PSA脱碳装置；8、CO2压缩机；9、H2/N2比调整装置；10、精脱硫工艺；11、甲烷化工艺；12、合成气压缩机；13、氨合成工艺；14、合成氨；15、碳酸氢铵肥料工艺。
具体实施方式
如图1所示，制备氨时，将焦炉气1（原料荒煤气）置于气柜2内，通过气柜2内的变压吸附法脱萘和栲胶法脱硫工艺装置3对焦炉气进行变压吸附法脱萘和栲胶法脱硫；经变压吸附法脱萘和栲胶法脱硫的焦炉气送入往复式压缩机4，经送入往复式压缩机4内的一、二段压缩至0.8Mpa，将压缩气经变换气脱硫工艺装置5变换、变脱，将CO转化成CO2和H2，然后分两部分处理，一部分直接去碳化装置6进行碳化处理；另一部分经PSA脱碳装置7处理,PSA脱碳装置7解析出浓的CO2气，经CO2压缩机8加压到0.8MPa与变换气一起再进入碳化装置6,由碳酸氢铵肥料工艺15生产碳酸氢铵肥料。PSA脱碳装置7和碳化装置6未完全处理的原料气重新送入往复式压缩机4的三段和四段进行压缩，压缩至2.1Mpa后通过变压吸附法脱除甲烷；所得气体通过变压吸附法脱除氮气，再由H2/N2比调整装置9将H2、N2比调整到3∶1；H2、N2比是3∶1的气体经精脱硫工艺10脱至0.1ppm以下；继续经甲烷化工艺11处理后，再经合成气压缩机12加压至3.14Mpa；所得的合成气送氨合成工艺13生产出合成氨14。
焦炉气1组成如表1所示，是按表1的重量百分比组成的荒煤气：H2是29.03%、CO2是12.86%、CO是12.11%、N2是39.58%、CH4是6.25%、O2是0.17%。焦炉气1生产合成氨14的变压吸附法脱除大部分甲烷，脱除的甲烷去锅炉燃烧。而变压吸附法脱除多余的氮送至锅炉燃烧。
碳化装置6并联了变压吸附法脱碳装置，解析的浓CO2气经CO2压缩机与变换气一起进碳化装置。原料气送入往复式压缩机进行三、四段压缩，压缩至2.1Mpa后通过变压吸附法脱除大部分甲烷，解析的富甲烷气送至锅炉作为燃料燃烧。通过变压吸附法制氢段，在吸附剂选择吸附的条件下，将多余的氮吸附下来，未被吸附的氢气和氮气作为合成氨的原料气进入下工序，吸附的氮气送至锅炉作为燃料燃烧。
表1焦炉气原料组成（V%）       表1
组成 H2 CO2 CO N2 CH4 O2 ∑
%（V） 29.03 12.86 12.11 39.58 6.25 0.17 100

Claims (3)

1.合成氨工艺，其步骤如下：
a)焦炉气输送到气柜内，经罗茨风机加压后进入变温吸附法工段脱去苯和萘；
b)经变温吸附法脱苯、萘后的原料气送入往复式压缩机进行一、二段压缩，加压至0.8Mpa；
c)将上步所得压缩气经过变换将CO转化成CO2和H2，再将变换气进行脱硫处理；
d)脱硫后的变换气，分两部分处理，一部分直接去碳化装置进行碳化处理；另一部分经PSA脱碳装置,PSA脱碳装置解析的浓CO2气经CO2压缩机加压到0.8MPa与变换气一起进碳化装置,与吸氨工段来的浓氨水进行反应生产出碳酸氢铵肥料；
e)上述PSA脱碳装置和碳化装置未完全处理的原料气重新送入往复式压缩机三段和四段进行压缩，压缩至2.1Mpa后通过变压吸附法脱除甲烷；
f)将步骤e)所得气体通过变压吸附法脱除过剩的氮气，将H2、N2比调整到3∶1；
g)将H2、N2比为3∶1的气体经精脱硫脱至0.1ppm以下；
h)继续进行甲烷化工段处理，将气体中的CO、CO2进行精制；
i)再经合成气压缩机加压至3.14Mpa；
j)将步骤i)所得的合成气送氨合成工序，生产出产品氨。
2.根据权利要求1所述的合成氨工艺，其特征是：所述步骤e）中变压吸附法脱除的多余氮送至锅炉燃烧。
3.根据权利要求1所述的合成氨工艺，其特征是：所述的原料气组成是按下面的重量百分比组成的荒煤气：H2是29.03%、CO2是12.86%、CO是12.11%、N2是39.58%、CH4是6.25%、O2是0.17%。
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