本发明涉及合成氨技术领域，具体涉及一种合成氨、甲醇联产方法，同时还涉及合成氨、甲醇联产装置。
背景技术：
合成氨、甲醇生产已经是非常成熟的技术，目前国内外有单独生产合成氨、甲醇的生产系统，也有联合生产合成氨、甲醇的系统。
公开号为CN104974014的“一种甲醇的生产方法”，其中介绍了焦炉煤气与煤基合成气混合，净化后合成甲醇的技术；公开号为CN105296036的“一种合成甲醇、天然气、氨的多联产方法”，其中公开了工艺气经变换单元、净化单元、合成单元，通过反应得到氨、天然气、甲醇中的至少一种产品，该方法通过对变换单元、净化单元、合成单元的有机组合及工艺气体的合理调配和综合利用，能够生产甲醇、天然气、氨等中至少一种产品；公开号为CN105209373的“联产氨、尿素和甲醇的方法”，其中介绍了一种由天然气联产氨、尿素和甲醇的方法”。
上述几种合成氨、甲醇或者联合生产合成氨、甲醇的方法存在以下几个问题：
一、整个设备和工艺不够优化，并且资源没有得到综合利用；
二、在异常情况下合成氨、甲醇生产没有可替换的选择，可能影响正常生产；
三、对合成氨、甲醇产品没有进行合理的产量比例控制，经济效益有待提高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种合成氨、甲醇联产方法，设计优化合理，热能等资源得以综合利用；可根据市场情况合理调节控制生产的液氨和甲醇产品的产量，使效益达到最大化。
本发明的目的还在于提供一种合成氨、甲醇联产装置。
为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种合成氨、甲醇联产方法，包括步骤：
制气：煤棒单元制得的煤棒通过皮带送造气单元制取半水煤气，造气单元制取半水煤气时所需的蒸汽其中一部分通过脱盐单元送热脱盐水至造气炉夹套产蒸汽供给，不足的部分由锅炉单元与合成单元合并蒸汽提供，制得的半水煤气送气柜，通过气柜自重将半水煤气送至半脱单元；
净化：半水煤气在半脱单元中，首先经过静电除焦除去焦油，然后通过罗茨风机将半水煤气送至脱硫塔进行脱硫处理；半水煤气经半脱单元处理后送氢氮压缩机一段进口，增压后经氢氮压缩机二段出口送变换单元，在变换单元中将半水煤气中的CO变换为尿素合成所需的原料气CO2，变换单元出来的半水煤气中CO的体积百分比含量控制为2.5～4.5％，变换单元出来的半水煤气进氢氮压缩机二段进口，再经氢氮压缩机增压后，从氢氮压缩机四段出口送脱碳单元；在脱碳单元半水煤气脱除CO2，脱碳单元处理后的半水煤气中的CO2体积百分比含量控制为0.6～1.2％，脱除的CO2气体送至CO2压缩机，用作尿素合成的原料气，经脱碳单元处理后的半水煤气为脱碳气，所述脱碳气送氢氮压缩机四段进口，经氢氮压缩机增压后从氢氮压缩机六段出口送甲醇单元后再进精炼单元或者直接送精炼单元，在甲醇单元中合成甲醇，合成甲醇时反应温度控制在220～260℃，精炼单元得到的精炼气回氢氮压缩机六段进口，经过氢氮压缩机增压，从氢氮压缩机七段出口送合成单元；
合成氨：精炼气在合成单元中反应合成氨，反应温度控制在410～500℃，反应生成的氨经冷却、氨分离器分离得到液氨，液氨送冷冻单元的冷冻大储槽；冷冻单元还包括冷冻小储槽，脱碳单元、精炼单元、合成单元的氨冷器中所用的液氨均来自冷冻小储槽，液氨分别经过脱碳单元、精炼单元、合成单元的氨冷器换热后变为气氨，得到的气氨再送冷冻单元经压缩冷却后转变为液氨，循环使用；冷冻大储槽与冷冻小储槽之间有阀门，开启阀门，根据压差，冷冻大储槽中的液氨可压入冷冻小储槽向精炼单元补偿气氨；
