焦爐氣制合成氣大型化肥裝置工藝方法及技術(shù)

第41卷第6期化工Vol41,Liaoning Chemical Industry器2焦爐氣制合成氣大型化肥裝置工藝方法及技術(shù)馮兆琦,王連海,李海波,欒忠升,舒杰(遼寧北方煤化工(集團)股份有限公司,遼寧本溪117021)摘要:介紹了焦爐煤氣在化肥生產(chǎn)當中的利用,重點(diǎn)介紹了利用焦爐氣制合成氣生產(chǎn)合成氨的大型化肥裝置工藝方法及技術(shù),針對生產(chǎn)當中的重點(diǎn)工序提出建設性意見(jiàn),關(guān)鍵工藝及技術(shù)方面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。關(guān)鍵詞:焦爐氣;制合成氣;大型裝置;工藝方法中圖分類(lèi)號:TQ132文獻標識碼:A文章編號:10040935(2012)06-0620-04在我國的化肥生產(chǎn)當中,大致有煤、氣、油三2項目的背景技術(shù)種原料生產(chǎn)方式。近年來(lái)由于油料的快速漲價(jià),致使以油為原料的企業(yè)或?；蚋淖児に嚶肪€(xiàn)。以煤為在焦爐氣的利用當中,由于焦爐氣即含有用于原料的企業(yè)也因煤價(jià)過(guò)高,生產(chǎn)成本居高不下,市化肥生產(chǎn)的氫氣和甲烷及一氧化碳、二氧化碳等,場(chǎng)競爭困難。而以天然氣和焦爐氣為原料的化肥企還含有萘、焦油、硫化氫等,故在整個(gè)生產(chǎn)工藝上業(yè),在特殊的環(huán)境與條件下,發(fā)展較迅速,尤其是必須要統籌考慮?；陧椖康脑袟l件,提出項目焦爐氣的利用,更呈現一種強勁勢頭。但由于焦爐的工藝方法和相關(guān)處理技術(shù)。主要工序包括:焦爐氣本身所具有的特殊性和組分復雜,所以在化肥生氣預處理(電撲除焦油、焦爐氣脫萘、焦爐氣除氧、產(chǎn)當中,其裝置能力相對偏小,若在大型化肥裝置低溫甲醇洗脫硫脫碳)純氧部分催化氧化、一氧化中利用焦爐氣制合成氣,進(jìn)而生產(chǎn)合成氨和尿素,碳變換、合成氣壓縮、氨合成、氨冷凍等。確需在生產(chǎn)工藝方法及技術(shù)上深入探討。3工藝方法及技術(shù)1焦爐氣的來(lái)源與性質(zhì)3.1工藝方法焦爐煤氣,又稱(chēng)焦爐氣。是指用幾種煙煤配制成焦爐煤氣一電撲除焦油一焦爐氣加壓一粗脫萘煉焦用煤,在煉焦爐中經(jīng)過(guò)高溫千餾后,在產(chǎn)出焦炭一原料氣壓縮一精脫萘原料氣壓縮-除氧—低溫和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所產(chǎn)生的一種可燃性氣體,是煉焦甲醇洗脫硫純氧部分催化氧化一氧化碳變換一低工業(yè)的副產(chǎn)品。其主要成分為氫氣(5%-60%)和溫甲醇洗脫碳一液氮洗精制—合成氣壓縮一氨合成甲烷23%-27%),另外還含有少量的一氧化碳冷凍合成氨(5%-8%)、C2以上不飽和烴(2%4%)、二氧化碳32主要反應及技術(shù)特點(diǎn)(15%~3%)、氧氣0.3%0.8%)、氮氣(3%~7%)321焦爐氣預處理焦爐氣基本組分3.211電撲除焦油成分:N2CH4CH4COH2O2CO2此工序的任務(wù)是:將焦爐氣通過(guò)電捕除焦油器9%:670206725412.8054.20050289利用高壓靜電場(chǎng),在電場(chǎng)的作用下除去焦爐氣中的HS:5.53g/m,有機硫:215mg/m3焦油、粉塵。(使焦油、粉塵帶電荷,在電場(chǎng)力的作焦爐氣除含有氫氣和甲烷、少量一氧化碳、二氧用下,它們趨向沉淀極(少部分趨向電暈極)焦爐化碳、氮氣、氧氣和其他烴類(lèi)外,還含有萘、焦油氣經(jīng)此種電濾過(guò)程而得到凈化。)等易凝、易結晶的物質(zhì)以及硫化氫、COS、硫醚等工藝說(shuō)明:由焦化來(lái)的焦爐氣,進(jìn)入三臺并聯(lián)的易使催化劑中毒的物質(zhì)。