專利名稱：用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成氨技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣來制備合成氨
的工藝。
背景技術(shù)：
合成氨的工藝技術(shù)路線主要根據(jù)其原料來源的不同而分為 ①固體原料路線它主要是以焦炭和煤為原料，通過固定床(該床目前已呈淘汰 之勢(shì))、流化床、氣化床等造氣設(shè)備來生產(chǎn)煤氣和合成煤氣再進(jìn)一步加工生產(chǎn)合成氨，目前 全世界以煤、焦為原料來生產(chǎn)合成氨的比重逐年下降到10%左右，而我國(guó)是該工藝路線的 最主要生產(chǎn)國(guó)，占到該工藝技術(shù)路線生產(chǎn)量的50%左右。 ②氣體原料路線以天然氣為原料的烴類與水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制合成氨工藝，目前， 該法已是世界上生產(chǎn)合成氨最具代表性的生產(chǎn)工藝，其比重已高達(dá)80%以上；此外，以焦 爐煤氣為原料的合成氨生產(chǎn)也屬其中，但產(chǎn)量所占比重很小。 ③液體重質(zhì)烴工藝此類工藝主要原料為重油和石腦油，前者主要用純氧部分氧 化法熱裂解制氣工藝，后者主要是將原料加熱氣化，然后再采用與氣態(tài)烴完全一樣的制氨 流程來生產(chǎn)合成氨。目前，該法的生產(chǎn)產(chǎn)量所占比重有限。 目前，氣體原料工藝路線已成為合成氨生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝，究其原因是該法較之另 外兩種方法具有二大突出優(yōu)勢(shì)所致a、合成氨屬于投資額很大的產(chǎn)業(yè)，在建設(shè)同等規(guī)模下， 氣體原料工藝的投資較之煤源固體原料工藝可節(jié)省約50% ;b、合成氨化工行業(yè)是能耗很大 的企業(yè)，在同等規(guī)模下，氣體原料工藝的能耗僅約為煤源固體原料工藝的能耗的55% 。但是 世界的天然氣資源分布極不平衡，據(jù)有關(guān)資料表明，我國(guó)天然氣資源所占比例不到1%，而 煤炭資源所占比例約15%，所以在我國(guó)煤源工藝生產(chǎn)合成氨的比例多年來高達(dá)70 75%。
合成氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的意義，它是生產(chǎn)其它許多化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原 料，在醫(yī)藥、煉油和天然氣加工、冶金、塑料、制冷、橡膠，日用化工等眾多領(lǐng)域的生產(chǎn)都離不 開合成氨。合成氨用量最多的是用來生產(chǎn)尿素、磷銨、硝銨、硫銨、碳銨等化肥，對(duì)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定 發(fā)展起著十分重要的積極作用，一般而言，合成氨廠都會(huì)與尿素、碳銨、硝銨等不同品種的 化肥廠一并合建，其中尤以尿素為最。但目前，合成氨廠與生產(chǎn)高效復(fù)肥的磷銨企業(yè)是分 離的，因?yàn)樽鳛楦咝?fù)肥的主導(dǎo)產(chǎn)品-磷銨，它的二大主要原料分別是磷酸和合成氨，而二 者的用量比例依據(jù)生產(chǎn)磷酸一銨和磷酸二銨的不同，其原料消耗比例約為磷酸(以&05: 32%計(jì))合成氨(以99.8%計(jì))=1.47 : 0. 15 0. 24，磷酸用量大約是合成氨用量的 6 10倍。所以，不是特大型的復(fù)合磷銨企業(yè)，一般不建合成氨廠，而是外購合成氨與之配 套生產(chǎn)。合成氨是高壓合成的液體產(chǎn)品，運(yùn)輸過程均需特殊的專門罐體，到廠后，又需注入 專門的高壓罐體儲(chǔ)存，在這一系列的過程中還很難避免合成氨的跑、冒、滴、漏而對(duì)周邊環(huán) 境產(chǎn)生氨污染。所以，這種外購合成氨的經(jīng)營(yíng)模式，不僅增加生產(chǎn)成本，而且在管理上同樣 十分麻煩 申請(qǐng)人:1998年提出的發(fā)明，專利號(hào)為98112155. 1，提出了一種高爐磷酸的生產(chǎn)方法及所用設(shè)備，基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，申請(qǐng)人又進(jìn)一步進(jìn)行了研究，以期在生產(chǎn)高爐 磷酸的同時(shí)，利用多余的爐煤氣來生產(chǎn)合成氨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的 工藝，以克服現(xiàn)有生產(chǎn)磷銨高效復(fù)肥時(shí)需要外購合成氨的不足，利用高爐生產(chǎn)磷酸產(chǎn)生的 多余的爐煤氣來制備合成氨，充分利用資源，降低生產(chǎn)成本。 