[发明专利]一种焦炉气制备合成氨的工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种合成氨的工艺，具体地说涉及一种焦炉气制备合成氨的工艺。

背景技术

合成氨是基础化工原料，在国民经济中承担重要的角色。在农业上主要用于生产氮肥，例如尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵等；还可用于生产各种含氮复合肥，如磷酸铵、硝酸磷肥、NPK复合肥等。在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤维及塑料。从氨可制得硝酸，进而再制造硝酸铵、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纤维素等。在化纤和塑料工业中，则以氨、硝酸、尿素等作为氮源，生产己内酰胺、尼龙6单体、己二胺、人造丝、丙烯腈、酚醛树脂和脲醛树脂等产品。除此以外，氨还可以用作制冷剂，或用于医药或生物化学等领域。

焦炉气是焦化厂煤炭干馏成焦过程中的主要副产物之一，主要成分有H₂、CH₄、CO、CO₂等。现有焦炉气的净化处理一般采用水洗、脱油、洗萘、脱硫、脱苯等，净化后的焦炉气主要做为城市煤气、化工原料、工业燃气、发电等。

目前，用焦炉气制造合成氨主要采用深冷空分制氧、富氧加压催化部分氧化、热钾碱或NHD脱碳、31.4MPa中压氨合成、贮罐气水洗回收氨等传统技术，能耗较高，污染物排放较多，还有一定的节能潜力可挖。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能耗低、环保的焦炉气制合成氨的工艺。

本发明的目的是这样实现的：首先筛选各工序适用的先进节能技术，这些技术都是已在相近或相关领域里投运的成熟可靠的技术；然后集成优化，形成最优化配置的新的合成氨整体工艺路线。

本发明具体的焦炉气制合成氨的工艺包括如下步骤：

（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。

如步骤（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)。

如步骤（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。