一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用技术方案

本发明专利技术公开了一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用。本发明专利技术首次利用兰炭尾气和电石尾气混合作为合成氨的原料气，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。本发明专利技术预处理净化降低了尾气处理的步骤，简化流程，降低能耗。

A process, system and application of ammonia synthesis from orchid-carbon and carbide tail gas

The invention discloses a process, system and application of ammonia synthesis by co-production of orchid carbon tail gas and carbide tail gas. For the first time, the method uses the mixed tail gas of orchid and carbide as raw gas of ammonia synthesis, mixes the tail gas of calcium carbide with the tail gas of orchid and buffers them. The mixed gas after buffering is directly filtered by coke after first-stage pressure. After further removal of the filtered mixed gas through the temperature-changing adsorption process, the pretreatment and purification of the raw gas can be completed. The pretreatment and purification of the invention reduces the steps of tail gas treatment, simplifies the process and reduces energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用
本专利技术涉及一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用。
技术介绍
合成氨别名氨气，分子式NH3。是指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。现有主要生产合成氨的原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。针对现有的合成氨工艺的原材料以及洁净环保大形势的要求，以煤为原料生产合成氨受到产量和环境的限制，需要发展一种新的生产合成氨的原料。
技术实现思路
自兰炭装置初级净化来的兰炭尾气中的成分为：氢气35～37％、一氧化碳13～15％、二氧化碳15～18％。由于这种兰炭尾气中的含氢量较高，因而可以作为合成氨的原料。但是兰炭尾气中含有大量的焦油、苯、萘等有机物，这些有机物容易使后续合成氨工艺中的触媒产生危害，所以通常需要对兰炭尾气进行净化。兰炭尾气净化的一般过程为除尘、冷却洗涤去除焦油、变温吸附脱除苯、萘等，该净化过程较为复杂。为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气净化方法，首次通过电石尾气与兰炭尾气进行结合联用，简化了兰炭尾气中有机物的净化步骤，充分利用有利资源。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气预处理净化工序，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。自电石装置初级净化来的电石尾气中的气体组分为氢气11～13％、一氧化碳74～76％、二氧化碳4～6％。电石的主要生产工艺为氧化钙与碳反应生成电石、一氧化碳等。由于电石生成的工艺特性，因而电石尾气中含有大量的粉尘，为了去除电石尾气中的粉尘，一般需要除尘器除尘、多次水洗。本专利技术将电石尾气和兰炭尾气混合缓冲后，发现电石尾气中的粉尘与兰炭尾气中的焦油能够相互粘附，导致粉尘与焦油形成的颗粒变大，使得电石尾气中的粉尘和兰炭尾气中的焦油容易去除，即通过缓冲使颗粒较大的杂质自行沉降，通过焦炭过滤将颗粒较小的杂质进一步去除，然后经过变温吸附将苯、萘吸附去除，实现原料气的净化。该过程中既省略了兰炭尾气中低温冷却洗涤去除焦油的过程，避免了冷却洗涤过程产生的污水，而且减少了电石尾气粉尘净化的步骤，简化了流程，降低能耗。本专利技术的目的之二是提供一种实现上述预处理净化工序的预处理净化系统，按照气体流向依次由气柜、一级压缩机、焦炭过滤器、变温吸附塔组成，其中，焦炭过滤器的气体进口和气体出口分别设置在焦炭过滤器的下端和上端，焦炭过滤器的过滤层由下至上依次为焦炭层、活性炭层及焦炭层。焦炭过滤器设置的过滤层能够保证混合气体中剩余的粉尘、焦油混合物完全去除，增加变温吸附过程胡总对苯、萘等的吸附效率。本专利技术的目的之三是提供一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺，上述预处理净化工序产生的原料气依次经过初级净化工序、深度净化工序及氨合成工序后即可获得合成氨；初级净化工序为将原料气中的一氧化碳与水经过反应后获得二氧化碳及氢气的过程；深度净化工序为将初级净化后的二氧化碳、剩余的一氧化碳及甲烷去除的过程；氨合成工序为能够发生氮气和氢气反应生成氨气的过程。本专利技术采用兰炭尾气和电石尾气代替煤作为原料，取消了煤质合成氨工艺中的脱硫工序，进一步简化了流程，降低了消耗。本专利技术的目的之四是提供一种实现上述工艺的合成氨系统，依次由上述预处理净化系统、二级压缩机、一氧化碳变换装置、脱碳装置、三级压缩机和氨合成装置组成；一氧化碳变换装置为能够进行一氧化碳与水反应生成氢气和二氧化碳的装置；脱碳装置为能够去除一氧化碳、二氧化碳及甲烷的装置。本专利技术的目的之五是提供一种上述工艺在制备尿素中的应用。本专利技术的目的之六是提供一种尿素生产工艺，以上述工艺中制备的合成氨与上述工艺中深度净化工序排出的二氧化碳作为原料直接合成尿素。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术首次利用兰炭尾气和电石尾气混合作为合成氨的原料气，并且兰炭尾气和电石尾气混合后使得原料气的净化过程省略了冷却水洗去除焦油的步骤，不仅简化了工艺流程，而且避免冷却水洗去除焦油产生的废水，降低了能耗。气体中的部分凝结水可以通过废水焚烧炉进行焚烧。2.本专利技术利用兰炭尾气和电石尾气生产附加值高的氨及尿素，变肥为宝，减少污染，节约能源，达到循环经济的目的。3.本专利技术利用兰炭尾气和电石尾气代替煤作为合成氨的原料，简化了以煤制合成氨工艺的流程，降低了能源消耗。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本申请是基于以煤为原料生产合成氨的工艺进行的改进，在煤为原料合成氨的工艺中，一般过程为：无烟煤或焦碳破碎筛分→煤气化→煤气预处理→煤气变换→脱除残硫或脱除CO↓→甲烷化→合成气压缩→氨合成。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在兰炭尾气作为合成氨原料净化过程复杂的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用。本申请的一种典型实施方式，提供了一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气预处理净化工序，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。本申请将电石尾气和兰炭尾气混合缓冲后，发现电石尾气中的粉尘与兰炭尾气中的焦油能够相互粘附，导致粉尘与焦油形成的颗粒变大，使得电石尾气中的粉尘和兰炭尾气中的焦油容易去除，即通过缓冲使颗粒较大的杂质自行沉降，通过焦炭过滤将颗粒较小的杂质进一步去除，然后经过变温吸附将苯、萘吸附去除，实现原料气的净化。该过程中既省略了兰炭尾气中低温冷却洗涤去除焦油的过程，避免了冷却洗涤过程产生的污水，而且减少了电石尾气粉尘净化的步骤，简化了流程，降低能耗。本实施方式的一种或多种实施例中，兰炭尾气与电石尾气体积比为6.5～7：1。本申请的另一种实施方式，提供了一种实现上述净化工序的预处理净化系统，按照气体流向依次由气柜、一级压缩机、焦炭过滤器、变温吸附塔组成，其中，焦炭过滤器的气体进口和气体出口分别设置在焦炭过滤器的下端和上端，焦炭过滤器的过滤层由下至上依次为焦炭层、活性炭层及焦炭层。焦炭过滤器设置的过滤层能够保证混合气体中剩余的粉尘、焦油混合物完全去除，增加变温吸附过程胡总对苯、萘等的吸附效率。本申请的第三中实施方式，提供了一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺，上述预处理净化工序产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气预处理净化工序，其特征是，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。

