专利名称：费托合成联产合成氨工艺的制作方法
技术领域：
本发明是以碳氢基合成气(包括煤气化生产的煤气、焦炉煤气、煤层气、天燃气、 电石尾气、生物质气等)为原料制取蜡及清洁燃料油联产合成氨的方法，
背景技术：
以碳氢基合成气为原料制取蜡及清洁燃料油产生的尾气中含有未反应的氢气和 一氧化碳气体，将其中的一氧化碳气体经过变换为氢气和二氧化碳气体、再将二氧化碳气 体及氢气之外的其它气体脱除，回收氢气。氢气与空分装置生产的氮气以3 1混合后用 于生产液氨。本案是将以碳氢基合成气为原料生产蜡及清洁燃料油产生的尾气进一步回收 利用，生产液氨产品，增加能量回收效率，减少废气排放，是典型的结合中国化工实际状况 的循环经济技术，符合国家的产业政策、环保政策的要求。通过费托合成法将碳氢基合成气转化成的燃料油，属于清洁燃料，其特点是低硫， 不含任何重金属杂质，使用该燃料的发动机，其总烃排放指标、一氧化碳排放指标、硫化物 和氮氧化物排放指标均优于目前市场的传统精炼和重整液体燃料。所生成的蜡称费托蜡， 其纯度高，杂质含量低，属高纯蜡，可应用于高、尖领域，填补国内生产空白。费托合成生产 蜡及清洁燃料油所产生的尾气用于生产液氨，液氨和系统产生的二氧化碳可进一步加工碳 酸氢铵及尿素产品，一方面可以提高能量转化效率，另一方面减少尾气的排放及二氧化碳 排放，降低环境的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种费托合成联产合成氨工艺，以碳氢基合成气为原料制 取蜡及清洁燃料油并联产合成氨。具体地说，费托合成联产合成氨工艺，是将碳氢基合成气经整合、脱除有害物质、 气体组分调整，使气体中H2 CO=I 2.1，之后，合格的合成气在一定的温度和压力下通 过费托合成装置生产蜡及清洁燃料油；将合成蜡及清洁燃料油过程产生的尾气进行一氧化 碳变换、脱除二氧化碳、分离出其中的氢气，氢气一部分回气体组分调整装置用于调整费托 合成气组分，其余氢气与空分装置分离出的氮气按3 1混合送合成氨装置生产液氨，液氨 与系统产生的二氧化碳可进一步生产尿素及碳酸氢铵产品。本发明的有益效果(1)采用本发明可在生产出高质量柴油、费托蜡的同时联产液氨、尿素、碳酸氢 铵；(2)采用本发明"费托合成联产合成氨工艺"在降低制油(蜡)单位成本的同时 也降低了合成氨的单位成本，提高了制蜡及清洁燃料油技术的能量回收效率；(3)本发明在联产尿素及碳酸氢铵时可以大大降低费托合成工艺应用过程中的二 氧化碳排放；(4)本发明采用尾气变换工艺，回收的氢气可以根据费托合成对气体组分的要求，经加压后送费托合成入口调整氢气和一氧化碳的比例，同时满足了费托合成及氨合成的工 艺要求，减少整个装置的投资费用和运行成本。
附图为本发明工艺流程图。
具体实施例方式以碳氢基合成气为原料生产蜡及清洁燃料油联产合成氨工艺工艺，包括以下几个 装置碳氢基合成气净化、合成气加压、空分、原料气重整、重整气脱硫、费托合成、油品 精制、尾气一氧化碳变换装置、脱除二氧化碳装置、氢气分离装置、氢氮气加压装置、氨合成
直o(1)工艺流程为碳氢基合成气净化、加压到4Mpa后，进行碳氢基化合物的重整， 将合成气中碳氢基化合物转化为一氧化碳和氢气(对于煤气化生产的煤气主要成分是 一氧化碳和氢气，烷烃类化合物含量低，可不设置原料气重整装置)；之后送脱硫装置，将 总硫含量降至不大于0. 04PPm、氧含量不大于lPPm，氨含量不大于lPPm ；经调整组分后使 H2 CO = 1 2. 1进入费托合成反应装置，经费托合成反应后，出反应器物料先后进入蜡 分离器、重组分、轻组分分离器分离出的产物分别送到精炼工序生产出高熔点蜡、中熔点 蜡、低熔点蜡、柴油、石脑油产品，1. 7 2. IMpa压力的费托合成尾气送入CO变换装置将尾 气中95%以上的CO变换为(H2+C02)。变换气经冷却分离后送入脱碳工序，脱除其中的C02， 使其不大于1%。脱除的C02可用于生产碳酸氢铵及尿素产品；脱碳后的气体进入氢分离装 置，氢气回收率不小于95%，分离出的氢气压力0. 