專利名稱：費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是以碳?xì)浠铣蓺?包括煤氣化生產(chǎn)的煤氣、焦?fàn)t煤氣、煤層氣、天燃?xì)狻?電石尾氣、生物質(zhì)氣等)為原料制取蠟及清潔燃料油聯(lián)產(chǎn)合成氨的方法，
背景技術(shù)：
以碳?xì)浠铣蓺鉃樵现迫∠灱扒鍧嵢剂嫌彤a(chǎn)生的尾氣中含有未反應(yīng)的氫氣和 一氧化碳?xì)怏w，將其中的一氧化碳?xì)怏w經(jīng)過變換為氫氣和二氧化碳?xì)怏w、再將二氧化碳?xì)?體及氫氣之外的其它氣體脫除，回收氫氣。氫氣與空分裝置生產(chǎn)的氮氣以3 1混合后用 于生產(chǎn)液氨。本案是將以碳?xì)浠铣蓺鉃樵仙a(chǎn)蠟及清潔燃料油產(chǎn)生的尾氣進(jìn)一步回收 利用，生產(chǎn)液氨產(chǎn)品，增加能量回收效率，減少廢氣排放，是典型的結(jié)合中國化工實際狀況 的循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)保政策的要求。通過費托合成法將碳?xì)浠铣蓺廪D(zhuǎn)化成的燃料油，屬于清潔燃料，其特點是低硫， 不含任何重金屬雜質(zhì)，使用該燃料的發(fā)動機(jī)，其總烴排放指標(biāo)、一氧化碳排放指標(biāo)、硫化物 和氮氧化物排放指標(biāo)均優(yōu)于目前市場的傳統(tǒng)精煉和重整液體燃料。所生成的蠟稱費托蠟， 其純度高，雜質(zhì)含量低，屬高純蠟，可應(yīng)用于高、尖領(lǐng)域，填補(bǔ)國內(nèi)生產(chǎn)空白。費托合成生產(chǎn) 蠟及清潔燃料油所產(chǎn)生的尾氣用于生產(chǎn)液氨，液氨和系統(tǒng)產(chǎn)生的二氧化碳可進(jìn)一步加工碳 酸氫銨及尿素產(chǎn)品，一方面可以提高能量轉(zhuǎn)化效率，另一方面減少尾氣的排放及二氧化碳 排放，降低環(huán)境的污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，以碳?xì)浠铣蓺鉃樵现?取蠟及清潔燃料油并聯(lián)產(chǎn)合成氨。具體地說，費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，是將碳?xì)浠铣蓺饨?jīng)整合、脫除有害物質(zhì)、 氣體組分調(diào)整，使氣體中H2 CO=I 2.1，之后，合格的合成氣在一定的溫度和壓力下通 過費托合成裝置生產(chǎn)蠟及清潔燃料油；將合成蠟及清潔燃料油過程產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行一氧化 碳變換、脫除二氧化碳、分離出其中的氫氣，氫氣一部分回氣體組分調(diào)整裝置用于調(diào)整費托 合成氣組分，其余氫氣與空分裝置分離出的氮氣按3 1混合送合成氨裝置生產(chǎn)液氨，液氨 與系統(tǒng)產(chǎn)生的二氧化碳可進(jìn)一步生產(chǎn)尿素及碳酸氫銨產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果(1)采用本發(fā)明可在生產(chǎn)出高質(zhì)量柴油、費托蠟的同時聯(lián)產(chǎn)液氨、尿素、碳酸氫 銨；(2)采用本發(fā)明"費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝"在降低制油(蠟)單位成本的同時 也降低了合成氨的單位成本，提高了制蠟及清潔燃料油技術(shù)的能量回收效率；(3)本發(fā)明在聯(lián)產(chǎn)尿素及碳酸氫銨時可以大大降低費托合成工藝應(yīng)用過程中的二 氧化碳排放；(4)本發(fā)明采用尾氣變換工藝，回收的氫氣可以根據(jù)費托合成對氣體組分的要求，經(jīng)加壓后送費托合成入口調(diào)整氫氣和一氧化碳的比例，同時滿足了費托合成及氨合成的工 藝要求，減少整個裝置的投資費用和運行成本。
附圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式以碳?xì)浠铣蓺鉃樵仙a(chǎn)蠟及清潔燃料油聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝工藝，包括以下幾個 裝置碳?xì)浠铣蓺鈨艋?、合成氣加壓、空分、原料氣重整、重整氣脫硫、費托合成、油品 精制、尾氣一氧化碳變換裝置、脫除二氧化碳裝置、氫氣分離裝置、氫氮氣加壓裝置、氨合成
