CN104071806A - 一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤化工领域，公开了一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法，该方法利用煤末制水煤浆生产水煤气，气体中所含二氧化碳供三聚氰胺尾气制备碳酸氢铵使用，水煤气用于生产合成氨，水煤浆制气配套的空分装置副产氮气，全部补入到合成氨***用作氮气原料。本发明可实现废气的零排放，解决了三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵原料气不足的问题，同时提供部分合成氨原料气，有利于降低合成氨成本。

Description

一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体公开了一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法。 

背景技术

以尿素为原料的三聚氰胺生产过程中，吨产品副产含氨气和二氧化碳的尾气1860Nm³/h，氨气和二氧化碳的比例为2∶1，利用该气体生产碳酸氢铵，是行业内处理消化该气体优选的经济方法之一。 

由于碳酸氢铵是由氨、二氧化碳、水等分子生成，因此尾气全部用来生产碳酸氢铵时，二氧化碳不足，缺少量为尾气量的1/3。为解决碳酸氢铵的二氧化碳原料气，很多没有二氧化碳原料的厂家通过新建石灰窑，利用石灰窑气中的二氧化碳提供部分碳酸氢铵原料。 

利用焦炉煤气联产甲醇、合成氨、三聚氰胺的厂家，就出现三聚氰胺尾气联产碳酸氢铵而面临二氧化碳原料不足的问题，焦炉气经净化后生产甲醇，消耗掉了其中的CO和CO₂，甲醇驰放气提氢配入氮气制备合成氨，过程中没有可多余的CO₂，当三聚氰胺的尾气采用生产碳酸氢铵的工艺时，受CO₂原料气不足的制约。而利用石灰窑气提供二氧化碳会增加产品生石灰，没有资源优势和销路时，生石灰的生产会产生负效益，给企业和社会带来负担。 

如何通过选用合理的二氧化碳制备工艺路线，既解决焦炉煤气联产甲醇、合成氨、三聚氰胺、碳酸氢铵面临的二氧化碳原料的不足，又能使各联产产品的资源共享、优势互补，使联产过程取得更高的综合经济效益和社会效益，是煤化工领域需要解决的技术问题。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法。 

为了实现本发明的目的，提供了如下技术方案： 

一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法，其主要包括如下步骤： 

1)从炼焦炉来的焦炉煤气经过甲烷纯氧转化法生产甲醇；完成甲醇生产后的驰放气，经净化后用作合成氨的原料氢气； 

2)利用水煤浆来制备水煤气，首先通过空分装置提供制气过程需要的氧气，副产品氮气 作为合成氨生产的原料氮气； 

水煤浆制得的水煤气在1.6MPa压力下经除尘降温、脱硫、变换后进入碳化塔，煤气中的二氧化碳与三聚氰胺生产工艺中的尾气共同反应，得到碳酸氢铵，水煤气中的二氧化碳被脱除至＜0.1％；脱碳后的气体经甲烷化处理，除去少量的CO和CO₂，净化后的气体与空分装置提供的副产品氮气分别加压至22.0Mpa，补入到合成氨***中。 

本发明取得的有益效果主要包括： 

本发明利用煤末制水煤浆生产水煤气，气体中所含二氧化碳供三聚氰胺尾气制备碳酸氢铵使用，水煤气用于生产合成氨，水煤浆制气配套的空分装置副产氮气，全部补入到合成氨***用作氮气原料。 

本发明利用水煤浆制备煤气，煤气中合成氨的有效气全部作为合成氨用原料，没有其它产生负效益的副产品产生。煤气中的二氧化碳作碳酸氢铵的原料气，与三聚氰胺尾气共同生成碳酸氢铵产品，使三聚氰胺尾气的处理过程变为合成氨原料气的净化过程。 

由于水煤浆制备过程的全部气体都得以利用，三聚氰胺尾气全部用来生产碳酸氢铵。本发明的技术范围内理论上可实现废气的零排放：氧气制备过程的氮气和煤气净化过程剔除的二氧化碳均用作联产产品的原料，使废气资源得到了高效利用，可避免煤气制备合成氨过程因二氧化碳等气体的排放对环境的污染。 

本发明解决三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵原料气不足的问题，同时提供部分合成氨原料气，可解决合成氨装置能力偏小和原料气供应不足的问题，有利于降低合成氨成本。 

附图说明

图1是本发明焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的流程图。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 

实施例1 

一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法，其主要包括如下步骤： 

从炼焦炉来的焦炉气中，流量为35000Nm³/h经过甲烷纯氧转化法生产甲醇；完成甲醇生产后的驰放气中，氢气量为11000Nm3/h，经净化提氢后用作合成氨的原料氢气； 

通过水煤浆来制备水煤气，通过空分装置提供制备水煤气过程需要的氧气1370Nm³/h，副产氮气5000Nm³/h作为合成氨生产的氮气原料； 

水煤浆制得水煤气8000Nm3/h，在1.6MPa压力下经除尘降温、脱硫、变换后进入碳化塔，煤气中的二氧化碳与三聚氰胺来的尾气9300Nm³/h(以尿素为原料完成三聚氰胺反应的过程中，每吨产品同时副产1300Nm³左右的NH3与600Nm³左右的CO₂组成的反应尾气)共同反应，得到产品碳酸氢铵，煤气中的二氧化碳被脱除至＜0.1％；脱碳后的气体经甲烷化处理，除去少量的CO和CO₂，净化后的气体为4000Nm³/h，与空分装置副产的5000Nm³/h氮气，分别加压至22.0Mpa，补入到合成氨***中，作为合成氨原料气，合成氨产量可提高35％左右。 

