專(zhuān)利名稱(chēng)：利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)的焦炭產(chǎn)量很大，我國(guó)在2010年的焦炭產(chǎn)量達(dá)到2. 5億噸，中國(guó)焦炭產(chǎn)量連續(xù)年居世界第一，占世界焦炭總產(chǎn)量46%。中國(guó)的焦炭主要用在國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)。隨著鋼鐵工業(yè)對(duì)焦炭的巨大需求而高速發(fā)展起來(lái)的煉焦產(chǎn)業(yè)，在焦炭產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)的同時(shí)，大量副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣沒(méi)有得到合理利用，導(dǎo)致了焦炭產(chǎn)區(qū)的環(huán)境急劇惡化，不少單一煉焦的獨(dú)立焦化企業(yè)"只焦不化"，將大量的焦?fàn)t煤氣采取點(diǎn)天燈的方式燃燒放散，既嚴(yán)重污染環(huán)境，又造成資源浪費(fèi)。為了解決焦化行業(yè)的污染問(wèn)題及提高焦碳行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，焦?fàn)t氣的綜合利用越來(lái)越得到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位的重視，并開(kāi)始研制焦?fàn)t氣制合成氨和甲醇的工藝開(kāi)發(fā)。2004年底我國(guó)第一套焦?fàn)t氣制甲醇裝置在云南曲靖投產(chǎn)成功，該技術(shù)的開(kāi)發(fā)大大提高了焦?fàn)t氣的利用價(jià)值，焦碳的成本大幅度下降，為焦?fàn)t氣的利用開(kāi)好了頭。目前國(guó)內(nèi)已有近 10套焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置投入商業(yè)運(yùn)行，單套裝置設(shè)計(jì)規(guī)模多為10 20萬(wàn)t/a。由于焦?fàn)t氣中氫元素一般在70%以上，碳元素在15%以下，而合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)氫碳比為2 1， 因此導(dǎo)致甲醇合成反應(yīng)時(shí)碳元素不足，而上煤制氣補(bǔ)碳又不現(xiàn)實(shí)，所以目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)焦?fàn)t氣制甲醇工藝沒(méi)有補(bǔ)碳裝置，造成合成氣中的氫碳比高，合成反應(yīng)中過(guò)量的氫氣會(huì)造成甲醇合成回路循環(huán)氣量增大，增加合成循環(huán)壓縮機(jī)的功耗和弛放氣的排放量，使經(jīng)過(guò)凈化、 轉(zhuǎn)化等多個(gè)工序制取的潔凈氫氣作為弛放氣進(jìn)入燃料系統(tǒng)燒掉，浪費(fèi)了資源，增加了生產(chǎn)消耗。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置，本裝置利用焦?fàn)t氣制甲醇過(guò)程中排放的馳放氣，經(jīng)過(guò)脫碳、補(bǔ)氮、醇烷化過(guò)程后，得到合理配比的合成氨原料氣來(lái)生產(chǎn)合成氨，從而很好的解決了甲醇馳放氣的利用問(wèn)題。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為本利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置，其特征在于所述裝置包括有二氧化碳吸附塔、甲醇合成塔、甲醇冷卻器、甲醇分離器、甲烷合成塔、氨合成塔、氨氣冷卻裝置、氨氣分離塔、閃蒸槽，所述二氧化碳吸附塔的底部進(jìn)口與甲醇馳放氣的管道相連接，二氧化碳吸附塔頂部出口，通過(guò)管道與來(lái)自空氣分離系統(tǒng)中的氮?dú)夤艿老鄷?huì)合后一并與第一氣體壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連接，第一氣體壓縮機