專利名稱：等壓型甲醇和氨的聯(lián)合生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)工程生產(chǎn)設(shè)備裝置，尤其是甲醇和氨的聯(lián)合生產(chǎn)裝置，特別適用于含氫、氮、一氧化碳、二氧化碳原料氣合成甲醇和氨的場(chǎng)合。
在本發(fā)明作出以前，由含氫、氮、一氧化碳、二氧化碳原料氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇和氨的裝置有以下幾種，一是西德Gelsen-Buer的Veba-Chemie公司1969年建立的甲醇、氨和羰基合成氣的聯(lián)合生產(chǎn)裝置(見(jiàn)Nitrogen Vol109，P36-40，1977)由重殘油部分氧化所得原料氣分離得一氧化碳和氫為主的羰基合成氣后部分去合成甲醇，從甲醇裝置出口的氣體與其余部分混合經(jīng)壓縮機(jī)由50bar左右壓縮到230bar再去合成氨生產(chǎn)裝置。此法一方面因甲醇合成壓力比氨合成壓力低4倍多，故甲醇合成率和生產(chǎn)能力低，另一方面又把部分經(jīng)甲醇洗后二氧化碳降低到2PPM，一氧化碳降到1.5%的原料氣與變換前含一氧化碳高達(dá)27.8%，二氧化碳3.2%的煤氣分別送入甲醇生產(chǎn)裝置，出甲醇生產(chǎn)裝置的馳放氣中一氧化碳含量比離開(kāi)變換系統(tǒng)去甲醇合成前原料氣的含量要高，故需再經(jīng)液氮洗除去，然后再去氨合成裝置，沒(méi)有充分利用甲醇合成消耗一氧化碳作為脫除這種氨合成有害氣的手段。二是我國(guó)從1967年開(kāi)始建立的甲醇和氨聯(lián)合生產(chǎn)裝置(簡(jiǎn)稱聯(lián)醇裝置 見(jiàn)馮無(wú)琦主編聯(lián)醇生產(chǎn) 化學(xué)工業(yè)出版社 1989年)是從原料氣壓縮機(jī)五段出口(壓力11MPa左右)串入甲醇合成裝置，再與銅液塔串聯(lián)將醇后氣中的微量一氧化碳除去，然后銅洗后氣體進(jìn)壓縮機(jī)六段進(jìn)口經(jīng)壓縮到32MPa左右去氨合成裝置，這種聯(lián)醇裝置出于原來(lái)的氨生產(chǎn)裝置改造而成，因原來(lái)氨生產(chǎn)裝置選擇銅洗操作壓力為11MPa，故從壓縮機(jī)五段出口(壓力11MPa左右)去銅洗。聯(lián)合生產(chǎn)甲醇后，從甲醇合成裝置出來(lái)的氣體(下稱醇后氣)中的一氧化碳，二氧化碳必需經(jīng)銅洗除去，故甲醇生產(chǎn)裝置必需在銅洗前，因此置于壓縮機(jī)五段出口和銅洗之間。因?yàn)槁?lián)醇裝置中通常約有30%左右原料氣在甲醇塔中合成甲醇造成進(jìn)壓縮機(jī)六段進(jìn)口氣減少，以致壓縮機(jī)五，六段容積不匹配而失去平衡。六段進(jìn)口壓力常在10MPa以下甚至只有8MPa，由于甲醇合成反應(yīng)速度與合成壓力的平方成正比，合成壓力低減少了甲醇產(chǎn)量，再加上銅洗壓力降低又影響銅洗吸收效率，導(dǎo)致銅洗后氣體(下稱精煉氣)不合格。為了提高甲醇合成壓力采用醇后氣蹩壓、壓縮機(jī)六段進(jìn)口蹩壓、壓縮機(jī)六段出口回六段進(jìn)口等操作方法，但醇后氣蹩壓使銅洗壓力降低影響銅洗正常操作，壓縮機(jī)六段進(jìn)口蹩壓增加了壓縮機(jī)六段壓縮比，造成六段出口氣溫升高。用壓縮機(jī)六段出口氣補(bǔ)充到六段進(jìn)口雖不影響系統(tǒng)生產(chǎn)操作，但由于壓縮機(jī)實(shí)際打氣量并未增加，而多消耗了六段壓縮動(dòng)力，因此也只是彌補(bǔ)聯(lián)醇生產(chǎn)后壓縮機(jī)氣缸容積不匹配的權(quán)宜之計(jì)。
