CN106145158A

CN106145158A - 一种合成氨的生产方法

Info

Publication number: CN106145158A
Application number: CN201510221070.4A
Authority: CN
Inventors: 黄光晖; 黄光曜; 黄德夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-25
Filing date: 2015-04-25
Publication date: 2016-11-23

Abstract

本发明的一种合成氨的生产方法，是在现有的以煤为原料利用固定层煤气炉来制取半水煤气，再以半水煤气为原料气来生产合成氨的系统上增加套一个高纯制氮工段，由制氮机生产出的高纯N₂按比例送到氢气和氮气的混合器，同由固定层煤气炉生产出的水煤气经脱硫、变换、脱碳、精化等流程后制成合格的氢氮气混合再送氨合成工段生产合成氨；系统产能大幅提升，单位氨产量的电耗显著下降，且无过剩CO₂的排放；同时投资少，成本显著降低。

Description

一种合成氨的生产方法

技术领域：

本发明是为以煤为原料的小氮肥行业提供一种合成氨的生产方法。

背景技术：

现有的中小氮肥行业生产合成氨的方法，主要是以块煤和粉煤成型后的型煤为原料，利用固定层煤气发生炉来制取半水煤气，其主要成份(CO+H₂)为(66％——72％)、CO₂为(9％——14％)、N₂为(16％——23％)，然后将煤气发生炉出来的半水煤气送入气柜，由罗茨机加压将半水煤气送到脱硫工段脱除H₂S，然后由压缩机加压送变换工段将CO转换成(CO₂+H₂)，然后再由压缩机加压送到脱碳工段将CO₂分离出来，然后再由压缩机加压送到精化工段进一步精化除去微量的CO和CO₂等，制成合格的H₂和N₂，然后再由压缩机加压送到氨合成工段生产出合成氨(NH₃)，然后再把生成的NH₃和已经分离出的CO₂反应生产出尿素等氮肥，因该生产方法用的原料气是用煤转化成的半水煤气，其中有效气体(CO+H₂)只为(66％——72％)，而(CO₂+N₂)达30％左右，(CO₂+N₂)在整个生产过程中占用了整个生产装置的有效体积，使装置的生产能力受到严重限制，同时这部分气体在整个生产过程中消耗了大量的动力，电耗居高不下，成为耗能大户，生产成本也无法同先进的大氮肥企业接轨，一直靠政府政策扶持，另外生产过程中产生了过剩的CO₂，还需排放，对环境也不利。

发明目的：本发明的目的是提供一种动力消耗低，装置产量大，生产成本低，无过剩的CO₂排放，同时投资少，只需对现有的以煤炭为原料利用固定层煤气发生炉来制取半水煤气，再以半水煤气为原料气生产合成氨的系统进行必要的改造即可，使生产成本显著下降，使落后的产业换发新的生机。

发明内容：

本发明的目的是这样实现的，一种合成氨的生产方法，是在现有的以煤为原料利用固定层煤气发生炉来制取半水煤气，再以半水煤气为原料气来生产合成氨的系统上增加一个高纯制氮工段，该工段以空气为原料，由制氮机生产出合格的高纯氮，然后经甲醇洗进一步精化后由加压机将氮气送到加压贮气塔，再由贮气塔按比例将氮气送到氢气和氮气的混合器，同时将制氮机分离出来的氧气送到煤气生产工段，然后将固定层煤气发生炉由原来制取半水煤气的程序调整到制取水煤气的程序上来制取水煤气；由固定层煤气发生炉生产出的水煤气其主要成份(CO+H₂)为(83％——90％)、CO₂为(4％——6％)、N₂为(3％——6％)，然后将煤气发生炉出来的水煤气送入气柜，由罗茨机加压将水煤气送到脱硫工段脱除H₂S，然后由压缩机加压送变换工段将CO转换成(CO₂+H₂)，然后再由压缩机加压送到脱碳工段将CO₂分离出来，然后再由压缩机加压送到精化工段进一步精化除去微量的CO和CO₂等，制成合格的H₂和N₂，然后再由压缩机加压送到氨合成工段的氢气和氮气的混合器，并和由制氮系统送来的N₂按比例混合，然后再将符合比例要求的H₂和N₂送入氨合成塔进行反应，生产出合成氨(NH₃)；本发明的生产方法中的精化工段，可以是铜洗工艺或醇烃化工艺或醇烷化工艺或甲醇洗工艺；本发明的生产方法中的高纯制氮工段，可以采用深冷制氧同时获得高纯氮的方法，也可采用变压吸附制氮法获得高纯氮，也可采用膜分离法获得高纯氮；本发明的生产方法中的水煤气的制取，可以采用固定层煤气发生炉纯氧连续气化法制取，也可采用固定层煤气发生炉间歇气化法制取；本发明的生产方法由于使用的原料气为水煤气，其有效气体成份(CO+H₂)比半水煤气中的(CO+H₂)高出(18％——22％)，所以装置的产能也提升了(18％——22％)，同时由于制氮系统采用蒸汽拖动机，动力消耗低，在产能提升(18％——22％)时整体动力略有上升，所以生产合成氨的单位动力消耗下降(15％——20％)，增产降本十分显著，同时无过剩CO₂的排放。