根據(jù)專利號(hào)為98112155. 1的發(fā)明專利，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)實(shí)測(cè)爐煤氣數(shù)據(jù)的主要成 份為:C0 :37. 5 38. 5%， H2 :0. 5 1. 2%， N2 :57. 1 57. 9%，這一成份與現(xiàn)行用無煙煤 固定床生產(chǎn)的半水煤氣較為接近，結(jié)合本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技
術(shù)方案 用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝將高爐生產(chǎn)磷酸后的爐煤氣引入脫
硫工序，然后進(jìn)入催化變換工序使?fàn)t煤氣中的C0與水蒸氣反應(yīng)制備H2，分離爐煤氣中的C02 和K，根據(jù)H2 : N2 = 3 : 1的比例補(bǔ)充112中不足的^，經(jīng)銅洗工序進(jìn)一步脫除爐煤氣中剩 余的C0，混合后進(jìn)入合成氨工序。 具體地，上述用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝將高爐生產(chǎn)磷酸后的 爐煤氣引入脫硫工序，將爐煤氣中的硫含量降到0. 3g/m3以下，然后進(jìn)入催化變換工序使?fàn)t 煤氣中的CO與水蒸氣反應(yīng)制備H2，分離爐煤氣中的C02和N2，經(jīng)銅洗工序進(jìn)一步脫除爐煤 氣中剩余的C0，根據(jù)^ : N2 = 3 : 1的比例補(bǔ)充112中不足的^，混合后進(jìn)入合成氨工序。
前述工藝中，所述脫硫工序使用栲膠法脫硫。 前述用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝中，所述催化變換工序分兩個(gè)階
段，第一階段為高溫變換工序，使用Fe-Cr系高變催化劑，溫度控制在300 530°C ;第二階
段是低溫變換工序，使用Co-Mo系寬溫變換催化劑，溫度控制在200 470°C。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用高爐生產(chǎn)磷酸的多余的爐煤氣來制備合成氨，在磷礦
資源豐富的地域，利用煤、磷資源在使用高爐法生產(chǎn)磷酸的同時(shí)，將多余的爐煤氣生產(chǎn)合成
氨，生產(chǎn)磷銨高效復(fù)肥的企業(yè)無需再外購合成氨，本發(fā)明具有以下的突出優(yōu)點(diǎn) a、不需要任何造氣裝置和CH4催化轉(zhuǎn)化裝置，基建投資可節(jié)省約25%。 b、不管是煤源和氣源工藝，原料煤、焦與天然氣均需外購，原料費(fèi)占到的成本，有
關(guān)資料表明，前者約為50 65% ，后者更高達(dá)70%以上，而本發(fā)明的爐煤氣是附產(chǎn)物，基本
可以不花錢。 c、作為生產(chǎn)高效復(fù)肥磷銨企業(yè)，磷酸與合成氨是二大主要原料，運(yùn)用于復(fù)肥磷銨 企業(yè)，只需原料煤、焦和磷礦，就能同時(shí)生產(chǎn)磷酸和合成氨二種主要原料，本發(fā)明不僅更符 合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，而且在降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)、管理方面都有突出的明顯優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案 (i)高爐磷酸的制備將磷礦石初步粉碎，按照焦或煤磷礦石灰石硅石= i : i : 0.2 : o. 3的重量比配料，送入高爐進(jìn)行冶煉，高爐冶煉出來的高爐氣先經(jīng)濕式水 浴除塵器進(jìn)行第一級(jí)泥磷回收，經(jīng)第一級(jí)泥磷回收后的高爐氣中未除去的含磷粉塵，再進(jìn)
4入第二級(jí)泥磷回收裝置噴射除塵器，噴射除塵器可以進(jìn)一步降低高爐氣的溫度，以利于泥 磷粉塵的進(jìn)一步回收，還未除去的很細(xì)的泥磷再經(jīng)第三級(jí)泥磷回收裝置文氏管，其回收效 果最終可達(dá)98%以上。收集回收的三級(jí)泥磷，送入泥磷沸騰焙燒爐進(jìn)行泥磷的氧化燃燒，泥 磷沸騰焙燒爐的溫度控制在800 100(TC，所需的空氣量為泥磷中所含磷量氧化時(shí)所需空 氣量的1. 5 2倍，泥磷沸騰焙燒爐的爐氣含有較大量的粉塵，所以采用立式多煙道自然循 環(huán)鍋爐來回收熱量，這樣可聯(lián)產(chǎn)汽包壓力約2. 45MPa的中溫中壓蒸汽。經(jīng)熱量回收后的焙 燒爐氣采用常規(guī)方法循環(huán)吸收，制備磷酸。也可采用專利號(hào)為98112155. 1的發(fā)明專利所述 的方法來生產(chǎn)高爐磷酸。