本發(fā)明的任務(wù)是根據(jù)甲醇、氨聯(lián)合生產(chǎn)的特點(diǎn)，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)效率高、能耗省、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的聯(lián)醇生產(chǎn)裝置。
一種用于氫、氮、一氧化碳、等原料氣等壓型合成甲醇和氨的聯(lián)合生產(chǎn)裝置，以下簡(jiǎn)稱等壓聯(lián)醇裝置，包含有原料氣多級(jí)壓縮機(jī)101、由甲醇合成塔201、冷卻器202、甲醇分離器203、循環(huán)機(jī)204等前后用管道L連接組成的甲醇生產(chǎn)裝置，原料氣精制裝置301、由氨合成塔401、冷卻器402、氨分離器403和循環(huán)機(jī)404等組成的氨生產(chǎn)裝置，主要是原料氣多級(jí)壓縮機(jī)101末級(jí)出口和甲醇生產(chǎn)裝置，甲醇生產(chǎn)裝置和原料氣精制裝置，原料氣精制裝置和氨生產(chǎn)裝置先后依次用管道L連接，原料氣精制裝置可以是甲烷化塔或銅液洗滌塔或液氮洗滌塔除去原料氣中微量一氧化碳等對(duì)氨合成有害的氣體，上述甲醇合成，氨原料氣精制，氨合成生產(chǎn)裝置中原料氣經(jīng)過(guò)的設(shè)備和管道用同一壓力等級(jí)，公稱壓力為15-32MPa，使用時(shí)甲醇合成壓力和氨合成壓力之差小于3MPa，原料氣用甲烷化反應(yīng)精制時(shí)，甲醇合成，甲烷化和氨合成采用同一壓力等級(jí)的反應(yīng)器外殼A，內(nèi)件B采用并流冷管型反應(yīng)器觸媒筐2和塔內(nèi)換熱器1組成，冷管(8)、(9)總面積和觸媒床體積之比為10-50M2/M3，氣體經(jīng)主線和冷付線入塔，增加冷管面積和調(diào)節(jié)付線氣量可防止觸媒層過(guò)熱提高氣體合成效率。
下面結(jié)合附圖作具體說(shuō)明。
附

圖1是一種等壓型甲醇和氨聯(lián)合生產(chǎn)裝置示意圖，圖中甲醇合成塔201、冷卻器202、甲醇分離器203、循環(huán)機(jī)204用管道L2-L8前后連接組成甲醇生產(chǎn)裝置，冷卻器可以是水冷器也可由水冷器和氨冷器組成。氨合成塔401、冷卻器402、氨分離器403、循環(huán)機(jī)404用管道L11-L17前后連接組成氨生產(chǎn)裝置，冷卻器402由熱回收器、水冷器、氨冷器、冷交換器等換熱器組成。多級(jí)壓縮機(jī)101末級(jí)出口與甲醇合成裝置進(jìn)口用管道L1連接，甲醇分離器203出口與精制裝置301進(jìn)口用管道L9連接。精制裝置301出口與氨合成裝置中循環(huán)機(jī)404進(jìn)口用管道L10連接組成整個(gè)等壓聯(lián)醇裝置，其中管道L18為循環(huán)氣排放管。