[发明专利]一种清洁低能耗合成氨生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种清洁低能耗合成氨生产方法，具体是以富氧加压气化贫煤联产尿素和甲醇的合成氨生产方法。

背景技术

国内近年为氮肥企业引进的煤制气方法，不论是水煤浆加压气化法或是干煤粉进料的加压气化法，都是液态排渣，对气化煤有一定要求。对国内许多高灰份、高含硫量的各种煤种都不能经济合理地加以利用，而且专利费用高、条件苛刻、客户须附带购进专利商的气化炉及其附属设备，导致制气装置的基建费用相当高，影响产品生产成本。

2006年我国全国氮肥产量(折纯)为3869万吨，其中70％以上是由以无烟块煤为原料的中小型氮肥企业生产的。由于制气工艺落后、原料煤耗和能耗偏高、污染严重。特别是10多年来，无烟煤价格不断飙升、电费及运输费不断上涨，致使这大批中小型氮肥企业，尤其是其中70％远离原料煤产地的氮肥企业，经济效益每况愈下，处境十分困难。

发明内容

为了解决国内中型氮肥企业面临的困境，本发明提出了以劣质煤为原料联产尿素和甲醇的低能耗合成氨方法。

工艺流程见图1。工艺描述如下：

原料小粒度贫煤(5～8mm)经溜槽流入煤斗，再经自动操作的煤锁由两根加煤管加入加压气化炉内，富氧经富氧压缩机提压，再经加热器加热后与水蒸汽从炉底引入，生成的粗煤气经炉内旋分器由气化炉的煤气出口引出，再经炉外旋分器除去煤粉尘后进入高温部分氧化炉，用富氧烧掉煤气中的焦油并部分氧化煤气中的甲烷至0.5％后，进废热锅炉产生高中压蒸汽。

气化炉气化剂中蒸汽由废热锅炉送来，出废热锅炉的粗煤气经换热升温至300℃进高温变换炉进行变换反应，出高温变换炉的高变气经煤气换热器、CO₂再生塔的再沸器、脱盐水加热器、回收热量后降温至100℃左右进入CO₂吸收塔，用MDEA(甲基二乙醇胺)溶液将变换气中的CO₂脱除到符合尿素的生产要求。吸收富液送气提闪蒸塔，先闪蒸后气提成半贫液送回CO₂吸收塔中部，其余送CO₂再生塔进行再生，再生贫液冷却后送CO₂吸收塔顶部。

出CO₂吸收塔的变换气经合成气压缩机升压到尿素反应压力，进入联产尿素装置的气提塔，将尿素合成塔送来的尿液进行气提回收尿液中的氨后、进卧式冷凝器与液氨进行反应生成尿素，同时变换气中的CO₂亦被脱除掉。

出卧式冷凝器的变换气尚含有大量氨，先经水冷器用水将大量氨冷凝下来，继而经氨洗涤塔，先后用甲胺液、冷凝液将氨洗涤回收后，送联产甲醇合成塔生产甲醇。联产甲醇的尾气主要是含有微量CO和CO₂的合成气，经压缩机提压到氨合成压力，进醇烃化精制塔，将合成气中CO和CO₂精制到合格后，进氨合成塔生产合成氨。

本发明中所用的气化炉采用的双管加煤器能使小粒度煤均匀分布于煤层面上。其主要气化指标，根据国外工业试烧结果，与50mm块焦基本相同。采用炉内、炉外旋分器以减少煤气中的煤粉尘量，虽在煤气炉生产是首次尝试，但在炼油催化裂化的再生烟气催化剂回收有成功经验，技术是成熟的。经过三旋回收，烟气进烟机的催化剂含量可降至5～6PPM左右。

本发明的特点是：原料来源广泛，各种煤种包括烟煤、贫煤、瘦煤、无烟煤、褐煤都可用，高灰份，高含硫量的亦可以用。

1.原料小粒度贫煤的粒度及其分布：

＜5mm不超过6％，5～8mm 72％，其余＞8mm；

2.气化炉是以富氧和水蒸汽为气化剂，固定层固态排渣气化炉，采用双管加煤器使小粒度煤均匀分布于煤层面上，炉内炉外设旋分器以减少出炉煤气中的煤粉尘量。

3.为解决贫煤加压制气造成的焦油污染环境和煤气中甲烷含量增高，增设高温部分氧化炉、用富氧将粗煤气中的焦油全部氧化掉，将煤气中的甲烷部分氧化到0.5％左右。

4.为满足联产尿素的生产要求、高变气中的CO₂需部分脱除，脱碳方法按产品要求相应选用。

5.以加压富氧连续气化法取代常压空气间歇气化法，可大幅降低原料煤耗、电耗、能耗，更重要的是消除含CO，SO₂吹风气放空污染大气和含酚和氰煤气水排放污染江河。

本发明如果还联产碳铵或联产纯碱，流程分别选用浓氨水脱碳并产碳铵，或用氨盐水脱碳并产碳酸氢钠。

本发明制氨方法的气化技术与引进的两种气化技术的主要气化指标比较。

基础：1000NM³(CO+H₂)