合成氨原料气醇烃化净化精制新工艺(2)

醇烃类等物质均可在常温下冷凝为液体，有很好的分离性能，环保性能也很好。这种物质可作为燃料使用或作为产品来提纯（将其直接送到甲醇精馏岗位提走其中35%的甲醇产品，其余可作为甲醇精馏残液进入燃烧炉内烧之）。无疑，由于醇后气中CO、CO2生成甲烷的量大

大减少，送入氨合成后，因甲烷积聚造成的放空量也将减少，由于反

应物中生成了高碳的产品，大大减少了原料气的H2消耗，这就是醇烃

化工艺的原料气消耗为什么能大幅度下降的基本原理。

3 双甲工艺的控制指标

3.1 原料气中二氧化碳含量的控制

原料气精脱硫后，即进入甲醇化系统。要保证原料气中CO2≤0.2%。CO2过高，甲醇化过程中，生成水多，消耗氢多，增加了副产醇的成

本。某厂原料气中CO2达0.8%～1.0%，粗甲醇中水含量达20%以上，

并且吸热量也大，当第二醇化塔进口气体中CO+CO2量少时，不利于醇

化塔内的自热平衡。实际生产还发现CO2的转化率比CO低得多，原料

气中CO2过高会使醇后气中CO2高，进入甲烷化后，因为1个CO2分子，要耗4个氢分子才能生成1个CH4， 2个H2O分子，因此， CO2多势必消耗氢更多。

3.2 原料气中的一氧化碳含量与醇氨比

原料气中一氧化碳由醇氨比决定，实际生产中我们多以变换炉出口的CO含量来控制醇产量的大小，醇产量高，则醇氨比大，要求原料气CO含量高，反之，则可低些。

醇氨比依市场情况而定，当市场对醇需求量大，应适当提高醇氨比，然而在一定的工艺流程与系统配置下，醇氨比的提高将会受一定的限制。如表1。

表1 不同醇氨比的气体成分要求表

从表1看出，副产甲醇越多，要求半水煤气中N2含量越少，即在

造气工段减少加氮空气；副产甲醇越多，吨氨脱CO2量越大，即对碳

铵流程或纯碱流程，还需采用其他方法脱除CO2；变换气中CO含量越

高，变换负荷减轻，加入蒸汽量减少，节约蒸汽越多。在甲醇市场需求较大、价格较高的情况下，多产甲醇是有利的，但必须有大的造气能力配套，也要有大的脱碳能力。醇氨比超过1∶6，此时甲醇化必须采用双级反应，第一级以产醇为主，第二级以净化为主。半水煤气中N2含量降到12.28%以下，就要适当增加造气能力，碳铵流程还要

增加脱碳装置，以维持氨平衡。

醇烃化工艺作为一种合成氨原料气的净化精制方法，本工艺副产甲醇是甲醇化净化的一个副产品，大部分业主都希望尽可能方便地调节各部分的产量。我们在设备及流程的配置中既考虑了气体的净化度——在一床催化剂使用周期的任何一个阶段均能达到后续工序对合成氨原料气净化度的工艺要求，又考虑了在未来甲醇市场较好的情况，需要时，可方便地多产甲醇的要求。因而流程中设置了两种不同型式的醇化塔内件和“可串联也可并联”的甲醇化流程，采用了安淳公司的另一项专利技术——可调氨醇比的工艺技术。

生产实践证明醇氨比控制1∶9左右，控制难度不大，不必增加其他各工段能力，变换气中CO不是太低，消耗蒸汽不多，双甲工艺或醇烃化工艺各反应塔可不开循环机，直接通过，大大地节约了运行电耗。因而从经济角度考虑是比较合理的。

3.3 醇后气一氧化碳与二氧化碳的控制

双甲工艺中，醇后气尚有少量CO与CO2，在甲烷化中，这些CO、

CO2与氢反应生成甲烷，送入氨合成系统，用放空的方法，使甲烷保

持进出平衡，不致积累。因为醇后气中CO2的含量基本上稳定，相对

来说CO变化波动较大,所以只讨论CO的含量与氢消耗及放空量的关系。见表2。

表2 醇后气成分与气体消耗的关系

注：醇后气中CH4含量为1.099%。

从表2可以看出，醇后气中CO越高，即净化度越低，甲烷化耗氢越多，氨合成放空量越大，吨氨新鲜气消耗越多，以醇后气中CO为0(铜洗流程)为比较基准，醇后气CO由0增加至0.12%和0.591%，吨氨新鲜气消耗由2858.87m3增加至2880.21m3和2969.05m3，分别多耗原料气21.34m3、110.18m3。因此，理论上醇后气中CO含量应越低越好。

