技术前沿

技术前沿

利用甲醇弛放气联产合成氨技术的开发与应用

甲醇合成过程中存在许多副反应,这些副反应生成了大量的惰性气体并在系统中不断累积,而这些气体的存在将影响有效气体的分压,合成效率就会下降,造成甲醇合成工况不能正常运行,这些气体必须不断地排放,这种排放气体称为甲醇合成弛放气。甲醇合成驰放气主要成分是氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲醇、甲烷、氩气等。由于氢氮比高,在甲醇生产过程中产生的弛放气多,除少量用于炼焦作为燃料外,其他大部分放空烧掉,既污染了环境,又大量浪费了有用的资源。

甲醇弛放气和合成氨转化气的成分相似,只需将甲醇弛放气加热、减压就可以引入合成氨生产装置中联产合成氨。以甲醇驰放气为原料的联产合成氨技术不仅从根本上解决了甲醇厂的污染问题,而且将废气转化为液氨,可实现醇氨市场灵活调节,大大提高了产品附加值,增加企业经济效益。国内山西焦化集团有限责任公司、陕西煤业集团陕焦化工公司、山东临沂恒昌化工科技有限公司等企业在甲醇弛放气联产合成氨技术开发和应用方面已经取得了成功。

陕西黄陵煤化工有限公司在黄陵曹家峪化工园区260万吨/年焦炭、30万吨/年焦炉煤气制甲醇项目的基础上,利用甲醇生产产生的弛放气和甲醇项目空分排放的富裕氮气,进行综合利用,建设年产10万吨合成氨项目。该项目总投资21378万元,建成投产后,将为焦炉气生产甲醇的企业进一步发展循环经济开创一条新路。该项目利用宝鸡市秦利化工科技有限公司自主研发创新的变压吸附提氢,低压氨合成工艺技术,主要耗电设备活塞式压缩机采用副产蒸汽驱动,工艺路线短,能耗低,电耗大幅度下降,初步估算吨氨电耗在600千瓦时左右,比同行业吨氨降低电耗40%左右,吨氨生产成本在1300元左右,仅为普通煤制合成氨企业生产成本的50%左右,充分体现了节能减排,变废为宝的循环经济发展模式。

山西韩城市黑猫能源利用有限公司投资近1亿元,建设设计能力为年生产合成氨10万吨,联产甲醇1.5万吨生产装置,每年可充分利用2.4亿立方米焦炉煤气、4800万立方米甲醇弛放气,同时可回收由甲醇分厂空分排放氮气5800万立方米,实现了变废为宝资源循环利用目标。合成氨及甲醇的完全成本为每吨1400元左右,吨成本比煤制同类产品最少降低600多元,仅生产成本一项可比同规模厂家年增加效益4800万元,市场竞争力强。该项目在工艺技术上,首创对原料气的净化采用变温、变压吸附的物理方法,与其他工艺相比,大大的降低了有效气体的损失,在合成氨生产工艺中,采用国内先进的双甲流程,整个生产工艺分为变温、变压气体净化、气体压缩、双甲合成、冷冻、储运等,工艺路线短,投资小,工艺路线属国内首创。

河南中原大化集团合成氨装置采用国际先进的UHDE-AMV低能耗工艺流程技术,长期以来,合成氨装置一直受原料天然气供应紧张的影响,生产负荷大部分时间在45%-80%之间,造成吨氨消耗增加,生产成本上升。新建的煤化工甲醇装置开车正常后,将甲醇弛放气引入到合成氨装置联产合成氨,从而降低吨氨消耗,实现循环经济生产。根据设计,通过改造流程将甲醇弛放气引至高温变换炉前,在变换炉前新加一台换热器,变换炉出口转化气走管程,经过减压阀门后的弛放气走壳程,加热后的弛放气在变换炉前与转化气混合,一同进入高温变换炉进行反应,新加换热器设置一旁路阀门来调节变换炉入口温度。甲醇弛放气正常引入后,合成氨产量每天增加100-150吨,吨氨消耗明显下降,经济效益十分可观,从而实现节能减排,循环经济发展。

近期国内宁波市化工研究设计院有限公司、航天长征化学工程股份有限公司等单位,在甲醇弛放气综合利用技术的开发和应用方面取得了重大突破。随着已建装置的稳定运行,管理和操作水平的提高,该项技术必将更趋成熟和完善,成为合成氨及甲醇企业产品结构调整的有效途径。甲醇弛放气资源循环利用项目,不仅投资少、收益高,回报期短,在清洁生产和节能减排方面优势显著,且符合国家节能减排的政策方向,为国内相关企业提供一条资源充分利用的循环经济路线,具有很大的经济效益、社会效益,具有较高的推广应用价值。

(汪家铭)