CN116835609A - 一种实现甲醇、液氨联合生产的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，包括甲醇生产系统和液氨生产系统，所述甲醇生产系统与所述液氨生产系统之间设有PSA提氢装置，所述PSA提氢装置一端与所述甲醇生产系统通过管道连接，其另一端通过管道与所述液氨生产系统连接。本发明采用上述的一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，通过PSA提氢装置连接甲醇生产工艺和液氨生产工艺，实现结合市场情况，灵活调整不同产品产量，提高企业效益的目的；PSA提氢装置制得的高纯氢气用于生产合成氨的技术完善先进，不存在技术风险。
Description
技术领域
本发明涉及洁净煤气化技术领域，尤其是涉及一种实现甲醇、液氨联合生产的系统。
背景技术
在洁净煤气化技术领域，生产甲醇的主反应方程式为CO+2H2→CH3OH，生产液氨的主反应方程式为N2+3H2→2NH3。生产甲醇的原料气CO对生产液氨来说反而是一种有害物质，会导致合成氨触媒中毒而失去活性。所以，现洁净煤气化生产甲醇及生产液氨一般都为独立生产装置及工艺。甲醇和合成氨生产成本基本接近，但甲醇市场价格受国际市场影响波动幅度较大，而近几年液氨市场价格持续上涨，对于同时拥有甲醇和液氨两种产品的企业来说，就容易造成企业效益完全受限于产品的市场价格，无法使企业效益最大化。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，在甲醇和合成氨总产能不变，不新增煤耗和能耗，结合市场情况，灵活调整不同产品产量，提高企业效益。
为实现上述目的，本发明提供了一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，包括甲醇生产系统和液氨生产系统，所述甲醇生产系统与所述液氨生产系统之间设有PSA提氢装置，所述PSA提氢装置一端与所述甲醇生产系统通过管道连接，其另一端通过管道与所述液氨生产系统连接。
优选的，所述甲醇生产系统包括甲醇气化装置，所述甲醇气化装置通过管道与甲醇变换装置连接，所述甲醇变换装置通过管道与甲醇低温甲醇洗装置连接，所述甲醇低温甲醇洗装置通过管道与甲醇合成压缩装置连接，所述甲醇合成压缩装置通过管道与甲醇合成装置连接，所述甲醇合成装置与甲醇精馏装置连接。
优选的，所述液氨生产系统包括合成氨气化装置，所述合成氨气化装置通过管道与合成氨变换装置连接，所述合成氨变换装置通过管道与合成氨低温甲醇洗装置连接，所述合成氨低温甲醇洗装置通过管道与液氮洗装置连接，所述液氮洗装置通过管道与氨合成压缩装置连接，所述氨合成压缩装置通过管道与氨合成装置连接。
优选的，所述甲醇合成压缩装置处设有出气口，所述出气口与所述PSA提氢装置连接，所述PSA提氢装置的另一端连接在氨合成压缩装置的入口处。
本发明还提供了一种实现甲醇、液氨联合生产的方法，包括甲醇生产方法和液氨生产方法。
优选的，所述甲醇生产方法包括以下流程：原料煤进入甲醇气化装置中，制取以CO和H2为主要成分的甲醇粗合成气，合成的甲醇粗合成气进入甲醇变换装置，在甲醇变换装置中，甲醇粗合成气中少量的CO被转化成CO2，甲醇粗合成气转变成甲醇变换气，甲醇变换气进入甲醇低温甲醇洗装置中，除去甲醇变换气中的CO2，变为低压甲醇合成气，低压甲醇合成气进入甲醇合成压缩装置中加压变为高压甲醇合成气，高压甲醇合成气通过管道进入甲醇合成装置，在甲醇合成装置中CO和H2在催化剂的作用下反应生成甲醇。
优选的，所述液氨生产方法包括以下流程：原料煤进入合成氨气化装置中，制取以CO和H2为主要成分的液氨粗合成气，液氨粗合成气进入合成氨变换装置，液氨粗合成气中的CO被转换成CO2，液氨粗合成气转变为液氨变换气，液氨变换气进入合成氨低温甲醇洗装置，除去液氨变换气中的CO2变为液氨净化气，液氨净化气进入液氮洗装置，添加氮气后变为液氨合成气，液氨合成气中并入PSA提氢装置中生成的氢氮气进入氨合成压缩装置，提高压力后进入氨合成装置，在氨合成装置中N2和H2在催化剂的作用下反应生产氨。
优选的，所述PSA提氢装置中的气体为自甲醇合成压缩装置出口处抽出的部分气体即去PSA合成气，去PSA合成气进入PSA提氢装置进行提纯，生成纯度为99.9％、氧原子<10ppm的氢气以及解析气，生成氢气后通过管道向氢气中配入氮气，进入氨合成压缩装置，变成H2:N2＝3:1的氢氮气，解析气进入合成氨变换装置回收利用。