圖1中壓縮機(jī)101循環(huán)機(jī)204，404后設(shè)有油分離器在圖中未畫(huà)出，甲醇和氨合成裝置中各近路管道也未畫(huà)出，由氫、氮、一氧化碳、二氧化碳等組成的原料氣經(jīng)壓縮機(jī)101多級(jí)壓縮由末段(級(jí))出口壓力為15-32MPa，經(jīng)降溫和油分除油后經(jīng)管道L1進(jìn)入甲醇生產(chǎn)裝置，先與管L8來(lái)的循環(huán)氣混合經(jīng)管L2和L3分主付線二路進(jìn)入甲醇合成塔201，在塔中15-32MPa壓力和210-330℃溫度下原料氣中的一氧化碳、二氧化碳和氫在甲醇觸媒催化作用下合成甲醇，甲醇塔出口氣經(jīng)管L4到冷卻器202降溫到30℃左右，氣體中絕大部分甲醇被冷凝，混合氣再經(jīng)管L5在分離器203中分離甲醇液，經(jīng)管L6出分離器的氣體一部分經(jīng)管L7到循環(huán)機(jī)204經(jīng)管L8返回與壓縮機(jī)101來(lái)的新鮮原料氣混合再一次合成甲醇，另一部分經(jīng)管L9進(jìn)精制塔301在壓力為15-32MPa的壓力下或用銅氨液或用液氮洗滌液吸收除去一氧化碳、二氧化碳等對(duì)氨合成觸媒有害的氣體，出洗滌塔的精煉氣由管L10進(jìn)入氨合成裝置，精煉氣補(bǔ)入氨生產(chǎn)裝置的位置可以在循環(huán)機(jī)404前或后的不同地方，如附圖1為補(bǔ)入循環(huán)機(jī)前，即與經(jīng)冷卻分離液氨的合成氨循環(huán)氣混合進(jìn)循環(huán)機(jī)404補(bǔ)充壓力，然后循環(huán)氣經(jīng)管L11又經(jīng)管L12和L13分主付線兩路進(jìn)入氨合成塔401，在塔中15-32MPa壓力和350-530℃溫度下循環(huán)氣中的氫、氮?dú)庠诎庇|媒作用下催化反應(yīng)生成氨，反應(yīng)后的合成氣經(jīng)管L14到熱交換器冷卻，換熱器包括熱量回收器和水冷器、氨冷器，經(jīng)水冷器冷卻到30℃左右的合成氣再經(jīng)氨冷器進(jìn)一步冷卻到低于0℃，然后經(jīng)管L15到氨分離器403中分離液氨，分氨后氣體再經(jīng)管L16又分二部分一部分經(jīng)管L18排放出合成回路避免回路中隋性氣升高，大部分循環(huán)氣經(jīng)管L17與來(lái)自管L10的精煉氣混合再去循環(huán)機(jī)404開(kāi)始再一次氨合成循環(huán)。
我國(guó)中小型氨廠多以煤為制氣原料，采用銅洗除微量一氧化碳和二氧化碳，附圖1中的精制塔301為銅液洗滌塔，中型氨廠還有堿洗塔，在本發(fā)明中，壓力可在15～32MPa間選擇，如壓縮機(jī)末段出口為30MPa，甲醇合成壓力通常也接近30MPa，經(jīng)合成甲醇和銅洗后，精煉氣壓力雖有所降低，但經(jīng)氨合成循環(huán)機(jī)401壓力又提高到30MPa左右，對(duì)于大型氨廠以重油制原料氣裝置，采用液氮洗作氨合成原料氣精制，故在附圖1的等壓聯(lián)醇裝置中，精制塔301為液氮洗滌塔，經(jīng)脫硫和脫CO2后的原料氣由壓縮機(jī)101壓縮后由管L1進(jìn)入甲醇合成裝置合成甲醇后再進(jìn)入氮洗塔，故氮洗塔301壓力也由原來(lái)的5-7MPa提高到氨合成壓力15-23MPa。