脱盐单元制取的冷脱盐水储存于冷脱盐水槽中，冷脱盐水首先送至变换单元进行换热，之后与精炼单元的蒸汽冷凝液合并，然后送至脱盐单元的热脱盐水槽中，热脱盐水分别送至煤棒单元、造气单元、合成单元、锅炉单元使用；
锅炉单元产生的蒸汽和合成单元的中置锅炉所产的蒸汽合并，分别送至造气单元、半脱单元、变换单元使用，蒸汽换热后的冷凝液全部回收。
优选的，所述煤棒由质量百分比含量为93～95％的北方粉煤和质量百分比含量为5～7％的褐煤经沤化、制棒成型、烘干制得。
优选的，变换单元出来的半水煤气再进入变脱单元脱硫处理，然后进入氢氮压缩机二段进口。
优选的，所述半脱单元采用纯碱脱硫法。
一种合成氨、甲醇联产装置，所述联产装置包括煤棒单元，所述煤棒单元通过皮带与造气单元连接，造气单元之后设置半脱单元；所述联产装置还包括氢氮压缩机，所述氢氮压缩机为七段压缩机，所述半脱单元通过管道与氢氮压缩机一段进口连接，氢氮压缩机二段出口和氢氮压缩机二段进口通过管道与变换单元连接，氢氮压缩机四段出口和氢氮压缩机四段进口与脱碳单元连接，脱碳单元与CO2压缩机连接，氢氮压缩机六段出口通过管道分别与甲醇单元和精炼单元连接，氢氮压缩机六段出口与甲醇单元的连接管道上设置有阀门，所述甲醇单元和所述精炼单元连接，精炼单元通过管道与氢氮压缩机六段进口连接，氢氮压缩机七段出口与合成单元连接，合成单元之后设置有冷冻单元，所述冷冻单元包括冷冻大储槽和冷冻小储槽，冷冻大储槽与冷冻小储槽通过管道连通且连通管道上设置有阀门，冷冻小储槽通过液氨输送管道分别与脱碳单元氨冷器、精炼单元氨冷器、合成单元氨冷器连接，脱碳单元氨冷器、精炼单元氨冷器、合成单元氨冷器的气氨出口通过气氨输送管道与冷冻单元连接；冷冻单元通过气氨输送管道与精炼单元连通；
脱盐单元包括冷脱盐水槽和热脱盐水槽，冷脱盐水槽出口与变换单元连接，所述变换单元通过管道与热脱盐水槽进口连接，精炼单元通过蒸汽冷凝液输送管道与热脱盐水槽进口连接，热脱盐水槽出口通过管道分别与煤棒单元、造气单元、合成单元、锅炉单元连接；
锅炉单元具有第一蒸汽输出管道，合成单元具有第二蒸汽输出管道，所述第一蒸汽输出管道和所述第二蒸汽输出管道均与蒸汽输出总管连接，蒸汽输出总管分别与造气单元、半脱单元、变换单元连接。
优选的，所述变换单元之后设置有变脱单元，变脱单元通过管道与氢氮压缩机二段进口连接，氢氮压缩机二段进口与变换单元之间的连接管道上设置有阀门，变换单元和变脱单元之间设置有阀门。
本发明提供的合成氨、甲醇联产方法，根据甲醇和液氨的产品边际贡献，通过调节控制变换单元出来的半水煤气中CO的含量，从而来控制生产的液氨产品和甲醇产品的产量，使经济效益达到最大化，CO是合成甲醇的原料气，控制变换单元出口半水煤气中CO的浓度就可以控制合成氨、甲醇产量的比例，变换单元的反应是：CO+H2O＝CO2+H2，变换单元出口半水煤气中CO浓度高，则H2含量就低，合成甲醇就多，H2含量低，合成的氨就少；通过调节控制变换单元出口CO的浓度以及脱碳单元出口CO2的浓度，使整个生产系统中CO+H2总量不变，满足生产不受减产或减量。
本发明提供的合成氨、甲醇联产方法，可净化半水煤气，设计优化合理，热能等资源得以综合利用；可根据市场情况合理调节控制生产的液氨和甲醇产品的产量，使效益达到最大化，适合合成氨系统的联醇生产。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种合成氨、甲醇联产装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
