CN107794089A - 合成氨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合成氨的方法。所述合成氨的方法包括提供空分系统、增氧鼓风机、上吹增氧空气阀、煤气炉、洗气塔及气柜，将来自所述空分系统的纯氧与空气在所述增氧鼓风机内配成增氧空气，增氧空气与低压过热蒸汽混合后经上气道进入煤气炉顶部，增氧空气、蒸汽与煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经下吹气装置进入所述洗气塔；进行再次上吹。该方法实现氧气浓度调节和控制。在传统固定床间歇气化工艺基础上将入炉空气中氧气浓度由21％提高到25％‑70％，根据原料条件变化，按需要调节入炉空气氧浓度，增加下吹，稳定燃料层的层次，降低热量损失。在固定床富氧连续气化基础上，增加了每个循环下吹制气阶段，回收了上行气体显热。

Description

合成氨的方法

【技术领域】

本发明涉及固定床气化炉间歇式气化工艺生产合成氨，具体设计一种合成氨的方法。

【背景技术】

来自大气的空气经鼓风机加压至26kPa，经各炉吹风阀、供造气炉使用，空气与蒸汽间歇进入煤气炉内，经吹风、上吹、下吹、二次上吹、空气吹净五个阶段制取半水煤气供后工段使用。煤气炉夹套锅炉生产的蒸汽经管道去余热锅炉过热后由过热管输送至低压蒸汽总管供煤气炉使用。

传统固定床间歇气化工艺特点：技术成熟、操作简单；煤气中有效成分较高，上吹有效气(CO+H2)平均85％，下吹有效气平均96％；适用煤种范围广；投资少；吹风效率低，单炉产气量低，由于进入气化炉燃烧所需的氧气来源于大气，氧气浓度低(21％)，单位时间与炭反应放出的热量少，只能靠延长吹风时间来提高气化层温度，造成吹风效率低，能量利用率低，单炉产气量低；环境污染大，生成的吹风气中含有粉尘、二氧化碳和硫化物，排入大气对环境造成污染。

因此，有必要提供一种合成氨的方法。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种合成氨的方法。

本发明的技术方案如下：

一种合成氨的方法，包括如下步骤：来自空分系统的纯氧与空气在增氧鼓风机内配成增氧空气，经上吹增氧空气阀、进入煤气炉，增氧空气、蒸汽与煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经上吹气装置进入洗气塔，回收显热后进入气柜。

增氧空气经上吹增氧空气阀，低压过热蒸汽经蒸汽总阀、两者在混合器内混合后经上气道进入煤气炉顶部，增氧空气、蒸汽与煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经下吹气装置进入洗气塔，再进入煤气炉的炉膛空层沿煤气炉的炉栅夹缝向下吹；

来自空分系统的纯氧经鼓风机进入煤气炉，进行再次上吹。

优选的，来自所述空分系统的纯氧浓度＞97％。

优选的，所述增氧空气的浓度为25％-70％。

优选的，所述上吹气装置包括依次连通的蒸汽总阀、蒸汽三通阀、混合器、除尘器、上吹煤气阀。

优选的，所述洗气塔内的增氧空气、蒸汽与高温煤气经洗涤、除尘、降温，煤气入气柜。

优选的，所述下吹气装置包括下吹管线和设于所述下吹管线内的下吹煤气阀。

本发明的有益效果在于：

间歇法造气气化层温度峰谷值变化大，气体流向周期变化，对燃料粒度、热稳定性、灰熔点要求高。富氧连续气化由于料层温度、介质流向与流量恒定，因而对燃料要求较低，能适应小粒燃料及型煤和无烟块煤，但富氧连续气化出气温度高，不太适应热稳定性差的煤种，长周期稳定运行受到限制，需定时人工辅助扒块处理，经济性不高。固定床间歇式增氧自热气化，气化层温度峰谷值变化小，温度相对恒定，出气温度低，对燃料要求较低，煤种适应广，对小粒煤、型煤和低挥发份，机械强度与热稳定性差的无烟块煤均能发挥较好的气化效果。

