CN102050699B - 利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，它以电石尾气为原料经过电石尾气预处理、低压压缩、尾气变换、脱碳、精脱硫、甲醇合成、醇烷化反应、氨合成等步骤，联合生产甲醇和氨，不仅最大限度的利用了电石炉尾气，节省成本，有利于环境保护，减少电石尾气对环境的污染，节约能源，与国内先进的煤头制甲醇工艺相比节能30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术及节能领域，具体地说是一种电石尾气的综合利用技术，利用电石尾气生产甲醇联产合成氨的工艺。
背景技术
电石行业一直以“高耗能、高排放、高污染”而闻名，目前，我国每年产生的电石炉尾气超过150亿m3。处置方式基本为炉气直排或点火炬，不仅浪费了大量能源，也造成环境污染。国家对此十分重视，在《电石行业准入条件(2007年修订)》中明确规定“新建电石生产装置必须采用密闭式电石炉，电石炉气必须综合利用”，“密闭式电石装置的炉气(指CO气体)必须综合利用，正常生产时不允许炉气直排或点火炬”。2007年，我国电石产能2000万吨，产量1481.89万吨，同比分别增长了17.65％和18.43％。截至2008年底，全国电石炉尾气的利用量尚不足15亿m3，利用率不足10％。每年因此损失约240万吨标准煤，同时排放约1200万吨二氧化碳和90余万吨粉尘。研究开发经济合理、工艺技术可行的电石炉尾气利用途径，迫在眉睫。
表1
由于电石炉尾气含尘量大、温度高、易析出焦油、易燃易爆、成分复杂、气体压力小，因此对其输送、净化或是提纯的难度都很大，回收利用较难。电石炉尾气是主要成分是一氧化碳和氢气，两种气体含量占总气量的80％以上，通过分析电石炉尾气的主要成分见表1，现在回收的企业一般用做燃料燃烧，不仅经济效益低，而且废气排放量大。
现在生产甲醇、合成氨的原料一般采用煤或天然气，生产成本高，污染环境；目前还没有全部用电石尾气生产甲醇联产合成氨的工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，该工艺既减少了电石尾气对环境的污染，具有极高的环保效益，同时又为企业带来了良好的经济效益和社会效益。
本发明采取的技术方案为：
密闭式电石炉尾气成分主要以CO为主，有效气体成分约80％左右，含氮气约9％，为了充分利用电石炉尾气中的有效成分，合理调节变换比，生产甲醇，同时利用合成甲醇后气体联产氨，不仅最大限度的利用了电石炉尾气，减少了排放量，同时又创造了经济效益。
一种利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，将电石尾气预处理后经低压压缩、除氧变换、脱碳、精脱硫和再压缩进入甲醇合成段合成甲醇，合成的粗甲醇经精馏得精甲醇，醇化后的气体经高压压缩、醇烷化精制进入氨合成段合成氨。
上述利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，优选包括如下步骤：
(1)电石尾气预处理：将电石尾气除尘降温；
(2)尾气压缩：将预处理后的电石尾气压缩到2.0～2.1MPa后；
(3)尾气除氧变换：电石尾气先进行脱氧，将氧含量降到0.2％以内，然后进入低硫全低温三段变换反应，使气体成分达到后工序要求。
(4)脱碳：采用变压吸附工艺将步骤(3)得气体送进吸附塔进行提纯净化，除去CO2，得到CO、H2、N2；
(5)精脱硫：使净化气总硫含量≤0.1ppm；
(6)甲醇合成：脱硫后的净化气经压缩后进行甲醇合成，合成压力5.0～5.5MPa，合成的粗甲醇经精馏得精甲醇；
(7)合成气精制：将甲醇合成塔出来的醇后富氮气经高压压缩至15～22.0MPa，进入醇烷化精制工段，经精制两碳含量小于10ppm；
(8)氨合成：精制后的气体送至氨合成工段，采用低压合成，合成压力为15～22MPa。
本发明技术具有以下优点：
(1)工艺先进，充分利用了电石炉尾气中的有效成分，充分利用废气，生产甲醇的同时合成氨，节约能源又有利于环境保护，减少电石尾气对环境的污染。
(2)整个工艺过程蒸汽自给，无需外供蒸汽。
