[发明专利]一种氨合成催化剂提前升温系统及升温方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种升温系统及升温方法，特别是一种氨合成催化剂提前升温系统及升温方法。

背景技术

氨合成装置开车时，氨合成催化剂均要求用开工加热炉将氨合成催化剂床层温度升至催化剂活性温度以上，氨合成催化剂床层的升温采用气体精制的氨合成气（氮气与H₂的混合气）作为热载体进行升温，加热的燃料气来源于氨合成气。在催化剂床温度未达到活性温度前，氨合成气只是热源载体，由于催化剂温度没有达到起活温度，并不会有合成氨反应发生。在氨合成催化剂升温期间，气体精制出口的氨合成气只能放空至火炬燃烧。目前氨合成催化剂床层升温方式主要有以下缺点：1）合成氨的开车工艺周期长，合成氨的合成效率低；2）使用氨合成气作为热载体需等待气体精制出口工艺气合格，等待期间会导致大量工艺气放空燃烧，对工艺气造成浪费，增加了合成氨的生产成本；3）开工加热炉的燃料气来源于气体精制工段制备的工艺气，该部分工艺气的生成需要经过一系列的工艺操作，延迟了开工加热炉的点燃时间，从而延长氨合成开车至出产品时间，增加生产成本高，降低了工艺气的利用率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种氨合成催化剂提前升温系统及升温方法。本发明缩短了合成氨工艺开车时间，大大提高了合成氨的生产效率；本发明避免了工艺气的浪费，减少了合成氨的生产成本；本发明有效提高了工艺气的利用率。

本发明的技术方案：一种氨合成催化剂提前升温系统，包括氨合成单元，氨合成单元分别连接有前处理单元和未变换气洗涤塔；所述的前处理单元包括CO变换装置，CO变换装置经变换气洗涤塔与分子筛连接，分子筛与液氮洗装置连接；所述的氨合成单元包括氨合成气压缩机，氨合成气压缩机经开工加热炉与氨合成装置连接，氨合成装置设有氨合成催化剂床层。

前述的氨合成催化剂提前升温系统中，所述的液氮洗装置与氨合成气压缩机连接；所述的未变换气洗涤塔与开工加热炉连接，开工加热炉与氨合成催化剂床层连接。

氨合成催化剂提前升温的方法为：启动氨合成气压缩机，待启动氨合成气压缩机启动成功后，将粗煤气经管道分别输送入未变换气洗涤塔和前处理单元的CO变换装置中；未变换洗涤塔接气后对粗煤气净化得到净化气，净化气经输送管道引入开工加热炉作为燃料气，点火对开工加热炉进行加热，此时向氨合成气压缩机中引入氮气进行压缩，压缩后的氮气通入到开工加热炉后与开工加热炉热交换成为热载体，将热载体通入到氨合成装置中，与其中的氨合成催化剂床层进行热交换，使氨合成催化剂床层升温达到氨合成催化剂的活性温度，将热交换后的氮气放空；CO变换装置接气后，使粗煤气中的CO在高温条件下与水蒸气反应得到H₂和CO₂，H₂和CO₂与粗煤气中的其他气体混合得到混合气并被引入变换气洗涤塔中，在变换气洗涤塔中通过低温甲醇洗工艺将混合气洗涤净化，即去除混合气中的H₂S和CO₂，净化后的混合气经分子筛和液氮洗装置完全净化，去除微量的CH₄和CO等物质，完全净化后得到纯净的H₂即工艺气，将工艺气与氮气混合后，引入氨合成气压缩机8压缩，将压缩后的氨合成气经开工加热炉9引入氨合成装置10，此时，氨合成催化剂床层11已达到氨合成催化剂的活性温度，氨合成装置10开始进行合成氨反应。

前述的氨合成催化剂提前升温的方法中，所述的氨合成气压缩机氨合成催化剂床层进气口的压强为0.8～1.5MPa，氨合成气压缩机的转速为6500～7200r/min。

更优地，前述的氨合成催化剂提前升温的方法中，所述的氨合成气压缩机氨合成催化剂床层进气口的压强为1.0～1.2MPa，氨合成气压缩机的转速为6800～7000r/min。

发明人在研制过程中进行了大量的实验，以下为实验研究结果果：

实验例1：对比实验

一、现有技术

17：45分,向 CO变换装置送入粗煤气;

18：53分，CO变换装置出口气体分析合格系统稳定，导气进入变换气洗涤塔通过低温甲醇洗工艺洗涤；

20：24分，系统稳定通知分析，

21：00分，分析合格，将变换气洗涤塔出口气体导进分子筛预冷；

22：36分，分子筛预冷合格 ,导气进液氮洗装置；

23:27分, 液氮洗装置出口气体分析合格，所得气体为工艺气（H₂），此时通入氮气，工艺气与氮气混合即得氨合成气，将氨合成气导入氨合成气压缩机进行压缩；