一種合成氨聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合成氨聯(lián)產(chǎn)含碳化學(xué)品的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入2013年以來(lái)，隨著新增產(chǎn)能的陸續(xù)釋放，全國(guó)合成氨產(chǎn)能過(guò)剩的形勢(shì)逐步凸顯，企業(yè)開工下降，價(jià)格下滑嚴(yán)重。據(jù)中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，到2013年中，行業(yè)平均產(chǎn)能利用率已下降至80%，價(jià)格距上年高點(diǎn)已下降近30%。按照目前的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)至IJ “十二五”末，全國(guó)尿素產(chǎn)能將突破9000萬(wàn)噸，而市場(chǎng)需求約為6230萬(wàn)噸(其中工業(yè)需求1930萬(wàn)噸，農(nóng)業(yè)需求量約4300萬(wàn)噸，不含出口)，尿素產(chǎn)能過(guò)剩接近3000萬(wàn)噸。由于目前農(nóng)作物對(duì)氮肥施用量已經(jīng)處于較高水平，今后氮肥在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域消費(fèi)的增長(zhǎng)幅度基本趨于穩(wěn)定；火電、水泥行業(yè)脫硝和柴油車尾氣處理等對(duì)尿素需求拉動(dòng)較大的領(lǐng)域，再經(jīng)過(guò)2013-2017年的快速增長(zhǎng)(年均增長(zhǎng)速度達(dá)到11.6% )之后，對(duì)尿素的需求增速將會(huì)明顯放緩。可見(jiàn)，未來(lái)幾年尿素產(chǎn)能過(guò)剩將會(huì)呈現(xiàn)擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)，中國(guó)化肥產(chǎn)業(yè)已陷入結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩危機(jī)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)中小型合成氨企業(yè)由于成本較高普遍開工率較低，如何作好中小型合成氨企業(yè)的技術(shù)改革與產(chǎn)品調(diào)整有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從政策面來(lái)看，雖然政府對(duì)現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目逐步收緊，但卻鼓勵(lì)傳統(tǒng)煤化工技改升級(jí)。2012年以來(lái)政府頒布了一系列政策法規(guī)，鼓勵(lì)煤基多聯(lián)產(chǎn)、焦?fàn)t氣制LNG、合成氨傳統(tǒng)煤化工技改升級(jí)等相關(guān)項(xiàng)目。合成氨僅僅利用了合成氣中的H2，而沒(méi)有充分利用C0等其他氣體組分。通過(guò)聯(lián)產(chǎn)合成油、低碳醇和低碳烯烴，可充分利用合成氣的有效氣體組分，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
[0004]我國(guó)開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的聯(lián)產(chǎn)甲醇合成氨工藝技術(shù)，經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，目前聯(lián)醇工藝技術(shù)已趨于成熟。合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇是我國(guó)化肥行業(yè)所特有，2012年煤基聯(lián)醇產(chǎn)能約1110萬(wàn)噸/年，占甲醇總產(chǎn)能的21.5%，是我國(guó)甲醇行業(yè)的重要組成部分。但是，近年來(lái)我國(guó)甲醇總產(chǎn)能也已嚴(yán)重過(guò)剩，目前甲醇生產(chǎn)企業(yè)總體開工率偏低。因此需要開發(fā)合成氨聯(lián)產(chǎn)其它產(chǎn)品以解決中小型合成氨的開工率低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種碳的利用高，效率經(jīng)濟(jì)效益好的合成氨聯(lián)產(chǎn)費(fèi)托產(chǎn)品/低碳醇/低碳烯烴的工藝。
[0006]本發(fā)明工藝具體步驟如下
[0007]將含碳?xì)庠?，先?jīng)甲烷重整單元，再經(jīng)凈化單元；或含碳?xì)庠粗苯咏?jīng)凈化單元，使氣體中H2/C0摩爾比滿足合成油或低碳醇或低碳烯烴的要求，進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行合成油反應(yīng)或低碳醇反應(yīng)或低碳烯烴反應(yīng)；產(chǎn)物經(jīng)過(guò)分離裝置分離，剩余尾氣送入C0變換裝置，然后經(jīng)過(guò)脫碳裝置脫掉C02，或剩余尾氣直接經(jīng)過(guò)脫碳裝置脫掉C02，再經(jīng)過(guò)PSA提氫裝置得到高純度的氫氣，送入合成氨工段，同時(shí)通過(guò)空分裝置將合適比例的氮?dú)馑腿牒铣砂惫ざ巍?br>[0008]如上所述，本發(fā)明氣源為煤基合成氣、生物基合成氣、天然氣、煤層氣、頁(yè)巖氣的一種
