CN102153109B - 鲁奇煤制氨液氮洗尾气馏份循环利用方法 - Google Patents

Abstract

鲁奇煤制氨液氮洗尾气馏份循环利用方法，取一部分液氮洗装置的尾气作为循环尾气馏份，通过压缩机组增压至2.5-3.0MPa，经冷却降温后，返回到低温甲醇洗的脱碳塔中部，汇合到低温甲醇洗脱碳气中，以满足主换热器各通道的流量，保证主换热器冷端温度在-190℃；所述循环尾气馏份的用量取决于原料气中的等效一氧化碳量，按照以下公式计算确定：Q＝Q₀×(C₁-C₂)/(C₃+C₄)其中：Q：循环尾气馏份流量，Nm³/h；Q₀：原料气流量，Nm³/h；C₁：原料气中CO浓度，％；C₂：变换后原料气中CO浓度，％；C₃：循环尾气馏份中CO浓度，％；C₄：循环尾气馏份中N₂浓度，％。

Description

鲁奇煤制氨液氮洗尾气馏份循环利用方法

技术领域

本发明涉及鲁奇炉煤制氨液氮洗工艺，具体涉及一种鲁奇煤制氨液氮洗工艺中的尾气馏份循环利用方法。特别是涉及一种鲁奇加压气化的煤气通过高串低一氧化碳耐硫变换工艺制得低一氧化碳原料气，该原料气经低温甲醇洗净化后能够满足液氮洗装置经济、稳定、高负荷运行的工艺方法。

背景技术

鲁奇碎煤加压气化技术是20世纪70年代末由德国鲁奇公司开发成功的技术，该技术成功地应用于以煤为原料生产城市煤气和合成氨的装置。鲁奇碎煤加压气化技术的特点是气化温度较低，粗煤气中甲烷含量相对较高，生产城市煤气有优势，但是，使用鲁奇炉煤制气生产合成氨时，存在以下不足：

1.由于粗煤气中的甲烷含量高达8-12％，因此，当采用鲁奇炉煤制气生产合成氨时，必须考虑对甲烷组份进行回收利用。鲁奇煤制氨工艺采用的是通过液氮洗装置，在-160～-170℃条件下冷凝分离出富甲烷馏份，甲烷组分送甲烷蒸汽转化/变换装置生产变换气，变换气返净化单元净化，最终生产合成氨。回收甲烷制气产氨占整个煤制氨能力的30％。

2、鲁奇炉煤制原料气中的有机杂质含量高，原设计需采用耐硫高变技术进行处理，造成变换气中一氧化碳含量高(3-5％)，相应液氮洗的板翅式主换热器按处理高一氧化碳高甲烷脱碳气设计，当原料气组份一氧化碳含量降低时，主换热器冷端温度回升，液氮洗装置运行性能变差。为保证液氮洗装置的高负荷稳定运行，需提高原料气中的一氧化碳含量，致使整个煤制氨装置运行效能低下。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，提供一种鲁奇煤制氨液氮洗尾气馏份循环利用方法，即在原液氮洗装置的基础上，通过循环利用尾气馏份，来满足低一氧化碳工况下液氮洗装置的经济、稳定、高负荷运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

鲁奇煤制氨液氮洗尾气馏份循环利用方法，取一部分液氮洗装置的尾气作为循环尾气馏份，通过压缩机组增压至2.5-3.0MPa，经冷却降温后，返回到低温甲醇洗的脱碳塔中部，汇合到低温甲醇洗脱碳气中，以满足主换热器各通道的流量，保证主换热器冷端温度在-190℃；所述循环尾气馏份的用量取决于原料气中的等效一氧化碳量，按照以下公式计算确定：

Q＝Q₀×(C₁-C₂)/(C₃+C₄)

其中：Q：循环尾气馏份流量，Nm³/h；

Q₀：原料气流量，Nm³/h；

C₁：原料气中CO浓度，％；

C₂：变换后原料气中CO浓度，％；

C₃：循环尾气馏份中CO浓度，％；

C₄：循环尾气馏份中N₂浓度，％。

将压缩尾气馏份进行循环利用时，需要认真考虑循环尾气馏份返回的位置：既要考虑温度条件，又要考虑介质特性。具体到本发明，一要考虑入液氮洗装置的温度要求低温(-62℃)，二要考虑循环尾气馏份不能带有其它杂质。本发明将循环尾气馏份补充在低温甲醇洗的脱碳塔中部。为了防止精洗甲醇被油污染，本发明将循环尾气馏份注入低温甲醇洗的无油区，并要求压缩过程采用无油润滑。

