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合成氨原料气净化工艺比较_图文

20 0 8年 l 月 0  

云 南 化 工 
Yu n n C e c lT c n l g   n a   h mia  e h oo y

0 t2 0   c. 0 8 V0. 5. .   13 No 5

第3 5卷 第 5期 

合 成 氨 原 料 气 净 化 工 艺 比较 
代现 跃 , 刘  丽 
( 江 晋 巨化 工有 限公 司 , 江 衢 州 3 4 0   浙 浙 2 04)



要 : 主要简述 了铜洗 、 甲、   双 醇烃化 、 非等压醇 烷化等几 种合成 氨原 料气净 化的工 艺原 理、 方法 及其特 

点 , 几 种 净 化 工 艺 进 行 了对 比分 析 。 对  

关键词 : 原料气精制 ; 铜洗 ; 甲; 双 醇烃化 ; 非等压醇烷化  中图分 类号 : T 1 32 Q 1 .  文献标 识码 : A   文章编号 : 10 0 4—2 5 20 ) 50 5 -4 7 X(0 8 0 -0 40  

Ad a c   n t e Pu i c t n P o e s o   w  a e i lGa e  o  h   y t e i  fAm m o i   v n e o  h   r f a i   r c s  fRa M t ra  s s f r t e S n h ss o   i o na

DAIXi n y e, U      a ? u LI Li

( hj n  iuC e c   o t. Q zo 2 0 4  Z ei gJn   hmi C .Ld , uhu34 0 ) a j l a

Absr c : P i c p e a d c a a t rsi  n t e p rf ai n p o e s o  a ma e a  a e  o  h   y t e i  fa ta t rn i l  n   h r c eitc o  h   u i c t   r c s   fr w  tr lg s s f rt e s n h ss o   mmo i   i o i na wa  n r d c d,a d d fe e tp rfc to   r c s  r   o a e . s i to u e n   i r n   u i ai n p o e s we e c mp r d  f i Ke   r s: y wo d   rw  tra  a e   u f ai n;c p rwa h;me h n a ma e l g s s p ri to i i c o pe   s t a e~meh n lt c n l g lc h l h d o a b l - t a o  e h oo y;a o o  y r c r y a 

t n;io isi  o o  k lto   i o s p e t Mc h la ya in c l

在合成 氨工业 中 , 经变换 和脱碳工 艺处理 , 成  合 氨原料气 中仍含有对氨合成催化剂有毒的 C O和 C   O 气体 , 必须进一步处理将其降低至 1 L m 左右 , 0m / 。 以  保护氨合成催 化剂。 目前合成氨厂脱除微量 C C : O、O 
的工艺 方 法 较 多 , 要有 醋 酸 铜 氨 液洗 涤 法 ( 洗  主 铜 法 )低压 甲烷化法 、 、 甲醇 甲烷 化法 ( 甲工 艺 ) 醇烃  双 、 化工艺 、 非等压醇烷化净化工艺等 。  

C( u NH3 2 ) AC+CO+NH3  

C ( H3 3 C O+   u N )A C Q
2 HO N 4 H+C 2 = ( H )C 3 2 O = 圭 N 4 2 0 +H 0+Q  

2 u N 3 2 C+ N 3 2 A C ( H ) A 4 H + H C+1 2 2 / 0 
2 u N 34 C ( H ) +H2 O+Q  


2 H O +H S N 4H 2 

( H ) S+ H 0 N 42 2 2  

1 2 铜洗 法 工艺 的不足  .

1 铜 洗 法 
醋 酸铜 氨液洗 涤 法 ( 简称 铜 洗 ) 最 古 老 的方  是 法, 早在 11 93年就 开 始应 用 。铜 洗 法 以其 工 艺 成  熟、 作弹性大 , 操 长期 在 中小 型 合 成氨 厂 占据 主导 

铜 洗法 精 制 原 料气 方 法 消 耗 高 , 要 表 现 在  主 运行 、 维修 、 作费 用 高 , 料 消耗 大 , 液 在净 化  操 物 铜 过程 吸收 了( O +C   , C O ) 同时 亦 溶 解 了 H: 体 , 气   即使 设 置 了再 生 回收 , 然存 在 着气 体 的损失 , 仍 且  精 制 度较低 。铜洗 法精 制原 料 气方 法 最 大 的缺 陷  在 于 环境 污染 严 重 , 般 中 型 氮 肥 厂 每 小 时 约 产  一 生 1 废 水 , 股 废 水 除 含 有 氨 外 , 含 有 C :  0t 这 还 O。

地位 , 但国外早在 2 0世纪 6 0年代就逐步淘汰这种  落后 的工 艺 … 。  
1 1 铜 洗法 净化 工艺 原理  .