目前國(guó)內(nèi)外合成氨廠出現(xiàn)以生產(chǎn)甲醇為目的的聯(lián)醇工藝和以凈化原料氣為目的的氨廠甲醇化二種工藝，后者付產(chǎn)甲醇產(chǎn)量低，只有10-40kg甲醇/噸氨，當(dāng)用甲醇化串甲烷化時(shí)若進(jìn)一步提高甲醇產(chǎn)量，則進(jìn)出甲醇裝置氣體中CO濃度提高，即導(dǎo)致進(jìn)入甲烷化塔中CO生成甲烷量增加，帶入氨合成裝置CH4增加造成隨CH4這些惰性氣放空的H2、N2氣損失增加，采用等壓型聯(lián)醇裝置后因甲醇合成壓力提高，CO轉(zhuǎn)為甲醇的轉(zhuǎn)化率可提高到90%以上，因此既可提高甲醇產(chǎn)量，又可減低進(jìn)入甲烷化塔中CO含量，同時(shí)提高精制原料氣效果，對(duì)于這類用甲烷化精制氨合成原料氣的廠采用等壓型聯(lián)醇生產(chǎn)裝置時(shí)，附圖1中精制塔301為甲烷化塔，原料氣由壓縮機(jī)101末段出口由管L1進(jìn)入甲醇合成裝置中的甲醇塔201，甲醇塔出口氣經(jīng)冷卻器202冷卻，冷卻器可以由水冷器和氨冷器聯(lián)合組成，氣體在水冷器中冷到30℃左右再在氨冷器中冷到0℃左右，然后經(jīng)管L5到甲醇分離器203中分離甲醇。如果只有水冷則出甲醇分離器203的氣體還可用高壓水洗除去氣體中少量甲醇，除去甲醇后的氣體由管L9進(jìn)入甲烷化塔301，因甲烷化為強(qiáng)放熱反應(yīng)，1%CO轉(zhuǎn)化成CH4絕熱溫升達(dá)70℃多，現(xiàn)有的甲烷化塔為塔外換熱的絕熱反應(yīng)式難以滿足提高CO轉(zhuǎn)化率和達(dá)到反應(yīng)器自熱平衡的要求，故在等壓聯(lián)醇裝置中甲烷化塔可象甲醇塔和氨合成塔一樣采用如附圖2所示的裝置在高壓外筒中向并流冷管型內(nèi)冷式甲烷化塔，圖中甲烷化塔由高壓外筒A和內(nèi)筒B組成，該內(nèi)筒由下部換熱器1和上部觸媒筐2所組成，在觸媒筒壁3和中心管4的環(huán)形空間裝有觸媒床層5，該觸媒床層5底部由花板6支承，頂部設(shè)有觸媒筒蓋板13與進(jìn)塔冷原料氣隔離，觸媒床層5中分布有下冷管8和上冷管9，該冷管可以是圓管，亦可以是扁平管，由氫、一氧化碳、二氧化碳等組成的冷原料氣進(jìn)甲烷化塔后沿內(nèi)外筒之間環(huán)隙向下經(jīng)下部換熱器1與出觸媒筐2的熱反應(yīng)氣換熱，然后沿中心管4上升到頂部導(dǎo)氣室10，在這里的原料氣改變方向由引氣管11進(jìn)入上部分氣管12，由分氣管12均勻分配到與其連接的下冷管8由上而下流動(dòng)并吸收反應(yīng)氣在觸媒床層5的反應(yīng)熱，在到達(dá)下冷管8底部后進(jìn)入集氣管7，集氣管7連接各下冷管8和上冷管9，進(jìn)入集氣管7中的原料氣又均勻分配到上冷管9，在上冷管9中原料氣由下而上流動(dòng)吸收反應(yīng)氣在觸媒床層5中的反應(yīng)熱，最后由上冷管9頂部出口進(jìn)入觸媒床層5在15-32MPa，250～400℃溫度范圍、最佳溫度280～340℃在用于甲烷化的鎳催化劑作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)氣在觸媒床層5中一邊反應(yīng)放出熱量，一邊被下冷管8、上冷管9內(nèi)原料氣吸收熱量，因全床層向并流換熱，從而保持觸媒床層5溫度平坦，降低出口溫度提高CO轉(zhuǎn)化率，觸媒床層5溫度由熱電偶套管14中的熱電偶測(cè)得，導(dǎo)氣盒10裝有調(diào)節(jié)觸媒床層5溫度的冷副線15，冷副線15也可在換