【技术特征摘要】
1.一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的原料气预处理净化工序，其特征是，将电石尾气与兰炭尾气混合后缓冲，缓冲后的混合气体经过一级加压后直接采用焦炭进行过滤，过滤后的混合气体经过变温吸附工序进一步脱除后，即可完成原料气的预处理净化。2.一种实现权利要求1所述的净化工序的预处理净化系统，其特征是，按照气体流向依次由气柜、一级压缩机、焦炭过滤器、变温吸附塔组成，其中，焦炭过滤器的气体进口和气体出口分别设置在焦炭过滤器的下端和上端，焦炭过滤器的过滤层由下至上依次为焦炭层、活性炭层及焦炭层。焦炭过滤器设置的过滤层能够保证混合气体中剩余的粉尘、焦油混合物完全去除，增加变温吸附过程胡总对苯、萘等的吸附效率。3.一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺，其特征是，权利要求1所述的预处理净化工序产生的原料气依次经过初级净化工序、深度净化工序及氨合成工序后即可获得合成氨；初级净化工序为将原料气中的一氧化碳与水经过反应后获得二氧化碳及氢气的过程；深度净化工序为将初级净化后的二氧化碳、剩余的一氧化碳及甲烷去除的过程；氨合成工序为能够发生氮气和氢气反应生成氨气的过程。4.如权利要求3所述的工艺，其特征是，深度净化工序依次包括一氧化碳变换反应、低温甲醇洗和液氮洗。该工...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷德红，时京喜，张文丽，蔡春萍，张传成，冯文海，
申请(专利权)人：山东鸿运工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37