05Mpa, 一部分加压到3. 5Mpa送费托合成 入口调整费托合成气体组分使吐CO = 1 2. 1 ；其余氢气与空分来氮气以H2/N2 = 3混 合、经加压，送氨合成系统生产产品液氨。液氨与脱碳装置分离出的C02进一步合成生产碳 酸氢铵及尿素产品。(2)主要装置详细工艺流程如下①气体的净化与压缩合成气经脱除粉尘、焦油、氨、萘、苯等杂质后加压到4MPa。②气体重整费托合成需要气体的主要成分为一氧化碳和氢气，需要将碳氢基合成气中的烃类 化合物转化为一氧化碳和氢气，对于煤气化生产的煤气由于烃类化合物含量较低，不进行 合成气的转化直接进入下一工序。碳氢基合成气经预热后与经预热后氧气进入转化炉，在不小于1200°C 1400°C 的温度下其中的烃类化合物转化为一氧化碳和氢气，再经冷却降温后送脱硫工序。③气体净化气体中硫的存在将影响合成催化剂的正常使用和寿命，在进合成前必须脱除干 净。气体中的硫以H2S和有机化合物的形式存在，首先采用脱硫能力大的湿法脱硫脱 除其中的大部分硫，再经干法脱硫进行深度脱硫，最终使其中的总硫小于o. 04ppm，满足费托合成的要求。④费托合成工艺本工艺采用固定床三级反应器串联工艺，合成压力为2. 5 3. 5MPa，操作温度在 200 300°C，使用铁系和钴系催化剂。具有产品质量高，设备易制造的特点。合格的合成气预热至反应起始温度，然后进入合成反应器进行反应。合成塔出口 气体首先经蜡分离器分离出产物中的蜡，然后经重组分冷却器冷却后至重组分分离器，分 离出气体中的重组分，气体再经轻组分冷却器冷却后至轻组分分离器，分离出其中的轻组 分和水，未反应的气体至下一级反应器继续反应，各反应器的产物经分离器分离后，组分油 至中间槽，反应水至反应水槽处理后回用。蜡及组分油至精制工序。经三级反应后的尾气主要成分为C0、H2、C02、气态烃类等，送入下一工序进 行尾气 处理。⑤尾气处理工序尾气组分中含有氢气及一氧化碳气体，是合成氨的有效气体，尾气经一氧化碳变 换后转换为氢气和二氧化碳气体，再经二氧化碳及气态烃类物质的脱除后，分离出的氢气 与空分装置来的氮气以31混合送合成氨工序生产液氨。⑥合成氨工序尾气处理工序来的氢气与空分工序来的氮气以3 1混合，经加压到20 32Mpa 后进入氨合成工序，在催化剂床层450 500°C的温度下氢气与氮气反应生产气氨，再经冷 却后分离出液氨，液氨可用于生产尿素、碳酸氢铵等农用产品。
权利要求
费托合成联产合成氨工艺，是将碳氢基合成气经整合、脱除有害物质、气体组分调整，使气体中H2∶CO＝1～2.1，之后，合格的合成气在合适的温度和压力下通过费托合成装置生产蜡及清洁燃料油；将合成蜡及清洁燃料油过程产生的尾气进行一氧化碳变换、脱除二氧化碳、分离出其中的氢气，氢气一部分回气体组分调整装置用于调整费托合成气组分，其余氢气与空分装置分离出的氮气按3∶1混合送合成氨装置生产液氨，液氨与系统产生的二氧化碳可进一步生产尿素及碳酸氢铵产品。
2.根据权利要求1所述的费托合成联产合成氨工艺，其特征是包括原料气净化、原料 气加压、空分、原料气重整、重整气脱硫、费托合成、油品精制、尾气一氧化碳变换装置、脱除 二氧化碳、氢气分离、氢氮气加压、氨合成工序；费托合成工艺生产蜡及清洁燃料油产生的 尾气经变换、分离除氢气之外的其它气体后，部分氢气用于调整费托合成气体组分，其余氢 气与空分装置生产的氮气以3 1混合送合成氨装置生产液氨，并可以进一步生产尿素、碳 酸氢铵等产品。
3.根据权利要求1所述的费托合成联产合成氨工艺，其特征是费托合成尾气中的氢 气及一氧化碳变换为氢气并经分离后即可以满足调节费托合成入口氢气与一氧化碳的比 例的目的，又能满足合成氨装置对氢气的的要求。
