專利名稱：天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于天然氣和煤制氣的合成氣凈化技術領域，特別是用于天然氣制氨和煤 制氨及煤制甲醇的合成氣凈化技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有天然氣制氨和煤制氣制氨是兩個完全獨立的工藝，分別使用兩套設備，而煤 制氣又具有同時向甲醇制造裝置和合成氨制造裝置提供原料氣的技術能力。但是在對 天然氣制氨和煤制氣脫硫凈化后用于制氨的中間物質基本一樣，這就使脫硫凈化后的 兩套制氨工藝和設備流程重復、投資大、能耗相對較大、對煤制氣制氨的洗滌塔材料 耐低溫的性能要求高，其主要缺點如下
1. 流程復雜、設備多、投資大煤制氨原工藝氣低溫甲醇凈化技術由于需要在低溫甲醇凈化工段全部脫除煤制氨 工藝氣中的C02，因此所使用的洗滌塔，不但塔的高度高，洗滌段數(shù)多和塔盤數(shù)量大， 還需配置段間氨冷器和纏繞式換熱器，并需要采用新鮮低溫甲醇溶液做為洗滌溶液。 同時煤制氨原工藝氣凈化技術需要在本凈化系統(tǒng)中回收純凈C02供尿素合成用，因此 還需要設置C02再生塔以滿足純凈C02的再生回收需要。為了脫除來自洗滌塔的工藝 氣中殘余的CO，還需在原低溫甲醇凈化裝置后設置昂貴的液氮洗裝置。2. 煤制氨原工藝氣凈化能耗相對較大由于上段所述的原因，導致煤制氨原工藝氣凈化技術所用的洗滌甲醇循環(huán)量較大， 甲醇溶液再生的能耗也因此較大，同時還增加了段間氨冷器所需的制冷機負荷和纏繞 式換熱器所需補充的冷量。3煤制氨工藝氣洗滌塔材料抗低溫性能的要求高-由于原煤制氨工藝氣洗滌塔需要利用新鮮甲醇溶液，因而該塔操作溫度降低，提 高了對材料抗低溫性能的要求。4、煤制氨原工藝氣低溫甲醇凈化過程操作難度和控制要求高-煤制氨工藝中，由于煤制氨原工藝氣洗滌塔出口必須嚴格控制很低的CCb含量，從而大大增加了煤制氨氣體凈化工藝的設計和操作控制難度，以滿足洗滌塔出口氣對C02的嚴格要求。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于為天然氣制氨工藝、煤制氨工藝、煤制甲醇工藝等三個工藝的 工藝氣提供一個組合凈化工藝技術，去掉現(xiàn)有煤制氣制氨工藝在脫硫凈化后的工藝和 設備。本發(fā)明總體構思是將現(xiàn)有煤制甲醇和煤制氨的兩個獨立的工藝在變換上游進行合并，使經(jīng)部分變換 的煤制甲醇工藝氣和完全變換的煤制氨工藝氣分別進入本低溫甲醇凈化系統(tǒng)的煤制甲 醇工藝氣洗滌塔和煤制氨工藝氣洗滌塔，由-64攝氏度的新鮮低溫甲醇溶液進入煤制甲 醇工藝氣洗滌塔上部，對煤制甲醇工藝氣進行洗滌。而從煤制甲醇工藝氣洗滌塔中部流出的部分吸收了 一定量C02的半貧液——即甲醇加C02的富聚液通入煤制氨工藝氣洗 滌塔上部，使原煤制氨工藝中的氨工藝氣洗滌塔需要的-64'C左右的新鮮甲醇溶液，變 為現(xiàn)-40'C左右的來自煤制甲醇工藝氣洗漆塔的半貧液，并把煤制氨工藝中凈化設備所 取出的112+ CCh混合氣體通入天然氣制氨的凈化設備中，將原需在甲醇富液再生系統(tǒng)解吸回收純凈C02的功能移至天然氣制氨工藝氣凈化系統(tǒng)一起完成，省去了煤制氨工藝的凈化設備之后的工藝和設備，省去的凈化設備之后的工藝和設備由天然氣制氨的 相關工藝和設備完成，這又節(jié)約了煤制氨工藝的凈化設備之后的設備投資、工藝管理 等費用?？傊?，本專利的構思是使煤制甲醇和煤制氨的兩個獨立的工藝在前端低溫凈化 部分共用，使新鮮低溫甲醇溶液僅用于煤制甲醇工藝氣洗滌，而洗滌后的吸收了部分 C02的半貧液送入煤制氨工藝氣洗滌塔用于煤制氨工藝氣洗滌，并使經(jīng)過該煤制氨工 藝氣洗滌塔脫除硫和部分C02的H2+ C02混合氣體通入天然氣制氨的凈化設備中(該 混合氣體所含的C02滿足后續(xù)尿素合成和其他用途的需要)，在天然氣制氨工藝的凈化 設備中，與天然氣制氨工藝氣一起完成最后的C02的脫除和回收，實現(xiàn)煤制氨和天然 氣制氨從凈化工藝開始的兩個原獨立的工藝和設備的合并，降低低溫甲醇凈化系統(tǒng)的 設備的技術要求、投資和費用，省去原獨立的煤制氨工藝在凈化設備之后的投資和費 用，成為煤制氨與天然氣制氨工藝，和煤制氨與煤制甲醇工藝的綜合凈化工藝。也就 是，本發(fā)明為天然氣制氨工藝、煤制氨工藝、煤制甲醇工藝三個獨立工藝綜合配置的 氣體凈化的優(yōu)化組合凈化工藝。