專利名稱：節(jié)能型合成氨生產(chǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為白煤或焦炭作為合成氨原料時(shí)新的節(jié)能型合成氨生產(chǎn)方法。
目前以白煤為原料生產(chǎn)合成氨的較好的生產(chǎn)方法和流程是1、白煤在常壓固定層煤氣爐內(nèi)氣化生產(chǎn)半水煤氣。
2、半水煤氣經(jīng)除塵和脫硫后送至往復(fù)式壓縮機(jī)。
3、壓縮機(jī)分六段;半水煤氣依次經(jīng)1、2、3段壓縮至1.862MPa(表壓)。
4、CO在約1.862MPa(表壓)下變換。
5、隨后用水或碳酸丙烯脂脫除大部分CO2。
6、脫碳?xì)庖来谓?jīng)壓縮機(jī)4、5段壓縮至11.76MPa(表壓)，用銅氨液脫除CO及CO2。
7、精煉氣經(jīng)壓縮機(jī)6段壓縮，在29.4MPa(表壓)合成為氨。
8、在氨合成工序設(shè)置廢熱鍋爐生產(chǎn)約2.45MPa(表壓)的蒸汽，供變換工序部分所需，不足部分由界區(qū)外補(bǔ)入之蒸汽供給。
9、在變換工序離開熱水塔之變換氣尚有相當(dāng)熱焓，可以各種方式回收供銅氨液再生或加熱鍋爐水。
我國由于白煤產(chǎn)量較豐富，價(jià)格合理，故為生產(chǎn)合成氨之主要原料，生產(chǎn)流程如上述，見《氮肥工業(yè)》222-227頁(燃料工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院編，1972年)。國外多用天然氣或重油作為合成氨的原料，原用焦炭作為原料的工廠多已淘汰。
上述流程能耗較高，通常約達(dá)1558萬大卡/噸氨。
本發(fā)明的目的，在于節(jié)約能耗并同時(shí)降低基建投資改善運(yùn)行條件。
本發(fā)明的具體內(nèi)容是1、將變換和脫碳工序的壓力約提高到4.312MPa(表壓)，相當(dāng)于壓縮機(jī)4段出口壓力，脫碳采用有機(jī)溶劑(如碳酸丙烯脂或聚乙二醇二甲醚)物理吸收法。有機(jī)溶劑的再生可不用空氣吹除而用真空解析，可分三級(jí)進(jìn)行;由于大部分CO2在常壓下解析逸去，故真空壓縮機(jī)的負(fù)荷不高。壓力提高后可以減少有機(jī)溶劑的損耗及有機(jī)溶劑泵的動(dòng)力消耗。采用真空解析，有機(jī)溶劑不再與空氣接觸，避免了因有機(jī)溶劑內(nèi)溶有H2S導(dǎo)致元素硫的析出而使吸收塔的填料等處產(chǎn)生堵塞的弊病。此外，還有利于有機(jī)溶劑的水平衡。
2、變換加壓到4.31MPa(表壓)，要供給4.802MPa(表壓)的蒸汽。由于白煤氣化所用廢熱鍋爐大多為火管式，壓力提高到4.802MPa(表壓)有困難，若改用水管鍋爐，也有工程上的難度，所以，最理想的辦法是全部依靠回收氨合成的反應(yīng)熱來解決，而不需由界區(qū)外補(bǔ)給蒸汽。
本發(fā)明解決了變換工序加壓至4.312MPa(表壓)后所需約4.802MPa(表壓)蒸汽的供給。
本發(fā)明采用的工藝流程如
圖1變換工序出熱水塔(1)的循環(huán)熱水(2)約195℃，由循環(huán)熱水泵(3)送到氨合成水加熱器(4)，約加熱到211℃，再經(jīng)變換水加熱器(5)，約加熱到232℃，然后送入到飽和塔(6);變換氣(7)流出熱水塔的溫度約為151℃，再經(jīng)換熱器(8)與供銅氨液再生系統(tǒng)(9)之循環(huán)熱水(10)換熱(也可加熱鍋爐給水)，溫度降低到約90℃后流經(jīng)分離器(11)再經(jīng)冷卻后送出;從分離器(11)分離之熱水(12)連同補(bǔ)加之脫鹽水(13)由泵(14)送入熱塔(1)進(jìn)口;供銅氨再生之循環(huán)熱水(10)由循環(huán)熱水泵(15)輸送，其進(jìn)出換熱器(8)的溫度約分別為75℃及100℃;氨合成塔(16)出塔氣流經(jīng)氨合成水加熱器(4)進(jìn)出口溫度約分別為380℃及225℃。
本發(fā)明的特點(diǎn)是1、飽和塔-熱水塔的熱回收效率是隨壓力的提高而提高的。因?yàn)槠淅碚摶厥招蕸Q定于蒸汽膨脹比(飽和塔出氣的水蒸汽分壓/熱水塔出氣的水蒸汽分壓)。蒸汽膨脹比越低，理論回收效率越高;反之則越低。在其他相同情況下，變換壓力越高，系統(tǒng)阻力所占全部壓力的比例越小，蒸汽膨脹比越低，故理論熱回收效率越高;兼之壓力越高，蒸汽的蒸發(fā)潛熱越低，所以，回收相同數(shù)量的CO變換反應(yīng)熱可產(chǎn)生更多的蒸汽。因此需從外部補(bǔ)給的蒸汽將隨變換壓力的提高而減少;按一般條件，在常壓1.862MPa(表壓)及4.312MPa(表壓)下變換需補(bǔ)充之蒸汽量每噸氨分別約為1440kg、1350kg及1224kg。
