CN1030930A - 用空煤气生产合成氨原料气的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种由空气煤气代替半水煤气生产合成氨原料 气的工艺，其主要特征是以劣质煤为原料产生发生炉 煤气，循环利用三个变换器，其中的触媒Fe304分别 经过还原、吹净、氧化过程、部分煤气在燃气锅炉中燃 烧，利用烟气中N2，产生的水蒸汽用于发电，部分用 于产生H2。本发明的显著特点是热能得到较充分利 用，煤耗低，合成氨原料气的氢氮比容易控制，原料气 纯度高，下步工序放空量少。

Description

本发明属于合成氨用的气体混合物的制备工艺。
在中小合成氨厂，普遍采用间歇的固定层气化法生产半水煤气作为合成氨原料气。其工艺流程是半水煤气-除座脱硫（H2S）-变换-原料气。要求使用优质煤-活性高的无烟煤或者焦炭，无法使用烟煤，并存在煤耗大及产生甲烷气等缺点。
本发明的目的在于寻找一种利用劣质无烟煤或烟煤为原料生产合成氨原料气，并配合余热发电大幅度降低煤耗的新工艺。
本发明的工艺流程如下：
1.产气：在发生炉内，用劣质无烟煤或烟煤为原料，经预热的空气在炉内与煤反应，生成CO、CO2、SO2气体，炉内温度控制在950～1000℃。空气与煤的反应是连续进行的，克服了半水煤气生产时送空气与水蒸汽交替进行，在送水蒸汽时炉温下降，若用烟煤时，炉温不易再升高，及产气率降低，生产H2S量太大而增加脱硫困难等问题。
2.除尘脱硫：在洗涤塔中，用氨水洗涤发生炉煤气，除去煤气中灰份及SO2。煤气进塔及出塔温度为30～100℃，最佳为77℃。
3.还原变换：在第一变换器中，煤气中CO与触煤氧化铁反应生成CO2，同时触煤被还原成铁：
这一反应为放热反应，变换器的温度控制在527±30℃。
4.燃气：经过第一变换器变换，煤气中还有一部分CO，把上述气体送入燃气锅炉，残留的CO全部被燃烧，氧化成CO2。
5.洗涤：从燃气锅炉出来的气体，在洗涤塔中，用水或氨水淋洗，洗去CO2，得到纯净的合成氨原料气之一-氮气。
6.吹净：经洗涤的纯净氮气送入第二变换器，吹净该变换器以备下一步用。氮气按所需要比例送合成氨工段，多余部分则放空。变换器的温度保持在527±30℃。
7.氧化变换：把燃气锅炉产生的水蒸汽引入第三变换器，水蒸汽与触煤铁反应：
触媒铁被氧化，水蒸汽被还原生成氢。氢气按三倍于氮气的量送到合成氨工段。变换器的温度保持在527±30℃。
第一、二、三变换器的还原、吹净、氧化三个过程是循环进行的。全流程是在常压下操作。
燃气锅炉所产生的水蒸汽是中压（25公斤/毫米2）蒸汽，送汽轮机发电工段。
图面说明：附图为本发明的工艺流程图。
现结合附图与实施例进一步说明本发明。
在发生炉中，用烟煤作原料气化，反应温度保持在950～1000℃。高温的空气煤气经过热交换器温度下降到77±10℃后送到脱硫塔，用氨水喷淋除尘脱硫。脱硫后的空气煤气丝热交换器加热后，温度升至508±10℃，送至茅一变换器，煤气中的CO与Fe3O4反应变换成CO2及Fe。变换器中触煤还原时反应温度为450～550℃，最好为527℃。空气煤气中还有一半CO末被还原，在燃气锅炉中CO被燃尽，锅炉产生的水蒸汽供合成氨原料气及发电用。锅炉排出的烟气总量的1/3经热交换器，冷却后送入洗涤塔，洗去其中的CO2，只剩N2及微量O2，再经热交换器，烟气被加热到400～460℃通入变换器中，吹净其中残剩的空气煤气及CO2，烟气中的微量O2与Fe反应被除之。吹净初期的气体因含有CO2，因其温度高达500℃左右，故用于干燥原料煤。吹净未期的烟气是纯净的N2，用它与H2按1∶3的比例送合成氨工段。其用量为吹净气体量的15～20%，最好17%。变换器吹净期结束后向其中送入压力为1～2公斤/毫米2，干度为0.7～0.8的湿蒸汽，水与触媒铁氧化还原反应，生成H2和Fe3O4这一反应为放热反应，使触媒的温度保持在450～550℃。在此温度范围内，水转化为氢的转化率为80～84%。氢气经冷却，其中的水被冷凝分离出纯氢与氮，按3∶1比例混合成合成氨原料气。
三个变换器按还原-吹净-氧化期循环使用。
用空气煤气代替半水煤气生产合成氨原料气，本发明的显著特点在于：
1.能用劣质无烟煤及烟气为原料。
2.热能得到较充分利用，使煤耗下降。
3.脱除SO2工艺上比脱H2S容易。
4.氢与氮分期制取可使合成氨原料气的氢氮比容易控制。
5.原料气的纯度高，几乎不含CO，CO2及CH4，因此大幅度减轻下步工序的气体精炼的负荷，也大幅度降低了合成氨塔中循环气放空量，提高原料气的利用率。

Claims (3)

1、一种由空气煤气经除尘脱硫、变换过程生产合成氨原料气的工艺，本发明的特征在于：
1、1产气：用劣质无烟煤或烟煤为原料，在发生炉中燃烧，炉内温度保持在950～1000℃，经预热的空气在炉中与煤反应，生成CO、CO2、SO2。
1、2除尘脱硫：在洗涤塔中，用氨水洗涤发生炉煤气，除去煤气中灰份及SO2，煤气进出塔温度为30～100℃。
1、3还原变换：在第一变换器中，煤气中CO与触煤氧化铁反应生成CO2，同时触煤被还原成铁，变换器的温度控制在527±30℃。
1、4燃气：在燃气锅炉中，在还原变换器中残留的部分CO全部氧化成CO2。
1、5洗涤：从燃气锅炉出来的气体，在洗涤塔中用水或氨水淋洗，洗去CO2，得到纯净的氮气。
1、6吹净：经洗涤的纯净氮气送入第二变换器，吹净该变换器以备下一步用，氮气送合成氨工段，变换器的温度保持在527±30℃。
1、7氧化变换：把燃气锅气产生的水蒸汽引入第三变换器，触煤铁与水蒸汽反应，触煤被氧化成氧化铁，水蒸汽被还原成氢气，氢气按比例送合成氨工段，变换器的温度保持在527±30℃。
2、根据权利要求1所述的生产合成氨原料气的工艺，其特征在于：第一、二、三变换器的还原、吹净、氧化三个过程是循环进行的。
3、根据权利要求1所述的生产合成氨原料气的工艺，其特征在于：燃气锅炉所产生的水蒸汽是中压（25公斤/毫米2）蒸汽，送汽轮机发电工段，部分用于产生H2。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047329C (zh) * 1995-07-21 1999-12-15 中国科学院化学研究所 多齿杂键合型铑催化剂及其制法和用途
CN101391746B (zh) * 2007-09-17 2010-12-22 上海标氢气体技术有限公司 小型煤汽化制氢方法
CN101767781B (zh) * 2009-01-04 2012-12-19 马叔骥 治理火电厂尾气污染并副产磷铵及硫酸的循环工艺
CN109028123A (zh) * 2018-07-10 2018-12-18 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 煤粉-生物质锅炉蒸汽耦合改造的方法

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