熱器1的下部出氣管中，由集氣管7、下冷管8、上冷管9、引氣管11、分氣管12組成的冷管膽設(shè)在花板6上，故打開(kāi)觸媒筒蓋板13后，冷管膽可以單獨(dú)取出更換，連接下冷管8的分氣管12位于觸媒床層5的上方空間，連接分氣管12的引氣管11設(shè)在觸媒筒蓋板13上的填料盒16中，用填料17密封配合，中心管4設(shè)在觸媒筒蓋板13上的填料盒18中，用填料19密封配合，填料17、19可用膨脹石墨或其它密封填料，這樣原料氣可以由中心管4經(jīng)導(dǎo)氣室10到引氣管11和分氣管12，從而使中心管4可以自由伸縮，而且連接下冷管8的分氣管12和引氣管11構(gòu)成一個(gè)位于觸媒床層5上方空間的浮頭、當(dāng)溫度變化時(shí)可以自由伸縮，并與中心管4互不牽連免受溫度應(yīng)力的原因而損壞。在上述圖中的中心管4中裝有電加熱器，原料氣在中心管4中被加熱，將熱量帶到觸媒床層5供提高觸媒溫度之需。下部換熱器1可以為列管式或螺旋板式換熱器。出觸媒床反應(yīng)氣體在下部換熱器1中與入塔冷氣換熱冷卻然后出塔，出甲烷化塔301氣體經(jīng)管L10去氨合成裝置合成氨，上述各裝置中甲醇合成壓力，甲烷化，氨合成壓力之差不超過(guò)3MPa。
上述圖2中向并流冷管型反應(yīng)器與本發(fā)明聯(lián)醇生產(chǎn)裝置中的甲醇塔、氨合成塔采用同一壓力等級(jí)的反應(yīng)器外殼A和由下部換熱器1和上部觸媒筐2組成的內(nèi)筒B，組成其上冷管9下冷管8的總面積(M2)與觸媒床5內(nèi)的觸媒體積(M3)之比為10-50。
采用本發(fā)明，由于甲醇合成壓力比現(xiàn)有聯(lián)醇裝置的11MPa左右提高了1倍多，故甲醇的平衡濃度和合成反應(yīng)速度也大幅度提高，結(jié)果一氧化碳合成甲醇的轉(zhuǎn)化率提高，生產(chǎn)能力增加一倍，轉(zhuǎn)化率的提高既有效地減少原料氣的消耗，也使去精制塔301的一氧化碳、二氧化碳減少，減輕負(fù)荷，避免操作惡化。目前我國(guó)還沒(méi)有11-12MPa中壓甲醇合成設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)系列，聯(lián)醇中的甲醇生產(chǎn)設(shè)備大都是采用氨合成的32MPa標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)備降壓到10-12MPa下使用，這不僅沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的效率，而且造成壓縮機(jī)各段容積不匹配，循環(huán)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率太大，使生產(chǎn)中電耗增加，因此采用等壓型甲醇和氨聯(lián)合生產(chǎn)裝置不僅可以通用甲醇合成和氨合成甚至甲烷化設(shè)備，避免上述不利影響，而且同一套大小甲醇合成裝置生產(chǎn)能力可以提高一倍，其中循環(huán)機(jī)能力可提高1.5倍多。另外由于甲醇合成壓力提高，經(jīng)水冷后氣體中甲醇平衡濃度減少50%多，使醇后氣中甲醇含量減少，既減少了甲醇的損失，用洗滌法精制時(shí)又避免帶到精制塔301后影響吸收操作。