合成氨工艺发展.ppt
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1、合成氨工艺发展一:以煤为原料的一:以煤为原料的wikiwiki合成氨合成氨/wiki/wiki工艺。工艺。各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。典型各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。典型的大型煤气的大型煤气wikiwiki化工化工/wiki/wiki艺主要包括固定艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。固定床固定床碎煤气化碎煤气化 固定床碎煤加压气化,以鲁奇炉为代固定床碎煤加压气化,以鲁奇炉为代表,是指一定粒度范围表,是指一定粒度范围(5(5。50mm)50mm)的碎煤,在的碎
2、煤,在1.01.0。3.0MPa3.0MPa的压力下与气化剂逆流气化的反的压力下与气化剂逆流气化的反应过程。碎煤加压气化最先由德国应过程。碎煤加压气化最先由德国 鲁奇公司开鲁奇公司开发成功,是当今世界上用于生产城市煤气、合发成功,是当今世界上用于生产城市煤气、合成成wikiwiki天然气天然气/wiki/wiki、合成气的重要煤气化、合成气的重要煤气化技术。技术。在鲁奇加压气化工艺中,气化压力3.0MPa,可使用弱粘结性烟煤和褐煤,由于采用加压气化,碳转化率高达90%左右,单炉生产能力大大提高,所得煤气的热值也高,但是其缺点是不能使用强粘结性、热稳定性差、灰熔点低的煤种及粉状煤,且生成气中CH
3、4 4含量较高,生产过程中有大量焦油和含氰废水存在,使整个工艺流程复杂化,与其配套的后序工艺为耐硫、一氧化碳变换、鲁奇和林德公司的低温甲醇洗、法国液化空气公司的液氮洗及空分装置、甲烷蒸汽转化、高温变换、S-100型径向流合成塔。n n由于采用加压气化及热能的综合利用系统,使其吨氨能耗降至50GJ左右,单炉生产能力也大大提高 德士古水煤浆加压气化工艺 美国德士古发展公司(Texaco Development Corporation TDC)从开发重油气化工艺中得到启发,于1948年首先提出水煤浆气化的概念,取名为德士古煤气化工艺,简称Texaco法。通过不断的改进整个装置在工艺设计中充分考虑了工
4、艺的先进性和wiki能量/wiki的综合利用,使吨氨能耗可以降至4647 GJ。n n截止到截止到19961996年,已建成日处理年,已建成日处理2000t2000t煤的煤气化装置,即煤的煤气化装置,即Shell Shell 干煤粉纯干煤粉纯wikiwiki氧气氧气/wiki/wiki化工艺。其操作压力为化工艺。其操作压力为2.82.8。3.0MPa3.0MPa,气化剂为纯氧和,气化剂为纯氧和wikiwiki水蒸汽水蒸汽/wiki/wiki,碳转化率高达碳转化率高达99%99%以上。目前,以上。目前,ShellShell粉煤气化采用高压粉煤气化采用高压N2N2输送粉煤,造成合成气中输送粉煤,造
5、成合成气中N2N2含量较高,但是对于合成含量较高,但是对于合成氨而言无不利影响。与之配套的后续工艺与德士古水煤浆氨而言无不利影响。与之配套的后续工艺与德士古水煤浆后续工艺相同。二:以渣油为原料的合成氨工艺后续工艺相同。二:以渣油为原料的合成氨工艺 重油部分重油部分氧气法制取合成气氧气法制取合成气(CO+H2)(CO+H2)的工艺流程有四个部分组成:原的工艺流程有四个部分组成:原料油和气化剂料油和气化剂(氧和蒸汽氧和蒸汽)的预热,油的气化,出口高温合的预热,油的气化,出口高温合成气的热能回收以及成气的热能回收以及wikiwiki炭黑炭黑/wiki/wiki清除与回收。清除与回收。n n按照热能回
