CN103058139A - 一种利用合成氨的火炬气体再生产中压蒸汽的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，属于石油化工利用。该方法将以氰化钠或氯碱尾气生产合成氨过程中产生的解吸气、放空气及不合格原料气，通过下述步骤生产中压蒸汽：将氰化钠尾气经冷却后通过脱氰装置脱除氰化氢，使氰化氢含量≦0.2ppm；通过脱氨装置脱去其中的氨，使氨含量≦5ppm；通过脱硫装置脱去其中微量硫，使硫含量≦0.2ppm；与氯碱尾气混合后送脱氧装置脱氧，使氧含量≦10ppm；再送PSA变压吸附装置提纯氢气；将变压吸附脱氢产生的解吸气以及放空气和不合格原料气送入燃气缓冲器进行混合，经所述缓冲器混合后送至锅炉生产中压蒸汽。该中压蒸汽可为合成氨工序和加热器提供蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及生产氰化钠或生产氯碱的化工企业尾气的利用方法，特别涉及到利用以氰化钠或氯碱尾气生产合成氨过程中产生的解吸气、放空气及不合格原料气再生产中压蒸汽的方法。
背景技术
生产氰化钠或生产氯碱的化工企业要产生大量的尾气，传统的做法是将尾气排放到大气中，既浪费资源，又造成环境污染。为利用生产氰化钠或生产氯碱产生的尾气，申请人公开了专利号为ZL200710010222.1 的“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”，该方法将氰化钠尾气和/或氯碱尾气经升压、升温、除去杂质、脱氧处理后，再经变压吸附制得氢气，用制得的氢气与氮气作原料生产合成氨。但是在利用氰化钠尾气和氯碱尾气生产合成氨的过程中要产生大量的解吸气，所谓解吸气是生产合成氨中经变压吸附制对尾气提纯得后，再通过一系列减压过程和抽真空过程脱附出变压吸附的杂质产生的，含有脱附杂质的气体。以年产2万吨氢气的变压吸附提纯装置为例，大约产生3000Nm3/h的解吸气（里面含有62%的氢气，2-3%的一氧化碳及轻烃类可燃气体，其它是氮气等不可燃气体），还有一部分是经过二次变压吸附提纯氢气后产生的解吸气。此外还有一部分由于生产工艺要求排空释放的原料放空气和提纯后不合格的原料气，这几部分气体与解吸气同时送到火炬烧掉。造成了以火炬为圆心半径约90米、2.5万平方米的土地荒废，导致能源浪费和环境的二次污染。
利用以氰化钠尾气和/或氯碱尾气生产合成氨产生的解吸气的有效方式之一是将其用作燃料来生产中压蒸汽。但是使用这类解吸气作为燃料依然存在诸多需要解决的问题，因为氰化钠尾气含有氰化氢气体成分，首先遇到的问题是存在氰化氢气体泄漏的危险。氰化钠尾气成分复杂，其中的氰化氢（HCN）含量为50ppm。我国规定的职业接触极限是0.3mg/ m3，浓度高于36ppm可至死。因此如果氰化钠尾气在工艺流程中即使出现少量泄漏，氰化氢物质也会对人和环境造成非常有害的影响。
氰化钠尾气和/或氯碱尾气生产合成氨产生的解吸气还含有一定比例的硫化物，如果直接进入锅炉燃烧会使一部分硫化物排到大气而污染环境。
将解吸气、放空气及不合格原料气作为燃料同时向锅炉输送时，还需要解决锅炉燃气压力脉冲式波动造成的输送困难。
因此，同时使用氰化钠尾气和氯碱尾气解吸气、放空气及不合格原料气作为燃料来生产中压蒸汽必须解决脱氰、脱硫和锅炉燃气压力脉冲式波动问题，防止氰化氢物质在输送过程少量泄漏对工作人员造成危害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种同时使用解吸气、放空气及不合格原料气作为燃料来生产中压蒸汽的方法，该方法在利用以氰化钠或氯碱尾气生产合成氨的同时进行脱氰、脱硫、脱氧，并附之以解决锅炉燃气压力脉冲式波动的装置，使解吸气、放空气及不合格原料气适合输送和燃烧的工艺要求。
本发明进一步要解决的技术问题是对脱氰装置进行改造，提高脱氰效率；选择更好地脱硫、脱氧剂；选择设计适用的解吸气缓冲器容量。
