技術(shù)前沿

利用甲醇弛放氣聯(lián)產(chǎn)合成氨技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

甲醇合成過程中存在許多副反應(yīng),這些副反應(yīng)生成了大量的惰性氣體并在系統(tǒng)中不斷累積,而這些氣體的存在將影響有效氣體的分壓,合成效率就會(huì)下降,造成甲醇合成工況不能正常運(yùn)行,這些氣體必須不斷地排放,這種排放氣體稱為甲醇合成弛放氣。甲醇合成馳放氣主要成分是氫氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、甲醇、甲烷、氬氣等。由于氫氮比?在甲醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的弛放氣多,除少量用于煉焦作為燃料外,其他大部分放空燒掉,既污染了環(huán)境,又大量浪費(fèi)了有用的資源。

甲醇弛放氣和合成氨轉(zhuǎn)化氣的成分相似,只需將甲醇弛放氣加熱、減壓就可以引入合成氨生產(chǎn)裝置中聯(lián)產(chǎn)合成氨。以甲醇馳放氣為原料的聯(lián)產(chǎn)合成氨技術(shù)不僅從根本上解決了甲醇廠的污染問題,而且將廢氣轉(zhuǎn)化為液氨,可實(shí)現(xiàn)醇氨市場靈活調(diào)節(jié),大大提高了產(chǎn)品附加值,增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)山西焦化集團(tuán)有限責(zé)任公司、陜西煤業(yè)集團(tuán)陜焦化工公司、山東臨沂恒昌化工科技有限公司等企業(yè)在甲醇弛放氣聯(lián)產(chǎn)合成氨技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了成功。

陜西黃陵煤化工有限公司在黃陵曹家峪化工園區(qū)260萬噸/年焦炭、30萬噸/年焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,利用甲醇生產(chǎn)產(chǎn)生的弛放氣和甲醇項(xiàng)目空分排放的富裕氮?dú)?進(jìn)行綜合利用,建設(shè)年產(chǎn)10萬噸合成氨項(xiàng)目。該項(xiàng)目總投資21378萬元,建成投產(chǎn)后,將為焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)開創(chuàng)一條新路。該項(xiàng)目利用寶雞市秦利化工科技有限公司自主研發(fā)創(chuàng)新的變壓吸附提氫,低壓氨合成工藝技術(shù),主要耗電設(shè)備活塞式壓縮機(jī)采用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng),工藝路線短,能耗低,電耗大幅度下降,初步估算噸氨電耗在600千瓦時(shí)左右,比同行業(yè)噸氨降低電耗40%左右,噸氨生產(chǎn)成本在1300元左右,僅為普通煤制合成氨企業(yè)生產(chǎn)成本的50%左右,充分體現(xiàn)了節(jié)能減排,變廢為寶的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。

山西韓城市黑貓能源利用有限公司投資近1億元,建設(shè)設(shè)計(jì)能力為年生產(chǎn)合成氨10萬噸,聯(lián)產(chǎn)甲醇1.5萬噸生產(chǎn)裝置,每年可充分利用2.4億立方米焦?fàn)t煤氣、4800萬立方米甲醇弛放氣,同時(shí)可回收由甲醇分廠空分排放氮?dú)?800萬立方米,實(shí)現(xiàn)了變廢為寶資源循環(huán)利用目標(biāo)。合成氨及甲醇的完全成本為每噸1400元左右,噸成本比煤制同類產(chǎn)品最少降低600多元,僅生產(chǎn)成本一項(xiàng)可比同規(guī)模廠家年增加效益4800萬元,市場競爭力強(qiáng)。該項(xiàng)目在工藝技術(shù)上,首創(chuàng)對原料氣的凈化采用變溫、變壓吸附的物理方法,與其他工藝相比,大大的降低了有效氣體的損失,在合成氨生產(chǎn)工藝中,采用國內(nèi)先進(jìn)的雙甲流程,整個(gè)生產(chǎn)工藝分為變溫、變壓氣體凈化、氣體壓縮、雙甲合成、冷凍、儲(chǔ)運(yùn)等,工藝路線短,投資小,工藝路線屬國內(nèi)首創(chuàng)。

河南中原大化集團(tuán)合成氨裝置采用國際先進(jìn)的UHDE-AMV低能耗工藝流程技術(shù),長期以來,合成氨裝置一直受原料天然氣供應(yīng)緊張的影響,生產(chǎn)負(fù)荷大部分時(shí)間在45%-80%之間,造成噸氨消耗增加,生產(chǎn)成本上升。新建的煤化工甲醇裝置開車正常后,將甲醇弛放氣引入到合成氨裝置聯(lián)產(chǎn)合成氨,從而降低噸氨消耗,實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì),通過改造流程將甲醇弛放氣引至高溫變換爐前,在變換爐前新加一臺(tái)換熱器,變換爐出口轉(zhuǎn)化氣走管程,經(jīng)過減壓閥門后的弛放氣走殼程,加熱后的弛放氣在變換爐前與轉(zhuǎn)化氣混合,一同進(jìn)入高溫變換爐進(jìn)行反應(yīng),新加換熱器設(shè)置一旁路閥門來調(diào)節(jié)變換爐入口溫度。甲醇弛放氣正常引入后,合成氨產(chǎn)量每天增加100-150噸,噸氨消耗明顯下降,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

近期國內(nèi)寧波市化工研究設(shè)計(jì)院有限公司、航天長征化學(xué)工程股份有限公司等單位,在甲醇弛放氣綜合利用技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用方面取得了重大突破。隨著已建裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,管理和操作水平的提高,該項(xiàng)技術(shù)必將更趨成熟和完善,成為合成氨及甲醇企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的有效途徑。甲醇弛放氣資源循環(huán)利用項(xiàng)目,不僅投資少、收益高,回報(bào)期短,在清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排方面優(yōu)勢顯著,且符合國家節(jié)能減排的政策方向,為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)提供一條資源充分利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益,具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

(汪家銘)