電捕除焦油器。宀險作γ墅中問(wèn)積灺淀極,其結中國煤化工收稿日期:2012-05-08CNMH作者簡(jiǎn)介:馮兆琦(1953-),男,工程師,遼寧本溪人,19837年畢業(yè)于大連理工大學(xué)工業(yè)管理上程y,多平從億工夜不工作。E-manbhgsfzqi@126c0m,電話(huà):0414-7188931。第41卷第6期馮兆琦,等:焦爐氣制合成氣大型化肥裝置工藝方法及技術(shù)構為蜂窩式,接髙壓電源正極;蜂窩中心位置均勻等3214低溫甲醇洗系統距分布電極絲,接高壓電源負極,作為電暈極。焦爐此工序任務(wù)是負責脫除工藝氣中硫化物、CO2、氣進(jìn)入沉淀極,當高壓靜電達到工作電壓時(shí),電暈極苯等物質(zhì),使凈化氣中總硫含量<0.×10以下,苯放電,產(chǎn)生強電場(chǎng),焦爐氣被電離成正負離子和電子。<0.1×106以下,CO2<20×10°以下,保證各觸媒不焦爐氣中的焦油、粉塵與電子碰撞而帶負電荷,在沉中毒和設備不被腐蝕。從凈化氣中分離出大量CO2,淀極吸引力作用下,聚集在沉淀極并沉淀下來(lái)。由此濃度為>985%,送尿素車(chē)間作為尿素生產(chǎn)的原料。將焦爐氣中焦油、粉塵除去;焦爐氣出入電捕除焦油工藝說(shuō)明:由原料氣除氧送來(lái)焦爐氣,進(jìn)入水器都要經(jīng)過(guò)水封槽,以防止氣體外漏,同時(shí)達到除塵洗塔的底部,與塔上部加入的洗滌水逆流接觸,原的效果;然后焦爐氣進(jìn)入到鼓風(fēng)機。料氣中的苯與焦油、HCN等少量雜質(zhì)被除去,氣體3.2.1.2焦爐氣脫萘中的HS和CO2等也有少量溶解。洗滌后的原料氣此工序的任務(wù)是:采用干法脫萘工藝,分離出經(jīng)旋風(fēng)分離器分離出水份后(約25℃),噴人少量去焦爐氣中的萘和其它。使焦爐氣中的萘降至0.1甲醇半貧液(防止氣體中飽和水在換熱器中結冰×10以下,從而得到凈化的焦爐氣。堵塞換熱器)與脫硫后的氣體及閃蒸回收的H2等有(1)粗脫萘工序用氣體進(jìn)行換熱,被預冷到后進(jìn)入預洗塔,用低溫工藝說(shuō)明:由鼓風(fēng)機工序來(lái)的焦爐氣,在壓力甲醇半貧液進(jìn)行進(jìn)一步洗滌,比較徹底的除去原料下經(jīng)管道進(jìn)入粗脫萘塔,利用吸附劑對不同吸附質(zhì)氣中的苯,脫苯后的甲醇溶液送往萃取系統。脫除得選擇性吸附的特性,在一定壓力下吸附原料氣中苯的原料氣,即送到脫硫塔下部,與塔頂部甲醇溶的雜質(zhì)組分,不易吸附的組分則穿過(guò)吸附床作為產(chǎn)液逆流接觸,使出脫硫塔頂氣體總硫含量小于0.1品輸出,脫萘劑通過(guò)高溫再生可重復使用。除去焦×10°,經(jīng)回收冷量后,送往轉化工序。爐氣中的萘后,粗脫萘氣(半產(chǎn)品凈化氣),進(jìn)入壓進(jìn)入甲醇洗凈化系統的變換氣含有飽和水蒸縮機一級人口加壓。六塔中的一臺粗脫萘塔用過(guò)熱氣,為防止在冷卻過(guò)程中結冰,在進(jìn)人換熱器之前,蒸汽進(jìn)行再生,再生結束后用氮氣進(jìn)行冷吹,再生噴入少量的甲醇。這一部分甲醇是來(lái)自CO2回收部后的廢液排到污水池。分氣提塔來(lái)的半貧液。變換氣在進(jìn)入脫碳塔之前(2)精脫萘工序還要進(jìn)行氨冷及分離,分離后的液相為甲醇與水的工藝說(shuō)明:粗脫萘后的氣體進(jìn)人壓縮機系統,混合液,減壓后用作原料氣脫硫預冷前的噴淋甲醇。經(jīng)壓縮機一級壓縮,升壓達到約03MPa經(jīng)級間冷冷卻后的氣體即進(jìn)入脫碳塔進(jìn)行CO2的吸收,脫除卻器冷卻到40℃后,進(jìn)入精脫萘塔,進(jìn)一步將萘CO2的凈化氣<20x106。經(jīng)分子篩進(jìn)一步將脫除含量脫除至小于057mgm3(即<01×10°),再返CO,將CO含量<1×10送往液氮洗?；貕嚎s機二級入口增壓后送出界外。