此外生产过程 中经常 出现严重 的铜液跑 冒滴漏 和 
铜 液 渗漏 , 利 于 企 业 环 保 工 作 的 提 高 。铜 洗 法  不
的运 行成本 在 各个 企业 有所 不 同 , 般 在 5 一 0~10 0 

合成 氨脱 碳 原 料 气 中含 有 少 量 的一 氧 化 碳 、   二 氧化碳 、 化氢 和极 少量 的 氧气 , 过 压缩 至 l  硫 经 0


1  a 力后 , 入 铜 液 塔 与 温度 在 1  左 右  3MP 压 进 5

 ̄JtH , t'   目前 许 多 氮 肥 企 业 都 准 备 改 造 铜 洗 工  N 艺 , 上氮 肥企 业基 本上 不考 虑上 铜洗 工艺 。 新  

的铜氨液 中的有效成份发生了化学吸收反应 :  

收稿 日期 :0 8 82  2 0 - -2 0

稿 件 修 回 日期 :0 80 —1 2 0 -91 

作者 简介 : 代现跃 ( 99 ), , 1 7 一 男 助理工程师 , 从事化工工艺工作。  

20 0 8年 第 5期 

代现跃等 : 成氨 原料气净化工 艺比较  合

?5   5?

2 低压 甲烷化法 
原 料气 甲烷 化净 化 , 是气 相 中 C +C  在  这 O O 催 化 剂作用 下 与 H 反应 转 化为 C  而得 以净 化 , 2 H   是 早期 氮肥 生 产 的一种传 统气 体 净化工 艺 。  

21 ?  
:  

C 3z O+ H —— C   H +Hz 0+Q   C2 42 0 + H —— c   H 0+Q H +2     典型 的甲烷化 工艺 流程 见下 图 1  。

脱碳气 

图 1 甲烷 化 工 艺 流 程 图 
F g r   . Pr c s  h r   f me ha t n i u e1 o e sc a t o   t na i   o

22 甲烷化 净化 工艺优 点 和不足  .  用 甲烷化 脱 除原 料 气 中 的 C +C :可 大 幅  O O 度简 化生 产流 程 , 降低建 设 和操作 费用 , 作也 较  操
平稳 , 运行 费 用 不 足 铜洗 的 2 % , 0 占地 面 积 也较  铜洗 装置 要少 。   该法 存 在 的 不 足 之 处 , 反 应 中 在 C 和  如 O C  被 除去 的 同时 , 耗 掉 数 倍 于 C 和 C  的  O 消 O O

H, ,而且 甲烷化后 甲烷含量增加 , 造成氨合成放 
空量 增大 , 根据 甲烷 化反 应方 程式 可知 , 口气 中  进 每增 加 0 1 C 相 当 于 多 消 耗 0 3 H,和  . % O, .%

0 1 C 即总共 消 耗 0 4 ( O 可转 化 为 H )  .% O, .% C :, 同时 合成 气 中增 加 0 1 C   .% H 。经 测 算 , 有 0 如 .  
7 的C % O+C   行 甲烷 化 , O进 以上 二 项 累计 增 加  原 料气 耗约 1 % , 0 足见 其耗 量 之 大 。 甲烷 化还 要 
租 甲醇 

求变 换 中 C O含 量 < 0 3 , C +C , .% ( O O )<0 .   7 , % 以控制催 化 剂 床层 的温 度 ,C ( O+C   含 量  O) 指 标 的要求对 以煤为原 料 固定层 气 化 的中小 氮肥  较 为苛 刻 , 以较难普 及 J 所 。  

图 2 双 甲工 艺 流 程 图 
Fi u e2.Pr c s   ha to   e h n - t a lt c n l g   g r  o e s c r   fm t a e— me h no  e h o o y

3 2 甲醇 甲烷化 净化 工艺特 点 和不足  . 

