用空煤氣生產合成氨原料氣的工藝的製作方法
2024-01-27 05:21:15 2
專利名稱：用空煤氣生產合成氨原料氣的工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於合成氨用的氣體混合物的製備工藝。
在中小合成氨廠，普遍採用間歇的固定層氣化法生產半水煤氣作為合成氨原料氣。其工藝流程是半水煤氣-除座脫硫(H2S)-變換-原料氣。要求使用優質煤-活性高的無煙煤或者焦炭，無法使用煙煤，並存在煤耗大及產生甲烷氣等缺點。
本發明的目的在於尋找一種利用劣質無煙煤或煙煤為原料生產合成氨原料氣，並配合餘熱發電大幅度降低煤耗的新工藝。
本發明的工藝流程如下1.產氣在發生爐內，用劣質無煙煤或煙煤為原料，經預熱的空氣在爐內與煤反應，生成CO、CO2、SO2氣體，爐內溫度控制在950～1000℃。空氣與煤的反應是連續進行的，克服了半水煤氣生產時送空氣與水蒸汽交替進行，在送水蒸汽時爐溫下降，若用煙煤時，爐溫不易再升高，及產氣率降低，生產H2S量太大而增加脫硫困難等問題。
2.除塵脫硫在洗滌塔中，用氨水洗滌發生爐煤氣，除去煤氣中灰份及SO2。煤氣進塔及出塔溫度為30～100℃，最佳為77℃。
3.還原變換在第一變換器中，煤氣中CO與觸煤氧化鐵反應生成CO2，同時觸煤被還原成鐵
這一反應為放熱反應，變換器的溫度控制在527±30℃。
4.燃氣經過第一變換器變換，煤氣中還有一部分CO，把上述氣體送入燃氣鍋爐，殘留的CO全部被燃燒，氧化成CO2。
5.洗滌從燃氣鍋爐出來的氣體，在洗滌塔中，用水或氨水淋洗，洗去CO2，得到純淨的合成氨原料氣之一-氮氣。
6.吹淨經洗滌的純淨氮氣送入第二變換器，吹淨該變換器以備下一步用。氮氣按所需要比例送合成氨工段，多餘部分則放空。變換器的溫度保持在527±30℃。
7.氧化變換把燃氣鍋爐產生的水蒸汽引入第三變換器，水蒸汽與觸煤鐵反應
觸媒鐵被氧化，水蒸汽被還原生成氫。氫氣按三倍於氮氣的量送到合成氨工段。變換器的溫度保持在527±30℃。
第一、二、三變換器的還原、吹淨、氧化三個過程是循環進行的。全流程是在常壓下操作。
燃氣鍋爐所產生的水蒸汽是中壓(25公斤/毫米2)蒸汽，送汽輪機發電工段。
圖面說明附圖
為本發明的工藝流程圖。
現結合附圖與實施例進一步說明本發明。
在發生爐中，用煙煤作原料氣化，反應溫度保持在950～1000℃。高溫的空氣煤氣經過熱交換器溫度下降到77±10℃後送到脫硫塔，用氨水噴淋除塵脫硫。脫硫後的空氣煤氣絲熱交換器加熱後，溫度升至508±10℃，送至茅一變換器，煤氣中的CO與Fe3O4反應變換成CO2及Fe。變換器中觸煤還原時反應溫度為450～550℃，最好為527℃。空氣煤氣中還有一半CO末被還原，在燃氣鍋爐中CO被燃盡，鍋爐產生的水蒸汽供合成氨原料氣及發電用。鍋爐排出的煙氣總量的1/3經熱交換器，冷卻後送入洗滌塔，洗去其中的CO2，只剩N2及微量O2，再經熱交換器，煙氣被加熱到400～460℃通入變換器中，吹淨其中殘剩的空氣煤氣及CO2，煙氣中的微量O2與Fe反應被除之。吹淨初期的氣體因含有CO2，因其溫度高達500℃左右，故用於乾燥原料煤。吹淨未期的煙氣是純淨的N2，用它與H2按1∶3的比例送合成氨工段。其用量為吹淨氣體量的15～20%，最好17%。變換器吹淨期結束後向其中送入壓力為1～2公斤/毫米2，幹度為0.7～0.8的溼蒸汽，水與觸媒鐵氧化還原反應，生成H2和Fe3O4這一反應為放熱反應，使觸媒的溫度保持在450～550℃。在此溫度範圍內，水轉化為氫的轉化率為80～84%。氫氣經冷卻，其中的水被冷凝分離出純氫與氮，按3∶1比例混合成合成氨原料氣。
三個變換器按還原-吹淨-氧化期循環使用。
用空氣煤氣代替半水煤氣生產合成氨原料氣，本發明的顯著特點在於1.能用劣質無煙煤及煙氣為原料。
2.熱能得到較充分利用，使煤耗下降。
3.脫除SO2工藝上比脫H2S容易。
4.氫與氮分期製取可使合成氨原料氣的氫氮比容易控制。
5.原料氣的純度高，幾乎不含CO，CO2及CH4，因此大幅度減輕下步工序的氣體精煉的負荷，也大幅度降低了合成氨塔中循環氣放空量，提高原料氣的利用率。
權利要求
1.一種由空氣煤氣經除塵脫硫、變換過程生產合成氨原料氣的工藝，本發明的特徵在於1、1產氣用劣質無煙煤或煙煤為原料，在發生爐中燃燒，爐內溫度保持在950～1000℃，經預熱的空氣在爐中與煤反應，生成CO、CO2、SO2。1、2除塵脫硫在洗滌塔中，用氨水洗滌發生爐煤氣，除去煤氣中灰份及SO2，煤氣進出塔溫度為30～100℃。1、3還原變換在第一變換器中，煤氣中CO與觸煤氧化鐵反應生成CO2，同時觸煤被還原成鐵，變換器的溫度控制在527±30℃。1、4燃氣在燃氣鍋爐中，在還原變換器中殘留的部分CO全部氧化成CO2。1、5洗滌從燃氣鍋爐出來的氣體，在洗滌塔中用水或氨水淋洗，洗去CO2，得到純淨的氮氣。1、6吹淨經洗滌的純淨氮氣送入第二變換器，吹淨該變換器以備下一步用，氮氣送合成氨工段，變換器的溫度保持在527±30℃。1、7氧化變換把燃氣鍋氣產生的水蒸汽引入第三變換器，觸煤鐵與水蒸汽反應，觸煤被氧化成氧化鐵，水蒸汽被還原成氫氣，氫氣按比例送合成氨工段，變換器的溫度保持在527±30℃。
2.根據權利要求1所述的生產合成氨原料氣的工藝，其特徵在於第一、二、三變換器的還原、吹淨、氧化三個過程是循環進行的。
3.根據權利要求1所述的生產合成氨原料氣的工藝，其特徵在於燃氣鍋爐所產生的水蒸汽是中壓(25公斤/毫米2)蒸汽，送汽輪機發電工段，部分用於產生H2。
全文摘要
一種由空氣煤氣代替半水煤氣生產合成氨原料氣的工藝，其主要特徵是以劣質煤為原料產生發生爐煤氣，循環利用三個變換器，其中的觸媒Fe304分別經過還原、吹淨、氧化過程、部分煤氣在燃氣鍋爐中燃燒，利用煙氣中N
文檔編號C10J3/00GK1030930SQ87105279
公開日1989年2月8日 申請日期1987年7月29日 優先權日1987年7月29日
發明者向時義 申請人:江西省進賢化工設備製造廠