(3)产品成本低，与国内先进的煤头制甲醇工艺相比成本降低50％以上。
(4)与常规法处理电石炉尾气相比减少了CO2排放量60％以上。
(5)能耗低，与国内先进的煤头制甲醇工艺相比成本降低30％以上。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为变换工段工艺流程框图。
具体实施方式
实施例1
利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，步骤如下：
(1)预处理工段
由电石厂送来的经干法除尘降温后的电石尾气，温度约为160℃，压力约为0.012～0.02MPa，粉尘含量约为50～60mg/Nm3，经湿法洗涤除尘降温后，除去尾气中的粉尘及其它杂质，温度降至40℃左右后送至气柜。
(2)压缩工段
气柜来的电石尾气，经除尘、油及冷却后进入汽水分离器，然后进入低压压缩机一段，经过低压压缩机压缩后到2.1MPa后，经冷却分离油水后进入尾气变换工段。
(3)变换工段
低压压缩机三段出工艺气压力约为2.2MPa，经冷却至40℃以下分离油气后，进入焦炭过滤器和除油器，电石尾气出除油器后温度约为40℃，进入尾气预热器与变换炉出口变换气换热后约为210℃，进入蒸汽混合器与225℃过热蒸汽混合后212℃，然后进入除氧净化炉，氧含量从1.0％降到0.2％，热点325℃。尾气经低硫全低温三段变换后，(见附图2)变换气送至脱碳工段。
(4)脱碳
采用变压吸附经提纯及净化后制得合格的净化气。
(5)精脱硫
来自脱碳净化气进精脱硫工段脱除氯等杂质，使精脱硫后的净化气总硫含量≤0.1ppm，合格的净化气送到压缩工段。
(6)甲醇合成工段
全气量通过甲醇合成工段，合成压力5.0MPa，副产蒸汽压力为1.6～2.5MPa，合成甲醇的富氮气体进入原料气精制工段。
(7)原料气精制
①高压醇化工艺流程简述：来自高压氨合成气压缩机的气体，经换热器提温后，温度升至约210℃由中心管进入催化剂床层反应，温度升至约240℃，气体中CO+CO2剩余在约200ppm时，进入塔前换热器，温度到约65℃后进水冷器，温度降到约35℃进入甲醇分离器，分离副产的甲醇后的气体经过甲醇洗涤塔洗涤气体中夹带的饱和态的甲醇后去高压烷化系统。
②高压烷化工艺流程简述：来自高压醇化系统的气体进入高压烷化塔前换热器换热，温度升到约230℃后，由提温换热器将温度升到约250℃进入高压烷化塔催化剂床层反应，将气体中的约200ppm的CO、CO2转化为H2O和CH4，反应后的气体由高压烷化塔的二次出口出来进入塔前换热的管内换热，温度降至约65℃进水冷器，出水冷器的约35℃的气体进入水分离器，将生成的水分离下来，出水分离器的气体去氨合成系统。
压力约15.0～22.0富氮气体，经精制两碳含量小于10ppm，同时副产了少量的甲醇，精制后的气体送至氨合成工段。
(8)氨合成
采用低压合成，合成压力为15MPa，副产蒸汽压力为2.5MPa。
(9)氨回收
采用无动力氨回收，回收氨的纯度大于99％。
实施例2
利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，步骤如下：
(1)预处理工段
由电石厂送来的经干法除尘降温后的电石尾气，温度约为160℃，压力约为0.012～0.02MPa，粉尘含量约为50～60mg/Nm3，经湿法洗涤除尘降温后，除去尾气中的粉尘及其它杂质，温度降至40℃左右后送至气柜。
(2)压缩工段
气柜来的电石尾气，经除尘、油及冷却后进入汽水分离器，然后进入低压压缩机一段，经过低压压缩机压缩后到2.0MPa后，经冷却分离油水后进入尾气变换工段。
(3)变换工段
低压压缩机三段出工艺气压力约为2.0MPa，经冷却至40℃以下分离油气后，进入焦炭过滤器和除油器，电石尾气出除油器后温度约为40℃，进入尾气预热器与变换炉出口变换气换热后约为210℃，进入蒸汽混合器与过热蒸汽混合后215℃，然后进入除氧净化炉，氧含量降到0.2％，热点325℃。尾气经低硫全低温三段变换后，变换气送至脱碳工段。
(4)脱碳
采用变压吸附经提纯及净化后制得合格的净化气。
(5)精脱硫