甲醇 甲烷 净 化 工艺 法 与传 统 工 艺 法 相 比 , 这 
种新 工 艺更 具 吸 引力 。该 工 艺 由两 部 分 组 成 , 在 

3 甲醇 甲烷 净化 工艺法 ( 甲工艺 )   双  
所 谓 “ 甲” 双 工艺 , 际 上 就是 合 成 氨 厂将 联  实 醇、 甲烷 化技 术 引人原 料气 净化 系统 , 而省 去落  从

甲醇 合成 之后 再 是 传 统 的 甲烷 化 工 艺 工 序 , 化  净
过程 中把一氧 化 碳 、 氧 化 碳 变 成 了有 用 产 品 甲 二  

醇 , 时双 甲工艺 比引 进 国外 的 深度 低 变 甲烷 化  同 优越 。深 度 低 变 甲烷 要 求 变 换 的 一 氧 化 碳 降 到 

后的铜洗再生工艺 。甲烷化工艺能够控制好 ( O C 
+C :微 量 , 对 原料气 中( O+C : 含 量 限制  O) 但 C O)

较为苛刻 , 而二者结合起来形成 的“ 甲” 双 净化工 
艺, 保持 了二 者 的优点 , 补 了二者 的不 足 。 弥  
3 1 甲醇 甲烷 化工 艺原 理及 工艺 流程  . 

0 3 双 甲工艺 不要求 降 到这 么低 , . %, 只要 降 到  1 一 % 就 可 以 。双 甲 净 化 工艺 操 作 工 艺 范 围  % 6
弹 性 比较 大 , 醇 比调 节 大 , 力 调 节 范 围也 很  氨 压
宽 , 净化 工 艺 法 具有 生 产 稳定 、 作 简 单 , 应  此 操 适

性强、 生产 弹性 大 、 济效 益好 , 资少 、 设期 短  经 投 建
等一 些 特点 … 。  

在 甲醇 化工 艺 中 , O和 C   下 面反 应转 化  C O按
为 甲醇 :  

?

5 ? 6 

云 南化 工 

20 0 8年 第 5期 

双 甲工 艺尽 管将 进 甲烷化 的一 氧化 碳降 到 了 
0 1 ~ . % , 了甲烷化 还是 要消 耗氢 , 且一  .% 0 3 到 而

即水解为二 甲醚, 其反应式为 :  
CO + 2H2 =一 CO2+ 3H2- - CH3 OH  CU3 OH + H2 0 

个 一氧 化碳 耗 三个氢 , 一个 二 氧化碳 耗 四个 氢 , 消  耗 了氢 , 成 了无 用 的 甲烷 , 入 到 合 成 新 鲜 气  变 进 中 , 空量 增加 , 放 这是 甲烷 化普 遍存 在 的 问题 。既  然 消耗 氢 , 就把 C O和 C , O 降得很 低 , 00 % ~ 如 .1  
0 0 % , 就 带 来 了另 外 一 个 问 题 , 为 C 和  .2 这 因 O C, O 甲烷化 反应 时 反应热 很 小 ,% 的一 氧化 碳 反  1 应温度 只 增 加 7 % 左 右 , 热 损 失 多 , 0 散 就要 开 电  炉 , 而增加 了电耗  。 从  

2 H3 H一 C O

( H3 2 + H2   C )0 0

2 0 + H2一 ( H ) 0 + H2   C 4 = C 32 0 此过 程称醇 醚 化 , 醚 化 副 产 物 是 醇 醚 混合  醇

物 , 醚化 后 C 醇 O+C   制在 02 ~ . % 。 O控 .% 04   第二 步将 双 甲工艺 的 甲烷化催 化 剂更换 为 烃 
化催 化剂 , C 使 O+C  与 H 反 应 生 成 低 碳 烃 化  O   物、 低碳 醇 化 物 , 碳烃 化 物 、 碳 醇 化物 在 水 冷  低 低

温度下可冷 凝为液相 , 与气 体分离 , 烃化后气 体 

4 醇 烃化 净 化 工 艺 法   
针对双甲工艺存在的一些问题, 湖南安淳公司   把双 甲工艺做了改进 , 即升级成为醇烃化精制工艺 。  
4 1 醇 烃 化工 艺原 理及 工 艺流 程  .