尾气馏份循环利用后，进液氮洗装置原料气中的甲烷组份增加，通过控制甲烷馏份温度在-160--167℃，冷凝出的甲烷量增加，甲烷的回收率增加。

本发明与现有技术相比有如下优点：

尾气馏份循环利用后，不仅能保证主换热器的正常运行，同时还能够多回收甲烷组份，提高整个装置运行的经济性。其原理是尾气馏份循环利用后，进主换热器的原料气中甲烷含量增加，带来在主换热器中部甲烷馏份的冷凝量增加，从而甲烷的回收率增加。

本发明采用上述工艺方法，在充分利用原装置设备的前提下，通过提高耐硫变换的变换率来降低原料气中一氧化碳含量，实现了鲁奇炉煤制氨装置的降低消耗、提高产量的目的。

具体实施方式

天脊集团合成氨装置进行扩能改造，采用鲁奇炉碎煤加压制气，冷法净化加吸附净化，日产合成氨从1000吨提高到1500吨。改造之一是采用高温耐硫变换串低温变换工艺，最终出口变换气中一氧化碳含量从原来的4.65％降低至1.5％。最终变换气经低温甲醇洗脱硫后，一部分到吸附净化装置制氢，大部分在低温甲醇洗装置脱碳后送液氮洗装置脱除一氧化碳制氨合成气。

由于采用高串低变换工艺，进液氮洗装置原料气的一氧化碳含量降低，运行后发现，主换热器冷端温度降不下来，造成一氧化碳洗涤塔工况恶化，不得已，被迫提高原料气中的一氧化碳含量来维持液氮洗装置的运行。这样，限制了合成氨装置的生产能力、增加了吨氨综合能耗。

为了改变这种被动局面，实施本发明，具体方案如下：

在液氮洗出口与低温甲醇洗冷却单元之间增设尾气馏份循环管线，管线上设有无油润滑压缩机。

耐硫变换维持“高变串低变”运行，出口一氧化碳小于1.5％。

循环尾气馏分的用量取决于原料气中的等效一氧化碳量。如原液氮洗装置主换热器的工艺条件是：操作压力2.2MPa、进口温度-62℃、原料气量100000Nm³/h、原料气组成CO 4.65％，CH₄10.75％，N₂3.1％，H₂81.5％，尾气馏份组成CO 25％，CH₄7.5％，N₂65％，H₂2.5％，若采用低变工艺并将原料气中的一氧化碳降到1.5％时，为保证液氮洗装置主换热器正常运行，则需要的循环尾气馏份量应为：100000×(4.65-1.5)/(25+65)＝3500Nm³/h。

压缩机工作压力2.5～3.0MPa、打气能力3000～4000Nm³/h、温度30～40℃，按照上述用量取循环尾气馏分，通过压缩机组增压至2.5-3.0MPa，经冷却降温等一系列工艺处理后，返回到低温甲醇洗的脱碳塔中部，汇合到低温甲醇洗脱碳气中；一方面使温度满足液氮洗入口要求，另一方面提高液氮洗入口原料气中的等效一氧化碳含量(CO+N₂从5％提高到9％以上)，使主换热器冷端温度能够在-190℃之下稳定运行。

尾气馏份循环利用后，原料气中的甲烷含量增加，甲烷馏份温度在-160～-167℃条件下，冷凝出的甲烷量增加，甲烷的回收率增加。

实施上述方案后，耐硫变换装置的变换率提高了，液氮洗装置的负荷增加了，甲烷回收率增加了，实现了合成氨生产的高产高效。

Claims (1)

1.一种鲁奇煤制氨液氮洗尾气馏份循环利用方法，其特征是取一部分液氮洗装置的尾气作为循环尾气馏份，通过压缩机组增压至2.5-3.0MPa，经冷却降温后，返回到低温甲醇洗的脱碳塔中部，注入低温甲醇洗的无油区，汇合到低温甲醇洗脱碳气中，以满足主换热器各通道的流量，保证主换热器冷端温度在-190℃；所述压缩过程采用无油润滑；所述循环尾气馏份的用量取决于原料气中的等效一氧化碳量，按照以下公式计算确定：

Q＝Q₀×(C₁-C₂)/(C₃+C₄)

其中：Q：循环尾气馏份流量，Nm³/h；

Q₀：原料气流量，Nm³/h；

C₁：原料气中CO浓度，％；

C₂：变换后原料气中CO浓度，％；

C₃：循环尾气馏份中CO浓度，％；

C₄：循环尾气馏份中N₂浓度，％。