技術前沿

技術前沿

利用甲醇弛放氣聯產合成氨技術的開發與應用

甲醇合成過程中存在許多副反應,這些副反應生成了大量的惰性氣體并在系統中不斷累積,而這些氣體的存在將影響有效氣體的分壓,合成效率就會下降,造成甲醇合成工況不能正常運行,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、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、甲醇、甲烷、氬氣等。由于氫氮比高,在甲醇生產過程中產生的弛放氣多,除少量用于煉焦作為燃料外,其他大部分放空燒掉,既污染了環境,又大量浪費了有用的資源。

甲醇弛放氣和合成氨轉化氣的成分相似,只需將甲醇弛放氣加熱、減壓就可以引入合成氨生產裝置中聯產合成氨。以甲醇馳放氣為原料的聯產合成氨技術不僅從根本上解決了甲醇廠的污染問題,而且將廢氣轉化為液氨,可實現醇氨市場靈活調節,大大提高了產品附加值,增加企業經濟效益。國內山西焦化集團有限責任公司、陜西煤業集團陜焦化工公司、山東臨沂恒昌化工科技有限公司等企業在甲醇弛放氣聯產合成氨技術開發和應用方面已經取得了成功。

陜西黃陵煤化工有限公司在黃陵曹家峪化工園區260萬噸/年焦炭、30萬噸/年焦爐煤氣制甲醇項目的基礎上,利用甲醇生產產生的弛放氣和甲醇項目空分排放的富裕氮氣,進行綜合利用,建設年產10萬噸合成氨項目。該項目總投資21378萬元,建成投產后,將為焦爐氣生產甲醇的企業進一步發展循環經濟開創一條新路。該項目利用寶雞市秦利化工科技有限公司自主研發創新的變壓吸附提氫,低壓氨合成工藝技術,主要耗電設備活塞式壓縮機采用副產蒸汽驅動,工藝路線短,能耗低,電耗大幅度下降,初步估算噸氨電耗在600千瓦時左右,比同行業噸氨降低電耗40%左右,噸氨生產成本在1300元左右,僅為普通煤制合成氨企業生產成本的50%左右,充分體現了節能減排,變廢為寶的循環經濟發展模式。

山西韓城市黑貓能源利用有限公司投資近1億元,建設設計能力為年生產合成氨10萬噸,聯產甲醇1.5萬噸生產裝置,每年可充分利用2.4億立方米焦爐煤氣、4800萬立方米甲醇弛放氣,同時可回收由甲醇分廠空分排放氮氣5800萬立方米,實現了變廢為寶資源循環利用目標。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品最少降低600多元,僅生產成本一項可比同規模廠家年增加效益4800萬元,市場競爭力強。該項目在工藝技術上,首創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,在合成氨生產工藝中,采用國內先進的雙甲流程,整個生產工藝分為變溫、變壓氣體凈化、氣體壓縮、雙甲合成、冷凍、儲運等,工藝路線短,投資小,工藝路線屬國內首創。

河南中原大化集團合成氨裝置采用國際先進的UHDE-AMV低能耗工藝流程技術,長期以來,合成氨裝置一直受原料天然氣供應緊張的影響,生產負荷大部分時間在45%-80%之間,造成噸氨消耗增加,生產成本上升。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產合成氨,從而降低噸氨消耗,實現循環經濟生產。根據設計,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換熱器,變換爐出口轉化氣走管程,經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化氣混合,一同進入高溫變換爐進行反應,新加換熱器設置一旁路閥門來調節變換爐入口溫度。甲醇弛放氣正常引入后,合成氨產量每天增加100-150噸,噸氨消耗明顯下降,經濟效益十分可觀,從而實現節能減排,循環經濟發展。

近期國內寧波市化工研究設計院有限公司、航天長征化學工程股份有限公司等單位,在甲醇弛放氣綜合利用技術的開發和應用方面取得了重大突破。隨著已建裝置的穩定運行,管理和操作水平的提高,該項技術必將更趨成熟和完善,成為合成氨及甲醇企業產品結構調整的有效途徑。甲醇弛放氣資源循環利用項目,不僅投資少、收益高,回報期短,在清潔生產和節能減排方面優勢顯著,且符合國家節能減排的政策方向,為國內相關企業提供一條資源充分利用的循環經濟路線,具有很大的經濟效益、社會效益,具有較高的推廣應用價值。

(汪家銘)