本發(fā)明的具體技術方案本發(fā)明人經(jīng)研究得出天然氣制氨工藝、煤制氨工藝、煤制甲醇工藝三個獨立工 藝要合并制氨，技術關鍵在于對三個工藝都具有的凈化工藝部分進行綜合配置，實現(xiàn) 優(yōu)化組合凈化工藝，其優(yōu)化組合凈化工藝如下天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝，包括現(xiàn)有天然氣制氨工藝中凈 化系統(tǒng)的脫C02的凈化裝置，其特征在于在煤制甲醇和煤制氨工藝氣的低溫甲醇凈 化系統(tǒng)中，把煤制氣經(jīng)過部分變換的煤制甲醇工藝氣通入煤制甲醇工藝氣洗滌塔底部， 把完全變換的煤制氨工藝氣通入煤制氨工藝氣洗滌塔底部，同時將-64'C左右的新鮮甲 醇溶液通僅入煤制甲醇工藝氣洗滌塔頂部，以新鮮甲醇溶液對煤制甲醇工藝氣進行洗 滌；從煤制甲醇工藝氣洗滌塔取出已吸收但還能吸收C02的甲醇溶液即半貧液，把半 貧液通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部以洗滌煤制氨工藝氣；從煤制氨工藝氣洗滌塔中取 出用于合成氨的H2+ C02混合氣體通入現(xiàn)有天然氣制氨工藝的凈化系統(tǒng)的脫C02的凈 化裝置中，與天然氣制氨的變換工藝氣混合一起脫除C02，合用現(xiàn)有天然氣制氨的后 續(xù)工藝制備氨。新鮮甲醇溶液對煤制甲醇工藝氣進行洗滌，能脫除H2S和部份C02.以使出塔的混 合氣體中，C02.占混合氣體的體積比為3~5%，以滿足后續(xù)合成甲醇需要為準。把半貧液通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部以洗滌，能脫除H2S和部份C02.以使出塔 的混合氣體中，C02.占混合氣體的體積比約25%左右，以滿足后續(xù)合成氨需要為準。在上述的優(yōu)化組合凈化工藝中，煤制甲醇工藝氣洗滌塔中排出的1€2+03+ C02的 甲醇合成氣通入后續(xù)工藝及甲醇合成塔用于制備甲醇；煤制甲醇工藝氣洗滌塔和煤制 氨工藝氣洗滌塔分別都排出甲醇富液，甲醇富液為含硫甲醇富液，需在后續(xù)系統(tǒng)中再 生，并回收硫；從煤制甲醇工藝氣洗滌塔取出半貧液(已吸收C02，還能吸收C02的 甲醇溶液)，并把半貧液在閃蒸槽中除去氣相CO后通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部，用 于洗滌凈化煤制氨工藝氣。天然氣制氨和煤制氨兩工藝合并時，用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的 H2+ C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn)有單獨天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的 40%~90%,來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+ C02混合氣體重量； 煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+ C02混合氣體中H2與C02的重量比為 0.13~0.20 : 1。優(yōu)選用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的112+ C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn)有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的50% 80%，來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的112+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成 氨的H2+C(V混合氣體中H2與C02的重量比為0.13~0.15 : 1。