[发明专利]氨合成多联产甲醇合成用变换气的制取装置及制取方法

权利要求书

1.一种氨合成多联产甲醇合成用变换气的制取装置，包括机械部分和控制部分，其特征在于：

a、机械部分包括气化水洗塔(1)，气化水洗塔(1)出口通过管道与第二热量及冷凝液回收单元(22)进口相连，气化水洗塔(1)出口与第二热量及冷凝液回收单元(22)之间的管道上依次安装有第五三通(25)、第一自调阀(15)、第一三通(20)和第二三通(21)，第二热量及冷凝液回收单元(22)出口与第二洗氨塔(23)中部进口相连，第二洗氨塔(23)顶部气相出口通过管道与甲醇合成用变换气洗涤塔(24)下部进口相连，甲醇合成用变换气洗涤塔(24)顶部气相出口与甲醇合成装置(34)相连；

所述第五三通(25)第三端与气液分离器(2)相连，气液分离器(2)底部液相出口通过凝液泵(28)与气化水洗塔(1)进口相连，气液分离器(2)顶部气相出口与进料预热器(3)管程进口相连，进料预热器(3)管程出口依次通过第一变换炉(4)、第三三通(18)、中压蒸汽过热器(5)管程、进料预热器(3)壳程、中压蒸汽发生器(6)管程、第二变换炉(7)、第四三通(19)、第一热量及冷凝液回收单元(8)和第一洗氨塔(9)下部的进口相连，第一洗氨塔(9)顶部气相出口与氨合成用变换气洗涤塔(10)下部进口相连，氨合成用变换气洗涤塔(10)顶部气相出口通过液氮洗装置(31)与氨合成装置(29)相连；脱盐水管道(13)依次通过管道与中压蒸汽发生器(6)壳程、中压蒸汽过热器(5)壳程和中压蒸汽管网(14)相连；所述第三三通(18)的第三端通过管道与第一三通(20)的第三端相连，第四三通(19)的第三端通过管道与第二三通(21)的第三端相连；所述第二洗氨塔(23)底部液相出口和第一洗氨塔(9)底部液相出口分别与后续处理装置(12)相连，所述第二洗氨塔(23)中部液相进口和第一洗氨塔(9)中部液相进口分别与气化密封水管道(11)相连，所述氨合成用变换气洗涤塔(10)的底部液相出口和甲醇合成用变换气洗涤塔(24)的底部液相出口分别与富甲醇液再生装置(33)相连，所述氨合成用变换气洗涤塔(10)的中部液相进口和甲醇合成用变换气洗涤塔(24)的中部液相进口分别与贫甲醇液管道(32)相连；

b、控制部分包括安装在第一三通(20)和第二三通(21)之间管道上的第一在线分析计算显示仪(27)、安装在第二洗氨塔(23)顶部气相出口与甲醇合成用变换气洗涤塔(24)下部进口之间管道第二在线分析计算显示仪(26)、第三三通(18)的第三端与第一三通(20)的第三端之间的管道上安装的第二自调阀(16)、第四三通(19)的第三端与第二三通(21)的第三端相连之间的管道上设置的第三自调阀(17)；所述第一在线分析计算显示仪(27)和第二在线分析计算显示仪(26)分别与控制器(30)的输入端相连，控制器(30)的输出端分别与第二自调阀(16)、第三自调阀(17)相连。

2.根据权利要求1所述一种氨合成多联产甲醇合成用变换气的制取装置，其特征在于：所述第二变换炉(7)为绝热变换炉或可控移热变换炉之一。

3.根据权利要求1所述一种氨合成多联产甲醇合成用变换气的制取装置，其特征在于：所述第一热量及冷凝液回收单元(8)和第二热量及冷凝液回收单元(22)分别包括至少一套换热器与至少一套气液分离器串联构成。

4.利用如权利要求1所述的一种制取装置的氨合成多联产甲醇合成用变换气的制取方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

一、气化水洗塔(1)来的被蒸汽饱和的粗煤气被分为两部分，一部分经过第五三通(25)的第三端进入气液分离器(2)内，另一部分经过第五三通(25)、第一自调阀(15)、第一三通(20)和第二三通(21)与第二热量及冷凝液回收单元(22)相连；所述粗煤气的温度为：225～240℃，压力为：5.3～8.5MPa，一氧化碳的体积分数：40～55％；

二、步骤一所述进入气液分离器(2)内的粗煤气进行气液分离后，液相的水由气液分离器(2)底部液相出口、凝液泵(28)和气化水洗塔(1)进口进入气化水洗塔(1)内；气相通过气液分离器(2)顶部气相出口和进料预热器(3)管程进入第一变换炉(4)内；所述粗煤气在第一变换炉(4)内进行变换反应后一氧化碳的体积分数：4.0～7.0％；所述粗煤气在进料预热器(3)管程中被换热至270～310℃；所述粗煤气在第一变换炉(4)内发生变换反应成为变换气，所述变换气温度为：440～455℃；