间歇法采用蓄热供热方式，先吹风燃烧放热，吹风气放空带走部分热量，造成燃料多余的损失，燃料层温度峰谷交变，床温波动大，气化效率低。富氧连续气化可以维持气化反应的热平衡，床温平稳，具备了高气化效率的条件，但由于持续上吹气化，出气温度高，上吹带走的热量多，床层气化层底顶温度散而温变大，使得合成氨生产成本和能耗的降低受到限制。而间歇增氧自热气化工艺能够维持气化反应飞热平衡，增设下吹使得气化层底顶温度集中而温变小，床温更加平稳，从而使热量尽量地积蓄在炉内被利用，在高气化效率的状态下，节约了燃料，使得合成氨生产成本和能耗进一步降低。

【附图说明】

图1是本发明固定床合成氨的方法的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请参阅图1，是本发明固定床合成氨的方法的示意图。所述合成氨的方法包括如下步骤：提供空分系统、增氧鼓风机、上吹增氧空气阀2、煤气炉17、洗气塔20及气柜，将来自所述空分系统的纯氧与空气在所述增氧鼓风机内配成增氧空气，经所述上吹增氧空气阀2、进入所述煤气炉17，增氧空气、蒸汽与所述煤气炉17中的碳反应生成的高温煤气经所述上吹气装置进入所述洗气塔20，回收显热后进入所述气柜。

所述上吹气装置包括依次连通的蒸汽总阀4、蒸汽三通阀5、混合器12、除尘器18、上吹煤气阀8。

来自所述空分系统的纯氧与空气在增氧鼓风机内配成一定浓度的增氧空气，经上吹增氧空气阀2、混合器12进入煤气炉17，增氧空气与煤气炉中的碳反应生成高温吹风气，高温吹风气夹带的固体颗粒在除尘器18内沉降，高温气经上吹煤气阀8、干式水封22、煤气总阀10、煤气总管11进入煤气余热锅炉19，回收显热后入洗气塔20，经洗涤、除尘、降温，吹风气入气柜。煤气炉点火升温时采用下述流程：

空气通过吹风阀1从煤气炉17底部进入，空气与煤气炉中的碳反应生成高温吹风气，高温吹风气夹带的固体颗粒在除尘器18内沉降，高温气经烟囱阀7、烟囱21放空。

通过关闭纯氧调节阀，增氧鼓风机只升压空气提煤气炉炉温。

增氧空气经上吹增氧空气阀2，低压过热蒸汽经蒸汽总阀4、蒸汽三通阀5，两者在混合器12内混合后进入煤气炉17底部，增氧空气、蒸汽与煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经除尘器18、上吹煤气阀8、干式水封22、煤气总阀10、煤气总管11进入煤气余热锅炉19，回收显热后进洗气塔20，经洗涤、除尘、降温，煤气入气柜。

增氧空气与低压过热蒸汽混合后经上气道进入煤气炉17顶部，增氧空气、蒸汽与煤气炉17中的碳反应生成的高温煤气经下吹气装置进入所述洗气塔20，再进入所述煤气炉17的炉膛空层沿煤气炉17的炉栅夹缝向下吹。

所述下吹气装置包括下吹管线和设于所述下吹管线内的下吹煤气阀9。

增氧空气经上吹增氧空气阀3，低压过热蒸汽经蒸汽总阀4、蒸汽三通阀5，两者在混合器13内混合后经上气道进入煤气炉17顶部，增氧空气、蒸汽与煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经下吹管线、下吹煤气阀9、干式水封22、煤气总阀10、煤气总管11进入煤气余热锅炉19，回收显热后进洗气塔20，经洗涤、除尘、降温，煤气入气柜。

来所述自空分系统的纯氧经所述增氧鼓风机进入所述煤气炉，进行再次上吹。

来自空分系统的纯氧经蒸汽总阀4、流量调节阀、支管阀、气动开关阀进入增氧鼓风机，鼓风机另一入口空气管线连接大气，空气管线由阀门5控制，两种气体在鼓风机内加压混合，配成所需浓度增氧空气后经出口气动开关阀、手动阀，由出口管线输送至各台煤气炉，经煤气炉各增氧空气阀、混合罐供其使用。为了稳定增氧空气入炉压力防止总管超压，在总管上设置自动放空阀和放空管，当压力大于30kpa时，放空阀自动开启，平时处于稳压调节状态。