本发明的技术方案是：将解吸气、放空气及不合格原料气作为燃料，通过下述步骤生产中压蒸汽：将氰化钠装置排出的尾气经冷却后用真空泵抽至脱氰装置脱除氰化氢，使氰化氢含量≦0.2ppm；用真空泵将脱氰处理的尾气抽至脱氨装置脱去其中的氨，使氨含量≦5ppm；用真空泵将脱氰和脱氨的尾气抽至脱水装置脱水，脱水后送脱硫装置脱去其中微量硫，使硫含量≦0.2ppm；与压力为0.1MPa的氯碱装置排出的尾气混合后加热到120℃，送脱氧装置脱除其中的氧气，使氧含量≦10ppm；再经冷却至≤40℃后送气柜，将气柜中的气体加压至0.85MPa，在≤40℃条件下送PSA变压吸附装置提纯氢气；将变压吸附提氢装置吸附塔吸收的杂质组分通过逆放和抽真空得到解吸气；将所述解吸气、放空气及不合格原料气送入燃气缓冲器进行混合，经所述缓冲器混合后送至锅炉生产中压蒸汽。
本发明进一步的改进是：脱氰装置采用碱雾喷淋净化塔，并在出口配有除沫分离器，配套的碱液循环系统采用一层鼓泡、顶部喷淋净化、四级吸收，净化效率可达95%-98%；脱氧装置的脱氧塔为细高型，高度与直径比为：7:1.4,填充物为：SPH氢气脱氧催化剂；脱硫装置使用活性炭精脱硫剂；燃气缓冲器的容积为110 m3-150 m3，优选的容积为120 m3。
本发明的有益效果是：将脱氰装置设置在整个工艺流程的前端，既能够使工艺流程中输送的尾气氰化氢含量符合标准，又能够使作为燃料的解吸气、放空气和不合格原料气符合燃烧要求，工艺流程简化、装置建造成本低。既可以使用一种解吸气，也可以几种气体同时使用；采用较大容积的燃气缓冲器能够有效地解决锅炉燃气压力脉冲式波动，使解吸气、放空气和不合格原料气能够充分混合送入锅炉。因此本发明能够有效的利用送入火炬向大气排放的解吸气、放空气和不合格原料气，实现了废物利用，防止了环境污染。 本发明还进一步改进了脱氰装置，选择了更优的脱硫、脱氧剂使脱除效果更好。
附图说明
图1是利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽工艺流程图。
图中：1第一冷却器；2泵 ；3脱氰装置；4脱氨装置；5脱水装置；6脱硫装置；7加热器；8脱氧装置； 9第二冷却器； 10气柜； 11压缩机；12 PSA变压吸附提氢装置（含量99.99%）；13二级PSA变压吸附提氢装置（含量99.999%）；14合成氨合成工序；15燃气缓冲器；16锅炉。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图对本方法作详细说明。
如图1所示，将氰化钠生产装置排出的尾气送入第一冷却器1，冷却至30℃以下，用水环真空泵2抽至脱氰装置3脱除氰化氢，使氰化氢含量≦0.2ppm，脱氰装置采用碱雾喷淋净化塔，并在出口配有除沫分离器，配套的碱液循环系统采用一层鼓泡、顶部喷淋净化、四级吸收，净化效率可达95%-98%；
脱氰处理后，用水环真空泵将脱氰处理的尾气抽至脱氨装置4脱去其中的氨，使氨含量≦5ppm；
用真空泵将脱氰和脱氨的尾气抽至脱水装置5进行脱水。脱水后送脱硫装置6脱去其中微量硫，使硫含量≦0.2ppm，脱硫装置使用活性炭精脱硫剂，型号为WT102型活性炭精脱硫剂。
将经过处理的上述氰化钠生产装置排出的尾气与压力为0.1MPa的氯碱装置排出的尾气混合后送加热器7加热到120℃，氰化钠尾气与氯碱尾气的混合比例为4：1。
将氰化钠尾气与氯碱尾气的混合后,送脱氧装置8脱除其中的氧气，使氧含量≦10ppm。脱氧装置的脱氧塔为∮1.4×7米细高型脱氧塔，高度与直径比为7：1.4，即脱氧塔高度为7米，直径为1.4米。填充物为：SPH-1型高效脱氧剂，生产厂家是瑞安市耀星气体净化剂有限公司。
将脱氧后的尾气经第二冷却器9冷却至≤40℃后送气柜10，将气柜中的气体通过压缩机11加压至0.85MPa，在≤40℃条件下送PSA变压吸附装置12提纯氢气，氢气纯度为99.99%，将氢气与氮气混合后送至合成氨合成工序14生产合成氨。也可以再送二级PSA变压吸附装置13进行二次变压吸附提纯氢气，获得氢气纯度为99.999%，装罐后作为商品气销售。