经过水煤浆补气后，合成氨产量可由现在的5.5t/h提高至7.5t/h以上；解决了三聚氰胺生产尾气处理难题，保障了三聚氰胺装置的正常运行，同时实现了三聚氰胺装置和碳酸氢铵的顺利联产，可以生产三聚氰胺22t/h。实现了焦炉气-甲醇-合成氨-三聚氰胺产业链的优化运行，从根本上提升了企业经济效益。 

实施例2 

焦炉气合成氨 

在烟煤制焦炭过程中，每生产1吨焦炭副产380Nm³左右的焦炉气，主要气体成分为(％)： 

总硫含量约为1-7g/Nm3。焦炉气经湿法、干法和精脱硫后，再通过不完全转化使焦炉气中的甲烷转化为甲醇原料：H2和CO，然后加压至5.1Mpa进行低压甲醇合成，反应后的驰放气中主要成分为： 

驰放气中的CO通过低变转化为H₂和CO₂、通过脱碳除去CO₂、通过醇烷化除去对氨合成触媒有害的微量CO和CO₂，得到合成氨的原料氢气，进入氨合成***完成合成氨反应。 

水煤浆气化流程 

来自磨煤工序的水煤浆与空分工段的氧气经过烧嘴进入气化炉进行反应，生产水煤气。主要反应式如下： 

C+2H₂O—→2H₂+CO₂

CO+H₂O—→CO₂+H₂

CO+3H₂—→CH₄+H₂O 

C+2H₂—→CH₄

C+O₂—→CO₂

C+1/2O₂—→CO 

脱硫流程 

水煤气由于硫化氢含量比较高，首先进入脱硫塔将其中的硫化氢脱除。主要反应式如下： 

H₂S+Na₂CO₃＝NaHS+NaHCO₃

变换流程 

脱硫后的水煤气由于CO含量比较高，不能满足三聚氰胺CO₂量的需求，也不能满足合成氨生产气体成分要求，因此需要在催化剂的作用下进行CO变换。反应式如下： 

CO+H₂O＝CO₂+H₂

碳酸氢铵流程 

来自变换工段的变换气中的CO₂与三聚氰胺尾气吸收制得的碳铵母液反应生成碳酸氢铵。反应式如下： 

NH₃+CO₂+H₂O＝NH₄HCO₃

甲烷化流程 

脱碳后的水煤气中还含有少量的CO、CO₂等杂物，为了防止他们对氨合成催化剂的毒害，必须进行净化。在甲烷化催化剂的作用下进行CO、CO₂的甲烷化反应，使甲烷化气CO+CO₂≤20PPm。反应式如下： 

CO+2H₂＝CH₄

CO₂+4H₂＝CH₄+2H₂O 

合成氨流程 

来自压缩的氢氮气与合成氨冷器出口气体混合进入氨分离器，将循环气中夹带的液氨分离后进入冷交换器与蒸发冷出口的循环气换热提高温度后进入循环机加压。 

经循环机加压后，循环气首先经循环气油分分离掉油水，然后进氨合成塔进行氨的合成反应。合成结束后的物料首先进入合成塔内下部换热器的管间，与下部换热器的主进气换热后温度约为330℃出塔。 

换热结束后的物料出合成塔，经过余热回收锅炉，副产蒸汽，同时物料温度降至200℃左右。 

余热回收后的物料进蒸发冷，温度降低至40℃后，进入冷交换器，此时部分氨被液化，可以从设备下方被分离出来。未冷凝的物料进入卧式氨冷器，经液氨冷却，冷凝下的液氨与冷交换器分离出来的液氨一同进入液氨中间槽计量。反应方程式如下：H₂+N₂＝NH₃。 

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。 

Claims (2)

1.一种焦炉气联合三聚氰胺尾气生产碳酸氢铵的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1)从炼焦炉来的焦炉气经过甲烷纯氧转化法生产甲醇；完成甲醇生产后的驰放气，经净化后用作合成氨***中的原料氢气；

步骤2)利用水煤浆来制备水煤气，首先通过空分装置提供制备水煤气需要的氧气，副产品氮气备用；水煤浆制得的水煤气在1.6MPa压力下经除尘降温、脱硫、变换后进入碳化塔，水煤气中的二氧化碳与以尿素为原料生产三聚氰胺的工艺中产生的尾气共同反应，得到碳酸氢铵，水煤气中的二氧化碳被脱除至＜0.1％；脱碳后的气体经甲烷化处理，除去少量的CO和CO₂，净化后的气体与空分装置提供的副产品氮气分别加压至22.0Mpa，补入到合成氨***中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

从炼焦炉来的焦炉气经湿法、干法和精脱硫后，再通过不完全转化使焦炉气中的甲烷转化为H₂和CO，然后加压至5.1Mpa进行甲醇合成，反应后的驰放气中的CO转化为H₂和CO₂，通过脱碳除去CO₂，然后通过醇烷化除去对氨合成触媒有害的微量CO和CO₂，得到合成氨***中的原料氢气。