因此，本发明采用上述一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，通过PSA提氢装置连接甲醇生产工艺和液氨生产工艺，实现结合市场情况，灵活调整不同产品产量，提高企业效益的目的；PSA提氢装置制得的高纯氢气用于生产合成氨的技术完善先进，不存在技术风险。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明一种实现甲醇、液氨联合生产的系统实施例的流程图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，包括甲醇生产系统和液氨生产系统，甲醇生产系统用于生产甲醇，液氨生产系统用于生产液氨。甲醇生产系统与液氨生产系统之间设有PSA提氢装置，PSA提氢装置一端与甲醇生产系统通过管道连接，其另一端通过管道与液氨生产系统连接，甲醇合成压缩装置处设有出气口，出气口与PSA提氢装置连接，PSA提氢装置的另一端连接在氨合成压缩装置的入口处。PSA提氢装置用于使甲醇生产系统中的部分气体提纯后用于生产液氨，实现甲醇液氨联合生产，能够灵活调节不同产品的产量。
甲醇生产系统包括甲醇气化装置，甲醇气化装置用于将原料煤制取出以CO和H2为主要成分的甲醇粗合成气。甲醇气化装置通过管道与甲醇变换装置连接，在甲醇变换装置中，甲醇粗合成气中的少量CO与水蒸汽反应使CO转换成CO2，粗合成气中的CO由60％调整至20％左右，以满足合成甲醇时化学反应需要的氢碳比。甲醇粗合成气转变为甲醇变换气。甲醇变换装置通过管道与甲醇低温甲醇洗装置连接，甲醇低温甲醇洗装置用于除去甲醇变换气中的CO2，甲醇变换气变为低压甲醇合成气。甲醇低温甲醇洗装置通过管道与甲醇合成压缩装置连接，甲醇合成压缩装置用于提高甲醇合成气的压力，甲醇合成气变为高压甲醇合成气。甲醇合成压缩装置通过管道与甲醇合成装置连接，甲醇合成装置用于使CO和H2在催化剂的作用下反应生成甲醇。甲醇合成装置与甲醇精馏装置连接，甲醇精馏装置用于对生成的甲醇进行精馏，将甲醇中的杂质去除掉。
液氨生产系统包括合成氨气化装置，合成氨气化装置用于制取以CO和H2为主要成份的液氨粗合成气。合成氨气化装置通过管道与合成氨变换装置连接，合成氨变换装置将甲醇粗合成气中少量的CO被转换为CO2，甲醇粗合成气转变为液氨变换气，液氨变换气中的CO的含量<0.6％。合成氨变换装置通过管道与合成氨低温甲醇洗装置连接，合成氨低温甲醇洗装置用于除去变换气中的CO2后变为液氨净化气。合成氨低温甲醇洗装置通过管道与液氮洗装置连接，液氮洗装置用于添加氮气，添加氮气后液氨净化气变为液氨合成气。液氮洗装置通过管道与氨合成压缩装置连接，氨合成压缩装置用于提高液氨合成气的压力。氨合成压缩装置通过管道与氨合成装置连接，氨合成装置内N2和H2在催化剂的作用下反应生成氨。
本发明还提供了一种实现甲醇、液氨联合生产的方法，包括甲醇生产方法和液氨生产方法。
甲醇生产方法包括以下流程：原料煤进入甲醇气化装置中，制取以CO和H2为主要成分的甲醇粗合成气，合成的甲醇粗合成气进入甲醇变换装置，在甲醇变换装置中，甲醇粗合成气中少量的CO被转化成CO2，甲醇粗合成气转变成甲醇变换气，甲醇变换气进入甲醇低温甲醇洗装置中，除去甲醇变换气中的CO2，变为低压甲醇合成气，低压甲醇合成气进入甲醇合成压缩装置中加压变为高压甲醇合成气，高压甲醇合成气通过管道进入甲醇合成装置，在甲醇合成装置中CO和H2在催化剂的作用下反应生成甲醇。
液氨生产方法包括以下流程：原料煤进入合成氨气化装置中，制取以CO和H2为主要成分的液氨粗合成气，液氨粗合成气进入合成氨变换装置，液氨粗合成气中的CO被转换成CO2，液氨粗合成气转变为液氨变换气，液氨变换气进入合成氨低温甲醇洗装置，除去液氨变换气中的CO2变为液氨净化气，液氨净化气进入液氮洗装置，添加氮气后变为液氨合成气，液氨合成气中并入PSA提氢装置中生成的氢氮气进入氨合成压缩装置，提高压力后进入氨合成装置，在氨合成装置中N2和H2在催化剂的作用下反应生产氨。
PSA提氢装置中的气体为自甲醇合成压缩装置出口处抽出的部分气体即去PSA合成气，去PSA合成气进入PSA提氢装置进行提纯，生成纯度为99.9％、氧原子<10ppm的氢气以及解析气，生成氢气后通过管道向氢气中配入氮气，进入氨合成压缩装置，变成H2:N2＝3:1的氢氮气，解析气进入合成氨变换装置回收利用。