见图1所示，本实施例提供的一种合成氨、甲醇联产装置，联产装置包括煤棒单元1，煤棒单元1通过皮带与造气单元2连接，造气单元2之后设置半脱单元3；联产装置还包括氢氮压缩机4，氢氮压缩机4为七段压缩机，半脱单元3通过管道与氢氮压缩机4一段进口连接，氢氮压缩机4二段出口和氢氮压缩机4二段进口通过管道与变换单元5连接，氢氮压缩机4四段出口和氢氮压缩机4四段进口与脱碳单元7连接，脱碳单元7与CO2压缩机12连接，氢氮压缩机4六段出口通过管道分别与甲醇单元8和精炼单元9连接，氢氮压缩机4六段出口与甲醇单元8的连接管道上设置有阀门，甲醇单元8和精炼单元9连接，精炼单元9通过管道与氢氮压缩机4六段进口连接，氢氮压缩机4七段出口与合成单元10连接，合成单元10之后设置有冷冻单元11，冷冻单元11包括冷冻大储槽和冷冻小储槽(图中未示出)，冷冻大储槽与冷冻小储槽通过管道连通且连通管道上设置有阀门，冷冻小储槽通过液氨输送管道分别与脱碳单元7氨冷器、精炼单元9氨冷器、合成单元10氨冷器连接，脱碳单元7氨冷器、精炼单元9氨冷器、合成单元10氨冷器的气氨出口通过气氨输送管道与冷冻单元11连接；冷冻单元11通过气氨输送管道与精炼单元9连通；
脱盐单元13包括冷脱盐水槽和热脱盐水槽(图中未示出)，冷脱盐水槽出口与变换单元5连接，变换单元5通过管道与热脱盐水槽进口连接，精炼单元9通过蒸汽冷凝液输送管道与热脱盐水槽进口连接，热脱盐水槽出口通过管道分别与煤棒单元1、造气单元2、合成单元10、锅炉单元14连接；
锅炉单元14具有第一蒸汽输出管道，合成单元10具有第二蒸汽输出管道，第一蒸汽输出管道和第二蒸汽输出管道均与蒸汽输出总管连接，蒸汽输出总管分别与造气单元2、半脱单元3、变换单元5连接。
变换单元5之后还设置有变脱单元6，变脱单元6通过管道与氢氮压缩机二段进口连接，氢氮压缩机4二段进口与变换单元5之间的连接管道上设置有阀门，变换单元5和变脱单元6之间设置有阀门。
实施例2
本实施例提供的一种合成氨、甲醇联产方法，采用本发明实施例1提供的联产装置，见图1所示，包括以下步骤：
制气：煤棒单元1制得煤棒，煤棒通过皮带送造气单元2制取半水煤气，半水煤气的主要成分为H2、N2、CO、CO2、CH4、H2S、O2等，造气单元2制取半水煤气时所需的蒸汽其中大部分是通过脱盐单元13送热脱盐水至造气单元2的造气炉夹套产生蒸汽来供给，不足的部分由锅炉单元14与合成单元10合并蒸汽提供，制得的半水煤气送气柜，通过气柜自重将半水煤气送至半脱单元3；
净化：半水煤气在半脱单元3中，首先经过静电除焦除去焦油，然后通过罗茨风机将半水煤气送至脱硫塔进行脱硫处理，脱硫塔脱除大部分H2S和羰基硫，脱硫液采用纯碱加催化剂的脱硫方法，脱硫后的富液可再生；半水煤气经半脱单元3处理后送氢氮压缩机4一段进口，增压后经氢氮压缩机4二段出口送变换单元5，在变换单元5中通过蒸汽在催化剂的作用下将半水煤气中的CO变换为尿素合成所需的原料气CO2，根据甲醇和液氨的产品边际贡献，调节变换单元5出口的CO含量，一般将变换单元5出来的半水煤气中CO的体积百分比含量控制为2.5～4.5％，从变换单元5出来的半水煤气送变脱单元6，变脱单元6可进一步通过碱液加催化剂的方法脱除半水煤气中的H2S和羰基硫，如果变脱单元6检修亦或是变脱单元6的变脱塔更换填料，此时可以关闭变换单元5和变脱单元6之间的阀门，打开氢氮压缩机4二段进口与变换单元5之间的阀门，将变换单元5出来的半水煤气送至氢氮压缩机4二段进口，不再经过变脱单元6处理，因此变脱单元6检修时不会影响正常生产；氢氮压缩机4二段进口进来的半水煤气经氢氮压缩机增压后，从氢氮压缩机四段出口送脱碳单元7，在脱碳单元7中半水煤气脱除CO