专利名称：一种利用冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法
技术领域：
本发明属于冶金化工领域，特别涉及一种利用冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，可实现冶金废气资源的综合利用。
背景技术：
冶金行业是高能耗，高污染排放的行业之一。我国目前有大小冶金企业几百家，2005年全国钢铁产量达3.5亿吨，居世界第一位。在冶金生产过程中，焦化工序产生大量的焦炉煤气，这些高热值的焦炉气通常作为普通燃料气被烧掉，不仅降低了其经济价值，而且污染环境；有些厂还由于燃料气过剩而将焦炉煤气白白放散掉。石灰石和白云石的焙烧会排放大量二氧化碳，氧气制备过程会排放大量的污氮，均被作为废气排放。这样不仅浪费了资源和能源，增加了企业的生产成本，同时也对环境造成了污染。从资源综合利用、保护环境以及经济效益等角度出发，冶金企业废气的问题亟待解决。
发明内容
本发明从资源综合利用、保护环境以及经济效益等角度出发，提出了一条冶金废气综合、高效、环保的利用捷径，提高资源的综合利用率，减少CO2温室气体等污染物的排放。
一种冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，其特征是(1)制取作为合成氨的主原料气之一的H2对来自冶金企业焦化生产过程中的焦炉煤气进行精脱硫以脱除有机硫和无机硫，脱硫方法采用湿法脱硫或干法脱硫，湿法脱硫包括改良MDEA法、栲胶法、PDS法；干法脱硫包括加氢转化、活性炭法、氧化铁法、氧化锌法、锰矿法等。对脱硫后的焦炉煤气加压送入分离系统。分离系统为物理法、化学法或物理化学组合法。包括变压吸附法等方法。分离系统的有效气体H2分离效率≥90％，H2纯度≥95％。
(2)合成氨，选取来自氧气生产过程放散的污氮作为氮气源，污氮在进入氨合成系统前经过滤器脱除其中的杂质，脱除杂质后的污氮与从分离系统分理出的氢气一起压缩进入氨合成系统，氨合成系统可采用高压、中压、低压合成技术，合成压力8.0-15MPa，进入氨合成系统的氮气和氢气经流量调节器控制，使合成回路中的氢氮摩尔比约为3∶1。
由于采用纯的氢气和氮气作为原料，因此单程合成转化率可高达20％以上，其特点是氨净值高，驰放气量小；在较低的合成压力下，可以取得较高的氨收率。因而和其他工艺相比，能耗也最低。
(3)合成的液氨可以同冶金企业的另外一种废气CO2气体一起作为尿素或其它氨加工生产装置的原料，原料CO2气体可通过物理法、化学法或物理化学法提纯到99％以上以满足工艺要求。
(4)出分离系统富含甲烷和一氧化碳等组分的另一部分气体，可送回原焦炉煤气管网作为冶金企业的燃料气体。或再经过部分转化或蒸汽转化法将其中甲烷转化为氢气和一氧化碳，然后送入气体分离系统，将其中的氢气进行再回收，用于生产合成氨，也可用氢气和一氧化碳通过低压、中压等甲醇工艺技术生产甲醇。
本工艺路线是在现有单项成熟技术的基础上开发出的一种冶金化工联合生产新工艺。流程简单，投资低。依托冶金企业建设一套同类规模的装置，其投资仅为新建传统工艺的30～40％，经济效益明显。
图1为利用冶金废气生产液氨及尿素的生产工艺流程2为利用冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产工艺流程图具体实施方式
实施例一焦炉煤气经脱硫后加压到1～4MPa，通过变压吸附进行氢气分离(纯度90％以上)，其余气体返回煤气管道。将污氮超净过滤脱除杂质后加压到7～15MPa，再与已分离出的氢(调节氢氮摩尔比约3∶1)送入氨合成系统合成氨。
实施例二焦炉煤气经脱硫后加压到1～4MPa，通过变压吸附进行氢气分离(纯度95％以上)，其余气体经蒸汽部分转化后，再经过变换，变换之后的气体再送入气体分离系统进行氢分离。将污氮超净过滤脱除杂质后加压到7～15MPa，再与已分离出的氢(调节氢氮摩尔比约3∶1)送入氨合成塔合成氨。
实施例三焦炉煤气经脱硫后加压到1～4MPa，通过变压吸附进行氢气分离(纯度95％以上)，其余气体经蒸汽部分转化后，再经过变换后送入气体分离系统进行分离出氢气。将污氮超净过滤脱除杂质后加压到7～15MPa，再与已分离出的氢(调节氢氮摩尔比约3∶1)送入氨合成系统合成氨。
合成氨与炉窑废气中分离出的CO2经汽提工艺生产尿素。
权利要求
1.一种冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，其特征是(1)制取作为合成氨的主原料气之一的H2对来自焦化生产过程中的焦炉煤气进行精脱硫以脱除有机硫和无机硫，对脱硫后的焦炉煤气加压送入分离系统，要求分离系统的H2分离效率≥90％，H2纯度≥95％；(2)制取作为合成氨的主原料气之二的N2，选取来自氧气生产过程放散的污氮作为氮气源，污氮在进入经过滤器脱除其中的杂质后作为合成原料；(3)合成氨；已制备好的H2和N2单独或混合后一起压缩到合成压力后进入氨合成系统，氨合成系统压力7.0-15MPa，进入氨合成系统的污氮和氢气经流量调节器控制，使氨合成回路中的氢氮摩尔比为3∶1。
2.根据权利要求1所述的一种冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，其特征在于合成的液氨同冶金企业的另外一种废气CO2气体一起作为尿素或其它氨加工生产装置的原料，作为尿素的CO2气体原料要求通过物理法、化学法或物理化学法提纯到99％以上。
3.根据权利要求1所述的一种冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，其特征在于出分离系统富含甲烷的另一部分气体，经过部分氧化或蒸汽转化法将甲烷转化为氢气和一氧化碳，转化后的气体可送入气体分离系统，将其中的氢气进行回收利用，用于生产合成氨，也可用氢气和一氧化碳通过低压甲醇工艺，液相甲醇技术手段生产甲醇。
4.根据权利要求1所述的所述的一种冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，其特征在于脱硫方法采用湿法脱硫或干法脱硫，湿法脱硫包括改良ADA法、栲胶法、PDS法；干法脱硫包括加氢转化、活性炭法、氧化铁法、氧化锌法、锰矿法等；分离系统为物理法、化学法或物理化学组合法，包括变压吸附法、改良热碱法、碳酸丙烯脂法、多胺法方法。
全文摘要
本发明属于冶金化工领域，特别涉及一种利用冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法，可实现冶金废气资源的综合利用。本发明有以下特点(1)焦炉煤气经精脱硫、加压后通过氢分离装置制备出纯度大于90％的氢气作为合成氨的原料气，其余气体返回煤气管网；(2)合成氨所需的氮气直接来自氧气厂的污氮，加压并过滤后送入合成氨系统，在此氢气和氮气发生合成反应生成氨，未反应气体经循环压缩再利用；(3)来自石灰和白云石焙烧工序的二氧化碳，经提纯后与氨经汽提工艺生产尿素等；(4)本发明使冶金厂焦炉煤气、二氧化碳、污氮等废气得到综合利用，提升了其经济价值，减少了污染排放，并产出可观的经济效益。本发明流程简单成熟；氨合成转化率高于其他工艺，能耗远低于其他工艺。
文档编号C07C31/00GK1903723SQ20061008929
公开日2007年1月31日 申请日期2006年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者冯俊小, 梁凯丽, 陈四仿, 王绳 申请人:北京科技大学