由于洗滌時(shí)壓力提高一倍多，因此醇后氣中一氧化碳、二氧化碳吸收效率增加，故可減少吸收洗滌設(shè)備費(fèi)用，抵償由于吸收設(shè)備操作壓力等級(jí)提高而增加的洗滌設(shè)備。對(duì)于我國(guó)絕大多數(shù)中型和小型氨廠附圖1中精制塔301為銅液洗滌塔，操作壓力由原來(lái)11MPa左右提高到氨合成壓力相同等級(jí)30MPa，過(guò)去氨廠按進(jìn)塔氣中一氧化碳含量3-4%而選擇銅洗壓力為11MPa左右，保持一氧化碳分壓在0.4-0.5MPa為經(jīng)濟(jì)壓力，而在聯(lián)醇裝置中進(jìn)入銅洗塔的一氧化碳降低到1-2%左右、故銅洗壓力為30MPa時(shí)，符合上述一氧化碳分壓的經(jīng)濟(jì)壓力。對(duì)原來(lái)用銅洗作精制的氨廠如果采用本發(fā)明等壓聯(lián)醇裝置后改為上述的醇后氣用甲烷化精制則經(jīng)濟(jì)效果更為明顯。
實(shí)施例1現(xiàn)有φ600系列甲醇合成裝置按附圖1中設(shè)備201至204組成，其中甲醇合成塔201外筒內(nèi)徑0.6M，空程高9.0M，使用向并流冷管型甲醇塔內(nèi)件，內(nèi)裝C207銅基甲醇觸媒1.295M3，冷管面積31M2，原來(lái)由原料氣壓縮機(jī)101五段出口去甲醇合成塔，原料氣在甲醇塔201中于11MPa下合成甲醇，醇后氣去銅洗塔301經(jīng)銅液洗去一氧化碳、二氧化碳后再進(jìn)壓縮機(jī)101的六段壓縮到30MPa左右再去氨合成裝置。氨合成裝置由設(shè)備401到404組成。當(dāng)甲醇塔進(jìn)塔氣中CO＝5%，CO2＝1%，H2S＝0.5PPM時(shí)，按目前中壓聯(lián)醇裝置在11MPa的合成甲醇?jí)毫ο?，觸媒使用至第70天時(shí)的具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1中工況1?，F(xiàn)本發(fā)明按圖1中原料氣由壓縮機(jī)101末段即六段出口與甲醇合成裝置連接，原料氣壓縮到30MPa左右進(jìn)入甲醇合成塔201中合成甲醇，在上述同樣進(jìn)塔氣成份和觸媒使用至第70天時(shí)具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1中工況2-5，工況2與工況1比，在同樣其它條件下，因壓力提高，甲醇產(chǎn)量和CO轉(zhuǎn)化率提高一倍多。
表1中工況2-4在同一壓力30MPa和進(jìn)觸媒媒層溫度260℃下，隨著入塔氣量由20000到40000NM3/h增加，甲醇產(chǎn)量和觸媒生產(chǎn)強(qiáng)度增加，軸向溫差降低，但CO轉(zhuǎn)化率降低。工況5與工況3比較，因進(jìn)床層溫度降低故軸向溫差減小。工況2、6、7相比較，因觸媒使用時(shí)間由70天分別延長(zhǎng)到210天和420天甲醇產(chǎn)量和CO轉(zhuǎn)化率降低，軸向溫差也減小，但與工況1同在觸媒使用至70天時(shí)相比，產(chǎn)量分別提高1倍和0.6倍?？梢?jiàn)本發(fā)明等壓聯(lián)醇裝置效益十分顯著。
實(shí)施例2
