[发明专利]一种节能型合成氨半富氧造气装置及工艺

说明书

本发明提供了一种节能型合成氨半富氧造气装置及工艺，包括气柜，PSA变压吸附制氮系统和空气混合柜，所述的空气混合柜包裹在造气煤气管道上，所述的PSA变压吸附制氮系统分离的氮气与富氧空气分别回收，PSA变压吸附制氮系统和空气混合柜之间通过管道连接有造气吹风机，富氧空气与造气吹风气空气在空气混合柜内混合，PSA变压吸附制氮系统还通过氮气输送管道连接气柜，所述的空气混合柜通过管道连接气柜，所述的造气煤气管道连接三废炉，本发明的有益效果为：设备投资少，制氮系统机能化程度高，安全系数高。

技术领域

本发明涉及化工生产设备及方法技术领域，尤其涉及一种节能型合成氨半富氧造气装置及工艺。

背景技术

煤气化工艺过程的发展已有百余年的历史，迄今已开发的气化方法已有百余种，按照煤在汽化炉的运行和接触方式，主要可以分为1、移动床气化（固定床）、2、流化床气化、3、气流床气化。其中移动床气化主要包括鲁奇气化技术、固定床间歇气化技术、富氧连续气化技术等。

当今，化肥行业都以追求高产量、低消耗为着眼点，造气系统的操作理念已经从粗放的拼炉况、粗气质，一味追求发气量而不注重气化质量，发展为强负荷、稳工况、同时要求把气体成份做细，力求提高单位体积气体的有效成份的含量，降低产品的煤气单耗。从而在同量煤、电消耗的条件下使产量提高，使煤、电单耗下降。

现有的中小氮肥行业生产合成氨的方法，主要是以块煤和粉煤成型后的型煤为原料，利用固定层煤气发生炉来制取半水煤气，其主要成份(CO+H2) 为(66％—— 72％ )、CO2为(9％—— 14％ )、N2为(16％——23％ )，然后将煤气发生炉出来的半水煤气送入气柜，由罗茨机加压将半水煤气送到脱硫工段脱除H2S，然后由压缩机加压送变换工段将CO转换成(CO2+H2)，然后再由压缩机加压送到脱碳工段将CO2分离出来，然后再由压缩机加压送到净化工段进一步精化除去微量的CO和CO2等，制成合格的H2和N2，然后再由压缩机加压送到氨合成工段生产出合成氨(NH3)。对于造气工艺来说，其有效气体是(CO+H2)，因氮气要在合成塔与氢气高压高温反应因此需要同步提压，所以对于合成氨来说氮气是有效气体。因此，提高有效气体在合成氨工艺气中的占比就非常重要了。而半水煤气中CO2达(9％——14％ )，CO₂在整个生产过程中占用了整个生产装置的有效体积，使装置的生产能力受到严重限制，同时这部分气体在整个生产过程中消耗了大量的动力，电耗居高不下，成为耗能大户。

现有技术富氧造气又存在明显缺陷，且设备投资大。

富氧连续气化产生的煤气中，氧含量是比较低的，其体积分数一般只有0.2%，但是由于富氧空气的氧含量较高，一旦气化不完全，会出现过氧速度快，煤气中氧浓度高，给后续工段带来极大的安全隐患。目前，生产过程中为了控制氧含量，采取的措施是提高煤气炉出口温度≥550℃，这一措施又造成了原料煤消耗增高。

煤气中二氧化碳含量高。富氧连续气化生成的煤气中二氧化碳体积分数高达15%-20%，其带来的危害是压缩机功耗增加、变换工段蒸汽消耗高、脱碳工段负荷增大。

富氧连续气化需要后续加氮，一般选择碳化工段后净化工段前。理论上此方法可以提高压缩有效气体打气量，从而提高压缩效率降低单耗。但是由于此工段已经是合成氨生产工艺中较后段，气体压力达到，此时将氮气加入系统，需要独立的压缩机，增加设备投资，且同样总气量下升压到一定压力前期气体混合与分开后期单独加压需要消耗的电力是不会减少的。另外，高压下连续稳定的控制两套高压系统在一定压力下均匀混合氮气和氢气生产中很难实现，因此造成系统氢氮比大幅度波动，降低了整改系统的生产效率增加了单耗。

富氧连续造气需要建空分装置，投资较高，且制氧成本也增加了最终产品的成本。

发明内容