增氧空气与过热蒸汽，间歇或混合进入煤气炉，分别经过吹风、上吹、下吹、二次上吹、空气吹净五个阶段，灼热的炭与增氧空气中的氧气和蒸汽反应生成半水煤气供合成氨使用，当增氧空气中氧浓度达到一定程度时，吹风阶段时间为零，增氧空气中的氧气与炭反应放出的热量积聚在炽热的炭层中，能满足炭与蒸汽反应所需要的吸收热量，且生产的半水煤气能满足合成氨工艺的需要。此时原有间歇气化的五个阶段即改为回收、上吹、下吹、二次上吹等四个阶段，原有的吹风阶段产生的吹风气此时全部回收进入气柜，不再对大气造成放空或者送吹风气余热锅炉燃烧利用后再放空，减少对大气的污染。

在本实施例中，来自所述空分系统的纯氧浓度＞97％；所述增氧空气的浓度为25％-70％。

本发明的有益效果在于：

间歇法造气气化层温度峰谷值变化大，气体流向周期变化，对燃料粒度、热稳定性、灰熔点要求高。富氧连续气化由于料层温度、介质流向与流量恒定，因而对燃料要求较低，能适应小粒燃料及型煤和无烟块煤，但富氧连续气化出气温度高，不太适应热稳定性差的煤种，长周期稳定运行受到限制，需定时人工辅助扒块处理，经济性不高。固定床间歇式增氧自热气化，气化层温度峰谷值变化小，温度相对恒定，出气温度低，对燃料要求较低，煤种适应广，对小粒煤、型煤和低挥发份，机械强度与热稳定性差的无烟块煤均能发挥较好的气化效果。

间歇法采用蓄热供热方式，先吹风燃烧放热，吹风气放空带走部分热量，造成燃料多余的损失，燃料层温度峰谷交变，床温波动大，气化效率低。富氧连续气化可以维持气化反应的热平衡，床温平稳，具备了高气化效率的条件，但由于持续上吹气化，出气温度高，上吹带走的热量多，床层气化层底顶温度散而温变大，使得合成氨生产成本和能耗的降低受到限制。而间歇增氧自热气化工艺能够维持气化反应飞热平衡，增设下吹使得气化层底顶温度集中而温变小，床温更加平稳，从而使热量尽量地积蓄在炉内被利用，在高气化效率的状态下，节约了燃料，使得合成氨生产成本和能耗进一步降低。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种合成氨的方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供空分系统、增氧鼓风机、上吹增氧空气阀、煤气炉、洗气塔及气柜，将来自所述空分系统的纯氧与空气在所述增氧鼓风机内配成增氧空气，经所述上吹增氧空气阀、进入所述煤气炉，增氧空气、蒸汽与所述煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经所述上吹气装置进入所述洗气塔，回收显热后进入所述气柜；

增氧空气与低压过热蒸汽混合后经上气道进入煤气炉顶部，增氧空气、蒸汽与煤气炉中的碳反应生成的高温煤气经下吹气装置进入所述洗气塔，再进入所述煤气炉的炉膛空层沿煤气炉的炉栅夹缝向下吹；

来所述自空分系统的纯氧经所述增氧鼓风机进入所述煤气炉，进行再次上吹。

2.根据权利要求1所述的合成氨的方法，其特征在于：来自所述空分系统的纯氧浓度＞97％。

3.根据权利要求1所述的合成氨的方法，其特征在于：所述增氧空气的浓度为25％-70％。

4.根据权利要求1所述的合成氨的方法，其特征在于：所述上吹气装置包括依次连通的蒸汽总阀、蒸汽三通阀、混合器、除尘器、上吹煤气阀。

5.根据权利要求4所述的合成氨的方法，其特征在于：所述洗气塔内的增氧空气、蒸汽与高温煤气经洗涤、除尘、降温，煤气入气柜。

6.根据权利要求1所述的合成氨的方法，其特征在于：所述下吹气装置包括下吹管线和设于所述下吹管线内的下吹煤气阀。