[发明专利]一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用

说明书

本发明公开了一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用。本发明首次利用兰炭尾气和电石尾气混合作为合成氨的原料气，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。本发明预处理净化降低了尾气处理的步骤，简化流程，降低能耗。

技术领域

本发明涉及一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用。

背景技术

合成氨别名氨气，分子式NH₃。是指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。

现有主要生产合成氨的原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。针对现有的合成氨工艺的原材料以及洁净环保大形势的要求，以煤为原料生产合成氨受到产量和环境的限制，需要发展一种新的生产合成氨的原料。

发明内容

自兰炭装置初级净化来的兰炭尾气中的成分为：氢气35～37％、一氧化碳13～15％、二氧化碳15～18％。由于这种兰炭尾气中的含氢量较高，因而可以作为合成氨的原料。但是兰炭尾气中含有大量的焦油、苯、萘等有机物，这些有机物容易使后续合成氨工艺中的触媒产生危害，所以通常需要对兰炭尾气进行净化。兰炭尾气净化的一般过程为除尘、冷却洗涤去除焦油、变温吸附脱除苯、萘等，该净化过程较为复杂。

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气净化方法，首次通过电石尾气与兰炭尾气进行结合联用，简化了兰炭尾气中有机物的净化步骤，充分利用有利资源。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气预处理净化工序，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。

自电石装置初级净化来的电石尾气中的气体组分为氢气11～13％、一氧化碳74～76％、二氧化碳4～6％。电石的主要生产工艺为氧化钙与碳反应生成电石、一氧化碳等。由于电石生成的工艺特性，因而电石尾气中含有大量的粉尘，为了去除电石尾气中的粉尘，一般需要除尘器除尘、多次水洗。

本发明将电石尾气和兰炭尾气混合缓冲后，发现电石尾气中的粉尘与兰炭尾气中的焦油能够相互粘附，导致粉尘与焦油形成的颗粒变大，使得电石尾气中的粉尘和兰炭尾气中的焦油容易去除，即通过缓冲使颗粒较大的杂质自行沉降，通过焦炭过滤将颗粒较小的杂质进一步去除，然后经过变温吸附将苯、萘吸附去除，实现原料气的净化。该过程中既省略了兰炭尾气中低温冷却洗涤去除焦油的过程，避免了冷却洗涤过程产生的污水，而且减少了电石尾气粉尘净化的步骤，简化了流程，降低能耗。

本发明的目的之二是提供一种实现上述预处理净化工序的预处理净化系统，按照气体流向依次由气柜、一级压缩机、焦炭过滤器、变温吸附塔组成，其中，焦炭过滤器的气体进口和气体出口分别设置在焦炭过滤器的下端和上端，焦炭过滤器的过滤层由下至上依次为焦炭层、活性炭层及焦炭层。焦炭过滤器设置的过滤层能够保证混合气体中剩余的粉尘、焦油混合物完全去除，增加变温吸附过程胡总对苯、萘等的吸附效率。

本发明的目的之三是提供一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺，上述预处理净化工序产生的原料气依次经过初级净化工序、深度净化工序及氨合成工序后即可获得合成氨；

初级净化工序为将原料气中的一氧化碳与水经过反应后获得二氧化碳及氢气的过程；

深度净化工序为将初级净化后的二氧化碳、剩余的一氧化碳及甲烷去除的过程；

氨合成工序为能够发生氮气和氢气反应生成氨气的过程。