(jī)的出氣口通過(guò)管道與甲醇合成塔的進(jìn)氣口相連接，甲醇合成塔的出口通過(guò)管道與甲醇冷卻器的進(jìn)氣口相連接，而甲醇冷卻器的氣液出口通過(guò)管道與甲醇分離器的進(jìn)口相連接，而甲醇分離器的甲醇液體出口通過(guò)管道從甲醇分離器的底部通向甲醇收集器，而甲醇分離器的頂部氣體出口通過(guò)管道與甲烷合成塔的進(jìn)氣口相連接，而甲烷合成塔的出氣口通過(guò)管道與第二氣體壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連接，而第二氣體壓縮機(jī)的氣體出口通過(guò)管道與氨合成塔的進(jìn)氣口相連接，而氨合成塔的出氣口通過(guò)管道與氨氣冷卻裝置的進(jìn)氣口相連接，而氨氣冷卻裝置的出口通過(guò)管道與氨氣分離塔的進(jìn)口相連接，而氨氣分離塔的頂部氣體出口通過(guò)管道與第三氣體壓縮機(jī)的進(jìn)口相連通，而第三氣體壓縮機(jī)的出氣口通過(guò)管道與第二氣體壓縮機(jī)的氣體出口管道相會(huì)合后與氨合成塔的進(jìn)氣口相連接，氨氣分離塔的底部液體出口通過(guò)管道與閃蒸槽的進(jìn)口相連接，而閃蒸槽的液氨出口通過(guò)管道去液氨收集器，而閃蒸槽頂部的氣體出口通過(guò)管道去氨回收系統(tǒng)。作為改進(jìn)，所述氨合成塔與氨氣冷卻裝置之間還可設(shè)置有熱量回收器，所述氨合成塔的出氣口通過(guò)管道與熱量回收器的進(jìn)氣口相連接，而熱量回收器的出氣口通過(guò)管道與氨氣冷卻裝置的進(jìn)氣口相連接。再改進(jìn)，所述氨氣冷卻裝置包括有冷卻水冷卻器和氨冷卻劑的氨冷卻器，所述熱量回收器的出氣口通過(guò)管道與冷卻水冷卻器的進(jìn)氣口相連接，而冷卻水冷卻器的出氣口通過(guò)管道與氨冷卻器的底部進(jìn)氣口相連接，而位于氨冷卻器上部的出口通過(guò)管道與氨氣分離塔的進(jìn)口相連接。再改進(jìn)，所述氨回收系統(tǒng)中的廢氣通過(guò)管道去鍋爐燃燒。再改進(jìn)，所述二氧化碳吸附塔中吸附下來(lái)的二氧化碳通過(guò)管道去甲醇合成部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于形成了"焦碳-焦?fàn)t氣-生產(chǎn)甲醇-生產(chǎn)合成氨"產(chǎn)業(yè)鏈，提供一條資源充分利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線(xiàn)，不僅從根本上解決了焦化企業(yè)的污染問(wèn)題，而且將廢氣轉(zhuǎn)化為液氨，有效提高了產(chǎn)品的附加值，提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)施例的利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置包括有二氧化碳吸附塔1、甲醇合成塔2、甲醇冷卻器21、甲醇分離器3、甲烷合成塔4、氨合成塔5、氨氣冷卻裝置、氨氣分離塔8、閃蒸槽9，所述二氧化碳吸附塔1的底部進(jìn)口與甲醇馳放氣的管道相連接，二氧化碳吸附塔1頂部出口，通過(guò)管道與來(lái)自空氣分離系統(tǒng)12中的氮?dú)夤艿老鄷?huì)合后一并與第一氣體壓縮機(jī)13的進(jìn)氣口相連接，第一氣體壓縮機(jī)13的出氣口通過(guò)管道與甲醇合成塔2的進(jìn)氣口相連接，甲醇合成塔2的出口通過(guò)管道與甲醇冷卻器21的進(jìn)氣口相連接，而甲醇冷卻器21的氣液出口通過(guò)管道與甲醇分離器3的進(jìn)口相連接，而甲醇分離器3的甲醇液體出口通過(guò)管道從甲醇分離器3的底部通向甲醇收集器，而甲醇分離器3的頂部氣體出口通過(guò)管道與甲烷合成塔4的進(jìn)氣口相連接，而甲烷合成塔4的出氣口通過(guò)管道與第二氣體壓縮機(jī)41的進(jìn)氣口相連接，而第二氣體壓縮機(jī)41的氣體出口通過(guò)管道與氨合成塔5的進(jìn)氣口相連接，而氨合成塔5的出氣口通過(guò)管道與氨氣冷卻裝置的進(jìn)氣口相連接，而氨氣冷卻裝置的出口通過(guò)管道與氨氣分離塔8的進(jìn)口相連接，而氨氣分離塔8的頂部氣體出口通過(guò)管道與第三氣體壓縮機(jī)81的進(jìn)口相連通，而第三氣體壓縮機(jī)81的出氣口通過(guò)管道與第二氣體壓縮機(jī)41的氣體出口管道相會(huì)合后與氨合成塔5的進(jìn)氣口相連接，氨氣分離塔8的底部液體出口通過(guò)管道與閃蒸槽9的進(jìn)口相連接，而閃蒸槽9的液氨出口通過(guò)管道去液氨收集器，而閃蒸槽9頂部的氣體出口通過(guò)管道去氨回收系統(tǒng)91，而氨回收系統(tǒng) 91中的廢氣通過(guò)管道去鍋爐燃燒。