将两次变压吸附提氢装置吸附塔吸收的杂质组分通过逆放和抽真空得到解吸气，将上述解吸气、放空气及不合格原料气送入燃气缓冲器15进行混合，燃气缓冲器的容积为110 m3-150 m3，优选的容积为120 m3。经缓冲器混合后送至氢燃料锅炉16生产中压蒸汽。这些蒸汽被送到合成氨合成工序14作为生产合成氨的蒸汽，还可以送到加热器7用来加热尾气。
实施例1
将氰化钠生产装置排出的尾气送入冷却器，进口氰化氢含量为50ppm,经冷却器冷却至30℃以下，用水环真空泵抽至脱氰装置，脱氰装置采用碱雾喷淋净化塔，并在出口配有除沫分离器，配套的碱液循环系统采用一层鼓泡、顶部喷淋净化、四级吸收，使用的碱吸收氰根后变成氰化钠，可供给氰化钠车间作产品原料使用。出口氰化氢含量≦0.2ppm，净化效率可达97.8%；送脱氨装置脱去其中的氨，使氨含量≦5ppm；送脱硫装置脱去其中微量硫，使硫含量≦0.2ppm ；将氰化钠生产装置排出的尾气与0.1MPa的氯碱装置排出的尾气混合，混合比例为4：1；送脱氧装置脱除其中的氧气，使氧含量≦10ppm；送气柜，将气柜中的气体加压至0.85MPa，在≤40℃条件下送PSA变压吸附装置提纯氢气，将变压吸附提氢装置吸附塔吸收的杂质组分通过逆放和抽真空得到解吸气，将上述解吸气、放空气及不合格原料气送入燃气缓冲器进行混合，经容积为125 m3的燃气缓冲器混合后，送至功率为8吨/小时的全自动燃烧氢气的中压蒸汽锅炉生产中压蒸汽，为合成氨工序和加热器提供蒸汽。解吸气作为燃料产生的总热量为78425MJ/h,每小时约节省3.8吨发热量5000大卡/千克的原煤。
解吸气为间歇性气体，压力脉动在0.02MPa-0.06MPa之间，燃气缓冲器的容积大于120 m3时，压力高可以防空，压力低可以提压，可有效消除压力脉动，可以比较稳定地向锅炉供气，满足燃烧氢气锅炉的要求。
实施例2
将氰化钠生产装置排出的尾气经冷却器冷却至30℃以下，用水环真空泵抽至脱氰装置脱除氰化氢，使氰化氢含量≦0.2ppm，脱氰装置采用碱雾喷淋净化塔，并在出口配有除沫分离器，配套的碱液循环系统采用一层鼓泡、顶部喷淋净化、四级吸收，净化效率可达95%-98%；送脱氨装置脱去其中的氨，使氨含量至≦5ppm；将脱氰和脱氨的尾气抽至脱硫装置脱去其中微量硫，使硫含量≦0.2ppm；将氰化钠生产装置排出的尾气与0.1MPa的氯碱装置排出的尾气混合，混合比例为4：1。 将氰化钠尾气与氯碱尾气的混合后,送脱氧装置脱除其中的氧气，脱氧装置的脱氧塔为∮1.4×7米细高型，高度与直径比为7：1.4。填充物为：SPH-1型高效脱氧剂，生产厂家是瑞安市耀星气体净化剂有限公司，使氧含量低于≦10ppm； 送气柜，将气柜中的气体加压至0.85MPa，在≤40℃条件下送PSA变压吸附装置提纯氢气，将变压吸附提氢装置吸附塔吸收的杂质组分通过逆放和抽真空得到解吸气，将上述解吸气、放空气及不合格原料气送入燃气缓冲器进行混合，经燃气缓冲器混合后送至锅炉生产中压蒸汽。
由于优化了脱氧塔和填充物的选择，将传统的脱氧塔外形由改为脱氧塔外形为细高型（∮1.4×7米），气体停留时间增长，反应更加充分，与原矮胖型脱氧塔（∮1.6×3.5米）相比，脱氧效果更好。，填充物选择了SPH-1型高效脱氧剂，与原来采用的CAN-560型高效脱氧剂相比，性能指标能够满足细高型脱氧塔对脱氧剂强度、使用空速、使用寿命等方面的需要。两种催化剂性能对比见表1。
表1 CAN-560型脱氧剂与SPH—1型氢气脱氧催化剂主要技术性能指标对比
| CAN-560型脱氧剂 | SPH-1型氢气脱氧催化剂 | |
| 外观形状 | 球状 | 柱状 |
| 颗粒抗压度（N/颗） | ≤75 | ≥96 |
| 最高耐热温度(℃) | 450 | 650 |
| 使用空速(h) | 5000—30000 | 5000—10000 |
| 脱氧温度(℃) | 120—450 | 120—650 |
| 脱氧催化剂使用寿命 | 3个月 | ≥12个月 |
实施例3
