专利名称：应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合成氨或甲醇的前处理技术，具体为一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺。
背景技术：
目前，国内以煤为原料制取合成氨原料气的生产方法主要有“德士古”水煤浆加压气化，“鲁奇”煤粉加压气化，“谢尔”粉煤加压气化和“常压固定床”间歇气化等。我国中小型化肥企业多采用“常压固定床”间歇气化法来生产合成氨所需要的原料气体，但是在生产中，上述方法存在一些缺陷1、煤燃烧不充分，利用率低，渣中含碳量比较高，一般不低于10％。2、环境污染严重，在制气的过程中存在间歇放空的操作，一部分燃烧产生的气体不得不被排放，既浪费又产生污染。3、单台设备产气小，需要大量的人工投入才能满足生产需求。4、原料要求比较苛刻，只能用无烟块煤或焦碳，生产单位受到原料的制约，局限性比较大，不能实现原料本地化。
发明内容
本发明为了解决现有生产合成氨或甲醇所需要的原料气体技术中存在的诸多问题而提供了一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺。
本发明是由以下技术方案实现的，一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺，包括以下步骤1、制气，将粒径为不大于10mm，含水量不大于5％的粉状煤原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，温度控制在1000～1100℃，压力为0.85～1.0MPa。纯氧来源于空分装置，空分装置产生的高纯度的N2用于和后续步骤中产生的H2合成氨。
2、除尘，降温，将制得的煤气至少三级重力除尘，使用的设备一般旋风除尘器。实际生产采用四级，出气化装置的气体温度高约1100℃，压力为0.85～1.0MPa，经过废热锅炉回收后使气体温度降到850℃左右进入一、二级旋风分离器，一级旋风分离器分离出的含碳粉尘通过料腿返回气化炉密相段的高温区进一步气化；出一级旋风分离器的气体进入二级旋风分离器进一步分离气体中的含碳粉尘，二级旋风分离器分离出的含碳粉尘通过料腿返回气化炉密相段的高温区进一步气化或直接通过回收系统排出界区；此时出二级旋风分离器的气体含尘量为4.08G/M，经过两级旋风分离除尘后约820℃高温煤气首先进入蒸汽过热器，将废热锅炉汽包产生的3.92MPA饱和热蒸汽过热到450度，出蒸汽过热器的煤气温度降到638度左右，再进入2号废热锅炉，回收显热后煤气温度降至388℃，为进一步降温和回收热量，将温度为388℃的煤气进入锅炉给水预热器，出锅炉给水预热器的煤气温度降至160～180℃，在送入两个串联的旋风分离器，最后使煤气中灰尘的颗粒径小于2微米。
3、变换，经过上述处理的160～180℃煤气和水蒸汽混合反应，汽气质量比0.3～0.4，反应温度为250～380℃，CO+H2O＝H2+CO2反应后气体降温到35～40℃左右，煤气中主要成分为CO46.74％，H235.01％，N2+Ar0.81％，CO215.82％，CH41.35％，O20.22％，H2S0.05％。
以下步骤采用为常规工艺4、脱碳，采用变压吸附技术，使最后气体中CO2的含量控制在0.1～0.2％，这时候主要气体为H2以及少量的CO，最后经过精脱硫使H2S含量降低到0.1×10-6，上述步骤均在0.85～1.0MPa的压力下进行。再通过双甲净化工艺得到高纯度的氢气和一部分甲醇。
最后氢气和第一步中空分后所产生的高纯度的N2和采用变压吸附从空气中提取的N2按照3∶1比例混合进入合成塔反应生成氨。
本发明制的煤气与固定床气化煤气成份对比
本发明与固定床间歇相比有以下优势(1)煤种由无烟块煤变为烟煤、褐煤，实现原料本地化。(2)煤的利用率大提高。固定床炉渣中残碳含量一般都大于10％，且生产过程中产生的粉煤、沫煤都在一定程度上降低了煤的利用率。3)气体中有效成份CO+H2明显提高。4)生产中对环境污染程度明显优于固定床间歇化制气法。
本发明与德士古相比之优势德士古煤种仅限于陕甘宁地区的神木、华亭煤和鲁南附近煤种，煤储量有限，且运输不方便，而本发明所述的技术适用煤种可以说是全国各地的都能适应。从上表看虽然两种气化德士古的有效成份CO+H2要大于本发明，但是其中仅拿H2含量比较，本发明要高于德士古，因为对于合成氨工艺来说，最终要的是H2和N2气，所以在后序设备投资上来看，德士古要大于流化床气化。
热量利用合理，高温煤气经过余热逐级回收系统，煤气的显热得到充分利用，提高了整个过程总的热效率，副产的次高压蒸汽并入管网可用来供汽轮机使用，变换余热锅炉副产蒸汽可用来供精馏使用。