再生過(guò)程同粗3.2.1.5純氧部分催化氧化脫萘系統。此工序的任務(wù)就是通過(guò)在轉化爐的催化部分氧3213焦爐氣除氧有機硫轉化化反應,使原料氣中的CH4轉化成CO和H2,中溫此工序的任務(wù)是脫除焦爐氣中少量的氧,使焦變換再將CO變換成CO2和Ho(CH4≤0.3%、CO爐氣中的氧降至10×10°以下,并將有機硫轉化為≤3%)硫化氫,提高氣體的凈化度,保證設備不被腐蝕工藝說(shuō)明:從低溫甲醇洗脫硫來(lái)的焦爐氣,經(jīng)工藝說(shuō)明:從焦爐氣壓縮機三段來(lái)的焦爐氣,首先焦爐氣預熱器預熱后與蒸汽混合,進(jìn)入氣氣換熱進(jìn)人焦爐氣換熱器與從脫氧器來(lái)的脫氧后的焦爐氣器,溫度升高后,進(jìn)入轉化爐。由制氧來(lái)的工藝氧換熱,然后進(jìn)入焦爐氣蒸汽加熱器加熱,進(jìn)入2臺氣,配入一定量的水蒸氣后,進(jìn)入氧氣預熱器,加并聯(lián)的脫氧器,在脫氧劑的作用下,出脫氧器的焦熱后經(jīng)燒嘴進(jìn)入轉化爐,與焦爐氣燃燒并反應。轉爐氣中氧含量降至10×10°以下。脫氧后的焦爐氣化爐內裝有催化劑。使甲烷由20%降至0.3%(mol,經(jīng)焦爐氣換熱器,經(jīng)除鹽水加熱器回收熱量后,再千基),然后經(jīng)轉化廢熱鍋爐副產(chǎn)中壓蒸汽自用,進(jìn)經(jīng)焦爐氣冷卻器冷卻,經(jīng)分離器分離掉冷凝下來(lái)的入氣汽氣換熱器,中國煤化工成,大部水分后,焦爐氣進(jìn)入到低溫甲醇洗脫硫工序。分與甲醇合成的CNMHG尾氣混合622遼寧化工012年6月后,進(jìn)入焦爐氣變換爐一段進(jìn)行變換反應43低溫甲醇洗系統改造4關(guān)鍵工藝技術(shù)簡(jiǎn)介43.1系統改造的必要性原設計的酸性氣體脫除采用林德公司的二段法4.1焦爐氣除氧低溫甲醇洗凈化工藝,脫硫和脫碳分開(kāi),脫硫采用(1)焦爐氣中含有少量的氧,氧的存在不僅會(huì )35bar壓力,設置在變換裝置前;脫碳釆用4ban使系統設備腐蝕加重,也會(huì )析出硫磺堵塞設備。壓力,設置在變換裝置后,但脫硫和脫碳的溶液系a.析出硫磺反應方程式:統共用。原料氣為煤制氣。2H2S+O2=2S+2H2O原料氣改為焦爐氣路線(xiàn)后,由于硫是焦爐氣催化2C05+02= 2S+2cO2氧化劑的毒物,低溫甲醇洗脫硫設置在焦爐氣轉化工b.在脫氧劑的作用下,焦爐氣中少量的氧與焦序前,而焦爐氣的氣量為原煤氣量的6%,而硫的總爐氣中的H2發(fā)生燃燒反應量也只有原設計的34%,因此,現有的低溫甲醇洗2H2+O2=2H2O系統可不需改造就可滿(mǎn)足焦爐氣脫硫的要求。但低溫(2潐焦爐氣中又含有少量的有機硫硫氧化碳、甲醇洗脫碳仍設置在現有改造的變換工序后,由于原硫醇、硫醚、噻吩)。料路線(xiàn)的改變,改造后的原料氣性質(zhì)和氣量發(fā)生較大為了提高氣體的凈化度,還需將有機硫轉化為無(wú)變化,低溫甲醇洗脫碳必須進(jìn)行改造機硫(HS),有機硫會(huì )同焦爐氣中的H2發(fā)生催化加氫4.3.2改造措施反應,此反應為放熱反應,有機硫被轉化為HS。(1)由于變換氣總量減少,現有低溫甲醇洗的有機硫轉化反應方程式高壓區可保持不變,改造低壓區COS+ H2=CO+ H2S +Q(2)增加CO2再生塔,從CO2汽提塔上塔出來(lái)RSH +H2=RH+H+Q的甲醇半貧液進(jìn)CO2再生塔繼續減壓閃蒸,閃蒸氣R-S-R+2H2=RH +R H+ H2s+Q經(jīng)加壓、水冷后送CO2汽提塔上塔,甲醇液經(jīng)泵加C4H4+ 4H2= C4H1o+H2s+Q壓送CO2汽提塔下塔。