利用冶金废气生产合成氨的方法技术

本发明专利技术提供一种利用冶金废气生产合成氨的方法，该方法所述的制备氢气和氮气是以冶金生产中的废气为原料，包括用焦炉煤气加蒸汽转化变换制备氢气、用炼钢过程中制氧机生产氧气时伴生的副产气制备氮气。在冶金生产中利用废弃资源制备生产合成氨所需要的氢气、氮气和蒸汽原料气，降低了合成氨的生产成本，减少能源浪费和钢铁厂周围环境污染，保护生态环境，经济效益和社会效益特别显著。

【技术实现步骤摘要】
利用冶金废气生产合成氨的方法
本专利技术涉及化工，更具体的讲涉及一种利用冶金生产中的废气生产合成氨的方法。
技术介绍
目前，大型合成氨生产装置所用原料：天然气(油田气)占50％，渣油和石脑油占43％，煤占7％，其下游产品为硝酸磷肥、尿素。70年代引进的大型合成氨装置均进行了技术改造，生产能力提高了15％～22％，合成氨吨综合能耗由41.87GJ降到33.49GJ。中型合成氨生产装置所用原料：以煤、焦为原料的占62％，以渣油为原料的占16％，以气为原料的占22％，下游产品主要是尿素和硝酸铵。小型合成氨生产装置所用原料：以煤、焦为原料的占96％，以气为原料的占4％，下游产品主要是碳酸氢铵和尿素。合成氨所需氢气和氮气的主要来源：以煤、焦为原料：以煤为原料的大型合成氨生产装置一般采用鲁奇粉煤气化工工艺，通常采用德士古水煤浆气化工艺，以煤、焦为原料中小型合成氨生产装置大多采用固定床常压气化传统工艺，现平均吨能耗为68.74GJ。德士古水煤浆气化技术成熟，适用煤种较宽，气化压力高，能耗低，安全可靠，三废处理简单，投资相对其它煤工艺节省。水煤浆加压气化，解决了用煤造气的技术难题，使煤制氨技术提高到新水平。虽然德士古水煤浆气化理论上适合于很宽范围的煤种，但不能满足热值高(大于20.9kJ/g)、灰熔点低(T3小于1350℃)、灰分少的要求。以渣油为原料以渣油为原料的合成氨合成工艺很不平衡，以渣油为原料的大型合成氨装置，平均吨能耗为45.66GJ，最低为40.82GJ。大多数以渣油为原料的中型合成氨装置采用60年代比较流行的通用设计工艺，采用3.0MPa部分氧化法加压气化、无毒脱碳、ADA-->脱硫、3.2MPa 3套管合成技术，吨能耗在65GJ左右，进行改造的装置的吨能耗在56GJ左右。以天然气、轻油为原料以天然气、轻油为原料的合成氨装置主要是大型合成氨装置，目前已建成的大型合成氨装置中，采用了凯洛格传统工艺、凯洛格-TEC工艺、丹麦托普索工艺、节能型的AMV工艺和美国布朗工艺。以天然气为原料(传统工艺)的平均吨能耗为36.66GJ，最低为32.84GJ；以天然气为原料(节能型工艺)的平均吨能耗为34.12GJ，最低为31.056J；以石脑油为原料的平均吨能耗为38.68GJ，最低为37.01GJ。现有冶金企业在生产过程中排放大量废气，如炼焦炉的焦炉气或荒煤气、制氧工序的氮气、石灰窑尾气、转炉和加热炉产生的蒸汽等。这些废弃资源很少得到利用，排放后造成了企业周围环境严重污染，生态环境也同样遭到比较严重的破坏。合成氨及相关产品是工业的重要基础原料，是农、林、牧业尤其是农业离不开的重要物质，与人们的日常生活密切相关。然而合成氨的生产又需要消耗大量能源，在目前世界能源日趋紧张的情况下，如何在合成氨上降低能耗和成本，长期以来，一直为有关专家努力探讨。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种不但可以节约大量宝贵的燃料和水资源，降低合成氨生产成本，而且还能减少能源浪费和冶金企业周围环境污染，保护生态环境的利用冶金企业生产中的废气生产合成氨的方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：目前，钢铁生产过程中排放的废气中：氢气----焦炉煤气中含氢25％(重量比)，目前主要用于冶金设备的燃烧、加热；氮气----制氧过程伴生的副产品，除少部分自用外，大部分放散掉；二氧化碳----石灰窑尾气中提取，现在全部放掉；低温余热蒸汽----转炉水冷烟道产生的饱和蒸汽、加热炉炉底水管产生的饱和蒸汽，主要用于冬季采暖，非采暖期全部放散。生产合成氨的方法，包括制备氢气和氮气，将氢气和氮气送装有氨合成催化剂的合成塔中在高温、高压下生成合成氨，本专利技术采用冶金企业生产中的废气为原料制备氢气和氮气，包括用焦炉煤气加蒸汽转化变换制备氢气、用炼钢过程中制氧机生产氧气时伴生的副产气制备氮气。-->本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：(1).