現(xiàn)有生產可用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的112+ C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn)有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的60%，來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的1^2+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的HrfCO2混合氣體中H2與CO2的重量比為0.14 : 1。本發(fā)明的優(yōu)點由于天然氣制氨工藝、煤制氣制氨工藝、煤制氣制甲醇三個獨立工藝優(yōu)化合并成多原料多聯(lián)產工藝，使現(xiàn)有單獨煤氨工藝的下述缺點得以克服相對于原低溫甲醇凈化技術，本發(fā)明的組合凈化工藝技術具有如下優(yōu)點1、 簡化系統(tǒng)、節(jié)省能耗由于煤制氨工藝氣凈化設備所取出的H2+ C02混合氣體要通入天然氣制氨的凈化設 備中，與天然氣制氨工藝氣一道完成最后的C02的脫出凈化，所以本發(fā)明放寬了對原 煤制氨工藝氣凈化系統(tǒng)出口氣體需要脫凈C02的嚴格要求，不用再在煤制氨工藝氣洗滌塔通入原煤制氨工藝氣洗滌塔中所需要的-64"C左右的新鮮甲醇溶液，而代之以來自 煤制甲醇工藝氣洗滌塔的-40。C攝氏度的半貧液，從而降低了整個系統(tǒng)的新鮮甲醇溶液 循環(huán)量。此外還減少了洗滌塔的洗滌段數(shù)和塔盤數(shù)量，節(jié)省了段間所需補充的冷量， 減小了甲醇富液再生為新鮮甲醇溶液所需要消耗的能量。2、 減少設備數(shù)量、減小投資由于本煤制氨工藝氣洗滌塔的洗滌液是取自煤制甲醇工藝氣洗滌塔來的半貧液，因而提高了煤制氨工藝氣洗滌塔的設計溫度，降低了煤制氨工藝氣洗滌塔設備材料的 低溫性能要求，減小了塔的尺寸，同時省去了段間冷卻設備；由于將回收純凈C02的 功能和去除殘余CO的功能放在了天然氣制氨的凈化工藝中完成，因此，本工藝不再 需要在C02再生塔中進行純凈C02解吸和回收，以及在液氮洗中脫出CO，所以省去了 C02再生塔和液氮洗裝置。3、 降低操作和設計的難度由于本煤制氨工藝氣洗滌塔的出口工藝氣組成要求對C02含量的范圍放寬，從而降低了該系統(tǒng)的操作控制難度和設計難度。4、 實現(xiàn)柔性生產和靈活調節(jié)，增加了系統(tǒng)優(yōu)化的手段對煤制氣生產甲醇，并向天然氣制合成氨裝置提供H2和C02生產合成氨和尿素，通過該組合凈化技術，使上游煤制氣工藝共用一套系統(tǒng)，不但降低了投資，使低溫凈 化系統(tǒng)本身得到優(yōu)化，還實現(xiàn)了原料和產品的靈活調節(jié)。


圖1是現(xiàn)有天然氣制氨工藝示意圖；圖2是本發(fā)明的天然氣制氨工藝、煤制氨工藝、煤制甲醇三個工藝綜合配置的氣體凈 化的優(yōu)化組合凈化工藝示意圖；具體實施方式
實施例1本發(fā)明人經(jīng)研究得出天然氣制氨工藝、煤制氨工藝、煤制甲醇工藝三個獨立工 藝要合并成多原料多聯(lián)產工藝，技術關鍵在于對三個工藝都具有的凈化工藝部分進行 綜合配置，實現(xiàn)優(yōu)化組合凈化工藝，其優(yōu)化組合凈化工藝如下本發(fā)明的天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝，利用現(xiàn)有天然氣制氨 工藝中凈化系統(tǒng)的脫C02的凈化裝置。在煤制甲醇和煤制氨工藝氣的低溫甲醇凈化系 統(tǒng)中，把煤制氣經(jīng)過部分變換的煤制甲醇工藝氣通入煤制甲醇工藝氣洗滌塔底部，把完全變換的煤制氨工藝氣通入煤制氨工藝氣洗滌塔底部，同時將-64t:左右的新鮮甲醇溶液僅通入煤制甲醇工藝氣洗滌塔頂部，以新鮮甲醇溶液對煤制甲醇工藝氣進行洗滌脫除H2S和部份C02,;從煤制甲醇工藝氣洗滌塔中段部位取出已吸收但還能吸收C02的甲醇溶液即半貧液，把半貧液通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部用以洗滌煤制氨工藝氣，用半貧液即還能吸收C02的那部分甲醇溶液洗滌煤制氨工藝氣，不再向煤制氨工藝氣洗滌塔中通入-64t:左右的新鮮甲醇溶液；從煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的 H2+ C02混合氣體通入現(xiàn)有天然氣制氨工藝的凈化系統(tǒng)的脫C02的凈化裝置中，與天然氣制氨的變換工藝氣混合一起脫除co2，再合用現(xiàn)有天然氣制氨的后續(xù)工藝制備氨。