合成氨幾種原料氣凈化工藝淺析

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1、18小氮肥設(shè)計技術(shù)2005年第26卷第4期"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!合成氨幾種原料氣凈化工藝淺析!!!!!!周大明李孟璐!!!!天脊晉城化工股份有限公司048000"!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"摘要簡述了銅洗%聯(lián)醇%雙甲%醇烴化等幾種原料氣凈化的方法及其特點$關(guān)鍵詞合成氨原料氣凈化合成氨原料氣的凈化是生產(chǎn)中至關(guān)重要的銅洗現(xiàn)場的跑冒滴漏是管理難點$銅液滲漏工序#原料氣微量!CO+CO2"超高將導(dǎo)致氨合

2、成催和再生氣排放污染水體和大氣#不利企業(yè)環(huán)保工化劑中毒而無法運行#目前我國以煤為原料固定作的提高$層氣化的大多數(shù)中小氮肥廠采用銅洗法脫除微2聯(lián)產(chǎn)甲醇減輕了銅洗凈化的生產(chǎn)負(fù)荷量!CO+CO2"$傳統(tǒng)的銅洗法是一種較為落后的凈目前已有相當(dāng)多的中小氮肥廠于銅洗前增化工藝#存在著設(shè)備多%工藝復(fù)雜%操作麻煩而物加了聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝#聯(lián)醇生產(chǎn)不僅增加了企業(yè)化耗高#又是生產(chǎn)中的主要環(huán)境污染源等缺點$隨工產(chǎn)品#更為重要的是減輕了銅洗凈化的負(fù)荷#著耐硫低溫變換催化劑的開發(fā)和精脫硫技術(shù)的變換和脫碳的生產(chǎn)亦相對變得寬松#其綜合效益發(fā)展#近期中小氮肥廠在原料氣凈化中相繼出現(xiàn)是

3、明顯的$各級壓力的聯(lián)產(chǎn)甲醇%甲烷化%雙甲和醇烴化工2.1聯(lián)產(chǎn)甲醇的工藝藝替代銅洗凈化#這些原料氣凈化工藝正逐漸完聯(lián)醇反應(yīng)如下&善和成熟#比傳統(tǒng)銅洗法具有明顯優(yōu)勢$CO+2H2!CH3OH1銅洗凈化工藝的不足CO2+3H2!CH2OH+H2O傳統(tǒng)的銅洗凈化工藝已在中小氮肥廠應(yīng)用許多廠聯(lián)醇是在合成氨投運后增設(shè)的#鑒于了幾十年#現(xiàn)仍然繼續(xù)在大多數(shù)廠中運行$盡管目前中小氮肥廠的生產(chǎn)工藝及壓縮機的具體情銅洗凈化在各廠運行效果不一#但普遍存在著許況#多將聯(lián)醇設(shè)在銅洗之前并與之同壓力級10!多不足$13MPa#謂之中壓聯(lián)醇$1.1銅洗是合成氨生產(chǎn)事故的易發(fā)工序聯(lián)

4、醇生產(chǎn)的工藝流程見圖1$由于銅洗工藝流程長#設(shè)備多#銅液組分受各種因素的影響#各廠銅洗生產(chǎn)都出現(xiàn)過大小不同的事故$許多廠都出現(xiàn)過微量!CO+CO"超高%銅塔帶液%設(shè)備填料堵塞%銅液成分波動%銅比難調(diào)等問題#是事故易發(fā)工序$1.2銅洗法凈化物耗高銅洗在氣體凈化過程中#銅液要補充氨%銅和酸#銅液在低溫下吸收脫除微量而在高溫下解圖1聯(lián)醇工藝流程框圖吸再生#既消耗熱量又消耗冷量!蒸汽和電"#銅注&根據(jù)合成塔內(nèi)件不同亦可在塔前設(shè)塔外換熱器#以提高液在凈化過程吸收了!CO+CO2"#同時亦溶解了入塔溫度#降低入水冷排溫度#亦可設(shè)余熱回收裝置$H2有效氣體#即使

5、設(shè)置了再生回收#仍然存在著2.2聯(lián)醇的生產(chǎn)運行氣體的損失$銅洗運行成本各廠水平不一#物耗聯(lián)醇生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟#合成塔內(nèi)件以有所差異#但一般不低于50元/tNH3#甚至高達均溫型為多#催化劑以C207%C301和Wc’"!#"為100元/tNH3以上$主$催化劑的升溫還原多引用精煉氣#精煉氣應(yīng)1.3銅洗是生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境較差#污染多的工序嚴(yán)格控制NH3含量和硫含量#H2&70%$75%$升第4期周大明!等)合成氨幾種原料氣凈化工藝淺析19溫還原期間應(yīng)盡量保持在低溫和低壓狀態(tài)下出收"若銅洗#變換#脫碳和合成工序為生產(chǎn)’瓶頸(水!以提高催化劑活性"穩(wěn)定聯(lián)

6、醇生產(chǎn)的重要環(huán)的廠家!聯(lián)醇投運解決’瓶頸(問題!其效益則更節(jié)是抓好氣體進#出的凈化!既要求變換氣經(jīng)濕為突出"法脫硫!脫碳?xì)膺€要經(jīng)精脫硫!入聯(lián)醇?xì)怏w總硫3低壓甲烷化凈化技術(shù)-6含量!0.1"10"聯(lián)醇?xì)庖?jīng)醇洗塔!以減少和避原料氣甲烷化凈化是氣相中$CO+CO2%在催免氣態(tài)甲醇帶入銅洗!引發(fā)銅液起泡!氨酸比失化劑作用下與H2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CH4而得以凈化!調(diào)!甚至?xí)霈F(xiàn)甲醇羰化反應(yīng)"是早期氮肥生產(chǎn)的一種傳統(tǒng)氣體凈化工藝!近年聯(lián)醇原料氣的凈化!要根據(jù)原料和相關(guān)氣化由于精脫硫技術(shù)的發(fā)展而在中小氮肥廠中引起狀況增加對氯和羰基鐵的檢測和脫除"有的原料重視"甲烷化

7、氣體凈化技術(shù)應(yīng)該說較銅洗先進合氣中含有噻吩$C4H4S%!其衍生物最為穩(wěn)定!在變理!而本身技術(shù)成熟"甲烷化反應(yīng)是一種強放熱換反應(yīng)中難以轉(zhuǎn)化分解!會對催化劑形成危害&反應(yīng))噻吩要在鉬酸鈷催化劑作用下加氫轉(zhuǎn)化為H2S后3H2+CO"CH4+H2O+206.37kJ進行脫除"4H2+CO2"CH4+2H2O+165.35kJ聯(lián)醇生產(chǎn)變換氣中CO含量一般控制在甲烷化要求變換中CO含量+0.3%!2.0%#5.0%左右!脫碳?xì)釩O2含量應(yīng)控制在!$CO+CO2%,0.7%!以控制催化劑床層的溫度"40.4%!而醇氨比應(yīng)在0.25內(nèi)!年產(chǎn)10$10t/aNH3

8、$CO+CO2%含量指標(biāo)的要求在以煤為原料固定層4達到12.5%10t/a$NH3&CH3OH%為宜!醇氨比過氣化的中小氮