C O+C , O 可控 制在 1  L m 0m /  左 右  。烃 化 反应  式为 :   (n+ ) , i O— 2 1 H +r C
2n 2+ nCO 一 l i

C H (n+ ) +n   n 2 2  0

- H2 +n 0  Cn n H2

2 i +n O— n2 C l

C H(n+ ) H + ( 1 0 n 2 iO n— )    

醇 烃化 工 艺 就 是 醇 醚 化 、 烃 化 精 制 工 艺 。 醇  
第 一步 将双 甲工 艺 中 甲醇化催 化剂 更 换成 醇醚 复 

(n+ )l+n O 一 3 1} 2 C2

C H 2 2 +2 H O n (n+ ) n 2 

图 3为典 型 的醇烃 化工 艺流 程 图 。  

合催 化 剂 , C 使 O+C : H 反 应 生 成 甲醇 , 随  0 与 : 并

五段 

图 3 醇 烃 化 工 艺 流 程 图 
Fi u e3.Pr c s   ha to   l o o   y r c r l t n g r  o e s c r   f a c h lh d o a by a i   o

醇烃 化工 艺 灵 活 性 强 , 原料 气 中一氧 化 碳 含 

甲醇在 烃化 塔 内无逆 反应 发生 ]  。

量范 围较 宽 , 高 达 8 , 最 % 最低 可 至 1 , % 既能 产粗  甲醇 , 可产 醚 含 量 很 高 的 醇 醚 混合 物 ( 改 变  又 只 触 媒种 类 )  。
4 2 醇 烃化 净化 工艺 特 点  .  “ 醇烃 化工 艺 ” 中烃 化 流 程 与 “ 甲 _ 艺 ” 舣 丁   中 

5 全 自热非等压醇烷化净化 工艺法 
全自 热非等压醇烷化合成氨原料气净化新工 

f南京同吕化工科技有限公 司开发 , “ 并在 山东 
肥城化 肥 厂装 置上 获应 用 , 工 艺 比原铜 洗 工 艺  该 降低 吨氨 成本 9 0元  。  
5 1 非 等压 醇烷 化 工艺原 理及 工艺 流程  . 

}烷化流程基本 类似 , { l 烃化较 甲烷化在工业生产 
中具有 如 下 优 点 : 脱 除 C ① O+C ,的 量 低 且 稳  O 定 , 能较 大幅 度地 提高 联产 甲醇 的产量 ; 并 ②烃 化 

全 自热 非等压 醇烷 化净化是 由中压醇化 、 高压  醇化 和高压烷化 三个 系统组成 , 中压醇 化装置 以产  醇为 主 , 高压醇 化及 高压 烷 化装 置 以净 化 为 主 , 三  者有机结 合 , 充分利用 合成氨 反应余 热 , 实现 联醇 、   净化 、 成一体化完全 自热平衡 ( 图 4 。 合 如 ) 

生产烃类物质 , 高压常温下冷凝分离 ; ③烃化操作 
温 度较 甲烷 化低 6 0~8 % , 0 烃化 反应 床层 更 易维 

持自 热操作 ; ④烃化催化剂活性温 区宽 , 不易烧 
结、 老化 , 用寿 命长 ; 烃化 催化 剂价 格便 宵 ; 使 ⑤ ⑥ 

20 0 8年 第 5期 

代 现 跃 等 : 成 氨 原 料 气 净 4 _ 艺 比较  合 %z -

?5 ? 7 

脱 碳气 

甲醇 

氨 

图 4 非 等 压 醇 烷 化 工 艺 流 程 图 
Fi ur   g e4.Pr c s   ha to  s p e tc a c ho   l y a i n  o e s c r   f io i si  l o la k l to

5 2 非等压 醇 烷化 净化 工艺 特点  . 非 等压 醇烷 化净 化工 艺特 点 是 中压 联 醇可 大  幅度调 节醇 氨 比、 能耗 较 低 ; 压 甲醇 C C  转  高 O、 O

6 结束语 
综上 所述 , 成 氨 厂原 料 气 净 化 工 艺 随 着 时  合
代发 展 , 已从 较 为落 后 的铜 洗 工艺 法 逐 渐 发 展 到 

化 率高 , 净化 度 能够保 证 。   全 自热 非 等压 醇 烷 化 工 艺 中 , 高 压 烷 化 塔  在 前 增设 提温 换热 器 , 热 源来 自氨 合成 塔二 出气 , 其   其 突 出优点 在 于 : 氨合 成 二 出气 体 温度 、 力 比较  压 稳 定 , 以确 保 高压烷 化 塔温 的稳 定 , 而 确保 高  可 从 压 烷化 出 口气体 微量 合格 , 保证 生 产稳 定 。   非 等压 醇烷 化 工 艺 高压 甲 醇化 、 甲烷 化 反 应  不依 赖 其进 口 C C , 量 , O、 O 含 才有 条 件 使 高 压 甲  醇 化进 口 C O+C , 低 到 15 的水 平 , 在 高  O 降 .% 并 压 下达 到高 转 化 率 , 醇 化 后 的 C C  净 化 度  使 O、 0
提 高到小 于 2 0m /   这 样 烷 化 净 化 后 不 仅 可  0  L m ,

