[发明专利]一种天然气转化生产氨的方法及装置

权利要求书

1.一种天然气转化生产氨的方法，其特征在于：

经两段压缩后压力为6.52MPa(G)，温度为135.7℃、总硫10mg/l的天然气，其中质量70～80％与来自空分的氧气分别通过喷嘴进入两台气化炉，在气化炉的反应室进行部分氧化反应，以氧/天然气比来控制气化炉内的温度1100～1200℃，生成以H₂、CO、CO₂为原料的粗合成气和少量的甲烷；

质量为20～30％的天然气经脱硫后与中压蒸汽混合，控制水碳质量比为3∶1，混合气被气化炉和换热式转化炉出口的混合气预热到540～560℃后，进入换热式转化炉内，天然气与中压水蒸汽在装有镍催化剂的转化管内发生转化反应，生成氢和碳的氧化物；出换热式转化炉的气体压力为6.3MP(G)，温度约860℃，含甲烷7.75％(mol％)；来自气化炉和换热式转化炉出口的工艺气经过换热后仍然为547.8℃的高温干气，送入变换系统，配入蒸汽，送入水洗饱和塔中，用来自变换系统的冷凝液对该气体进行饱和；

经过水洗饱和塔增湿的6.4MPa，220.5℃的换热式转化炉出口的混合气体，补入需要的蒸汽量，用变换系统出口气加热到320℃，进入到变换系统，在催化剂作用下，CO部分转化为CO₂，放出反应热，出口的工艺气中含有0.412％的CO，温度为249℃，进入脱碳系统；

脱碳系统采用两段吸收、两段再生加一级高压闪蒸的工艺流程；经MDEA溶液脱碳后的工艺气，经除沫和离液滴后的净化气送往气体精制单元；脱碳系统中脱除的CO₂气体经降温、分离后送往尿素装置；

气体精制单元采用深冷条件下液氮洗技术，工艺气逐渐冷却至-188℃，在冷却过程中，甲烷在-175～185℃冷凝，大部分的甲烷以液相被从工艺气中分离出来，液相甲烷减压至1.5MPa后经回收冷量复热后回用；气相中的一氧化碳、甲烷和氩复热回温后送往界区外作燃料使用；净化后的工艺气再配入高纯氮气，调整氢氮质量比为3∶1送入合成气压缩机；

合成气压缩机分三段进行压缩，在第三段中与循环气混合提压到151bar(G)，被第三合成塔出口气和第一合成塔出口合成气加热到380℃后进入第一合成塔，第一合成塔的出口气温度497.2℃，预热第一合成塔的进料气后温度降到380℃进入第二合成塔；第二合成塔出口气中温度472.8℃，温度降低至380℃进入第三合成塔；第三合成塔出口气温度442.2℃，去加热合成气压缩机出口的合成气，被冷却到4.4℃进入分离器；分离器分离出来的循环气回收冷量后去合成气压缩机入口；在分离器中液氨被分离出来经闪蒸、冷凝、降压后成为液氨产品去尿素装置。

2.根据权利要求1所述的天然气转化生产氨的方法，其特征在于：采用非激冷流程气化炉，气化压力6～7Mpa；操作温度应该在1102～1150℃范围内。

3.根据权利要求1所述的天然气转化生产氨的方法，其特征在于：天然气压缩入口设置常温脱硫槽，脱除天然气中的无机硫，脱硫后天然气中的H2S含量＜2ppm。

4.根据权利要求1所述的天然气转化生产氨的方法，其特征在于：

液氨分离为塔后分离，两级氨冷，氨冷凝器温度分别为17～19℃和1～3℃。

5.一种权利要求1所述的天然气转化生产氨的装置，包括气化炉、换热式转化炉、水洗饱和塔、变换系统、脱碳系统、气体精致单元、合成气压缩机、第一合成塔、第二合成塔、第三合成塔、分离器、尿素装置；其特征在于：气化炉进口与天然气和氧气进气喷嘴连接，出口与换热式转化炉转化管壳程入口连接，换热式转化炉设有天然气和中压蒸汽入口与转化管连接，转化管出口与转化管壳程入口连接；转化管壳程出口与变换系统壳程连接；变换系统壳程与蒸汽管线连接，变换系统壳程出口与水洗饱和塔连接，水洗饱和塔与变换系统冷凝液出口连接，水洗饱和塔出口与变换系统反应管连接；变换系统反应管与脱碳系统连接；脱碳系统与气体精制单元、尿素装置连接；气体精制单元合成气压缩机连接；合成气压缩机通过第一合成塔、第二合成塔、第三合成塔与分离器连接；分离器的循环气出口与合成气压缩机连接；分离器液氨出口与尿素装置连接。