上述二氧化碳吸附塔1中吸附下來(lái)的二氧化碳通過(guò)管道去甲醇合成部10。如圖1所示，上述氨合成塔5與氨氣冷卻裝置之間設(shè)置有熱量回收器6，而氨氣冷卻裝置包括有冷卻水冷卻器71和氨冷卻劑的氨冷卻器7，氨合成塔5的出氣口通過(guò)管道與熱量回收器6的進(jìn)氣口相連接，而熱量回收器的出氣口通過(guò)管道與冷卻水冷卻器71的進(jìn)氣口相連接，而冷卻水冷卻器的出氣口通過(guò)管道與氨冷卻器7的底部進(jìn)氣口相連接，而位于氨冷卻器7上部的出口通過(guò)管道與氨氣分離塔8的進(jìn)口相連接。本實(shí)用新型裝置的優(yōu)點(diǎn)是1、將甲醇合成馳放氣作為原料氣，生產(chǎn)應(yīng)用極為廣泛的合成氨，避免了大量有用氣體作為燃料氣燃燒或直接放空燒掉所造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。2、甲醇合成馳放氣脫碳所產(chǎn)生的二氧化碳又返回甲醇合成裝置，優(yōu)化了甲醇合成氣的氫碳比，提高了甲醇合成的效率，降低了甲醇合成氣消耗。3、實(shí)現(xiàn)了各生產(chǎn)要素的合理配置，使焦碳、焦?fàn)t氣、甲醇、合成氨的成本均有所降低。4、本技術(shù)采用先進(jìn)的氣體變壓吸附凈化技術(shù)、醇烷化技術(shù)和低壓氨合成技術(shù)。5、氨合成裝置中的水冷器采用蒸發(fā)式冷卻器，減少冷卻水用量，節(jié)約占地面積。6、合成塔出口高溫氣體可副產(chǎn)中壓蒸汽。實(shí)施例一某廠焦炭產(chǎn)量為150萬(wàn)噸/年，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣可生產(chǎn)甲醇20萬(wàn)噸/年。 由于甲醇合成氣中氫碳比高，在甲醇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的馳放氣大，除少量用于煉焦燃料外， 大部分放空燒掉。新配套上馬一套8萬(wàn)噸合成氨裝置，甲醇馳放氣33000Nm7h，氣體組分為 H276. 74% CH4L 18% N2 9. 75% C06. 59% CO2 5. 59% CmHn 2. 1 %，壓力 4. 5MPa，溫度35°C， 減壓為2. IMI^a后進(jìn)入脫碳工段，脫碳產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過(guò)加壓后返回甲醇合成裝置。 經(jīng)過(guò)脫碳后的氣體主要有氫氣、氮?dú)夂蜕倭恳谎趸肌⒍趸技凹淄?。為確保合成氨生產(chǎn)氫氮比3 1的要求，在脫碳工段后補(bǔ)充高純氮?dú)?氮?dú)鈦?lái)自空分系統(tǒng)99.99%)3400Nm7 h，使氣體中的成分滿(mǎn)足合成氨所需要的氫氮比要求。調(diào)配后氣體壓力2. IMPa，溫度35°C。 該氣體經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)加壓至IOMPa先后進(jìn)入甲醇化和甲烷化工段，將C(HO)2降低至20PPM以下，然后進(jìn)一步加壓至25MI^后進(jìn)入氨合成工段，經(jīng)過(guò)預(yù)熱、反應(yīng)、冷卻、氨分離等步驟，生產(chǎn)出成品合成氨10t/h。實(shí)施例二某廠焦炭產(chǎn)量為120萬(wàn)噸/年，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇15萬(wàn)噸/年， 配套6萬(wàn)噸合成氨裝置和3萬(wàn)噸食品二氧化碳裝置。甲醇馳放氣^000Nm3/h，氣體組分為 Η273· 25% CH4L 38% Ν29. 25% C06. 28% C025 . 86% CmHn 2. 1%，氣體壓力 4. 