[发明专利]一种低压氨合成工艺

权利要求书

1.一种低压氨合成工艺，包括如下步骤：

1)对空气进行深冷空分，得到氮气和氧气，所述氧气与天然气进行纯氧自热转化，得到含CO和H₂的混合气；

2)对所述混合气进行电解水分离，得到氢气；

3)将所述氢气与氮气按摩尔比为(1.5-2.5)：1混合形成合成氨原料气，并将所述合成氨原料气在装填铁基催化剂的第一氨合成塔中进行一级氨合成，所述合成氨原料气的空速为4000-6000h^-1,所述一级氨合成的合成压力为5-7MPa，所述一级氨合成的合成温度为430-500℃；所述铁基催化剂以质量比为(2-3)：(1-2):1的Fe₃O₄、FeO和K₂O为活性成分，以稀土元素氧化物和MgAl₂O₄为助剂，所述铁基催化剂中活性成分的含量为2-5wt％，稀土元素氧化物含量为0.1-0.2wt％，MgAl₂O₄含量为0.1-0.2wt％；

4)从所述第一氨合成塔中出来的混合气进入装填钌基催化剂的第二氨合成塔中进行二级氨合成，所述混合气的空速为5000-12000h^-1，所述二级氨合成的合成压力为4-6MPa，所述二级氨合成的合成温度为350-435℃；

所述钌基催化剂，包括如下重量份的组分：钌2-8份、氧化镁2-8份、活性炭70-85份、氧化铈3-10份、氧化钼1-2份、氧化钨1-2份。

2.根据权利要求1所述的低压氨合成工艺，其特征在于，步骤2)中，在所述电解水分离之前，还包括将所述含CO和H₂的混合气通入废热锅炉中回收热量，并得到高压蒸汽，将其用于对所述合成氨原料气增压的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的低压氨合成工艺，其特征在于，所述第二氨合成塔的上半部分装填所述钌基催化剂，下半部分装填所述铁基催化剂，所述合成氨原料气从所述第一氨合成塔的下半部分进入其中。

4.根据权利要求1或2所述的低压氨合成工艺，其特征在于，所述第一氨合成塔的个数至少为一个；

所述第二氨合成塔的个数至少为一个。

5.根据权利要求1或2所述的低压氨合成工艺，其特征在于，还包括对从所述第二氨合成塔中出来的混合气冷却降温并回收热量、分离得到液氨和剩余气，并将所述剩余气和所述合成氨原料气混合的步骤。

6.根据权利要求1或2所述的低压氨合成工艺，其特征在于，所述活性炭为氮掺杂的活性炭。

7.根据权利要求1或2所述的低压氨合成工艺，其特征在于，所述钌基催化剂，还包括如下重量份的组分：

氧化钡 6-9份

氧化钾 3-9份。

8.根据权利要求7所述的低压氨合成工艺，其特征在于，所述钌基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将碱式碳酸镁、活性炭、碱式碳酸铈、氧化钼、氧化钨、碳酸钾和碳酸钡研磨混合，收集混合料，并对所述混合料进行成型，得到成型物；

(2)将所述成型物浸渍于钌化合物水溶液中，或者含尿素的钌化合物水溶液中，所述浸渍结束后，取出；

(3)将所述浸渍后的成型物于还原性气氛下进行还原；

(4)将所述还原后的成型物于1600-2500℃下焙烧，得到所述钌基氨合成催化剂。

9.根据权利要求1或2所述的低压氨合成工艺，其特征在于，所述稀土元素氧化物为CeO。