将氰化钠生产装置排出的尾气经冷却器冷却至30℃以下，用水环真空泵抽至脱氰装置脱除氰化氢，使氰化氢含量≦0.2ppm，脱氰装置采用碱雾喷淋净化塔，并在出口配有除沫分离器，配套的碱液循环系统采用一层鼓泡、顶部喷淋净化、四级吸收，净化效率可达95%-98%；送脱氨装置脱去其中的氨，使氨含量≦5ppm；用真空泵将脱氰和脱氨的尾气抽至脱硫装置脱去其中微量硫，脱硫塔为三层筛板式结构，气体为下进上出式。脱硫装置使用活性炭精脱硫剂，型号为WT102型活性炭精脱硫剂，生产厂家是瑞安市耀星气体净化剂有限公司，使硫含量≦0.2ppm；将经过处理的上述氰化钠生产装置排出的尾气与0.1MPa的氯碱装置排出的尾气混合后加热到120℃，氰化钠尾气与氯碱尾气的混合比例为4：1；送脱氧装置脱除其中的氧气，使氧含量≦10ppm；送气柜，将气柜中的气体加压至0.85MPa，在≤40℃条件下送PSA变压吸附装置提纯氢气，将变压吸附提氢装置吸附塔吸收的杂质组分通过逆放和抽真空得到解吸气，将上述解吸气、放空气及不合格原料气送入燃气缓冲器进行混合，经燃气缓冲器混合后送至锅炉生产中压蒸汽。
选择了脱硫剂，使脱硫效果更好。所用WT102型活性炭精脱硫剂与原来使用的TCT-1型粒状常温活性氧化铁精脱硫剂相比，使出口S含量由1ppm降至≦0.05ppm，其穿透空速是普通脱硫剂的2-4倍，普通脱硫剂的使用空速仅为200-500 h-1,而WT102型使用空速为1000-2000 h-1。硫容高，工作硫容为其它常温脱硫剂的3-5倍。对有机硫（COS、CS2等）有一定的脱除作用，且更换周期为1年，生产成本大大降低，同时，也减轻了工人的劳动强度。
上述三个实施例中，作为燃料的气体包括变压吸附制取99.99%氢后的解吸气、二次变压吸附制取99.999%氢后的解吸气；合成氨合成工序排放的放空气、不合格的原料气 。上述解吸气和其他气体既可以同时混合使用，也可以单独使用。
Claims (6)
1.一种利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，其特征在于：所述火炬气体包括解吸气、放空气及不合格原料气，将解吸气、放空气及不合格原料气作为燃料，通过下述步骤生产中压蒸汽：将氰化钠装置排出的尾气经冷却后用真空泵（2）抽至脱氰装置（3）脱除氰化氢，使氰化氢含量≦0.2ppm；用真空泵将脱氰处理的尾气抽至脱氨装置（4）脱去其中的氨，使氨含量≦5ppm；用真空泵将脱氰和脱氨的尾气抽至脱水装置（5）脱水，脱水后送脱硫装置（6）脱去其中微量硫，使硫含量≦0.2ppm；与压力为0.1MPa的氯碱装置排出的尾气混合后加热到120℃，送脱氧装置（8）脱除其中的氧气，使氧含量≦10ppm；再经冷却至≤40℃后送气柜（10），将所述气柜中的气体加压至0.85MPa，在≤40℃条件下送PSA变压吸附装置提纯氢气；将变压吸附提氢装置吸附塔吸收的杂质组分通过逆放和抽真空得到解吸气；将所述解吸气、放空气及不合格原料气送入燃气缓冲器（15）进行混合，经所述燃气缓冲器混合后送至锅炉（16）生产中压蒸汽。
2. 根据权利要求1所述的利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，其特征在于：所述脱氰装置（3）采用碱雾喷淋净化塔，并在出口配有除沫分离器，配套的碱液循环系统采用一层鼓泡、顶部喷淋净化、四级吸收，净化效率可达95%-98%。
3. 根据权利要求1所述的利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，其特征在于：所述脱氧装置（8）的脱氧塔为细高型，高度与直径比为：7:1.4,填充物为：SPH氢气脱氧催化剂。
4. 根据权利要求1所述的利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，其特征在于：所述脱硫装置（6）使用活性炭精脱硫剂。
5. 根据权利要求1-4任意一项所述的利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，其特征在于：所述燃气缓冲器（15）的容积为110m3-150m3。
6. 根据权利要求5所述的利用合成氨火炬气体再生产中压蒸汽的方法，其特征在于：所述燃气缓冲器（15）优选的容积为120m3。
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