(2)爐煤氣脫硫經(jīng)循環(huán)吸收后的焙燒爐氣(即爐煤氣)的主要成份為C0:
37. 5 38. 5%，H2 :0. 5 1. 2%，N2 :57. 1 57. 9% ，與現(xiàn)行用無煙煤固定床生產(chǎn)的半水煤 氣較為接近，可以用來生產(chǎn)合成氨。雖然該爐煤氣在高爐制備磷酸過程中得到很好的除塵 脫硫處理，但仍難免有少量的有機(jī)硫如CS2、 COS和無機(jī)硫，為此，先將爐煤氣通過引風(fēng)機(jī)鼓 入氣柜儲(chǔ)存起來以利于集中生產(chǎn)，再由氣柜將爐煤氣引入栲膠法脫硫工序，將爐煤氣中的 硫含量降到0. 1 0. 3g/m3 ; (3)催化變換經(jīng)脫硫工序后的爐煤氣進(jìn)入催化變換工序，使?fàn)t煤氣中的C0與水 蒸氣反應(yīng)制備H2，共分兩個(gè)階段，第一階段為高溫變換工序，使用Fe-Cr系高變催化劑，溫度 控制在300 530°C ;第二階段是低溫變換工序，使用Co-Mo系寬溫變換催化劑，溫度控制 在200 470°C。 (4)變壓吸附經(jīng)催化變換后的爐煤氣主要含有H2、N2和C02，經(jīng)變壓吸附工序分離 出C02和N2后，爐煤氣中還含有少量的C0，經(jīng)銅洗工序進(jìn)一步脫除爐煤氣中剩余的C0，根據(jù) H2 : N2 = 3 : 1的比例補(bǔ)充^中不足的NJ可使用變壓吸附工序分離出的N》，混合后進(jìn) 入合成塔，制備合成氧。
權(quán)利要求
一種用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝，其特征在于將高爐生產(chǎn)磷酸后的爐煤氣引入脫硫工序，然后進(jìn)入催化變換工序使?fàn)t煤氣中的CO與水蒸氣反應(yīng)制備H2，分離爐煤氣中的CO2和N2，經(jīng)銅洗工序進(jìn)一步脫除爐煤氣中剩余的CO，根據(jù)H2∶N2＝3∶1的比例補(bǔ)充H2中不足的N2，混合后進(jìn)入合成氨工序。
2. 按照權(quán)利要求1所述用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝，其特征在于將 高爐生產(chǎn)磷酸后的爐煤氣引入脫硫工序，將爐煤氣中的硫含量降到0. 3g/m3以下，然后進(jìn) 入催化變換工序使?fàn)t煤氣中的CO與水蒸氣反應(yīng)制備H2，分離爐煤氣中的C02和N2，經(jīng)銅洗 工序進(jìn)一步脫除爐煤氣中剩余的CO，根據(jù)H2 : N2 = 3 : 1的比例補(bǔ)充H2中不足的N2，混 合后進(jìn)入合成氨工序。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝，其特征在于 所述脫硫工序使用栲膠法脫硫。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝，其特征在于 所述催化變換工序分兩個(gè)階段，第一階段為高溫變換工序，使用Fe-Cr系高變催化劑，溫度 控制在300 530°C ;第二階段是低溫變換工序，使用Co-Mo系寬溫變換催化劑，溫度控制 在200 470°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用高爐生產(chǎn)磷酸的爐煤氣制備合成氨的工藝，將高爐生產(chǎn)磷酸后的爐煤氣引入脫硫工序，然后進(jìn)入催化變換工序使?fàn)t煤氣中的CO與水蒸氣反應(yīng)制備H2，分離爐煤氣中的CO2和N2，經(jīng)銅洗工序進(jìn)一步脫除爐煤氣中剩余的CO，根據(jù)H2∶N2＝3∶1的比例補(bǔ)充H2中不足的N2，混合后進(jìn)入合成氨工序。本發(fā)明用高爐生產(chǎn)磷酸的多余的爐煤氣來制備合成氨，在利用煤、磷資源在使用高爐法生產(chǎn)磷酸的同時(shí)，將多余的爐煤氣生產(chǎn)合成氨，生產(chǎn)磷銨高效復(fù)肥的企業(yè)無需再外購合成氨，基建投資可節(jié)省約25％，而且在降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)、管理方面都有突出的明顯優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)C01C1/04GK101767801SQ200910300010
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者王濤, 馬叔驥, 馬駿 申請(qǐng)人:馬叔驥;貴州科學(xué)院