[发明专利]一种焦炉气制备合成氨的工艺

权利要求书

1.一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于包括如下步骤：

（1）来自于焦炉气柜的焦炉气经压缩后进行精脱硫，使焦炉气中的总硫脱至≤1mg/Nm³；

（2）脱硫后的焦炉气与来自富氧空气制备工序的富氧空气和水蒸汽在装有转化催化剂的转化炉内进行富氧部分催化氧化转化反应，将气体中的甲烷及少量碳烃转化为CO和H₂，转化后的高温气体中CH₄控制在0.3～0.6v％，并经过废热锅炉回收热量去变换冷却；

（3）变换冷却采用中串低变工艺进行，变换冷却过程中产生的反应热用于副产蒸汽、淬冷喷水增湿降温、加热锅炉给水、脱盐水预热或用于吸收制冷，冷却后的变换气体中的CO含量为0.2～0.5v％，温度降至40℃；

（4）步骤（3）中冷却后的变换气体进行变压吸附脱除CO₂气体，脱除后的气体中CO₂控制在0.2～0.4v％；

（5）步骤（4）脱除CO₂的气体在装有合成甲烷化催化剂的反应器中，气体中微量的CO、CO₂与H₂进行甲烷化反应生成甲烷和水，以除去氨合成毒物CO、CO₂；反应后气体进行脱水，得到甲烷化后气体；

（6）步骤（5）甲烷化后气体经压缩后进入氨合成，H₂与N₂在氨合成催化剂作用下进行反应生成氨，反应热经过副产蒸汽、加热入塔气体、预热脱盐水后用水冷却，再经过氨冷低温分离后得到液氨产品和尾气；大部分尾气返回与甲烷化后气体混合，小部分尾气作为弛放气排出系统；

（7）液氨产品送到贮罐，在贮罐内减压后释放出溶解气(贮罐气)；

（8）来自步骤（6）的弛放气与来自步骤（7）的溶解气进入高压洗氨和膜分离装置，回收其中的氨，回收的氨生成氨水作为产品使用，分离出的氢气返回与甲烷化后气体混合，尾气做燃料气；

（9）步骤（6）氨冷低温分离所需的冷量来自氨蒸发制冷，由冷冻站提供液氨，蒸发出的气氨返回冷冻站。

2.如权利要求1所述的一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于步骤（1）所述的焦炉气压缩是将来自焦炉气柜的焦炉气，经多级压缩后，压力升至2.2～2.5MPa(g)。

3.如权利要求1所述的一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于步骤（1）所述的粗脱硫是将压缩后的焦炉气经过滤器滤去油雾后进入氧化铁脱硫槽，脱除无机硫。

4.如权利要求1所述的一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于步骤（1）所述的精脱硫是经粗脱硫后，脱除无机硫后的气体送转化装置预热，预热后温度300～350℃，进入加氢转化器Ⅰ，采用中温铁钼加氢转化技术，加氢转化后的气体进入中温氧化铁脱硫槽，再进入加氢转化器Ⅱ，采用中温铁钼加氢转化技术，并经中温氧化锌脱硫槽，使气体中的总硫脱至≤1mg/Nm³，出氧化锌脱硫槽的气体压力1.95～2.25MPa(g),温度350～380℃。

5.如权利要求1所述的一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于步骤（2）所述的富氧空气制备是采用PSA分离空气制富氧空气技术，操作压力100～150kPa，经配空气后得到氧含量28～35v％的富氧空气。

6.如权利要求1所述的一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于步骤（2）所述的富氧部分催化氧化转化反应是来自精脱硫的焦炉气与废锅来的蒸汽混合，进入预热炉预热到650～670℃，进入转化炉；来自富氧制备的富氧空气加入蒸汽后进入转化炉，在转化炉顶部与焦炉气蒸汽混合，混合气体进入床层后，在部分催化氧化催化剂的作用下，甲烷及少数多碳烃转化为一氧化碳和氢，出转化炉的转化气约880～950℃，入废热锅炉副产2.5～2.9MPa(g)的饱和蒸汽后，再经过焦炉气预热器等进一步回收热量后，温度降至280～320℃进入变换冷却，转化气中CH₄控制在0.3～0.6v％。

7.如权利要求6所述的一种焦炉气制备合成氨的工艺，其特征在于所述的甲烷部分催化氧化催化剂是镍催化剂，操作条件：温度650～1400℃、压力1.95～2.25MPa、体积空速6000～8000h^-1。