专利名称：一种合成氨尾气高甲烷高温无催化剂间歇转化方法
技术领域：
本发明属合成氨尾气中回收氢气的方法，特别是在固定床以块煤为原料制取合成氨处理尾气高甲烷转化的一种有效回收方法。
在合成氨工业化生产中，由于有效气体氮气和氢气的消耗，无效气体甲烷含量逐步增多，影响合成效率，必须定量排放一定数量的气体，以使甲烷含量保持合理的平衡，排量约占气体总量的3％-10％，合成氨尾气回收的效率和成本对合成氨工业成本和能耗有明显影响。目前，现有的技术约有五类①深冷分离法，在-80度可使甲烷液化分离；②变压吸附分离法，利用分子筛在不同压力下对氢气、甲烷气体的选择性，分离甲烷和氢气，回收氢气、放弃甲烷；③膜渗透分离法，利用高分子聚合物对氢气、甲烷的渗透速度差别，分离氢气、回收入系统，放弃甲烷；④中温催化剂转化法在700-1000度，在催化剂作用下使甲烷和水蒸气反应生成CO和H2，可使甲烷转化率达到90％-99.5％，主要为天燃气制气法采用；⑤高温无催化剂连续转化法在高温条件下1200-1400度连续通入水蒸气、氧气使甲烷连续转化，此方法主要应用于重油、石脑油、粉煤炉、水煤浆炉、全氧高温高压，连续制取合成氨原料气方法，转化率可达99.9％。以上五种方法具有成熟技术连续运行，高效率的特征，但都有高投入、高科技、难管理的缺点，难于在小氮肥行业中推广、普及。
本发明的目的在于开发一种投资少，合成氨原料气回收率高，利用合成氨(特别是国内中小氮肥厂)生产中现行成熟工艺技术及设备，将尾气中的甲烷转化为CO、H2使之成为合成氨有效气体的方法，以使合成氨生产中获得更多的综合效益。
现根据甲烷转化原理，提出在固定床以块煤为原料制取合成氨原料气方法中，引入间歇高温无催化剂甲烷转化方法，具体方案是将合成氨工艺中的部分尾气与蒸气混合后，控制甲烷转化的条件高温1200-1400度，低压0.02Mpa，高水气比，水/甲烷大于10，间断送入正常运行着的煤气发生炉，通过高温气化层(炭层)促使尾气中的甲烷转化为CO和H2，获得合格的合成氨原料气，如果几台炉联合运行，可实现合成尾气基本回收。同理，其他高甲烷含量气体，如焦炉煤、天燃气，亦可用此法控制其入炉量和时间，获得合格的合成氨原料气。
本发明与现有技术相比具有以下优点①设备投资少。采用本发明利用煤气炉转化甲烷时，仅需配一条管线和管线上的几只阀门及压力控制装置，一般中小氮肥厂依靠本厂技术人员和装备条件即可实施；②气体净化要求不高，氨含量可达一万PPm也无妨；③合成氨尾气中的有效气体回收率高，不仅尾气的回收率不受单位时间内的尾气量的影响，而且还由于甲烷的转化，回收的合成氨有效气体(CO+H2)可比物理分离法增加，故采用本发明可在物耗不变条件下增产合成氨。
以下结合附图及实施例进一步说明。
图1为实施本发明“一种合成氨尾气高甲烷高温无催化剂间歇转化方法“的方式。其中(1)自动稳(减)压装置。
(2)瞬时流量及累计流量测量显示装置。
(3)截止阀。
(4)入炉蒸汽控制阀门。
(5)入炉尾气(原空气)控制阀门。
(6)炉气发生炉。
附图1说明从尾气净氨塔(该设备是现行合成氨工艺中已有的)来的尾气，经自动稳(减)压装置(1)减压为与造气系统相适应的压力。(低压0.02Mpa)，并经流量检测(2)测量其瞬时流量(并累计)以供流量显示调节之用，通过截止阀(3)人工调节尾气流量以满足尾气转化率达到90％以上，尾气经阀门(5)与造气炉自动机控制的阀门(4)来的蒸汽混合后进入煤气炉(6)，控制条件高温1200-1400℃，水/甲烷大于10，在炉内发生水煤气反应的同时甲烷也转为CO和H2，最后转化后的尾气与水煤气一道离开造气炉，进入后工序。
权利要求
1.一种合成氨尾气高甲烷高温无催化剂间歇转化方法，其特征是在固定床以块煤为原料，间歇造气炉中，利用制气阶段的高温低压、高水汽的条件，定量、定时通入高甲烷含量气体，使其转化为低甲烷含量的合格合成氨原料气的方法；
2.根据权利要求1所述的方法其高甲烷含量气体是指合成尾气(放空气、弛放气、精炼再生气)焦炉煤气、天然气；
3.根据权利要求1所述的方法其高温低压、高水位的条件是指1200-1400℃，0.02m/pa水/甲烷大于10。
全文摘要
利用固定床间歇法制取合成氨原料气方法中,暂时存在的高温、低压、高水汽的条件,定时、定量和蒸汽共同通入炉内高甲烷含量气体(合成氨尾气),获得低甲烷含量的合格合成氨原料气,实现低成本、高效率合成氨尾气回收。
文档编号C10J3/02GK1385499SQ01118009
公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月15日 优先权日2001年5月15日
发明者郭树中, 陈全胜, 赵秋书, 阎志水, 贾军军 申请人:河北省井陉化工化肥有限公司