2，在脱碳单元7中先通过脱硫槽(活性炭)再次脱除少量H2S和羰基硫，然后通过碳丙液物理吸收CO2，根据罗茨风机阀门的开启度和碳丙液循环量来控制脱碳单元7处理后的半水煤气中的CO2体积百分比含量，该含量控制为0.6～1.2％，通过调节降低变换单元5出口CO和脱碳单元7出口CO2的含量，以满足生产不受减产或减量，脱除的CO2气体送至CO2压缩机12，用作尿素合成的原料气，经脱碳单元7处理后的半水煤气为脱碳气，脱碳气送氢氮压缩机四段进口，经氢氮压缩机增压后从氢氮压缩机4六段出口送甲醇单元8，之后再进精炼单元9，甲醇单元8中的铜触媒可吸收前工序来的极少量的H2S和羰基硫，因在触媒的作用下CO、CO2与H2合成甲醇，故可以进一步净化前工序来的少量CO、CO2，减轻精炼单元9精制的压力，在甲醇单元8中，在铜触媒的作用下合成甲醇，反应式分别为：CO+2H2＝CH3OH、CO2+3H2＝CH3OH+H2O，合成的甲醇产品送甲醇储槽，甲醇单元8出口气体送精炼单元9中的洗醇塔，经循环提浓将稀醇返到甲醇储槽，减少甲醇损失，如需要得到高纯度的甲醇，可通过蒸汽精馏来提浓，合成甲醇时反应温度控制在220～260℃，精炼单元9通过铜氨液吸收极其少量的CO、CO2、H2S和羰基硫，使精炼气CO+CO2≤20ppm，如果甲醇单元8检修或者生产异常，可以关闭氢氮压缩机4六段出口和甲醇单元8之间的阀门，切断甲醇单元工序，将氢氮压缩机4六段出口气直接送到精炼单元9；精炼单元9出来的精炼气回氢氮压缩机4六段进口，经过氢氮压缩机增压，从氢氮压缩机4七段出口送合成单元10；
合成氨：精炼气在合成单元10中反应合成氨，精炼气主要成分为H2、N2、CH4，反应温度控制在410～500℃，在合成触媒的作用下合成氨，反应式为：N2+3H2＝2NH3，CH4为惰性气体，作为合成反应的稳定剂，反应生成的氨通过热交换冷却，经过冷交换器和氨分离器分离得到的液氨送冷冻单元11的冷冻大储槽；冷冻单元还包括冷冻小储槽，脱碳单元7、精炼单元9、合成单元10的氨冷器中所用的液氨均来自冷冻单元11的冷冻小储槽，液氨分别经过脱碳单元7、精炼单元9、合成单元10的氨冷器换热后变为气氨，得到的气氨再送冷冻单元11的冰机经压缩冷却后再转变为液氨，实现循环使用；精炼单元9铜氨液中补充的氨为气氨，在冷冻大储槽与冷冻小储槽之间设置有阀门，开启阀门，根据压差，冷冻大储槽中的液氨可压入冷冻小储槽以向精炼单元9补偿气氨，实现精炼单元9的正常加氨，冷冻单元11冷冻大储槽中的液氨还可通过阀门控制生产尿素或者外售；
脱盐单元13水源取自于地表河水，采取二级脱盐装置达到二级脱盐水标准，制取的冷脱盐水储存于冷脱盐水槽中，冷脱盐水首先送至变换单元5进行换热，之后与精炼单元9的蒸汽冷凝液合并，然后送至脱盐单元13的热脱盐水槽中，热脱盐水分别送煤棒单元1制褐煤和液碱的混合液用、造气单元2造气炉夹套换热产蒸汽用、合成单元10的中置锅炉产蒸汽用、锅炉单元14产蒸汽用；
锅炉单元14的热水来自于脱盐单元13的热脱盐水，锅炉单元14产生的蒸汽和合成单元10的中置锅炉所产的蒸汽合并，分别送至造气单元2、半脱单元3、变换单元5使用，除参与反应的蒸汽外，蒸汽换热后的冷凝液全部回收，使热能得到充分利用。
其中，煤棒由质量百分比含量为93～95％的北方粉煤和质量百分比含量为5～7％的褐煤制得，沤化库沤化38小时以上，在皮带机的作用下送棒机挤压成型为圆形固体，通过皮带运送到烘干炉烘干，得到煤棒。
本实施例提供的合成氨、甲醇联产方法，还具有以下优点：该氨醇生产工艺，集中优化了工艺和设备，实现了资源综合利用，达到节能减排、清洁生产的目的。