本发明与传统的合成氨工艺六级七级压缩相比，本工艺在双甲净化工艺步骤之前均为气化时产生的压力，无须压缩机压缩，合成氨之前气体压缩变为三级压缩，单机生产能力大提高，设备投资减少。
具体实施例方式
实施例1，一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺，包括以下步骤1、制气，将粒径为不大于10mm，如10mm，含水量不大于5％，如0.1％～4％的粉状煤原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，温度控制在1000℃，压力为0.85MPa。纯氧来源于空分装置，空分装置产生的高纯度的N2用于和后续步骤中产生的H2合成氨，2、除尘，降温，将制得的煤气至少三级重力除尘，并使煤气温度降至170℃，3、变换，经过上述处理的煤气再经过进一步除尘后和水蒸汽混合反应，汽气质量比0.3，反应温度为300℃，该反应在变换炉中分段反应，4、脱碳，精脱硫，双甲净化工艺为现有成熟工艺，最后制得高纯度H2。
实施例2，一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺，包括以下步骤1、制气，将粒径为6mm，含水量4％的粉状煤原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，温度控制在1050℃，压力为1.0MPa。纯氧来源于空分装置，空分装置产生的高纯度的N2用于和后续步骤中产生的H2合成氨，2、除尘，降温，将制得的煤气至少三级重力除尘，并使煤气温度降至160℃，3、变换，经过上述处理的煤气和水蒸汽混合反应，汽气质量比0.35，反应温度为250℃，该反应在变换炉中分段反应4、脱碳，精脱硫，双甲净化工艺为现有成熟工艺，最后制得高纯度H2。
实施例3，一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺，包括以下步骤1、制气，将粒径为不大于10mm，如2mm～0.1mm，含水量不大于5％，如1～3％的粉状煤原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，温度控制在1100℃，压力为0.95MPa，纯氧来源于空分装置，空分装置产生的高纯度的N2用于和后续步骤中产生的H2合成氨，2、除尘，降温，将制得的煤气至少三级重力除尘，并使煤气温度降至180℃，3、变换，经过上述处理的煤气和水蒸汽混合反应，汽气质量比0.4，反应温度为380℃，该反应在变换炉中分段反应，4、脱碳，精脱硫，双甲净化工艺为现有成熟工艺，最后制得高纯度H2。
权利要求
1.一种应用于合成氨生产或甲醇的原料气体的制备工艺，其特征在于包括以下步骤(1)、制气，将粒径为不大于10mm，含水量不大于5％的粉状煤原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，温度控制在1000～1100℃，压力为0.85～1.0MPa，(2)、除尘，降温，将制得的煤气至少三级重力除尘，并使煤气温度降至160～180℃，(3)、变换，经过上述处理的160～180℃煤气和水蒸汽混合反应，汽气质量比0.3～0.4，反应温度为250～380℃。
2.根据权利要求1所述的应用于合成氨生产或甲醇的原料气体的制备工艺，其特征在于包括以下步骤(1)、制气，将粒径为6mm，含水量4％的粉状原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，温度控制在1050℃，压力为1.0MPa，(2)、除尘，降温，将制得的煤气至少三级重力除尘，并使煤气温度降至170℃，(3)、变换，经过上述处理的170℃煤气和水蒸汽混合反应，汽气质量比0.3，反应温度为250～380℃。
全文摘要
本发明涉及一种合成氨或甲醇的前处理技术，具体为一种应用于合成氨或甲醇生产的原料气体的制备工艺。解决了现有生产合成氨或甲醇所需要的原料气体技术中存在的诸多问题。包括以下步骤制气，将粒径为不大于10mm，含水量不大于5％的粉状煤原料送入加压循环流化床气化炉中，和送入的纯氧混合燃烧，除尘，降温，变换等步骤制得高纯度氢气。本发明与传统的合成氨工艺六级七级压缩相比，本工艺在双甲净化工艺步骤之前均为气化时产生的压力，无须压缩机压缩，合成氨之前气体压缩变为三级压缩，单机生产能力大提高，设备投资减少。
文档编号C01B3/00GK1962411SQ200610162059
公开日2007年5月16日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者董海水, 马安民, 王中刚, 韩喜民, 解交平, 马宏波, 原中秋, 荆文华, 王斌, 潘伟峰, 赵新胜 申请人:山西丰喜肥业(集团)股份有限公司临猗分公司