来自脱碳净化气进精脱硫工段脱除氯等杂质，使精脱硫后的净化气总硫含量≤0.1ppm，合格的净化气送到压缩工段。
(6)甲醇合成工段
全气量通过甲醇合成工段，合成压力5.5MPa，副产蒸汽压力为1.6～2.5MPa，合成甲醇的富氮气体进入原料气精制工段。
(7)原料气精制
①高压醇化工艺流程简述：来自高压氨合成气压缩机的气体，经换热器提温后，温度升至约210℃由中心管进入催化剂床层反应，温度升至约240℃，气体中CO+CO2剩余在约200ppm时，进入塔前换热器，温度到约65℃后进水冷器，温度降到约35℃进入甲醇分离器，分离副产的甲醇后的气体经过甲醇洗涤塔洗涤气体中夹带的饱和态的甲醇后去高压烷化系统。
②高压烷化工艺流程简述：来自高压醇化系统的气体进入高压烷化塔前换热器换热，温度升到约230℃后，由提温换热器将温度升到约250℃进入高压烷化塔催化剂床层反应，将气体中的约200ppm的CO、CO2转化为H2O和CH4，反应后的气体由高压烷化塔的二次出口出来进入塔前换热的管内换热，温度降至约65℃进水冷器，出水冷器的约35℃的气体进入水分离器，将生成的水分离下来，出水分离器的气体去氨合成系统。
压力约15.0～22.0富氮气体，经精制两碳含量小于10ppm，同时副产了少量的甲醇，精制后的气体送至氨合成工段。
(8)氨合成
采用低压合成，合成压力为22MPa，副产蒸汽压力为2.5MPa。
(9)氨回收
采用无动力氨回收，回收氨的纯度大于99％。
Claims (8)
1.一种利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，其特征是，将电石尾气预处理后经压缩、除氧变换、脱碳、精脱硫和再压缩进入甲醇合成段合成甲醇，合成的粗甲醇经精馏得精甲醇，醇化后的气体经压缩、醇烷化精制进入氨合成段合成氨，包括步骤如下：
（1）电石尾气预处理：将电石尾气除尘降温；
（2）尾气压缩；
（3）尾气除氧变换：压缩后的电石尾气先进行脱氧，将氧含量降到0.2%以内，然后进入低硫全低温三段变换反应，使气体成分达到后工序要求；
（4）脱碳：采用变压吸附工艺将步骤（3）得气体送进吸附塔进行提纯净化，除去CO2，得到CO、H2、N2；
（5）精脱硫：使净化气总硫含量≤0.1ppm；
（6）甲醇合成：脱硫后的净化气经压缩后进行甲醇合成，合成的粗甲醇经精馏得精甲醇；
（7）合成气精制：将甲醇合成塔出来的醇后富氮气经压缩进入醇烷化精制工段，经精制两碳含量小于10ppm；
（8）氨合成：精制后的气体送至氨合成工段，采用低压合成。
2.按照权利要求1所述的利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，其特征是，步骤（1）所述的降温为冷却至40℃以下。
3.按照权利要求1所述的利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，其特征是，步骤（2）将预处理后的电石尾气压缩到2.0～2.1MPa。
4.按照权利要求1所述的利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺，其特征是，步骤（3）所述的脱氧为气体经预热后或不预热直接与过热蒸汽混合，混合气体温度210-215℃，混合气体进行加氢脱氧反应。
5.按照权利要求1所述的利用电石尾气生产甲醇联产合成氨的工艺，其特征是，步骤（6）所述的甲醇合成压力5.0～5.5MPa。
6.按照权利要求1所述的利用电石尾气生产甲醇联产合成氨的工艺，其特征是，步骤（7）所述的醇后富氮气压缩至15~22.0MPa。
7.按照权利要求1所述的利用电石尾气生产甲醇联产合成氨的工艺，其特征是，步骤（7）所述的醇烷化精制为气体经换热升温进入高压醇化塔反应，反应后气体分离甲醇后去高压烷化塔；高压醇化塔内反应温度210～240℃，高压烷化塔内温度250～280℃。
8.按照权利要求1所述的利用电石尾气生产甲醇联产合成氨的工艺，其特征是，步骤（8）所述的氨合成压力为15～22MPa。
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