[发明专利]一种合成氨联产含碳化学品的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成氨联产含碳化学品的工艺。

背景技术

进入2013年以来，随着新增产能的陆续释放，全国合成氨产能过剩的形势逐步凸显，企业开工下降，价格下滑严重。据中国氮肥工业协会统计，到2013年中，行业平均产能利用率已下降至80％，价格距上年高点已下降近30％。按照目前的发展趋势，预计到“十二五”末，全国尿素产能将突破9000万吨，而市场需求约为6230万吨(其中工业需求1930万吨，农业需求量约4300万吨，不含出口)，尿素产能过剩接近3000万吨。由于目前农作物对氮肥施用量已经处于较高水平，今后氮肥在农业领域消费的增长幅度基本趋于稳定；火电、水泥行业脱硝和柴油车尾气处理等对尿素需求拉动较大的领域，再经过2013-2017年的快速增长(年均增长速度达到11.6％)之后，对尿素的需求增速将会明显放缓。可见，未来几年尿素产能过剩将会呈现扩大的态势，中国化肥产业已陷入结构性产能过剩危机。

目前国内中小型合成氨企业由于成本较高普遍开工率较低，如何作好中小型合成氨企业的技术改革与产品调整有重要的现实意义。从政策面来看，虽然政府对现代煤化工项目逐步收紧，但却鼓励传统煤化工技改升级。2012年以来政府颁布了一系列政策法规，鼓励煤基多联产、焦炉气制LNG、合成氨传统煤化工技改升级等相关项目。合成氨仅仅利用了合成气中的H₂，而没有充分利用CO等其他气体组分。通过联产合成油、低碳醇和低碳烯烃，可充分利用合成气的有效气体组分，实现经济效益的最大化。

我国开发了具有自主知识产权的联产甲醇合成氨工艺技术，经历了半个世纪的发展，目前联醇工艺技术已趋于成熟。合成氨联产甲醇是我国化肥行业所特有，2012年煤基联醇产能约1110万吨/年，占甲醇总产能的21.5％，是我国甲醇行业的重要组成部分。但是，近年来我国甲醇总产能也已严重过剩，目前甲醇生产企业总体开工率偏低。因此需要开发合成氨联产其它产品以解决中小型合成氨的开工率低的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种碳的利用高，效率经济效益好的合成氨联产费托产品/低碳醇/低碳烯烃的工艺。

本发明工艺具体步骤如下

将含碳气源，先经甲烷重整单元，再经净化单元；或含碳气源直接经净化单元，使气体中H₂/CO摩尔比满足合成油或低碳醇或低碳烯烃的要求，进入反应器进行合成油反应或低碳醇反应或低碳烯烃反应；产物经过分离装置分离，剩余尾气送入CO变换装置，然后经过脱碳装置脱掉CO₂，或剩余尾气直接经过脱碳装置脱掉CO₂，再经过PSA提氢装置得到高纯度的氢气，送入合成氨工段，同时通过空分装置将合适比例的氮气送入合成氨工段。

如上所述，本发明气源为煤基合成气、生物基合成气、天然气、煤层气、页岩气的一种

如上所述，本发明的甲烷重整单元为可选单元，若前面工段的气源符合后续工段要求，则不用变换，若前面工段的气源不符合后续工段的要求，则需要变换至符合后续工段要求。所述的甲烷重整工艺采用甲烷部分氧化制合成气工艺，装填非贵金属Ni-Al₂O₃催化剂，反应条件：常压，600-800℃，体积空速1000-3000h^-1。

如上所述，本发明的净化单元是根据后续工段净化要求来控制有害物质的指标，具体如下：费托合成单元要求出净化塔气体中硫和砷总含量小于0.1ppm，CO+CO₂总含量小于10ppm；低碳醇合成单元要求出净化塔气体中硫含量小于0.05ppm，砷含量小于0.05ppm；低碳烯烃合成单元要求出净化塔气体中硫含量小于0.2ppm，砷含量小于0.1ppm。

如上所述，本发明的费托合成单元采用Shell公司的SMDS工艺技术，装填Co/SiO₂催化剂，反应条件：H₂/CO＝2-4(V/V)，2.0-4.0MPa，200-240℃。

如上所述，本发明的低碳醇合成单元采用美国Dow化学公司和UCC联合开发的Sygmo1工艺，装填MoS₂催化剂，反应条件：290-310℃，8-10MPa，5000-7000h^-1，H₂/CO＝1.1-1.3(V/V)。