4.根据权利要求1所述的费托合成联产合成氨工艺，其特征是在生产蜡及清洁燃料 油的同时，利用费托合成尾气中的氢气和一氧化碳生产液氨，并进一步生产尿素和碳酸氢 铵。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的费托合成联产合成氨工艺，其特征是按照如下 流程实施碳氢基合成气净化、加压到4Mpa以上后，进行碳氢基化合物的重整，将合成气中 碳氢基化合物转化为一氧化碳和氢气；之后送脱硫装置，将总硫含量降至不大于0. 04PPm、 氧含量不大于lPPm，氨含量不大于IPPm;经调整组分后使H2 CO = 1 2. 1进入费托 合成反应装置，经费托合成反应后，出反应器物料先后进入蜡分离器、重组分、轻组分分离 器分离出的产物分别送到精炼工序生产出高熔点蜡、中熔点蜡、低熔点蜡、柴油、石脑油产 品；1. 7 2. IMpa压力的费托合成尾气送入CO变换装置将尾气中95%以上的CO变换为 (H2+C02)。变换气经冷却分离后送入脱碳工序，脱除其中的CO2，使其不大于1%。脱除的 CO2可用于生产碳酸氢铵及尿素产品；脱碳后的气体进入氢分离装置，氢气回收率不小于 95 %，分离出的氢气压力0. 05Mpa, 一部分加压到3. 5Mpa送费托合成入口调整费托合成气 体组分使H2 CO = 1 2. 1 ；其余氢气与空分来氮气以H2/N2 = 3混合、经加压，送氨合成 系统生产产品液氨。液氨与脱碳装置分离出的CO2进一步合成生产碳酸氢铵及尿素产品。
6.根据权利要求5所述的费托合成联产合成氨工艺，其特征是至少满足以下技术条件 中一种①气体的净化与压缩合成气经脱除粉尘、焦油、氨、萘、苯等杂质后加压到4MPa；②气体重整费托合成需要气体的主要成分为一氧化碳和氢气，需要将碳氢基合成气 中的烃类化合物转化为一氧化碳和氢气，对于煤气化生产的煤气由于烃类化合物含量较 低，不进行合成气的转化直接进入下一工序；碳氢基合成气经预热后与经预热后氧气进入 转化炉，在不小于1200°C 1400°C的温度下其中的烃类化合物转化为一氧化碳和氢气，再 经冷却降温后送脱硫工序；③气体净化气体中硫的存在将影响合成催化剂的正常使用和寿命，在进合成前必须脱除干净；首先采用脱硫能力大的湿法脱硫脱除其中的大部分硫，再经干法脱硫进行深度 脱硫，最终使其中的总硫小于0. 04ppm，满足费托合成的要求；④费托合成工艺采用固定床三级反应器串联工艺，合成压力为2.5 3. 5MPa，操作温 度在200 300°C，使用铁系和钴系催化剂；经三级反应后的尾气主要成分为CO、H2、C02、 气态烃类等，送入下一工序进行尾气处理；⑤尾气处理工序尾气经一氧化碳变换后转换为氢气和二氧化碳气体，再经二氧化碳 及气态烃类物质的脱除后，分离出的氢气与空分装置来的氮气以3 1混合送合成氨工序 生产液氨；⑥合成氨工序尾气处理工序来的氢气与空分工序来的氮气以3 1混合，经加压到20 32Mpa后进 入氨合成工序，在催化剂床层450 500°C的温度下氢气与氮气反应生产气氨，再经冷却后 分离出液氨。
全文摘要
一种以碳氢基合成气为原料制取蜡及清洁燃料油联产合成氨的工艺，是将碳氢基合成气经整合、脱除有害物质、气体组分调整，使气体中H2∶CO＝1～2.1，之后，合格的合成气在一定的温度和压力下通过费托合成装置生产蜡及清洁燃料油；将费托蜡及清洁燃料油生产过程产生的尾气进行一氧化碳变换、脱除二氧化碳、分离出其中的氢气，氢气一部分回气体组分调整装置用于调整费托合成气组分，其余氢气与空分装置分离出的氮气按3∶1混合送合成氨装置生产液氨，液氨与系统产生的二氧化碳可进一步生产尿素及碳酸氢铵产品。本发明的目的在于提供一种费托合成联产合成氨工艺，以碳氢基合成气为原料制取蜡及清洁燃料油并联产合成氨。采用本发明费托合成联产合成氨工艺，在降低制油(蜡)单位成本的同时也降低了合成氨的单位成本，提高了制蜡及清洁燃料油技术的能量回收效率；在联产尿素及碳酸氢铵时可以大大降低费托合成工艺应用过程中的二氧化碳排放。
文档编号C10G2/00GK101870479SQ20101018418
公开日2010年10月27日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者吴思群, 屠林, 徐磊, 王炜, 相会生, 胡红军, 郑惠林, 陈文杰 申请人:陕西金巢投资有限公司