直o(1)工藝流程為碳?xì)浠铣蓺鈨艋?、加壓?Mpa后，進(jìn)行碳?xì)浠衔锏闹卣?將合成氣中碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣(對于煤氣化生產(chǎn)的煤氣主要成分是 一氧化碳和氫氣，烷烴類化合物含量低，可不設(shè)置原料氣重整裝置)；之后送脫硫裝置，將 總硫含量降至不大于0. 04PPm、氧含量不大于lPPm，氨含量不大于lPPm ；經(jīng)調(diào)整組分后使 H2 CO = 1 2. 1進(jìn)入費托合成反應(yīng)裝置，經(jīng)費托合成反應(yīng)后，出反應(yīng)器物料先后進(jìn)入蠟 分離器、重組分、輕組分分離器分離出的產(chǎn)物分別送到精煉工序生產(chǎn)出高熔點蠟、中熔點 蠟、低熔點蠟、柴油、石腦油產(chǎn)品，1. 7 2. IMpa壓力的費托合成尾氣送入CO變換裝置將尾 氣中95%以上的CO變換為(H2+C02)。變換氣經(jīng)冷卻分離后送入脫碳工序，脫除其中的C02， 使其不大于1%。脫除的C02可用于生產(chǎn)碳酸氫銨及尿素產(chǎn)品；脫碳后的氣體進(jìn)入氫分離裝 置，氫氣回收率不小于95%，分離出的氫氣壓力0. 05Mpa, 一部分加壓到3. 5Mpa送費托合成 入口調(diào)整費托合成氣體組分使吐CO = 1 2. 1 ；其余氫氣與空分來氮氣以H2/N2 = 3混 合、經(jīng)加壓，送氨合成系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品液氨。液氨與脫碳裝置分離出的C02進(jìn)一步合成生產(chǎn)碳 酸氫銨及尿素產(chǎn)品。(2)主要裝置詳細(xì)工藝流程如下①氣體的凈化與壓縮合成氣經(jīng)脫除粉塵、焦油、氨、萘、苯等雜質(zhì)后加壓到4MPa。②氣體重整費托合成需要氣體的主要成分為一氧化碳和氫氣，需要將碳?xì)浠铣蓺庵械臒N類 化合物轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，對于煤氣化生產(chǎn)的煤氣由于烴類化合物含量較低，不進(jìn)行 合成氣的轉(zhuǎn)化直接進(jìn)入下一工序。碳?xì)浠铣蓺饨?jīng)預(yù)熱后與經(jīng)預(yù)熱后氧氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐，在不小于1200°C 1400°C 的溫度下其中的烴類化合物轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，再經(jīng)冷卻降溫后送脫硫工序。③氣體凈化氣體中硫的存在將影響合成催化劑的正常使用和壽命，在進(jìn)合成前必須脫除干 凈。氣體中的硫以H2S和有機(jī)化合物的形式存在，首先采用脫硫能力大的濕法脫硫脫 除其中的大部分硫，再經(jīng)干法脫硫進(jìn)行深度脫硫，最終使其中的總硫小于o. 04ppm，滿足費托合成的要求。④費托合成工藝本工藝采用固定床三級反應(yīng)器串聯(lián)工藝，合成壓力為2. 5 3. 5MPa，操作溫度在 200 300°C，使用鐵系和鈷系催化劑。具有產(chǎn)品質(zhì)量高，設(shè)備易制造的特點。合格的合成氣預(yù)熱至反應(yīng)起始溫度，然后進(jìn)入合成反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。合成塔出口 氣體首先經(jīng)蠟分離器分離出產(chǎn)物中的蠟，然后經(jīng)重組分冷卻器冷卻后至重組分分離器，分 離出氣體中的重組分，氣體再經(jīng)輕組分冷卻器冷卻后至輕組分分離器，分離出其中的輕組 分和水，未反應(yīng)的氣體至下一級反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，各反應(yīng)器的產(chǎn)物經(jīng)分離器分離后，組分油 至中間槽，反應(yīng)水至反應(yīng)水槽處理后回用。蠟及組分油至精制工序。