本发明在运行过程中各气体的组份、温度、压力参数，如表1所示：
表1运行过程中各气体的组份、温度、压力参数
因此，本发明采用上述一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，通过PSA提氢装置连接甲醇生产工艺和液氨生产工艺，实现结合市场情况，灵活调整不同产品产量，提高企业效益的目的；PSA提氢装置制得的高纯氢气用于生产合成氨的技术完善先进，不存在技术风险。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，其特征在于：包括甲醇生产系统和液氨生产系统，所述甲醇生产系统与所述液氨生产系统之间设有PSA提氢装置，所述PSA提氢装置一端与所述甲醇生产系统通过管道连接，其另一端通过管道与所述液氨生产系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，其特征在于：所述甲醇生产系统包括甲醇气化装置，所述甲醇气化装置通过管道与甲醇变换装置连接，所述甲醇变换装置通过管道与甲醇低温甲醇洗装置连接，所述甲醇低温甲醇洗装置通过管道与甲醇合成压缩装置连接，所述甲醇合成压缩装置通过管道与甲醇合成装置连接，所述甲醇合成装置与甲醇精馏装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，其特征在于：所述液氨生产系统包括合成氨气化装置，所述合成氨气化装置通过管道与合成氨变换装置连接，所述合成氨变换装置通过管道与合成氨低温甲醇洗装置连接，所述合成氨低温甲醇洗装置通过管道与液氮洗装置连接，所述液氮洗装置通过管道与氨合成压缩装置连接，所述氨合成压缩装置通过管道与氨合成装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的系统，其特征在于：所述甲醇合成压缩装置处设有出气口，所述出气口与所述PSA提氢装置连接，所述PSA提氢装置的另一端连接在氨合成压缩装置的入口处。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的方法，其特征在于：包括甲醇生产方法和液氨生产方法。
6.根据权利要求5所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的方法，其特征在于：所述甲醇生产方法包括以下流程：原料煤进入甲醇气化装置中，制取以CO和H2为主要成分的甲醇粗合成气，合成的甲醇粗合成气进入甲醇变换装置，在甲醇变换装置中，甲醇粗合成气中少量的CO被转化成CO2，甲醇粗合成气转变成甲醇变换气，甲醇变换气进入甲醇低温甲醇洗装置中，除去甲醇变换气中的CO2，变为低压甲醇合成气，低压甲醇合成气进入甲醇合成压缩装置中加压变为高压甲醇合成气，高压甲醇合成气通过管道进入甲醇合成装置，在甲醇合成装置中CO和H2在催化剂的作用下反应生成甲醇。
7.根据权利要求5所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的方法，其特征在于：所述液氨生产方法包括以下流程：原料煤进入合成氨气化装置中，制取以CO和H2为主要成分的液氨粗合成气，液氨粗合成气进入合成氨变换装置，液氨粗合成气中的CO被转换成CO2，液氨粗合成气转变为液氨变换气，液氨变换气进入合成氨低温甲醇洗装置，除去液氨变换气中的CO2变为液氨净化气，液氨净化气进入液氮洗装置，添加氮气后变为液氨合成气，液氨合成气中并入PSA提氢装置中生成的氢氮气进入氨合成压缩装置，提高压力后进入氨合成装置，在氨合成装置中N2和H2在催化剂的作用下反应生产氨。
8.根据权利要求7所述的一种实现甲醇、液氨联合生产的方法，其特征在于：所述PSA提氢装置中的气体为自甲醇合成压缩装置出口处抽出的部分气体即去PSA合成气，去PSA合成气进入PSA提氢装置进行提纯，生成纯度为99.9％、氧原子<10ppm的氢气以及解析气，生成氢气后通过管道向氢气中配入氮气，进入氨合成压缩装置，变成H2:N2＝3:1的氢氮气，解析气进入合成氨变换装置回收利用。
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