三、步骤二中所述的变换气通过第三三通(18)进入中压蒸汽过热器(5)管程内与中压蒸汽发生器(6)壳程中过来的压力为3.5～4.0MPa的饱和蒸汽进行换热，使变换气的温度降低至400～430℃；通过中压蒸汽过热器(5)壳程内换热后的中压蒸汽变成过热蒸汽进入中压蒸汽管网(14)内；

四、步骤三中所述温度降低至400～430℃的变换气进入进料预热器(3)壳程与步骤二中进入进料预热器(3)管程的粗煤气进行换热，所述变换气温度降低至370～400℃；

五、步骤四中的温度降低至370～400℃的变换气通过中压蒸汽发生器(6)管程与脱盐水管道(13)中进入中压蒸汽发生器(6)壳程的脱盐水进行换热后进入第二变换炉(7)进行变换反应，与中压蒸汽发生器(6)管程进行换热后产生的蒸汽进入中压蒸汽过热器(5)壳程内；所述进入第二变换炉(7)进行变换反应后的二次变换气的气体中一氧化碳的体积分数为：0.4～1.7％；

六、步骤五中所述二次变换气经过第一热量及冷凝液回收单元(8)回收热量和气体中冷凝液后成为温度为20～40℃的气体，温度为20～40℃的气体进入第一洗氨塔(9)内；

七、步骤六中所述温度为20～40℃的气体进入第一洗氨塔(9)后与气化密封水管道(11)来的常温，压力为：8.0～9.0MPa的密封水逆向接触后，温度为20～40℃的气体脱除氨后由第一洗氨塔(9)顶部气相出口进入氨合成用变换气洗涤塔(10)内，并与贫甲醇液管道(32)中进入氨合成用变换气洗涤塔(10)内的贫甲醇液逆向接触，脱除酸性气，成为净化气；所述净化气中CO2≤20ppm，总硫＜0.1ppm，CH3OH≤25ppm；所述第一洗氨塔(9)底部的冷凝液通过第一洗氨塔(9)底部液相出口进入到后续处理装置(12)中；

八、步骤七中所述的净化气通过氨合成用变换气洗涤塔(10)顶部气相出口进入液氮洗装置(31)，液氮洗装置(31)进一步脱除气体中的CH4、CO2、CO3OH、CO、Ar成分，并配置氮氢比为3∶1的合成气送至氨合成装置(29)去生产合成氨；所述氨合成用变换气洗涤塔(10)内底部的富甲醇液通过氨合成用变换气洗涤塔(10)的底部液相出口进入富甲醇液再生装置(33)内；

九、步骤一中所述通过第五三通(25)和第一自调阀(15)的粗煤气与通过第一变换炉(4)、第三三通(18)第三端、第二自调阀(16)和第一三通(20)的第三端的变换气混合后成为混合气体，上述混合气体与经过第二变换炉(7)、第四三通(19)的第三端、第三自调阀(17)和第二三通(21)的第三端的二次变换气混合后进入第二热量和冷凝液回收单元(22)回收热量和气体中冷凝液成为温度为20～40℃的气体，温度为20～40℃的气体进入第二洗氨塔(23)内；

十、步骤九中所述温度为20～40℃的气体进入第二洗氨塔(23)后与气化密封水管道(11)来的常温，压力为：8.0～9.0MPa的密封水逆向接触后，温度为20～40℃的气体脱除氨后由第二洗氨塔(23)顶部气相出口进入甲醇合成用变换气洗涤塔(24)内，并与贫甲醇液管道(32)中进入甲醇合成用变换气洗涤塔(24)内的贫甲醇液逆向接触，脱除酸性气，成为二次净化气；所述二次净化气中总硫＜0.1ppm，CH3OH≤25ppm；所述第二洗氨塔(23)底部的冷凝液通过第二洗氨塔(23)底部液相出口进入到后续处理装置(12)中；

十一、步骤十中所述二次净化气通过甲醇合成用变换气洗涤塔(24)顶部气相出口进入甲醇合成装置(34)内，作为生产甲醇的原料气；所述甲醇合成用变换气洗涤塔(24)内底部的富甲醇液通过甲醇合成用变换气洗涤塔(24)的底部液相出口进入富甲醇液再生装置(33)内；

十二、上述生产过程中第一在线分析计算显示仪(27)实时监测第一三通(20)和第二三通(21)之间气体中(H2-CO2)/(CO+CO2)的值，当该值显示＜2.0或＞2.15时，第一在线分析计算显示仪(27)将信号反馈至控制器(30)，控制器(30)将信号传递给第二自调阀(16)，第二自调阀(16)开度相应增大或减小，直至显示值在2.0～2.15；

十三、上述生产过程中第二在线分析计算显示仪(26)实时监测第二洗氨塔(23)顶部气相出口与甲醇合成用变换气洗涤塔(24)下部进口之间气体中(H2-CO2)/(CO+CO2)的值，当该值显示不在2.05～2.1之间时，第二在线分析计算显示仪(26)将信号反馈至控制器(30)，控制器(30)将信号传递给第三自调阀(17)，第三自调阀(17)开度相应增大或减小，直至显示值在2.05～2.1。