經(jīng)三級反應(yīng)后的尾氣主要成分為C0、H2、C02、氣態(tài)烴類等，送入下一工序進(jìn) 行尾氣 處理。⑤尾氣處理工序尾氣組分中含有氫氣及一氧化碳?xì)怏w，是合成氨的有效氣體，尾氣經(jīng)一氧化碳變 換后轉(zhuǎn)換為氫氣和二氧化碳?xì)怏w，再經(jīng)二氧化碳及氣態(tài)烴類物質(zhì)的脫除后，分離出的氫氣 與空分裝置來的氮氣以31混合送合成氨工序生產(chǎn)液氨。⑥合成氨工序尾氣處理工序來的氫氣與空分工序來的氮氣以3 1混合，經(jīng)加壓到20 32Mpa 后進(jìn)入氨合成工序，在催化劑床層450 500°C的溫度下氫氣與氮氣反應(yīng)生產(chǎn)氣氨，再經(jīng)冷 卻后分離出液氨，液氨可用于生產(chǎn)尿素、碳酸氫銨等農(nóng)用產(chǎn)品。
權(quán)利要求
費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，是將碳?xì)浠铣蓺饨?jīng)整合、脫除有害物質(zhì)、氣體組分調(diào)整，使氣體中H2∶CO＝1～2.1，之后，合格的合成氣在合適的溫度和壓力下通過費托合成裝置生產(chǎn)蠟及清潔燃料油；將合成蠟及清潔燃料油過程產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行一氧化碳變換、脫除二氧化碳、分離出其中的氫氣，氫氣一部分回氣體組分調(diào)整裝置用于調(diào)整費托合成氣組分，其余氫氣與空分裝置分離出的氮氣按3∶1混合送合成氨裝置生產(chǎn)液氨，液氨與系統(tǒng)產(chǎn)生的二氧化碳可進(jìn)一步生產(chǎn)尿素及碳酸氫銨產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，其特征是包括原料氣凈化、原料 氣加壓、空分、原料氣重整、重整氣脫硫、費托合成、油品精制、尾氣一氧化碳變換裝置、脫除 二氧化碳、氫氣分離、氫氮氣加壓、氨合成工序；費托合成工藝生產(chǎn)蠟及清潔燃料油產(chǎn)生的 尾氣經(jīng)變換、分離除氫氣之外的其它氣體后，部分氫氣用于調(diào)整費托合成氣體組分，其余氫 氣與空分裝置生產(chǎn)的氮氣以3 1混合送合成氨裝置生產(chǎn)液氨，并可以進(jìn)一步生產(chǎn)尿素、碳 酸氫銨等產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，其特征是費托合成尾氣中的氫 氣及一氧化碳變換為氫氣并經(jīng)分離后即可以滿足調(diào)節(jié)費托合成入口氫氣與一氧化碳的比 例的目的，又能滿足合成氨裝置對氫氣的的要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，其特征是在生產(chǎn)蠟及清潔燃料 油的同時，利用費托合成尾氣中的氫氣和一氧化碳生產(chǎn)液氨，并進(jìn)一步生產(chǎn)尿素和碳酸氫 銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，其特征是按照如下 流程實施碳?xì)浠铣蓺鈨艋?、加壓?Mpa以上后，進(jìn)行碳?xì)浠衔锏闹卣瑢⒑铣蓺庵?碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣；之后送脫硫裝置，將總硫含量降至不大于0. 04PPm、 氧含量不大于lPPm，氨含量不大于IPPm;經(jīng)調(diào)整組分后使H2 CO = 1 2. 1進(jìn)入費托 合成反應(yīng)裝置，經(jīng)費托合成反應(yīng)后，出反應(yīng)器物料先后進(jìn)入蠟分離器、重組分、輕組分分離 器分離出的產(chǎn)物分別送到精煉工序生產(chǎn)出高熔點蠟、中熔點蠟、低熔點蠟、柴油、石腦油產(chǎn) 品；1. 7 2. IMpa壓力的費托合成尾氣送入CO變換裝置將尾氣中95%以上的CO變換為 (H2+C02)。變換氣經(jīng)冷卻分離后送入脫碳工序，脫除其中的CO2，使其不大于1%。脫除的 CO2可用于生產(chǎn)碳酸氫銨及尿素產(chǎn)品；脫碳后的氣體進(jìn)入氫分離裝置，氫氣回收率不小于 95 %，分離出的氫氣壓力0. 05Mpa, 一部分加壓到3. 5Mpa送費托合成入口調(diào)整費托合成氣 體組分使H2 CO = 1 2. 