年产50万吨合成氨原料气制备的工艺筛选设计方案大学毕设论文.doc

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1、年产50万吨合成氨原料气制备的工艺筛选设计方案摘要：本设计是年产能力为50万吨合成氨造气工段（合成氨所需原料---CO+CO2）的初步工艺设计。以焦炉气为原料，焦炉气经脱硫、压缩、精脱硫、富氧转化、中串低变换、改良热钾碱脱碳、甲烷化、合成气压缩、氨合成。工艺技术成熟可靠，产品纯度高，消耗定额低，生产成本低。从工艺设计、节能降耗及实际案例等方面比较了上述工艺；结果表明：不论是哪种净化、精制工艺，关键的工艺控制点是：将CO+CO2净化精制至微量级，降低有效氢的损耗，降低生产消耗。关键词：焦炉气、低耗、合成氨、净化、精制1、焦炉气配煤造气制合成氨的必要性焦炉气生产合成氨类似天然气生产合成氨，焦

2、炉煤气自身的特点是氢多碳少，C/H低，焦炉气成分如表1。单独用于合成氨生产时，原料气耗量大，弛放气排放量多，单位产品能耗高。必须补碳。综合考虑，我国煤炭资源丰富，价格便宜，宜采用煤制气补碳，煤制气有效成分（H2+CO）高，可以把合成气调整合理，最大限度地利用原料气。因此，要想取得好的经济效益，合理地利用原料资源，采用煤、焦、化一体化的联合流程，不仅将能源和环境保护结合起来，而且将传统的焦化工业与化学工业及化肥工业有机地结合起来，生产大宗支农产品——尿素，是新一代焦炉气综合利用的好途径。2、工艺生产路线概述将来自焦化厂净化后的剩余焦炉煤气，进入气柜进行混合、缓冲，然后通过罗茨鼓风机升压，湿

3、法脱硫装置脱除焦炉气中的H2S，再加压至2.3MPa，送干法脱硫装置，将气体中的总硫脱至7mg/m3以下，利用深冷空分装置送来的富氧，混入蒸汽进行催化部分氧化转化，将气体中的甲烷及少量其他烃转化为CO和H2，转化后的高温气体经废锅回收热量降温后，补加蒸汽进入变换工序的中变炉，进行CO变换反应，调整CO含量至3%，然后进入ZnO精脱硫槽，将气体中的总硫脱至（1～3）×10－6，再进入装有铜锌催化剂的低温变换炉，控制变换气中CO含量为0.3%。灰熔聚粉煤气化炉生产的煤气，单独进行压缩、净化、中温变换，之后也进入ZnO精脱硫槽，与转化后的中变气混合，一起进入低温变换炉，进行深度变换。变换后的低

4、变气进入脱碳装置脱除CO2，控制脱碳气中CO2含量≤0.2%，再经甲烷化装置精制，使气体中的CO＋CO2≤20×10－6，合格的氢氮气经合成气压缩机组，加压至31.4MPa送往氨合成装置。氨合成采用31.4MPa的高压合成工艺。流程示意如图1。氨合成产生的放空气净氨后，作为转化装置预热炉的燃料气。图1 工艺技术路线方框图3、合成氨工艺的选择3.1焦炉气的转化焦炉气转化制氨合成气有以下两种方案。方案一 蒸汽转化本方法通过蒸汽转化，将焦炉气中的甲烷转化为H2、CO、CO2，以降低合成气中的惰性气体含量，同时增加CO、CO2量，该法制得的合成气中氢含量高，H2/N2在补N2时调节。缺点是：蒸汽

5、转化炉投资较高，能耗较高，致使生产成本偏高。方案二 富氧—蒸汽转化的方法采用本方法的特点是转化所需热量通过转化炉内焦炉气的燃烧提供，燃烧后的尾气没有外排而是直接进入合成原料气中，生产合成气的H2/N2比例由加氮量控制。该法比以天然气为原料的蒸汽转化生产合成氨过程简单，流程简短，易于控制。虽然到目前为止，利用焦炉气生产合成氨的厂家还为数不多，但可以认为是工业应用中成熟的国产化技术。为节省空分装置的氧气用量，保证转化炉操作的稳定性和安全可靠性，流程中设置了蒸焦预热炉和富氧—软水预热炉。综合各方面的因素，由于本装置的主要目的是利用富余的焦炉气生产合成氨，使焦炉气得到最大限度的利用。因此，采用富

6、氧—蒸汽转化比较合理。3.2煤造气本装置造气采用常压灰熔聚流化床气化炉，净化加压后，在变换工序补入系统。用3台Φ3600mm常压灰融聚流化床气化炉，两开一备，以粉煤为原料生产煤气，煤气经湿法脱硫，加压至2.3Mpa后，再经ZnO干法脱硫和中温变换，在ZnO精脱硫工序补入系统。工艺流程主要包括进料、供气、气化、除尘、废热回收等工序。3.3净化3.3.1脱硫工艺（1）湿法脱硫分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。目前运用较为广泛且性能较好的脱硫方法有PDS法、改良ADA法，栲胶法、茶灰法、MSQ法、改良对苯二酚法、KCA法。经过综合比较，栲胶脱硫和改良ADA脱硫都是本装置可以采用的脱硫

7、工艺，但考虑到现有装置采用的是改良ADA工艺，且使用效果良好，工人操作熟练，因此，本装置拟采用“改良ADA＋PDS”工艺。对再生后硫泡沫的处理，采用连续熔硫工艺，主要设备熔硫釜，选用邯钢化肥公司开发的、获国家专利的“连续进行硫回收的金属釜”。同时，设溶液回收装置。该工艺具有如下特点：设备台数少、不建厂房、投资较省；操作简单易掌握，生产安全；生产弹性大，可根据负荷间断或连续运行；操作人员少，维修量小，运行费用低；生产过程中没有废气、废