工艺 较 为先进 的醇 烃化 及 醇烷 化 净 化 工 艺 , 映  反 了氮 肥行 业工 艺技 术 的进 步与发 展 。合成 气精 制  新 工 艺是 有利 于氮 肥企 业节 能降 耗 , 产增 收 , 增 更 
是造 福于社 会 的优 秀技 术 。氮肥 企业无 论 是否有 

联 醇 装 置 , 要 条件 许 可 , 汰 能耗 高 、 环 境 有  只 淘 对 污染 的老 净化 工艺 , 先进 的净 化工艺 的路子 , 走 定  能取得 很好 的经济效 益 和积极 的社 会效 益 。  
参考 文 献 :  
[ ] 周大 明, 1  李孟璐. 合成氨几种 原料气净 化工艺 浅析 [ ] J .小  氮肥设计技术 ,0 5,( 6 :82 . 2 0 4 2 ) 1-2  [ ] 韩喜民.3 MP 双 甲工艺总结 [ ] 2  0 a J .化工催 化及 甲醇技术 ,  
2 0 4: 3 1   0 4, 1 — 6.

使 C C  净 化 度 达 到极 致 , O、 O 而且 所 增 加 的 C   H
含 量也 达到 每立 方 仅 含 几 毫 升 的 级别 , 同时该 工  艺 彻底解 决 环保 问题 , 压 缩 机 送 来 的 气 体 全部  将

[ ] 周大明 , 3 李孟璐.醇烃化 原料气 精制工艺 在我公 司的应用 

[] J .中氮肥 , 0 , :- . 2 5 5 81   0 0
[ ] 尚秀 兰 .全 自热 非等 压 醇烷 化 净 化 新 工 艺 替 换 铜 洗 净 化 技   4 

转 化为 甲醇 和氨 , 完全 甩掉 铜洗 装 置 , 底解 决化  彻 肥 厂铜氨 络合 溶 液 带来 的 环境 污 染 , 有效 保 护 环 
境  。  

改小结 [ ] J .中氮肥 ,0 5, :11 . 20 1 1-4  [ ] 谷中鸣 , 5  连永强.合成氨 生产 中非 等压醇烷 化工艺应 用 的 
可 行 性 分 析 『] J .河 南 化 工 ,0 2,( 4 :64 . 2 0 2 2 )4 .7 

?

征订 启事 ?  

20 09年 《 腐植 酸 》 杂志 征订 启事 

在“ 腐植 酸 是 关 怀 人 类 的新 产 业 ” 主题 思 想  的指 引下 , 国腐 植 酸 产 业 呈 现 了蓬 勃 发 展 的大  我

《 腐植酸》 杂志于 1 9 9 年创刊, 7 由中国腐植酸工  业 协会主办 , 是全 国唯一 的腐植 酸类专业科 技期刊 ,  
面 向国内外公开发行 。本 刊为 国际标 准大 1 , 6开 内 

好形势。《 腐植酸》 杂志在 20 09年将把更新 的内   容 、 高 的质量 、 更 更优 的服务 展现 给广 大读 者 。欢 
迎 各位 新老 读 者 及 时 订 阅 !如 需 要 过 刊 , 直 接  请
与 编辑 部联 系 。  

设6 0页。 《 植 酸 》杂 志 为 双 月 刊 , 际 刊 号 : 腐 国   IS 17 — 22 国 内刊号 :N l一 76 T 。《 SN 61 91; C l 43/ Q 腐植 
酸》 杂志集学术性 、 专业性 和 实用性 于一 身 , 内容 广 

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题 评述 ” 研究论 文 ” 译文 ” 腐植 酸文摘 ” 腐植 酸  “ “ “ “ 专 利简介 ”腐植 酸 环保 应用 ” 协会 ( “ “ 专业 ) 标准 讨  论 ” 腐植 酸质量 检 测 ” ‘ “ “ 两会 ’ 态 ” 信息 传 真 ” 动 “  
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