新鮮甲醇溶液對煤制甲醇工藝氣進行洗滌，能脫除H2S和部份C02,以使出塔的混 合氣體中，C02.占混合氣體的體積比為3~5%，以滿足后續(xù)合成甲醇需要為準。把半貧液通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部以洗滌，能脫除H2S和部份C02.以使出塔 的混合氣體中，C02,占混合氣體的體積比約25%左右，以滿足后續(xù)合成氨需要為準。實施例2在實施例i優(yōu)化組合凈化工藝的基礎上，煤制甲醇工藝氣洗滌塔中排出的112+(:0+C02的甲醇合成氣通入后續(xù)工藝及甲醇合成塔用于制備甲醇；煤制甲醇工藝氣洗滌塔 和煤制氨工藝氣洗滌塔分別都排出甲醇富液，甲醇富液為含硫甲醇富液，含硫甲醇富 液，需在后續(xù)系統(tǒng)中再生，并回收硫；從煤制甲醇工藝氣洗滌塔取出半貧液后(已吸 收C02，還能吸收C02的甲醇溶液)，并把半貧液在閃蒸槽中除去氣相CO后再通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部，用以洗滌煤制氨工藝氣。天然氣制氨和煤制氨兩工藝合并時，用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的 H2+ C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn)有單獨天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的 40% 90%，來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+ C02混合氣體中H2與C02的重量比為 0.13 0.20 : 1。
實施例3
在實施例2優(yōu)化組合凈化工藝的基礎上，僅有下述兩項的兩種氣體比例有優(yōu)選 優(yōu)選用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的1^2+ C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn)有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的50%~80%，來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的112+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+C(V混合氣體中H2與C02的重量比為0.13 0.15 : 1。
實施例4
在實施例3優(yōu)化組合凈化工藝的基礎上，僅有下述兩項的兩種氣體比例有進一步優(yōu)選現(xiàn)有生產可用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+ C02混合氣體中的H2 重量為能滿足現(xiàn)有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的60%,來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的112+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+CCV混合氣體中H2與C02的重量比為0.14 : 1。
權利要求
1、天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝，包括現(xiàn)有天然氣制氨工藝中凈化系統(tǒng)的脫CO2的凈化裝置，其特征在于在煤制甲醇和煤制氨工藝氣的低溫甲醇凈化系統(tǒng)中，把煤制氣經(jīng)過部分變換的煤制甲醇工藝氣通入煤制甲醇工藝氣洗滌塔底部，把完全變換的煤制氨工藝氣通入煤制氨工藝氣洗滌塔底部，同時將-64℃左右的新鮮甲醇溶液僅通入煤制甲醇工藝氣洗滌塔頂部，用新鮮甲醇溶液對煤制甲醇工藝氣進行洗滌；從煤制甲醇工藝氣洗滌塔取出已吸收但還能吸收CO2的甲醇溶液即半貧液，把半貧液通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部以洗滌煤制氨工藝氣；從煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+CO2混合氣體通入現(xiàn)有天然氣制氨工藝的凈化系統(tǒng)的脫CO2的凈化裝置中，與天然氣制氨的變換工藝氣混合一起脫除CO2，合用現(xiàn)有天然氣制氨的后續(xù)工藝制備氨。