2MPa，溫度 35°C，減壓為2. OMI^a后進(jìn)入變壓吸附脫碳工段，脫碳產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過(guò)加壓后生產(chǎn) 3萬(wàn)噸/年食品級(jí)二氧化碳。經(jīng)過(guò)脫碳后的氣體成分為氫氣76. 85%、氮?dú)?. 73%，還有少量一氧化碳、二氧化碳及甲烷。為確保合成氨生產(chǎn)氫氮比3 1的要求，在脫碳工段后補(bǔ)充高純氮?dú)?氮?dú)鈦?lái)自空分系統(tǒng)99. 99% )2700Nm3/h，使氣體中的成分滿(mǎn)足合成氨所需要的氫氮比要求。調(diào)配后氣體壓力2. IMPa，溫度35°C。該氣體經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)加壓至IOMI3a先后
5進(jìn)入甲醇化和甲烷化工段，將C(HO)2降低至20PPM以下，然后進(jìn)一步加壓至25MI^后進(jìn)入氨合成工段，經(jīng)過(guò)預(yù)熱、反應(yīng)、冷卻、氨分離等步驟，生產(chǎn)出成品合成氨8t/h。具體流程說(shuō)明一、變壓吸附流程變壓吸附裝置(即指二氧化碳吸附塔，下同)由多個(gè)并聯(lián)的吸附塔和多臺(tái)專(zhuān)用程控閥組成。從甲醇合成裝置來(lái)的含二氧化碳6 10%的甲醇馳放氣從吸附塔的底部進(jìn)入吸附劑床層，在吸附劑選擇吸附的條件下，將甲醇馳放氣中的二氧化碳吸附下來(lái)，未被吸附的氫氮?dú)膺M(jìn)入第一氣體壓縮機(jī)的壓縮工段。二、醇烷化流程經(jīng)過(guò)變壓吸附脫碳后的原料氣中含有少量殘余的CO、CO2, O2等有害氣體，為了防止它們對(duì)氨合成催化劑的毒害，原料氣送入氨合成塔之前必須進(jìn)行凈化。變壓吸附裝置來(lái)的氫氮?dú)庥蓧嚎s機(jī)加壓到IOMPa送入甲醇合成工段，在催化劑的作用下，氣體中的一氧化碳、二氧化碳與氫氣在甲醇合成塔內(nèi)，在催化劑存在下反應(yīng)生成甲醇，醇化反應(yīng)方程式為C0+2H2 — CH3OH0)2+3H2 — CH30H+H20由甲醇合成工段出來(lái)的醇化氣(含C(HO)2 = 0.7%),經(jīng)過(guò)換熱后進(jìn)入甲烷化塔 (即指甲烷合成塔)，在甲烷化催化劑作用下完成甲烷化反應(yīng)，使甲烷化氣C(HO)2 = 20ppm。 合格甲烷化氣送至第二氣體壓縮機(jī)而進(jìn)入壓縮工段進(jìn)一步加壓至20MI^后送往氨合成工段。烷化反應(yīng)方程式nC0+2nH2 — CnH2n+2+ (n_l) H2OnCO+ (2n+l) H2 — CnH2n+2+nH20nC02+ (3n+l) H2 — CnH2n+2+2nH20合成氨流程從壓縮機(jī)來(lái)20MPa的合格甲烷化氣，經(jīng)過(guò)加熱后進(jìn)入氨合成塔，在催化劑的作用下，氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)生成合成氨，出合成塔的氣體經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐(即指熱量回收器)副產(chǎn)中壓蒸汽，然后經(jīng)過(guò)冷卻水冷卻器和氨冷卻器兩級(jí)冷卻，氣氨冷凝成液氨從氣體中分離，得到液氨產(chǎn)品，冷卻器采用高效蒸發(fā)式冷卻器。分離下來(lái)的液氨減壓后進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸槽將液氨在高壓系統(tǒng)中溶解的有效氣體釋放出來(lái)形成馳放氣，馳放氣去氨回收系統(tǒng)，氨回收出來(lái)的氣體送往廢氣鍋爐燃燒，以回收其余熱。氨合成壓力20Mpa，氨合成溫度450-550°C，氨合成反應(yīng)方程式為N2+3H2 — 2NH3。
