[发明专利]一种等压氨合成并联产含碳化学品的工艺

权利要求书

1.一种等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对含碳原料气进行净化处理以降低其中的硫和砷含量；

S2、将步骤S1得到的净化气送入反应器中以进行CO转化反应，反应产物经分离后得到含碳化学品，剩余尾气依次经脱碳和提氢后得到氢气；

S3、将步骤S2得到的氢气与氮气以体积比(1.65～2.45)：1的比例混匀后作为合成氨原料气，在第一钌基催化剂存在的条件下发生反应；

S4、步骤S3得到的反应气在压力为5～7.5MPa、温度为360～430℃、体积空速为6000～12000h^-1及第二钌基催化剂存在的条件下发生反应；

所述第二钌基催化剂以氮掺杂的镁铝水滑石的焙烧产物为载体，所述焙烧产物中含有30～60v％的尖晶石相；

S5、步骤S4得到的反应气经氨分离后，未分离出的氨与未反应的氢、氮的混合气循环至步骤S3中用于配制合成氨原料气；

其中，所述含碳原料气为煤基合成气、生物基合成气、天然气、煤层气、页岩气中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，步骤S1先对所述含碳原料气进行甲烷重整制合成气，再对重整后的气体进行净化处理。

3.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，所述CO转化反应为费托合成反应、制低碳醇反应、制低碳烯烃反应中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，步骤S2中所述尾气先进行CO变换之后再进行脱碳。

5.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，步骤S3的反应压力为5.5～7.5MPa、温度为380～435℃，所述合成氨原料气的体积空速为6000～10000h^-1；

所述第一钌基催化剂以活性炭载体重量为基准包含Ru：2～7wt％、Ba+Mg+Ln：3～8wt％、K：6～18wt％。

6.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，所述第一钌基催化剂和第二钌基催化剂分别装填于不同的氨合成塔中；或者

所述第一钌基催化剂和第二钌基催化剂均装填于同一氨合成塔中。

7.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，在所述第二钌基催化剂中，氮元素的掺杂量以质量计为镁铝水滑石质量的1～10％；所述镁铝水滑石中镁与铝的摩尔比为(0.6～2.9):1。

8.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，所述第二钌基催化剂的载体的制备方法包括：

将含氮前驱体溶于水配成含氮溶液，采用浸渍法将所述含氮溶液负载于所述镁铝水滑石上，而后加热使之干燥，并于190～200℃下焙烧0.5～2h，即得所述氮掺杂的镁铝水滑石；其中，所述含氮前驱体为尿素、氨水或水合肼；所述焙烧是在氮气和/或氨气气氛中进行的；

将所述氮掺杂的镁铝水滑石以5～15℃/min的速率升温至600～650℃并保温焙烧1～3h，而后再以1～5℃/min的速率升温至700～720℃并保温焙烧0.5～1h，焙烧产物即为所述载体。

9.根据权利要求1或2所述的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，其特征在于，所述第二钌基催化剂的活性组分钌以其质量计为所述第二钌基催化剂的载体质量的2～8％；

所述第二钌基催化剂还包括助剂钐，以质量计，钐的含量为所述载体质量的1～10％；

所述第二钌基催化剂还包括助剂钽，以质量计，钽的含量为所述载体质量的0.1～6％。