但CO过低，又引起两个问题：第一个问题是CO含量越低，要求CO在甲醇化中转化率越高。如果要求醇后气CO达到0.1%～0.2%，而醇氨比要求1∶2～1∶5，则要求CO转化率达到96.7%～98.5%，如此

高的转化率，用一般的方法(如中压联醇或低压甲醇法)是难以达到的。我们采用双级甲醇化法，必要的时候采用双吸不同压力的方法，即第一级以产醇为主，在低压下进行，第二级以净化为主，在中压或高压下进行。但带来的第二个问题是CO越低，由于缺少反应热量，第二级甲醇化和甲烷化（可醇烃化炉）的反应难以自热平衡，这里就有一个适度指标的问题，我们在运行中要找到一个经济性能好的指标——既气体消耗低，又运行费用低的运行方式，这也是工艺实际和理论结合，注重运行效果和综合经济效益，实践第一的观念。

以装置经济效益最大化的观点来看，我们要求当甲醇产品销售好时，多产甲醇；反之，可多产液氨。因而，流程中配置两种不同形式的醇化塔内件（第一醇化塔注重产醇，第二醇化塔注重净化），达到既可能大幅度提高醇产量，又可以最大限度地降低醇产物的生成。这就是安淳公司 “可调醇氨比的双甲净化工艺”的核心内容之一。

3.4 原料气中总硫与氨含量的影响

硫对甲醇化和甲烷化（烃化）催化剂都会造成永久性毒害。资料介绍，铜基催化剂总硫含量积附达2%即失活，因此要求原料气中总硫要控制在0.1×10－6以下，而且要特别注重有机硫（COS类物质）的去除。

氨对甲醇化催化剂也与硫一样有毒害作用，对碳铵流程，原料气中含氨较多，则要求安排脱氨装置，使原料气中氨降到0.1×10－6以下。

3.5 甲烷化（醇烃化）的热平衡问题

CO的甲烷化（烃化）反应是放热反应。在绝热情况下，每反应掉0.1%的CO，温度上升约7℃，如果入反应器CO高，反应温升很高，调节不当，可能烧坏催化剂。醇烃化反应和甲烷化反应机理基本一样，但醇烃化催化剂的反应温度比甲烷化催化剂的温度低，醇烃化催化剂的温区也比甲烷化催化剂温区宽，但过高温度也会使副反应增加，不利于生产。因此也必须注意热的移出和热平衡。

如前所述，CO过高，吨氨新鲜气消耗增加，目前公认的工艺指标CO＋CO2一般不能超过0.7%。然而CO＋CO2过低，放热太少，除去

了热损失之后，温升很少，甚至不能维持反应温度。双甲（醇烃化）工艺的原则是设置合理的热回收装置，搞好系统的保温，保证系统满负荷运行，在能维持系统热平衡或较方便地提供外供热源的前提下，尽量降低醇后气中CO＋CO2含量，以保持反应正常进行。

3.6 醇产量、气体成分控制、热平衡综合分析

双甲（醇烃化）工艺的实质是将原料气中的CO+CO2这种后续氨合

成工序称之为“毒物”的气体进行处理。将此与工艺气体中的H2进行反应生成有用的甲醇产品，未反应完的CO+CO2再与H2反应生成CH4或其他多元醇化物，达到净化精制合成氨原料气之目的。换言之，醇烃化以液态输出物的方式，而甲烷化输出气态甲烷。

工艺流程中的第一甲醇化塔可称为产醇塔，它的主要功能为初步进行CO+CO2的去除工作，受转化率的控制，当产醇量要求较大时，第

一级醇化塔如果要将CO+CO2直接转化到进烃化系统的要求指标

（CO+CO2含量0.03%～0.3%）塔内要装较多的催化剂，用较大的循环

量，启用较多循环机，这样开机的经济性能十分不好。为此，流程中配置了第二醇化塔，以此级醇化来 …… 此处隐藏：2397字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……