4.2焦爐氣脫硫前預脫(3)增加NH冷器,降低吸收塔出口富甲醇4.2.1預脫的必要性的溫度,以滿(mǎn)足閃蒸和氣提后的甲醇溶液溫度小于由于焦爐氣中含苯,苯溶解于甲醇,進(jìn)入甲醇0℃,從而保證凈化氣指標,減少氣提N2量洗系統后不能用減壓閃蒸,氣提,以及熱再生的方44純氧部分催化氧化法排出,因而會(huì )在甲醇循環(huán)液中累積,進(jìn)而影響凈441部分氧化法化氣的指標,因此,必須在焦爐氣進(jìn)入脫硫塔前,在高溫下,烴類(lèi)與氧氣進(jìn)行不完全反應,獲得清除其所含有的苯氧化碳和氫氣的方法,稱(chēng)為部分氧化法。此反應由原料氣除氧送來(lái)的焦爐氣進(jìn)入水洗塔的底,。42.2預脫的步驟分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是一部分烴類(lèi)與氧氣進(jìn)42.2.1水洗行燃燒反應,生成二氧化碳和水蒸汽,并放出大量部,與塔上部加入的洗滌水逆流接觸,原料氣中(約2H2+O2=2H2O15%~16%)的苯與焦油、HCN等少量雜質(zhì)被除去,CH4+202=CO2+2H2O+803kJ(1)氣體中的HS和CO2等也有少量溶解第二階段,剩余的烴類(lèi)與第一階段生成的二氧4.22.2預洗水洗塔洗滌后的原料氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離出水化碳和水蒸氣進(jìn)行轉化反應,生成一氧化碳和氫氣份后(約25℃),噴入少量甲醇半貧液(防止氣體中CH4+CO2=2CO+2H2-2473kJ(2)所夾帶水在換熱器中結冰,堵塞換熱器)與脫硫后的CH4+H2O=CO+3H2-2064kJ(3)氣體及閃蒸回收的H2等有用氣體進(jìn)行換熱,被預冷CO+ H20=CO2+H到-24℃后進(jìn)入預洗塔,用-37℃的低溫甲醇半貧液上述兩個(gè)反應是吸熱反應,所需熱量由反應熱進(jìn)行進(jìn)一步洗滌,比較徹底的除去原料氣中的苯(苯反應(1)供給。<0.1×10°以下),脫苯后的甲醇溶液送往萃取系統。自熱轉化過(guò)程。TH中國煤化工續生產(chǎn)CNMH(第624頁(yè))624遼寧化工012年6月的控制是有要求的,因為pH過(guò)高,容易生成氫氧2結論化鍶,從而導致產(chǎn)品澄清度不合格,但如果溶液過(guò)酸又會(huì )影響游離酸項目不合格,根據這一情況,分根據上述的研究探討,可以得到生產(chǎn)硝酸鍶的最佳工藝:將工業(yè)碳酸鍶洗水至氯化物合格,投入反應別將溶液pH調至1、2、3、4后,濃縮結晶,干燥后分別檢測澄清度與游離酸兩項目,結果如表3。鍋中,加入工業(yè)硝酸反應合成硝酸鍶溶液至pH=45,加入足量的雙氧水,保溫靜置。將溶液過(guò)濾清后表3澄清度與游離酸數據加入一定比例的鉻酸(可以根據原料的鋇鹽變化調項目整),用碳酸鍶調節pH=5~6,靜置。然后將溶液濾清后加入水合肼至pH=7~8,靜置。將溶液濾清后用澄清度合格合格合格不合格游離酸%(≤0013%)0025001200100085試劑硝酸調節pH=2~3,濃縮至大量結晶,將結晶離心并干燥,檢驗合格后得硝酸鍶成品根據表3,將硝酸鍶溶液調pH=2~3后濃縮結參考文獻:晶,可保證產(chǎn)品澄清度與游離酸兩項目都合格。[1]國家標準化學(xué)試劑硝酸鍶GBT669-1994[S1Quality Control Points in the production Process ofAnalytically pure strontium NitrateLI Bing-hua, LI Shao-liang, CAl Jin, HAN Hong-ji( Guangzhou Chemical Reagent Factory, Guangdong Guangzhou 510288, China)Abstract: The production process of analytically pure strontium nitrate was discussed. In the production process, industrialstrontium carbonate was firstly pretreated, then