2、由于送入氨合成水加熱器的循環(huán)熱水是由變換熱水塔送來的，溫度約達(dá)195℃，所以，循環(huán)熱水在氨合成塔加熱器內(nèi)吸收之熱量，絕大部分在飽和塔內(nèi)轉(zhuǎn)化為蒸汽，其量可以達(dá)到1224kg/噸氨，能滿足CO變換的要求。如果生產(chǎn)4.802MPa(表壓)的蒸汽，需由此支付把鍋爐水加熱到195℃的熱量，故所產(chǎn)蒸汽要少得多。
3、由于氨合成的熱水加熱器起到了生產(chǎn)4.802MPa(表壓)蒸汽的作用，但并不真正生產(chǎn)4.802MPa(表壓)的蒸汽，因此，氨合成塔出口溫度約為380℃，而不致過高。
4、由于變換壓力的提高，所以有利于回收出熱水塔變換氣的熱焓。
本發(fā)明與現(xiàn)有生產(chǎn)方法及流程相比較具有如下積極效果及明顯的優(yōu)點(diǎn)1、變換工序和脫碳工序不是在壓縮機(jī)3段出口而是在4段出口的壓力下運(yùn)行。由于壓力的提高，故使設(shè)備緊湊，效率提高，投資節(jié)省。
2、有機(jī)溶劑脫除CO2后溶劑的再生不是以空氣吹除而是采取真空解析的方法。避免溶劑與空氣接觸，防止了元素硫的析出，為裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造了基本條件。
3、利用變換工序出熱水塔的熱水回收氨合成反應(yīng)熱，而不是利用廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽或加熱鍋爐水。使氨合成的反應(yīng)熱達(dá)到了高效和多級(jí)綜合利用。首先用于飽和塔內(nèi)產(chǎn)生蒸汽足夠供變換用，再在變換工序以供銅氨液再生之循環(huán)熱水或以鍋爐水回收出熱水塔變換氣中之熱焓(主要為未分解之蒸汽)，這樣，就使氨合成反應(yīng)熱達(dá)到了高效和二級(jí)綜合利用，使整個(gè)合成氨的生產(chǎn)除造氣工序以外自成體系，不需從界區(qū)補(bǔ)給工藝裝置需用之蒸汽，可使能耗降為1300大卡/噸氨。如與界區(qū)外聯(lián)結(jié)，開展供動(dòng)力、供熱、工藝三結(jié)合，例如以背壓式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，則能耗尚可進(jìn)一步以較大的幅度降低。
權(quán)利要求
1.以白煤或焦炭作為合成氨原料時(shí)新的節(jié)能型生產(chǎn)方法，其特征為將變換和脫碳工序的壓力提高至3.92MPa至5.39MPa，相當(dāng)于六段壓縮機(jī)4段的出口壓力。
2.按權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于把氨合成反應(yīng)熱的回收與CO加壓變換的飽和塔(6)-熱水塔(1)結(jié)合在一起。將出熱水塔(1)的循環(huán)熱水(2)通過氨合成水加熱器(4)回收氨合成的反應(yīng)熱，再返回到飽和塔(6)。
3.按權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于利用循環(huán)熱水(10)回收變換氣的熱焓供銅氨液再生之用。
4.按權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于利用變換氣的熱焓供鍋爐水加熱用。
5.按權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于脫碳采用有機(jī)溶劑，溶劑的再生采用真空解析法。
全文摘要
本發(fā)明為白煤或焦炭作為合成氨原料時(shí)新的生產(chǎn)方法。其內(nèi)容為提高CO變換和脫除CO2工序的壓力，約達(dá)4.802MPa(表壓)，相當(dāng)于壓縮機(jī)4段出口壓力；分多級(jí)綜合利用氨合成的反應(yīng)熱，使與變換的飽和塔(6)——熱水塔(1)結(jié)合在一起，從而使整個(gè)合成氨的生產(chǎn)除造氣工序以外自成體系，不需從界區(qū)外補(bǔ)給蒸汽。這樣，可大幅度地節(jié)約能源，達(dá)到1300萬大卡/噸氨；并可使變換和脫碳的設(shè)備緊湊，而對(duì)于有機(jī)溶劑物理脫碳則可采取真空解析再生，避免元素硫的析出，為其正常運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造了基本條件。
文檔編號(hào)C01C1/04GK1052833SQ89105439
公開日1991年7月10日 申請(qǐng)日期1989年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月29日
發(fā)明者廖發(fā)煥 申請(qǐng)人:南京化學(xué)工業(yè)公司設(shè)計(jì)院