1 ；其余氫氣與空分來氮氣以H2/N2 = 3混合、經(jīng)加壓，送氨合成 系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品液氨。液氨與脫碳裝置分離出的CO2進(jìn)一步合成生產(chǎn)碳酸氫銨及尿素產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，其特征是至少滿足以下技術(shù)條件 中一種①氣體的凈化與壓縮合成氣經(jīng)脫除粉塵、焦油、氨、萘、苯等雜質(zhì)后加壓到4MPa；②氣體重整費托合成需要氣體的主要成分為一氧化碳和氫氣，需要將碳?xì)浠铣蓺?中的烴類化合物轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，對于煤氣化生產(chǎn)的煤氣由于烴類化合物含量較 低，不進(jìn)行合成氣的轉(zhuǎn)化直接進(jìn)入下一工序；碳?xì)浠铣蓺饨?jīng)預(yù)熱后與經(jīng)預(yù)熱后氧氣進(jìn)入 轉(zhuǎn)化爐，在不小于1200°C 1400°C的溫度下其中的烴類化合物轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，再 經(jīng)冷卻降溫后送脫硫工序；③氣體凈化氣體中硫的存在將影響合成催化劑的正常使用和壽命，在進(jìn)合成前必須脫除干凈；首先采用脫硫能力大的濕法脫硫脫除其中的大部分硫，再經(jīng)干法脫硫進(jìn)行深度 脫硫，最終使其中的總硫小于0. 04ppm，滿足費托合成的要求；④費托合成工藝采用固定床三級反應(yīng)器串聯(lián)工藝，合成壓力為2.5 3. 5MPa，操作溫 度在200 300°C，使用鐵系和鈷系催化劑；經(jīng)三級反應(yīng)后的尾氣主要成分為CO、H2、C02、 氣態(tài)烴類等，送入下一工序進(jìn)行尾氣處理；⑤尾氣處理工序尾氣經(jīng)一氧化碳變換后轉(zhuǎn)換為氫氣和二氧化碳?xì)怏w，再經(jīng)二氧化碳 及氣態(tài)烴類物質(zhì)的脫除后，分離出的氫氣與空分裝置來的氮氣以3 1混合送合成氨工序 生產(chǎn)液氨；⑥合成氨工序尾氣處理工序來的氫氣與空分工序來的氮氣以3 1混合，經(jīng)加壓到20 32Mpa后進(jìn) 入氨合成工序，在催化劑床層450 500°C的溫度下氫氣與氮氣反應(yīng)生產(chǎn)氣氨，再經(jīng)冷卻后 分離出液氨。
全文摘要
一種以碳?xì)浠铣蓺鉃樵现迫∠灱扒鍧嵢剂嫌吐?lián)產(chǎn)合成氨的工藝，是將碳?xì)浠铣蓺饨?jīng)整合、脫除有害物質(zhì)、氣體組分調(diào)整，使氣體中H2∶CO＝1～2.1，之后，合格的合成氣在一定的溫度和壓力下通過費托合成裝置生產(chǎn)蠟及清潔燃料油；將費托蠟及清潔燃料油生產(chǎn)過程產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行一氧化碳變換、脫除二氧化碳、分離出其中的氫氣，氫氣一部分回氣體組分調(diào)整裝置用于調(diào)整費托合成氣組分，其余氫氣與空分裝置分離出的氮氣按3∶1混合送合成氨裝置生產(chǎn)液氨，液氨與系統(tǒng)產(chǎn)生的二氧化碳可進(jìn)一步生產(chǎn)尿素及碳酸氫銨產(chǎn)品。本發(fā)明的目的在于提供一種費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，以碳?xì)浠铣蓺鉃樵现迫∠灱扒鍧嵢剂嫌筒⒙?lián)產(chǎn)合成氨。采用本發(fā)明費托合成聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝，在降低制油(蠟)單位成本的同時也降低了合成氨的單位成本，提高了制蠟及清潔燃料油技術(shù)的能量回收效率；在聯(lián)產(chǎn)尿素及碳酸氫銨時可以大大降低費托合成工藝應(yīng)用過程中的二氧化碳排放。
文檔編號C10G2/00GK101870479SQ20101018418
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者吳思群, 屠林, 徐磊, 王煒, 相會生, 胡紅軍, 鄭惠林, 陳文杰 申請人:陜西金巢投資有限公司