2、 根據(jù)權利要求l所述的天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝，其特征在 于煤制甲醇工藝氣洗滌塔中排出的！12+(:0+ C02的甲醇合成氣通入后續(xù)工藝及甲 醇合成塔用于制備甲醇；煤制甲醇工藝氣洗滌塔和煤制氨工藝氣洗滌塔分別都排出 甲醇富液；從煤制甲醇工藝氣洗滌塔取出半貧液(已吸收C02，還能吸收C02的甲 醇溶液)，并把半貧液在閃蒸槽中除去氣相CO后通入煤制氨工藝氣洗滌塔頂部；用 煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+ C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn) 有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的40% 90%，來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取 出用于合成氨的^^+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的 H2+CCV混合氣體中H2與C02的重量比為0.13 0.20 : 1。
3、 根據(jù)權利要求2所述的天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝，其特征在于用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+C02混合氣體中的H2重量為能滿足現(xiàn)有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的50%~80%，來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的112+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+C(V混合氣體中H2與CO2的重量比為0.13 0.15 : 1。
4、 根據(jù)權利要求3所述的天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝，其特征在 于用煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H2+ C02混合氣體中的H2重量為能 滿足現(xiàn)有天然氣制氨裝置全部所耗H2重量的60%,來確定煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的1^2+ C02混合氣體重量；煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的 H2+CO2混合氣體中H2與CO2的重量比為0.14 : 1。
全文摘要
本發(fā)明天然氣制氨和煤制氨與煤制甲醇的組合凈化工藝屬于用于天然氣制氨和煤制氨及煤制甲醇的合成氣凈化技術領域。在煤制甲醇和煤制氨工藝氣的低溫甲醇凈化系統(tǒng)中，把煤制氣經(jīng)過變換工段的工藝分別氣通入煤制甲醇和煤制氨工藝氣洗滌塔底部，同時將-64℃左右的新鮮甲醇溶液僅對煤制甲醇工藝氣進行洗滌；從煤制甲醇工藝氣洗滌塔取出半貧液洗滌煤制氨工藝氣；從煤制氨工藝氣洗滌塔中取出用于合成氨的H₂+CO₂混合氣體通入現(xiàn)有天然氣制氨工藝凈化系統(tǒng)的脫CO₂凈化裝置，合用現(xiàn)有天然氣制氨的后續(xù)工藝制備氨。優(yōu)點把天然氣制氨、煤制氨、煤制甲醇三個獨立工藝優(yōu)化合并，簡化系統(tǒng)、節(jié)省能耗，減少設備數(shù)量和投資。
文檔編號C01B3/00GK101214922SQ20071005099
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權日2007年12月26日
發(fā)明者羅慶洪 申請人:羅慶洪