現(xiàn)以甲烷化用作合成氨原料氣精制，即圖1中氣體凈化爐301為甲烷化爐，其余設(shè)備和管道連接如實(shí)施例1，現(xiàn)在用φ800系列甲醇合成裝置，甲醇塔外筒內(nèi)徑0.8M，筒體空程高12.0M，內(nèi)裝觸媒3.2M3，冷管面積75M2，當(dāng)由壓縮機(jī)101五段壓縮到11Ma出口，甲醇合成和甲烷化在11MPa下進(jìn)行，然后再去壓縮機(jī)六段加壓去氨合成時(shí)，甲醇塔進(jìn)塔氣中H2S＝0.5PPM，其余成份如表2，空速15600NM3/h時(shí)，觸媒使用第70天，進(jìn)塔氣中CO為5%。CO轉(zhuǎn)化率48.4%，出塔氣中CO2.57%。如表2中工況1，顯然這樣的氣體去甲烷化爐其CO濃度過(guò)高，按本發(fā)明，原料氣由壓縮機(jī)末段出口壓力23MPa時(shí)，如工況2則CO轉(zhuǎn)化率提高到90%，出塔氣中CO降低到0.48%，甲醇觸媒生產(chǎn)強(qiáng)度由0.517提高到0.921T/M3h。當(dāng)壓力提高到30MPa時(shí)，如工況3所示，當(dāng)入塔氣中CO濃度提高到8%時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率提高到95.6%，出塔氣中CO只有0.33%，CO20.11%不僅增加甲醇產(chǎn)量，且減少了出塔氣中CO濃度和甲烷化爐中生成CH4的含量。在表2中工況4為用進(jìn)液氮洗的原料氣在目前液氮洗壓力8MPa下合成甲醇，氣體成分中H293.7% CO5%，則出塔氣中CO為2.55%，CO轉(zhuǎn)化率為48.9%。工況5為采用本發(fā)明的等壓聯(lián)醇裝置，按圖1由壓縮機(jī)末段出口來(lái)的原料氣在23MPa下合成甲醇，當(dāng)入塔氣中CO提高到8%，H2為90.7%時(shí)，則出塔氣中CO減少到0.18%，CO轉(zhuǎn)化率高達(dá)97.6%，觸媒生產(chǎn)強(qiáng)度為工況4的3倍。工況4和5的出塔氣經(jīng)液氮洗精制后再配氮達(dá)到原料氣中氫氮比＝3再去氨合成。
采用本發(fā)明，由于甲醇合成壓力提高，甲醇塔內(nèi)觸媒層放出反應(yīng)熱增加，如上例中軸向溫差加大，為了防止觸媒過(guò)熱，減小軸向溫差，除用上例所述的降低進(jìn)床層溫度的操作來(lái)調(diào)節(jié)外還可采用加強(qiáng)傳熱，例如增加冷管面積的辦法來(lái)達(dá)到。本發(fā)明等壓型聯(lián)醇中，甲醇合成也可采用二個(gè)甲醇裝置串聯(lián)，甲醇裝置在相同壓力等級(jí)下也可與氨生產(chǎn)裝置并聯(lián)，甲烷化也可采用將換熱器設(shè)在甲烷化爐外的現(xiàn)有技術(shù)。
本實(shí)施例中氨生產(chǎn)裝置和操作工況及效果屬已知技術(shù)，不再具體說(shuō)明。
上述等壓型甲醇和氨的聯(lián)合生產(chǎn)裝置也稱等壓聯(lián)醇或高壓聯(lián)醇裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于含氫、氮、一氧化碳等原料氣等壓型合成甲醇和氨的聯(lián)合生產(chǎn)裝置以下簡(jiǎn)稱等壓聯(lián)醇裝置，包含有原料氣多級(jí)壓縮機(jī)(101)、由甲醇合成塔(201)、冷卻器(202)、甲醇分離器(203)、循環(huán)機(jī)(204)等前后用管道L連接組成的甲醇生產(chǎn)裝置，原料氣精制裝置(301)、由氨合成塔(401)、冷卻器(402)、氨分離器(403)和循環(huán)機(jī)(404)等組成的氨生產(chǎn)裝置，其特征是原料氣多級(jí)壓縮機(jī)(101)末級(jí)出口和甲醇生產(chǎn)裝置，甲醇生產(chǎn)裝置和原料氣精制裝置，原料氣精制裝置和氨生產(chǎn)裝置依次用管道L連接，且上述甲醇合成，氨合成原料氣精制，氨合成生產(chǎn)裝置中原料氣經(jīng)過(guò)的設(shè)備和管道用同一壓力等級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的等壓型聯(lián)醇裝置，其特征是氨合成原料氣精制裝置是甲烷化塔且從原料氣壓縮機(jī)末級(jí)出口到甲醇合成，甲烷化，氨合成裝置中原料氣經(jīng)過(guò)的設(shè)備和管道有同一壓力等級(jí)。
3.如權(quán)利要求1所述的等壓型聯(lián)醇裝置，其特征是氨合成原料氣精制裝置是銅液洗滌塔，且從原料氣壓縮機(jī)末級(jí)出口到甲醇合成、銅液洗滌、氨合成裝置中原料氣經(jīng)過(guò)的設(shè)備和管道有同一壓力等級(jí)。
4.如權(quán)利要求1所述的等壓型聯(lián)醇裝置，其特征是氨合成原料氣精制裝置是液氮洗滌塔，且從原料氣壓縮末段出口到甲醇合成、液氮洗滌和氨合成裝置中原料氣經(jīng)過(guò)的管道和設(shè)備有同一壓力等級(jí)。
5.如權(quán)利要求1所述的等壓型聯(lián)醇裝置，其特征是甲醇合成、氣體精制和氨合成的操作壓力差小于3MPa。
6.如權(quán)利要求1所述的等壓型聯(lián)醇裝置，其特征是從壓縮機(jī)出口到甲醇合成，原料氣精制和氨合成裝置中原料氣經(jīng)過(guò)的設(shè)備和管道的公稱壓力為15～32MPa。
7.如權(quán)利要求1所述的等壓型聯(lián)醇裝置，其特征是氨合成原料氣精制用甲烷化反應(yīng)，甲醇合成、甲烷化和氨合成采用同一壓力等級(jí)的反應(yīng)器外殼(A)，內(nèi)筒(B)采用向并流冷管型反應(yīng)器由下部換熱器(1)和上部觸媒筐(2)組成，上冷管(9)，及下冷管(8)的面積(M2)之和與觸媒床5內(nèi)觸媒體積(M8)之比為10-50。
8.如權(quán)利要求1所述的等壓聯(lián)醇裝置，其特征是原料氣精制塔(301)出口和氨生產(chǎn)裝置循環(huán)機(jī)(404)進(jìn)口用管道連接。
全文摘要
一種等壓型甲醇和氨的聯(lián)合生產(chǎn)裝置，例如高壓聯(lián)醇裝置，由多級(jí)原料氣壓縮機(jī)末段出口與甲醇生產(chǎn)裝置，甲醇裝置與原料氣精制裝置，氨生產(chǎn)裝置依次用高壓管道連通組成。原料氣合成甲醇，醇后氣精制和氨合成在相同壓力等級(jí)下進(jìn)行，醇后氣用甲烷化或銅洗或液氮洗法精制，克服現(xiàn)有聯(lián)醇裝置中設(shè)備效率低，能耗高的缺點(diǎn)，使甲醇生產(chǎn)、甲烷化和氨生產(chǎn)裝置的設(shè)備可互相通用，甲醇生產(chǎn)效率提高一倍多。
文檔編號(hào)C07C29/151GK1087075SQ93105920
公開(kāi)日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1993年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月15日
發(fā)明者樓壽林, 盧慕書(shū) 申請(qǐng)人:樓壽林