權(quán)利要求1.一種利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置，其特征在于所述裝置包括有二氧化碳吸附塔⑴、甲醇合成塔⑵、甲醇冷卻器、甲醇分離器⑶、甲烷合成塔⑷、 氨合成塔( 、氨氣冷卻裝置、氨氣分離塔(8)、閃蒸槽(9)，所述二氧化碳吸附塔(1)的底部進(jìn)口與甲醇馳放氣的管道相連接，二氧化碳吸附塔(1)頂部出口，通過(guò)管道與來(lái)自空氣分離系統(tǒng)(1 中的氮?dú)夤艿老鄷?huì)合后一并與第一氣體壓縮機(jī)(1 的進(jìn)氣口相連接，第一氣體壓縮機(jī)(13)的出氣口通過(guò)管道與甲醇合成塔(2)的進(jìn)氣口相連接，甲醇合成塔(2)的出口通過(guò)管道與甲醇冷卻器的進(jìn)氣口相連接，而甲醇冷卻器的氣液出口通過(guò)管道與甲醇分離器(3)的進(jìn)口相連接，而甲醇分離器(3)的甲醇液體出口通過(guò)管道從甲醇分離器(3)的底部通向甲醇收集器，而甲醇分離器(3)的頂部氣體出口通過(guò)管道與甲烷合成塔 (4)的進(jìn)氣口相連接，而甲燒合成塔的出氣口通過(guò)管道與第二氣體壓縮機(jī)Gl)的進(jìn)氣口相連接，而第二氣體壓縮機(jī)Gl)的氣體出口通過(guò)管道與氨合成塔(5)的進(jìn)氣口相連接， 而氨合成塔(5)的出氣口通過(guò)管道與氨氣冷卻裝置的進(jìn)氣口相連接，而氨氣冷卻裝置的出口通過(guò)管道與氨氣分離塔(8)的進(jìn)口相連接，而氨氣分離塔(8)的頂部氣體出口通過(guò)管道與第三氣體壓縮機(jī)(81)的進(jìn)口相連通，而第三氣體壓縮機(jī)(81)的出氣口通過(guò)管道與第二氣體壓縮機(jī)Gl)的氣體出口管道相會(huì)合后與氨合成塔(5)的進(jìn)氣口相連接，氨氣分離塔 (8)的底部液體出口通過(guò)管道與閃蒸槽(9)的進(jìn)口相連接，而閃蒸槽(9)的液氨出口通過(guò)管道去液氨收集器，而閃蒸槽(9)頂部的氣體出口通過(guò)管道去氨回收系統(tǒng)(91)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述氨合成塔( 與氨氣冷卻裝置之間設(shè)置有熱量回收器(6)，所述氨合成塔(5)的出氣口通過(guò)管道與熱量回收器(6)的進(jìn)氣口相連接，而熱量回收器(6)的出氣口通過(guò)管道與氨氣冷卻裝置的進(jìn)氣口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述氨氣冷卻裝置包括有冷卻水冷卻器 (71)和氨冷卻劑的氨冷卻器(7)，所述熱量回收器的出氣口通過(guò)管道與冷卻水冷卻器的進(jìn)氣口相連接，而冷卻水冷卻器(71)的出氣口通過(guò)管道與氨冷卻器(7)的底部進(jìn)氣口相連接，而位于氨冷卻器(7)上部的出口通過(guò)管道與氨氣分離塔(8)的進(jìn)口相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的裝置，其特征在于所述氨回收系統(tǒng)(91)中的廢氣通過(guò)管道去鍋爐燃燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的裝置，其特征在于所述二氧化碳吸附塔(1)中吸附下來(lái)的二氧化碳通過(guò)管道去甲醇合成部(10)。
專(zhuān)利摘要一種利用甲醇馳放氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和合成氨的裝置，所述裝置包括有二氧化碳吸附塔、甲醇合成塔、甲醇冷卻器、甲醇分離器、甲烷合成塔、氨合成塔、氨氣冷卻裝置、氨氣分離塔、閃蒸槽，所述二氧化碳吸附塔-甲醇合成塔-甲醇冷卻器-甲醇分離器-甲烷合成塔-氨合成塔-氨氣冷卻裝置-氨氣分離塔-閃蒸槽的設(shè)備相互通過(guò)管道連接在一起，而閃蒸槽的液氨出口去液氨收集器，而閃蒸槽氣體出口去氨回收系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于形成了“焦碳-焦?fàn)t氣-生產(chǎn)甲醇-生產(chǎn)合成氨”產(chǎn)業(yè)鏈，提供一條資源充分利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線(xiàn)，不僅從根本上解決了焦化企業(yè)的污染問(wèn)題，而且將廢氣轉(zhuǎn)化為液氨，有效提高了產(chǎn)品的附加值，提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C01C1/04GK202279792SQ20112010153
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月5日
發(fā)明者彭本成, 文德國(guó), 李順保, 項(xiàng)裕橋 申請(qǐng)人:寧波金遠(yuǎn)東工業(yè)科技有限公司