6、收方式的不同,分为德士古按照热能回收方式的不同,分为德士古(Texaco)(Texaco)公司开发的激冷工艺与壳牌公司开发的激冷工艺与壳牌(Shell)(Shell)公司开发的废公司开发的废热锅炉工艺,工艺流程如图热锅炉工艺,工艺流程如图1-21-2所示。这两种工所示。这两种工艺的基本流程相同,只是在操作压力和热能回收艺的基本流程相同,只是在操作压力和热能回收方式上有所不同。在德士古激冷工艺中,原料重方式上有所不同。在德士古激冷工艺中,原料重油及由空气分离装置来的氧气与水蒸汽经预热后油及由空气分离装置来的氧气与水蒸汽经预热后进入气化炉燃烧室,油通过喷嘴雾化后,在燃烧进入气化炉燃烧室,油通过喷嘴
7、雾化后,在燃烧室发生剧烈反应。出燃烧室的高温室发生剧烈反应。出燃烧室的高温wikiwiki气体气体/wiki/wiki在气化炉底部激冷室与一定温度的黑液相在气化炉底部激冷室与一定温度的黑液相接触,在此达到激冷和接触,在此达到激冷和wikiwiki洗涤洗涤/wiki/wiki的双重的双重作用,然后于各洗涤器中进一步清除微量的炭黑作用,然后于各洗涤器中进一步清除微量的炭黑到到1mg/kg1mg/kg后直接去后直接去wikiwiki一氧化碳一氧化碳/wiki/wiki变换变换工序。工序。n n在壳牌废热锅炉流程中,从气化炉出来的高温气在壳牌废热锅炉流程中,从气化炉出来的高温气体进入火管式废热锅炉回收
8、热量后,温度由体进入火管式废热锅炉回收热量后,温度由13001300降低至降低至350350,通过炭黑捕集器、洗涤塔,通过炭黑捕集器、洗涤塔将大部分炭黑洗涤和回收后离开气化工序去脱硫将大部分炭黑洗涤和回收后离开气化工序去脱硫装置。与之配套的后续工艺为一氧化碳变换、低装置。与之配套的后续工艺为一氧化碳变换、低温温wikiwiki甲醇甲醇/wiki/wiki洗、液氮洗以及托普索氨合洗、液氮洗以及托普索氨合成工艺。三:以天然气为原料的合成氨工艺成工艺。三:以天然气为原料的合成氨工艺 自自2020世纪世纪8080年代以来,为了节能降耗,国内外不断提年代以来,为了节能降耗,国内外不断提出针对氨合成的工艺
9、技术,目的是提高氨合成转出针对氨合成的工艺技术,目的是提高氨合成转化率、降低合成压力、减少系统阻力、合理利用化率、降低合成压力、减少系统阻力、合理利用能量能量(合成热及弛放气的回收利用合成热及弛放气的回收利用)。n n针对以天然气为原料的合成氨提出了一系列节能型工艺,有代表性的四种是:Kellogg公司的MEAP工艺,Topsoe公司的节能工艺,Braun公司的深冷净化工艺以及ICI公司的AMV工艺。Kellogg公司的MEAP工艺 针对两段式蒸汽转化工艺燃料天然气消耗量大,为进一步降低吨氨能耗,Kellogg公司于20世纪80年代推出了MEAP节能型工艺,首先在加拿大阿尔贝塔的希尔哥顿矿物有
10、限公司1000t/d合成氨装置上试用成功。n n后来在我国的川化和泽普的20万t/a装置上使用,其工艺流程与经典的二段蒸汽转化工艺相近。该工艺的特点是通过提高造气转化压力,平衡一、二段转化炉负荷,改进换热和冷量利用,减少合成回路循环比和完善蒸汽系统等措施,使燃料消耗下降50%,动力消耗降低23%,wiki冷却/wiki水循环量下降37%,综合能耗下降到28.4-30.0GJ/t。Topsoe公司的低能耗工艺 与凯洛格工艺不同,该工艺流程采用侧烧式一段转化炉。n n由于采用了高活性、低水碳比、低压转化wiki催化剂/wiki,水碳比由3.75降至2.5;采用二次低变及脱碳加压再生,一氧化碳变换和
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