it reacted with nitric acid to synthesize strontium nitrate, finally analytically purestrontium nitrate was gained via the recrystallization for purification. In this paper, quality control points in the production process ofanalytically pure strontium nitrate were emphatically studied and discussed, and good results were gainedKey words: strontium nitrate; analytically pure; quality control points(上接第622頁(yè))正反應的進(jìn)行,從而降低轉化氣中甲烷的殘余量。其生產(chǎn)方法是:將氣態(tài)烴、富氧空氣和水蒸汽同通入轉化爐(爐內裝填催化劑,同時(shí)進(jìn)行燃燒5結語(yǔ)和轉化反應,得到半水煤氣焦爐氣制合成氣在大型化肥裝置的應用,是比442轉化反應的特點(diǎn)較困難的事情,其根本原因就是焦爐氣的組分比較(1)是可逆反應。即在一定的條件下,反應可復雜,處理起來(lái)很棘手。本文就其工藝方法及技術(shù)以向右進(jìn)行生成一氧化碳和氫氣,稱(chēng)為正反應;隨作了一些研究與探討,相信對同行業(yè)將有一定的參著(zhù)生成物濃度的增加反應也可以向左進(jìn)行,生成甲考價(jià)值烷和水蒸氣,稱(chēng)為逆反應。因此在生產(chǎn)中必須創(chuàng )造良好的工藝條件,使反應主要向右進(jìn)行,以便獲得參考文獻吳越峰.利用焦爐氣生產(chǎn)合成氨工藝路線(xiàn)探討[C].全網(wǎng)煉焦行業(yè)盡可能多的氫氣和一氧化碳。利用焦爐煤氣生產(chǎn)甲醇及應用研討會(huì )2006:135-1(2)是體積增大的反應。一分子甲烷與一分子2]張建雋.剩余焦爐煤氣利用途徑[J].河北化工,2006,32(625-27.水蒸氣反應后,可以生成一分子的一氧化碳和三分子(3張雙雙,王東巖,櫪亭,籌低溫甲醇洗脫碳塔系統模擬與改造方案的氫氣。因此,當其它條件一定時(shí),降低壓力有利與的研究[J].大氮肥,2010,4(33):221-224Process Methods and Techniques of Producing Syngas FromCoke Oven Gas in Large Chemical Fertilizer UnitFENG Zhao-qi WANG Lian-hai, LI Hai-bo, LUAN Zhong-sheng, SHUJieLiaoning Northern Coal Chemical Industry( Group) Co, Ltd, Liaoning Benxi 117021, China)Abstract: Application of coke oven gas in production of chemical fertilizer was introduced; the process and technology to producesynthetic ammonia from syngas prepared from coke oven gas in large chemical fertiliz中國煤化工 g at the keyprocess in the production, some constructive suggestions were put forward; the key techniKey words: coke oven gas; syngas; large installation; techniqueCNMHG