專利名稱：一種合成氨尾氣高甲烷高溫?zé)o催化劑間歇轉(zhuǎn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬合成氨尾氣中回收氫氣的方法，特別是在固定床以塊煤為原料制取合成氨處理尾氣高甲烷轉(zhuǎn)化的一種有效回收方法。
在合成氨工業(yè)化生產(chǎn)中，由于有效氣體氮?dú)夂蜌錃獾南?，無效氣體甲烷含量逐步增多，影響合成效率，必須定量排放一定數(shù)量的氣體，以使甲烷含量保持合理的平衡，排量約占?xì)怏w總量的3％-10％，合成氨尾氣回收的效率和成本對(duì)合成氨工業(yè)成本和能耗有明顯影響。目前，現(xiàn)有的技術(shù)約有五類①深冷分離法，在-80度可使甲烷液化分離；②變壓吸附分離法，利用分子篩在不同壓力下對(duì)氫氣、甲烷氣體的選擇性，分離甲烷和氫氣，回收氫氣、放棄甲烷；③膜滲透分離法，利用高分子聚合物對(duì)氫氣、甲烷的滲透速度差別，分離氫氣、回收入系統(tǒng)，放棄甲烷；④中溫催化劑轉(zhuǎn)化法在700-1000度，在催化劑作用下使甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，可使甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到90％-99.5％，主要為天燃?xì)庵茪夥ú捎?；⑤高溫?zé)o催化劑連續(xù)轉(zhuǎn)化法在高溫條件下1200-1400度連續(xù)通入水蒸氣、氧氣使甲烷連續(xù)轉(zhuǎn)化，此方法主要應(yīng)用于重油、石腦油、粉煤爐、水煤漿爐、全氧高溫高壓，連續(xù)制取合成氨原料氣方法，轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.9％。以上五種方法具有成熟技術(shù)連續(xù)運(yùn)行，高效率的特征，但都有高投入、高科技、難管理的缺點(diǎn)，難于在小氮肥行業(yè)中推廣、普及。
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種投資少，合成氨原料氣回收率高，利用合成氨(特別是國內(nèi)中小氮肥廠)生產(chǎn)中現(xiàn)行成熟工藝技術(shù)及設(shè)備，將尾氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為CO、H2使之成為合成氨有效氣體的方法，以使合成氨生產(chǎn)中獲得更多的綜合效益。
現(xiàn)根據(jù)甲烷轉(zhuǎn)化原理，提出在固定床以塊煤為原料制取合成氨原料氣方法中，引入間歇高溫?zé)o催化劑甲烷轉(zhuǎn)化方法，具體方案是將合成氨工藝中的部分尾氣與蒸氣混合后，控制甲烷轉(zhuǎn)化的條件高溫1200-1400度，低壓0.02Mpa，高水氣比，水/甲烷大于10，間斷送入正常運(yùn)行著的煤氣發(fā)生爐，通過高溫氣化層(炭層)促使尾氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為CO和H2，獲得合格的合成氨原料氣，如果幾臺(tái)爐聯(lián)合運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)合成尾氣基本回收。同理，其他高甲烷含量氣體，如焦?fàn)t煤、天燃?xì)猓嗫捎么朔刂破淙霠t量和時(shí)間，獲得合格的合成氨原料氣。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)①設(shè)備投資少。采用本發(fā)明利用煤氣爐轉(zhuǎn)化甲烷時(shí)，僅需配一條管線和管線上的幾只閥門及壓力控制裝置，一般中小氮肥廠依靠本廠技術(shù)人員和裝備條件即可實(shí)施；②氣體凈化要求不高，氨含量可達(dá)一萬PPm也無妨；③合成氨尾氣中的有效氣體回收率高，不僅尾氣的回收率不受單位時(shí)間內(nèi)的尾氣量的影響，而且還由于甲烷的轉(zhuǎn)化，回收的合成氨有效氣體(CO+H2)可比物理分離法增加，故采用本發(fā)明可在物耗不變條件下增產(chǎn)合成氨。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明。


圖1為實(shí)施本發(fā)明“一種合成氨尾氣高甲烷高溫?zé)o催化劑間歇轉(zhuǎn)化方法“的方式。其中(1)自動(dòng)穩(wěn)(減)壓裝置。
(2)瞬時(shí)流量及累計(jì)流量測(cè)量顯示裝置。
(3)截止閥。
(4)入爐蒸汽控制閥門。
(5)入爐尾氣(原空氣)控制閥門。
(6)爐氣發(fā)生爐。
附圖1說明從尾氣凈氨塔(該設(shè)備是現(xiàn)行合成氨工藝中已有的)來的尾氣，經(jīng)自動(dòng)穩(wěn)(減)壓裝置(1)減壓為與造氣系統(tǒng)相適應(yīng)的壓力。(低壓0.02Mpa)，并經(jīng)流量檢測(cè)(2)測(cè)量其瞬時(shí)流量(并累計(jì))以供流量顯示調(diào)節(jié)之用，通過截止閥(3)人工調(diào)節(jié)尾氣流量以滿足尾氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到90％以上，尾氣經(jīng)閥門(5)與造氣爐自動(dòng)機(jī)控制的閥門(4)來的蒸汽混合后進(jìn)入煤氣爐(6)，控制條件高溫1200-1400℃，水/甲烷大于10，在爐內(nèi)發(fā)生水煤氣反應(yīng)的同時(shí)甲烷也轉(zhuǎn)為CO和H2，最后轉(zhuǎn)化后的尾氣與水煤氣一道離開造氣爐，進(jìn)入后工序。
權(quán)利要求
1.一種合成氨尾氣高甲烷高溫?zé)o催化劑間歇轉(zhuǎn)化方法，其特征是在固定床以塊煤為原料，間歇造氣爐中，利用制氣階段的高溫低壓、高水汽的條件，定量、定時(shí)通入高甲烷含量氣體，使其轉(zhuǎn)化為低甲烷含量的合格合成氨原料氣的方法；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法其高甲烷含量氣體是指合成尾氣(放空氣、弛放氣、精煉再生氣)焦?fàn)t煤氣、天然氣；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法其高溫低壓、高水位的條件是指1200-1400℃，0.02m/pa水/甲烷大于10。
全文摘要
利用固定床間歇法制取合成氨原料氣方法中,暫時(shí)存在的高溫、低壓、高水汽的條件,定時(shí)、定量和蒸汽共同通入爐內(nèi)高甲烷含量氣體(合成氨尾氣),獲得低甲烷含量的合格合成氨原料氣,實(shí)現(xiàn)低成本、高效率合成氨尾氣回收。
文檔編號(hào)C10J3/02GK1385499SQ01118009
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者郭樹中, 陳全勝, 趙秋書, 閻志水, 賈軍軍 申請(qǐng)人:河北省井陘化工化肥有限公司