甲醇(33%)、乙醇(15%)、其它多元醇(13%)。
(5)醇烃化工艺主要为液态的分离物,而甲烷化工艺为气态的放空物,当系统放空量大时,有效氢损失增加,放空量小时,高含量的甲烷影响氨合成率。醇烃化工艺物质易处理,当催化剂配方变化时,完全可以变成合成汽油或燃料作为产品来使用,以解决石油危机之现状。 5.2产能与消耗比较
我国合成氨原料气CO+CO2净化技术,在生产过程中分为二级完成:一级净化按生产所需的CO+CO2入甲醇系统联产粗甲醇产品,二级净化后的甲醇塔出口CO+CO2净化效率决定了产能与消耗,从表三结果分析可得:
(1)二级醇后气CO+CO2<3400PPm时,合成氨300KtNH3/a的产能计,醇烃化工艺日产生水量为3403Kg/d;甲烷化为9230Kg/d,甲烷化工艺年损失液氨产量5263吨。但是,CO+CO2控制得高不论采用哪种工艺生产,所带来的是H2的消耗量大,生产不节能。
(2)二级醇后气CO+CO2<200PPm时,合成氨300KtNH3/a的产能计,醇烃化工艺日产生水量为234Kg/d;甲烷化为554.8Kg/d,甲烷化年损失液氨产量192吨。 (3)二级醇后气CO+CO2<500PPm时,合成氨300KtNH3/a的产能计,醇烃化工艺日产生水量与工况2一样,为234Kg/d;甲烷化为1647Kg/d,甲烷化年损失液氨产量3975吨。
(4)一、二级醇后气的冷凝、分离效果对净化度的影响也较大,如冷凝、分离效果差,二级醇后气中夹带的醇醚物增多,增大了精制系统产生的水量,对醇烃化、甲烷化工艺都是不利的,当甲烷化直排时,就会将醇醚等有机物排入环境造成污染,还会对氨合成系统催化剂造成危害。 (5)醇烃化精制可以省去甲醇化后的净醇工序。
由于甲醇蒸汽和二甲醚蒸汽进入甲烷化催化剂时,对甲烷化催化剂的反应活性影响较大,以往的工艺方法是在二级甲醇化后加一个净醇岗位,采用软水来喷淋吸收醇化岗位未分离掉的醇,以及一定温度下的饱和醇,稀醇水将作为甲醇精馏工段的萃取水。这样就要增加一个净醇岗位,增加了投资及精馏岗位的蒸汽消耗。而醇烃化精制,由于醇烃化工艺催化剂有产醇的功能,可以不设此岗位,醇水物可排入甲醇中间槽提取39%含量的甲醇,同时醇水也可作为精甲醇精馏工段
的萃取水。
合成氨原料气精制工艺的关键点在CO+CO2净化度上,当反应物浓度低时,醇烃化(醇烷化)塔可以采取多种方式实现热量平衡。合成氨原料气净化技术在内件、工艺配置的设计上可做到CO+CO2净化度达微量级,使CO+CO2在二级净化系统变成粗甲醇产品,减少了醇烃化水量的生成,进一步降低了合成氨原料气精制过程中的H2耗,使醇烃化系统实现零的排放,生产能耗更低。 5.3合成氨原料气精制技术的应用案例
近几年,我国合成氨装备趋向于大型化、节能化模式,对生产工艺、技术上的低耗要求不断提高。合成氨原料气精制技术的选择上,醇烃化工艺在生产能耗、工艺管理、运行周期都优于甲烷化。醇烃化(甲烷化)精制工艺在实际应用中也遇到过一些问题,但醇烃化催化剂以高强度性能、氢低耗优势得到了用户的认可。从以下合成氨原料气精制技术的应用案例中,突显了醇烃化工艺的优势。
案例1:“双甲工艺”工艺于1992年度在衡阳市氮肥厂投入使用,当年的一次开车过程中,由于变换的CO控制过高,甲烷化(镍催化剂)及电炉受损,现场检修人员碳基镍[Ni(CO)4]中毒。1997年度,因压缩机操作人员的失误,28% 的CO2窜入甲烷化系统,床层温度高达1200℃,甲烷化系统无法运行,投运醇烃化塔运行至2006年改制,中途都没更换过催化剂。
案例2:某厂“1830”工程的“醇烃化工艺”运行了4年,2012年10月,由于脱C问题,高达28% 的CO2窜入醇烃化系统,烃化催化床温度达600℃以上,将系统停车、置换后从新升温,并入合成氨生产线,生产负荷加到与原来一样时,烃化出口CO+CO2微量<8ppm,目前催化剂还在使用。
案例3:某厂合成氨产能160KtNH3/a,精制工艺采用醇烷化,2012年7月6日开车升温采用甲醇、烷化系统共用一台循环机的流程控制,由于变换热交换器泄漏,CO达3.8%窜入醇烷化系统,当热点温度升到176℃时,醇烷化电炉几乎同时出现故障而停车抢修,第二次开车后,醇烷化系统只能过40KtNH3/a的生产气量,我公司派技术人员进行测示,发现镍原素脱失,镍基催化剂活性降低,铜基催化剂污染而失活。11日更换烃化还原态催化剂后,当日就恢复生产到160KtNH3/a合成氨产能水平。
六 结论
我国合成氨工艺、装备技术近几年飞速发展,先进的工艺技术不断地引入,使合成氨生产能耗降低、工艺稳定可靠,但随着装置的大型化、管理上简便化、防范措施的安全化要求不断提高,设计院校的不断创新,更多的合成氨原料气精制工艺技术路线应用在企业中;焦炉气采用的是PAC法制氢或醇烃化,固定床制气采用的是醇烃化(醇烷化),加压气化炉多数采用的是低温甲醇、液氮洗涤和醇烃化;不论是哪种净化、精制工艺,关键的工艺控制点是:在生产低耗的状态下,将CO+CO2净化至微量级,再进入精制系统,将合成氨原料气精制过程中有效氢的损耗降到最低。