专利名称：气烃转化以水煤气作热源的工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于合成氨工艺及装置类，具体地属于用天然气作为原料气合成氨的工艺及装置类。
在富含天然气的地方，利用合成氨生产尿素的厂家大多数以天然气为原料按图2所示的工艺及装置合成氨。其工艺为经热量回收管19预热、脱硫后的天然气导入天然气燃烧炉14燃烧，产生的热量通过第一蓄热炉16、第二蓄热炉17、传入一段转化炉1、各炉、段的温度均在850℃以上。而后从天然气燃烧炉导入天然气，从第一蓄热炉的入口15导入空气，空气的量满足后续工序中H2/N2＝3。天然气在一段转化炉上部的燃烧室18内进行燃烧反应3CH4+O2→2CO+CO2+6H2↑。空气中的N2和余下的O2进入镍触媒层19、进行以下反应N2+3H2→2NH3、2Ni+O2→2NiO。前一反应为吸热反应，后一反应为放热反应。反应后温度下降，而后再通入天然气燃烧，重复上面过程。余下的热量导入热量回收段20加热原料天然气，而后排入废热锅炉回收热量。
其装置由天然气燃烧炉14，第一、二蓄热炉16、17，一段转化炉1、热量回收段20组成，各部分彼此相通，内壁铺耐火隔热材料，一段转化炉内设燃烧室18、镍触媒层19。
采取上述工艺及装置，必须先将部分天然气燃烧，以使转化炉内的温度上升到转换温度后，天然气和空气才进行生成H2和合成氨的反应。吨氨需燃烧天然气将近其量的30%，天然气的消耗量大，生产吨氨消耗800m3。生产为间接生产，加热时间、转化时间基本上各为一半，氨产量低。
本发明的目的是针对上述工艺及装置存在的问题，设计一种不用天然气作热源的合成氨工艺及装置。采用本发明，可将间接转换改为连续转换，吨氨消耗天然气量由1000m3-1100m3[其中(燃烧300m3/t NH3，进行转换天然气消耗800m3/t NH3)]下降至650-700m3。
本发明的目的是以下述方式实现的，以水煤气代替天然气作热源的合成氨工艺为原料天然气降压至3MPa(绝)、引入过滤罐，除去其中夹带的水和杂质，导入换热器8、经一段转化炉1底部连的对流段3加热至350℃、引出脱硫、与经废热锅炉13加热软水形成的蒸汽一起导入换热器5、经对流段3加热至500℃以上进入一段转化炉内的转化管2内。H2/CH4的加入量比为3。由生产水煤气工段来的水煤气经换热器9、在对流段3内加热后由环布在一段转化炉1外的烧嘴4喷入燃烧，使炉内温度上升至900℃。转化管2内的混合气部分进行合成氨的原料气转化反应。转化气与从换热器6引入的空气混合后进入二段转化炉12、混合气温度750℃，其中未转化的CH4和气体中的H2气与加入的空气在转化炉上部燃烧段燃烧，温度达900℃，进入二段转换炉进一步转换，经转换的气体成分控制在H2/N2＝3，未转换的CH4＜0.4%。
以水煤气代替天然气作热源的合成氨装置，由一段转炉1、换热器5、6、7、8、9、10，二段转化炉12、废热锅炉13组成，一段转化炉四周环布喷入水煤气的烧嘴4，内部设转化管2，管内装填镍触媒层、炉底连对流段3，诸换热器插入对流段3内，对流段外有烟囱11。
下面参照附图详述本发明的内容。
图1 本发明工艺及装置示意图。
图2 以天然气为热源的工艺及装置示意图。
参照图1，从一段转化炉底部排除的燃烧烟气温度达900℃，在对流段对换热器4、8内的天然气，换热器6内的空气，换热器7内的水蒸汽，换热器9内的软水加热后，温度降至于150℃左右，由引风机导入烟囱11排放。
从转化管2内所出来的转化气温度750℃，内含CH410%，与从换热器6来的空气混合后进入二段转化炉。换热器的空气由鼓风机鼓入。在二段转化炉内上部未转化的CH4和混合气中的H2与加入的空气燃烧、而后进入触媒层，进行氨合成反应。转化气温度为900℃左右，进入废热锅炉13，加热从锅炉来的软水，加热后的水导入换热器6。
本发明用水煤气代替天然气作热源生产合成氨的原料气，生产吨氨天然气消耗率由800m3降至650-700m3，将原间接转换工艺改为连续转换，提高了天然气和蒸汽的转换率。
权利要求
1.以水煤气代替天然气作热源生产合成氨原料气的工艺，其特征在于原料天然气降压至3MPa(绝)，引入过滤罐，除去其中夹带的水和杂质，导入换热器8，经一段转化炉1底部连的对流段3加热至350℃，引出脱硫，与经废热锅炉13加热软水形成的蒸汽一起导入换热器5，经对流段3加热至500℃以上进入一段转化炉内的转化管2内，H2O/CH4的加入量比为3，由生产水煤气工段来的水煤气经换热器9，在对流段3内加热后由环布在一段转化炉1外的烧嘴4喷入燃烧，使炉内温度上升至900℃，转化管内的混合气部分进行合成氨原料气的转化反应，转化气与从换热器6引入的空气混合后进入二段转化炉12，混合气温度750℃，其中未转化的CH4和气体中的H2与加入的空气在转化炉上部燃烧段燃烧，温度达900℃，进入二段转化炉12进一步转换，经转换的气体成分控制在H2/N2=3，未转换的CH4＜0.4%。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于从一段转化炉1底部排除的燃烧烟气温度达900℃，进入对流段对换热器4、8内的天然气、换热器6内的空气、换热器7内的水蒸汽，换热器9内的软水加热后，温度降至于150℃左右，由引风机导入烟囱11排放。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于从转化管2内出来的内含10% CH4的转化气，温度750℃，与从换热器来的空气混合后进入二段转化炉，未转化的CH4在转化炉上部燃烧，而后进入中部触媒层，继续进行CH4气转换。
4.以水煤气代替天然气作热源的合成氨原料气的装置，其特征在于由一段转化炉1、换热器5、6、7、8、9、10，二段转化炉12，废热锅炉13组成，一段转化炉四周环布喷入水煤气的烧嘴4，内部设转化管2，管内铺Ni触媒层，炉底设加热道3，诸换热器插入加热道3内，加热道外有烟囱11。
全文摘要
以水煤气代替天然气作热源生产合成氨原料气的工艺及装置，装置由一、二段转化炉，天然气、空气、蒸汽、软水换热器组成。一段转化炉四周环布喷水煤气的烧嘴，内设转化管，管内有触媒层，炉底连对流段，换热器插人对流段内。本发明利用水煤气烧嘴燃烧，使一段转化炉内转化触媒温度上升到燃气转化所需要温度，在转化管内进行转换反应，未转化气进入第二段转化炉转换，对流段用来加热换热器内流体。本发明天然气消耗低、连续生产，转化率高。
文档编号C01B3/34GK1075296SQ9211488
公开日1993年8月18日 申请日期1992年12月28日 优先权日1992年12月28日
发明者张凤葵, 王发坤, 薛建设 申请人:中国五环化学工程公司