[0009]如上所述，本發(fā)明的甲烷重整單元為可選單元，若前面工段的氣源符合后續(xù)工段要求，則不用變換，若前面工段的氣源不符合后續(xù)工段的要求，則需要變換至符合后續(xù)工段要求。所述的甲烷重整工藝采用甲烷部分氧化制合成氣工藝，裝填非貴金屬N1-Al203催化劑，反應(yīng)條件:常壓，600-800 °C，體積空速1000-3000h \
[0010]如上所述，本發(fā)明的凈化單元是根據(jù)后續(xù)工段凈化要求來(lái)控制有害物質(zhì)的指標(biāo)，具體如下:費(fèi)托合成單元要求出凈化塔氣體中硫和砷總含量小于0.lppm，0)+0)2總含量小于lOppm ;低碳醇合成單元要求出凈化塔氣體中硫含量小于0.05ppm，砷含量小于0.05ppm ；低碳稀經(jīng)合成單元要求出凈化塔氣體中硫含量小于0.2ppm，砷含量小于0.lppm。
[0011]如上所述，本發(fā)明的費(fèi)托合成單元采用Shell公司的SMDS工藝技術(shù)，裝填Co/Si02催化劑，反應(yīng)條件:H2/C0 = 2-4 (V/V)，2.0-4.0MPa，200-240°C。
[0012]如上所述，本發(fā)明的低碳醇合成單元采用美國(guó)Dow化學(xué)公司和UCC聯(lián)合開發(fā)的Sygmol 工藝，裝填 MoS^f 化劑，反應(yīng)條件:290-310 °C，8-lOMPa，5000_7000h、H2/C0 =1.1-1.3 (V/V)。
[0013]如上所述，本發(fā)明的低碳烯烴合成單元采用大連化學(xué)物理研究所的的工藝技術(shù)，裝填 Fe-Mn/Mg0 催化劑，反應(yīng)條件:300-400°C，1.0-2.0MPa, 1000-2000h 1,H2/C0 = 2 (V/V)。
[0014]如上所述，本發(fā)明的C0變換單元為可選單元，若尾氣中無(wú)C0或者C0含量符合合成氨要求，則無(wú)需變換，采用高水/氣比變換工藝，在水氣比1.8-2.(mol/mol) 3, 340-400°C下進(jìn)行變換。
[0015]如上所述，本發(fā)明的脫碳單元采用魯奇低溫甲醇洗工藝技術(shù)，主要控制指標(biāo):入主洗塔的貧甲醇溫度為-40?_60°C，出主洗塔的凈化氣中C0S+H2S ( 0.lppm，C02< 3% (V/V)，貧甲醇中的水含量〈1% (V/V)，總硫含量〈lOOpprn，熱再生塔回流槽中NH3〈5g/L，出工段的克勞斯氣體H2S濃度彡25% (V/V)。
[0016]如上所述，本發(fā)明的PSA提氫單元采用四川天一科技股份有限公司的PSA工藝技術(shù)，主要控制指標(biāo):?彡 99.9 % (V/V), CH 0.1 % (V/V)，C0+C0 20PPm，出裝置溫度40 °C，出裝置壓力2.4MPa。
[0017]如上所述，本發(fā)明的合成氨單元采用美國(guó)Kellogg合成氨工藝技術(shù)，工藝條件400-520 °C，15-20MPa，20000-30000h \ H2/C0 = 2.8-2.9(V/V)。
[0018]如上所述，本發(fā)明的空分單元采用林德公司的空分工藝技術(shù)，主要控制指標(biāo):02< lOppm。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0020]如圖所示:1是氣源，2是甲烷重整，3是凈化，4是費(fèi)托合成，5是合成低碳醇，6是合成低碳烯烴，7是產(chǎn)品分離，8是C0變換，9是脫碳，10是PSA提氫，11是合成氨，12是空分。
[0021]本發(fā)明聯(lián)產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)了合成氨和的生產(chǎn)合成油/低碳醇/低碳烯烴，很大程度上提高了碳的利用效率。本發(fā)明聯(lián)產(chǎn)工藝降低了變換的深度要求，合成氨裝置的總體投資減少，從而降低了合成氨的生產(chǎn)成本，大大提高了全廠的碳轉(zhuǎn)化率，并能根據(jù)市場(chǎng)需求靈活調(diào)節(jié)生產(chǎn)，提高了全廠的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排有重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]以天然氣為氣源，采用甲烷部分氧化重整制合成氣，裝填非貴金屬N1-Al203催化劑，常壓，700°C，體積空速2000h \得到H2/C0 = 3 (V/V)的合成氣，進(jìn)入凈化工段，出凈化塔氣體中硫和砷總含量為0.08ppm，0)+0)2總含量為7ppm，然后進(jìn)入費(fèi)托合成反應(yīng)器，采用Shell公司的SMDS工藝技術(shù)，裝填Co/Si02催化劑，反應(yīng)條件:H 2/C0 = 3 (V/V)，
2.8MPa，220°C ;出來(lái)反應(yīng)器的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)分離得到硬蠟、軟蠟、重油、輕油和液化石油氣