[发明专利]多段合成甲醇联产合成氨新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及合成甲醇及合成氨领域，尤其是一种多段合成甲醇联产合成氨工艺。

背景技术

在催化剂存在条件下，具备适宜的温度和压力，使CO、CO₂与H₂合成CH₃OH或CH₃-O-CH₃或CH₄，合成反应为体积缩小反应，并伴有放热现象；同样，在催化剂存在条件下，具备适宜的温度和压力，使N₂与H₂合成NH₃；整个合成过程中CH₄、Ar等气体不参与合成反应，但在液氨中有一定的溶解度。

(1)合成甲醇主要反应为：

  

(2)或合成二甲醚主要反应为：

  

(3)或合成甲烷主要反应为：

  

合成氨主要反应为：

(4)物理吸收：

在不同温度、压力条件下，CH₄、Ar等气体在液氨内有一定的溶解度。

(5)冯元琦主编、化学工业出版社出版的《联醇生产》(1994年8月第2版)P88～P91页的文字及图

根据以上原理及文献资料可知：

提高合成压力可以使化学反应平衡向生成物方向移动，移走反应热量也可以使化学反应平衡向生成物方向移动。在催化剂存在条件下，具备适宜的温度和压力，H₂：CO≥10：1时，CO的转化率几乎接近100％。如果移走反应热、移走反应物、增大H₂浓度及合理的温度、压力条件下，完全可以保证最后一级合成甲醇系统出口气体中残余的CO、CO₂含量≤20PPm。

在合成氨反应中，CH₄、Ar等惰性气体不参与反应，含量高会影响反应物的分压，增加单位产品能耗。现有装置采用放空，必将放出部分有效气体及造成环境污染，在一定温度和压力条件下，CH₄、Ar等气体可以被液氨洗涤掉，通过解析确保系统没有放空。

目前运行大部分为合成氨联产甲醇工艺或单独合成氨工艺或单独合成甲醇工艺或单独合成甲醇系统的放空气通过变换、脱碳等净化装置将CO、CO₂转化及脱出后在送到合成氨装置。

第一种是变换、脱碳后联产甲醇，甲醇合成后的气体精制，将CO、CO₂净化到20PPm以下送到合成氨系统，合成氨系统积聚的CH₄、Ar等惰性气体通过放空排出系统。此种工艺不仅能耗高，而且造成环境污染。

第二种是变换、脱碳后的气体直接通过精制装置，将CO、CO₂净化到20PPm以下送到合成氨系统，合成氨系统积聚的CH₄、Ar等惰性气体通过放空排出系统。同样能耗高，造成环境污染。

第三种是变换、脱碳后的气体直接合成甲醇，CH₄、Ar等惰性气体通过放空排出系统，然后经过提氢装置将放空气中的H₂提取又送到原料气压缩机进口，造成装置多，原料气动力消耗高，CO、CO₂等可以合成甲醇的气体排放到大气中，造成环境严重污染。

第四种是变换、脱碳后的气体直接合成甲醇，含有CO、CO₂、H₂、N₂、CH₄、Ar等气体再送到另外一套变换、脱碳、气体精制装置，将气体中CO、CO₂净化到20PPm以下送到合成氨系统，合成氨系统积聚的CH₄、Ar等惰性气体通过放空排出系统。此种工艺不仅装置投资大、运行能耗高，而且污染环境。

因此目前使用的四种工艺均存在不同的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有生产工艺中的能耗高，环境污染大的问题，研发了一种多阶段合成甲醇联产合成氨工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种多阶段合成甲醇联产合成氨工艺，具有以下步骤：

a.甲醇一级合成；

b.甲醇二级合成；

c.甲醇三级合成；

d.增压机增压；

e.氨合成；

f.洗涤氨气。