所述的制备氢气a、从炼焦炉来的荒煤气先经气液分离器分离脱除氨水和焦油，再经15～20℃和25～35℃二段间接水冷冷却，除去荒煤气中的萘；b、由a工序来的荒煤气经电捕焦油器除去杂质，经25-35℃冷却后用浓度为0.1-0.5％的氨水吸收液脱除煤气中的硫；c、由b工序来的温度为55～60℃的煤气经预热器预热后，用含有3.5～4.0％的稀硫酸的硫铵母液脱除氨；d、由c工序来的温度为50～55℃的煤气经用氨浓度为0.1～0.5％的循环氨水冷却，然后用温度为175～185℃的贫油洗出苯，得净煤气；e、由d工序来的净煤气经蒸汽转化变换和脱碳，得氢气；(2).所述的制备氮气炼钢过程中制氧机生产氧气时伴生的副产气经提纯制得氮气；所述的蒸汽是由转炉水冷烟道和加热炉炉底水管产生的饱和蒸汽经加热制得。该方法是利用冶金企业生产过程中排放的废气作为生产合成氨的原料。具体的讲就是用焦炉煤气制取氢气，氮气取自炼钢过程中制氧机生产氧气时伴生的副产品，所需蒸汽取自转炉水冷烟道和加热炉炉底水管产生的饱和蒸汽。在冶金企业利用废弃资源制备合成氨所需要的氢气、氮气和蒸汽原料气，用石灰窑的窑气经过除尘净化、压缩、干燥、活性炭吸附和CO2脱附，制得CO2气，将该CO2气和本专利技术的方法制备的合成氨进行合成得尿素。本专利技术降低了合成氨和其相关产品的生产成本，减少能源浪费和钢铁厂周围环境污染，保护生态环境，经济效益和社会效益特别显著。具体实施方式实施例1：氢气制取氢气来自于焦炭生产过程中的副产品焦炉煤气，目前焦炉煤气主要用作热工设备的燃料，焦炉煤气中氢气含量(体积)60％以上。焦炭生产过程中生成的焦炉煤气由炉顶上升管引导到回收系统。从回收系统来的含有氨水、焦油的荒煤气，经初冷器前的气液分离器去除氨水、焦油，荒煤气去横管式间接初冷器，液体流入机械化澄清槽。在初冷器内，煤气自上-->而下从管间流过初冷器，冷却水自下而上经过冷却水管内。横管初冷器分两段冷却，一段采用15℃低温水，二段采用35℃循环水，同时混合液(轻质焦油)在初冷器内分两段喷洒，除去荒煤气中的萘，煤气萘含量≤0.5g/Nm3，除萘效率≥95％。自初冷器来的荒煤气先进入电捕焦油器下部，被捕去杂质后的煤气从顶部出来进入电动离心鼓风机，然后进入煤气预冷器及脱硫工序。电捕焦油器为蜂窝式。强直流电在集电极(负极)和沉淀(正极)之间形成不均匀的40kv高压电场，当煤气通过此高压电场时，夹带于煤气中的焦油雾和灰尘颗粒被荷化，并沉淀于正极上(沉淀极)由电捕焦油器底部流出，经水封槽流到鼓风地下池并送往冷凝。当电极需要清洗时，可用80℃的热氨水或蒸汽清扫。当安装在煤气管道上的氧分析仪检测出的氧含量超过1.0％(体积)时，电捕焦油器会自动断电，电源恢复手动进行。电捕前煤气含焦油雾≤10g/Nm3，电捕后煤气含焦油雾≤0.05g/m3，效率≥99％。电动离心鼓风机(122400m3/h，转速为5506转/分钟)输送介质为煤气，在输送过程中，煤气中的部分焦油、水被冷凝下来。并通过风机排液系统排出。焦炉煤气氨法催化脱硫是根据煤气中同时存在NH3、H2S、HCN的情况下，使三组分在溶液中相互作用，用浓度为0.1％的氨水吸收液脱除煤气中的H2S、HCN，并在H.P.F(醌钴铁类)复合型催化剂作用下，H2S、HCN先在氨介质存在下溶解、吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用冶金废气生产合成氨的方法，包括制备氢气和氮气，将氢气和氮气送装有氨合成催化剂的合成塔中在高温、高压下生成合成氨，其特征在于所述的制备氢气和氮气是以冶金生产中的废气为原料，包括用焦炉煤气加蒸汽转化变换制备氢气、用制氧机生产氧气时伴生的副产气制备氮气。

【技术特征摘要】
1、利用冶金废气生产合成氨的方法，包括制备氢气和氮气，将氢气和氮气送装有氨合成催化剂的合成塔中在高温、高压下生成合成氨，其特征在于所述的制备氢气和氮气是以冶金生产中的废气为原料，包括用焦炉煤气加蒸汽转化变换制备氢气、用制氧机生产氧气时伴生的副产气制备氮气。2、根据权利要求1所述的生产合成氨的方法，其特征在于：(1).所述的制备氢气a、从炼焦炉来的荒煤气先经气液分离器分离脱除氨水和焦油，再经15～20℃和25～35℃二段间接水冷冷却，除去荒煤气中的萘；b、由a工序来的荒煤气经电捕焦油器除去杂质，经25-35℃冷却后用浓度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁凯丽，陈力军，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]