发明优点：本发明的一种合成氨的生产方法具有的优点是：使现有的以煤为原料利用固定层煤气发生炉来制取半水煤气，再由半水煤气生产合成氨的系统的产能得到大幅提升，同时使单位氨产量的动力能耗显著下降，且无过剩的CO₂排放；整体投资少，同时水煤气的制取只需将现有的固定层煤气发生炉由原来制取半水煤气的程序调整到制取水煤气的程序上来即可生产出水煤气，简单易操作；另外制氮系统机能化程度高，安全系数高，总之能使生产成本显著降低，使落后的产业换发生机。

说明书附图

附图的说明如下：

图1为合成氨生产过程的流程简图，图中1为制氮工段、2为水煤气制造工段、3为气柜、4为脱硫工段、5为变换工段、6为脱碳工段、7为精炼或醇化工段、8为多段压缩工段、9为N₂贮气塔、10为H₂和N₂混合器、11为氨合成工段、12为造肥工段、13为罗茨机、14为甲醇洗工段、15为成品包装工段。

实施例：

本发明将结合附图，以某合成氨氮肥厂的改造为实施例，作进一步详细描述：该厂原设计能力为年产30万吨合成氨52万吨尿素，采用固定层煤气发生炉生产半水煤气来制取合成氨的生产方法，其吨氨电耗为1356KW，年产量一直未突破设计能力，且成本居高不下，在亨受国家优惠电价和免征增值税的条件下，仍然亏损严重。采用本发明后，投资4800万元人民币，新上一套20000M³/h高纯氮制氮装置及配套设备，并将原固定层煤气发生炉制取半水煤气的运行程序改成制取水煤气的程序来制取水煤气，然后再由水煤气生产合成氨，运行后其吨氨电耗降为1050KW，并且合成氨年产能达到36万吨，尿素年产能达到63万吨，吨氨成本下降286元，实现盈利。主要经济技术指标如下表所示：

主要经济技术指标对比分析：

Claims

1.一种合成氨的生产方法，是在现有的以煤为原料利用固定层煤气发生炉来制取半水煤气，再以半水煤气为原料气来生产合成氨的系统上增加一个高纯制氮工段，该工段以空气为原料，由制氮机生产出合格的高纯氮，然后经甲醇洗进一步精化后由加压机将氮气送到加压贮气塔，再由贮气塔按比例将氮气送到氢气和氮气的混合器，同时将制氮机分离出来的氧气送到煤气生产工段，然后将固定层煤气发生炉由原来制取半水煤气的程序调整到制取水煤气的程序上来制取水煤气；由固定层煤气发生炉生产出的水煤气其主要成份(CO+H₂)为(83％——90％)、CO₂为(4％——6％)、N₂为(3％——6％)，然后将煤气发生炉出来的水煤气送入气柜，由罗茨机加压将水煤气送到脱硫工段脱除H₂S，然后由压缩机加压送变换工段将CO转换成(CO₂+H₂)，然后再由压缩机加压送到脱碳工段将CO₂分离出来，然后再由压缩机加压送到精化工段进一步精化除去微量的CO和CO₂等，制成合格的H₂和N₂，然后再由压缩机加压送到氨合成工段的氢气和氮气的混合器，并和由制氮系统送来的N₂按比例混合，然后再将符合比例要求的H₂和N₂送入氨合成塔进行反应，生产出合成氨(NH₃)。

2.根据权利要求1所述的一种合成氨的生产方法，其特征在于：生产合成氨的原料气是由固定层煤气发生炉制取出来的水煤气经过脱硫、变换、脱碳、精化后的氢氮气和高纯制氮工段送来的氮气按比例混合进入氨合成工段的。

3.根据权利要求1所述的一种合成氨的生产方法，其特征在于：高纯制氮工段，可以采用深冷制氧同时获得高纯氮的方法，也可采用变压吸附制氮法获得高纯氮，也可采用膜分离法获得高纯氮。