[发明专利]合成氨新工艺

说明书

本发明合成氨新工艺属于氨的制造过程中的新方法。

现有技术中合成氨新工艺的制惰性气采用薄炭层快速制惰气和空气制氮气两种方法。第一种方法必须消耗蒸汽和原料煤、焦、电，费用高、时间长，难度大，不安全。第二种方法是将空气液化再蒸发，设施复杂，耗电能高，投资和生产成本高；净化气体所采用铜液必须单独制取，氨、酸浪费大，费时费事，污染环境；氨触媒必须外电加热到适宜温度才能合成氨，能耗高，拖时间，不安全。合成氨新工艺过程副反应多，容易亏氨，成本高；铜液净化气体循环使用，异物积累增多，铜塔带液，无法维持生产；处于露点温度的换热设备腐蚀严重，维修费用高，能耗高：系统容易发生爆炸和气柜抽瘪等事故，造成人身伤亡和设备材料浪费，减少有效生产时间。

本发明合成氨新工艺的目的，是克服上述缺点而设计一种合成氨新工艺，缩短工艺工序过程，简化方法步骤，节省设备，增加盈氨，避免铜塔带液，减少事故，节约原材料，成本低。采用木材制惰气，在再生系统内制铜液和提总铜与提铜比，铜洗直接精制半水煤气为精炼气，两触媒(氧化变换触媒和合成氨触媒)同步升温还原，具有活性温度的触媒自热升温，变换触媒采用空气循环升温，吹风气添加煤气循环还原，采用盈氨新措施，综合治理铜塔带液，采用化学防腐，改变安全设施和处理事故的方法。

本发明合成氨新工艺采取以下方案来实现的，采用废旧木柴制取惰性气，点燃造气炉，撒入大小规格不等的废旧干木材，厚度保持在500-1500毫米，表面摊平，无风洞，盖上炉盖，启动风机，送风量控制在100-1500米³/时，开始从小风量入炉，烟囱出现微微有风，温升速率∠20℃/分，炉顶温度始终严格控制在∠300℃，在洗气塔后取样分析气体成分送入气柜，原种罩浸在检水槽内，放空阀为开启状态，放空一分钟关闭，控制在40-50分钟内将气柜打高至600-900米3停炉，通趟置换整个系统，按生产状态调节各工序阀门，从合成工序放空，若气量不够按上述步骤再制取第二气柜惰气进行加压置换。各工序同时取样分析O₂≤0.5％，CO+H₂≤5％为合格；采用全封闭系统制造铜液，直接往再生器内加铜为理论值的120-130％，全系统补满氨水，CH₃COOH和NH₃直接加到铜表面上，NH₃和CH₃COOH浓度比保持2-3，NH₃/CH₃COOH＝2时，开始多加空气，再生器温度控制在78℃±1，当温度和压力增至高限，开启低压铜泵，从过滤器排污管抽铜液打至回流塔，关闭还原器主副阀门，铜液从再生器升气管溢流入再生器，打开水冷调节温度，回收NH₃与CH₃COOH，进行小循环。当Tcu＝1.8克分子升时，停止加入空气，Tcu＝2克分子/升接受原料气，洗涤微量：氨是在具有活性触媒作用下合成，当两触媒均具有活性温度的升温采用自然升温，直接补压利用反应热升温。变换触媒以1000-3000米³/时气量，补至高限1.5(0.7)兆帕压力，控制CO在13-18％直接送入铜洗，加压4兆帕，启动铜泵，低压洗CO₂，同时高压机开六、(七)回三阀门，全负荷循环加压13兆帕洗CO.P.P.M.35，送入合成，打开合成塔入口阀门，快速给合成补压自热升温。炉温由300℃升至360℃，压力达15兆帕以上，将合成塔入口阀门关调为18-2/3圈，系统近路阀门和循环机出口阀门全开，入口阀门开两圈，关闭近路阀门，启动循环机，微循环快速自热升温，触媒层各点温度便一起均匀上升，同时加量，转入满负荷生产。造气炉采用高限炉温，低限薄渣层，中高炭层2.1-2.3米，短循环150秒，强风短吹31-33秒，放空声音大而轻脆，吹风放空气内刚一开始有蒸汽一般，形状似甲鱼，随后立即不显蒸汽，上吹加氮43秒，下吹加氮60秒，二次上吹10秒，吹净4秒，风压2360帕斯卡，蒸汽压力55千帕，炉条机齿数2-4齿，探火层700-800毫米，微结小疤块45-55％，CO₂为5-7％。变换氧化触媒采用空气或烘炉气或吹风气或煤气或惰性气循环升温，烘炉惰性气或吹风气配煤气循环还原，初期控制CO为1-5％，中期CO为6-15％，末期CO为16％以上，采用宽上限炉温，汽气比＞0.9，触媒层有结垢阻力大，采用蒸汽或煤气倒吹，把炉温降到340-360℃，加大蒸汽量吹3-5小时，正吹半小时，再反吹一小时，立即开工。高压机2-3和5-6(6-7)直通阀改为双阀，中间设置检漏小阀，开倒机送变换、碳化、铜洗循环3-5分钟后再导气，经过置换的备用机，开、停机只开总回阀门不放空，当微量高或超压等事故，开六(七)回三、二回一阀，开罗机近路阀稳定总管压力。微量分析样气采用鼓泡瓶的放空气，铜液氨冷温度5-7℃，上加热器温度为78±1℃，回流塔入、出口温差≥35℃，采用还原器副线控制铜比5-6，合成塔入、出口氨、补充氢循环氢和全系统各取样管均采用根部阀一次性取够样气量。全系统用软水回收氨，先由碳化回清塔一点加入软水1.3-1.5吨/吨氨，从回清塔上出口再外供0.2-0.3吨/吨氨稀氨水给合成、精炼进一步回收氨(十五滴度的送脱硫)增浓后再全部返回碳化：解决铜塔带液，采用澄清后的稀氨水制备铜液和系统补液，控制总氨11-12摩尔，醋酸含量高于总铜20-25％，再生系统各放空阀后管汇总为一个总放空倒淋管，其放空接回流塔放空，其倒淋从再生器液位高度的位置引一倒淋管入地槽，连续排放泡沫悬浮物，每次检修采用3-5层毛巾控制位压100-400帕斯卡，分批过滤，全系统三个月热洗一次，在停车前提前关氨冷、水冷，把铜塔温度提到45-50℃，维持1-2小时，(出现铜塔带液预兆，加航空油1-3公斤或蓖麻油或煤油)；采用饱和热水塔、汽水分离器、预腐蚀器和热交换底部加铁环，匀掺10-20％车床下脚料长铁屑，并在腐蚀部位涂矾土水泥稀浆厚度0.2-0.3mm，其配料比矾土水泥22-30％，灼石1-3cm，70-78％，已腐蚀内漏的热交换器等采用稠厚浆浇灌，配料比灼石1-3cm，54-58％，0.1-1cm，20-24％，矾土水泥20-24％，把进(出)口管往上移动浇灌的高度(并把原饱和温度提高20-30℃)：采用气柜至罗机之间各水封为一共用总水封，移到二次水池出口排水沟最低处，或全系统水沟的最低处并往下挖一水井650-1500mm，其深度以封住煤气为标准，进塔气管改在设备最低部，塔内原液位移至水沟内：气柜被抽瘪，采用颠倒罗机电源线接头，使其反转，倒开罗机，抽系统内气体快速≤1.2米/分，3-5分钟将气柜打高到70-90％的高度，用气压鼓圆。或打开罗机近路倒系统内气体，或启动造气风机，视气柜内原存气体的性质而制造煤气或吹风气。