[发明专利]一种等压氨合成并联产含碳化学品的工艺

说明书

本发明提供了一种等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，该联产工艺通过对含碳原料气依次进行净化和CO转化，促使其中的CO转化为合成油、低碳醇和/或低碳烯烃，大幅提高了碳利用效率，并能根据市场需求灵活调节生产，提高了氨企的经济效益；分离上述含碳化学品后的尾气再经脱碳和提氢得到氢气，将其与特定量氮气混合作为合成氨原料气，依次在第一钌基催化剂和第二钌基催化剂存在的不同工艺条件下进行氨合成反应，先后两级反应的配合大幅提高了氢氮的转化率及氨收率，使得出口气中的氨净值达到20.3～22.5％，不仅收率高且波动小，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于合成氨技术领域，具体涉及一种等压氨合成并联产含碳化学品的工艺。

背景技术

氨是重要的无机化工产品，自1902年德国化学家哈伯发现氮气和氢气在高温高压及催化剂存在下能够直接化合成氨以来，氨合成工业逐渐发展成为国民经济的支柱产业。目前工业上应用较广的大型氨合成技术是15MPa以上合成压力的升压氨合成工艺，该工艺的优点是合成压力较高，未反应物循环能耗小，便于氨的分离，但相应地也存在因原料合成气压力较低而需要配备大功率的合成气压缩机和循环机，进而导致设备投资大、电耗高的缺陷。

在当今世界范围内，合成氨的发展趋势是制气压力逐渐升高、合成压力逐渐降低，使得制气和合成在接近相等的压力下进行，也即是实现等压氨合成，从而降低能耗并简化工艺流程。近年来，随着低温低压氨合成催化剂的开发及合成塔、氨分离技术的不断改进，等压氨合成的工业化应用已成为可能。

中国专利文献CN102815721A公开了一种低压氨合成方法，该方法使用纯钌基催化剂或铁、钌催化剂联用，在温度为300～425℃、压力为5～10MPa、氢氮比为0.5～1.46、原料气空速为3000～15000h^-1的条件下生产氨。上述技术通过采用氢氮比为0.5～1.46的原料气，使得合成塔出口气经氨分离后无需再循环回合成塔而是直接进入提氢装置，并且氨合成压力在5～10MPa下进行，可省略气体压缩机和循环机的使用，从而有效减少了压缩功耗和设备投资。然而，上述技术的合成塔出口气中的氨浓度较低且波动较大，为9～19％，导致该工艺的产能低、经济效益不佳，从而制约其产业化应用。

另外，现阶段我国中小型合成氨企业由于成本较高而普遍存在开工率低的现象，因此如何做好中小型氨企的技术改革与产品调整具有重要的现实意义。从政策角度来看，虽然政府对现代煤化工项目逐步收紧，但却鼓励传统煤化工技改升级，2012年以来政府颁布了一系列政策法规，鼓励煤基多联产、焦炉气制LNG、合成氨传统煤化工技改升级等。而目前的合成氨工艺仅仅利用了合成气中的氢，而没有充分利用CO等其它气体组分，虽然我国开发了具有自主知识产权的联产甲醇合成氨工艺技术，但2012年煤基联醇产能已达1110万吨/年，占甲醇总产能的21.5％，再加之近年来，我国甲醇总产能已严重过剩，因此迫切需要开发合成氨联产其它含碳化学品以解决中小型氨企开工率低且甲醇产能过剩的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有的低压氨合成工艺的出口氨浓度较低且波动较大的缺陷，本发明的另一目的是克服现有中小型氨企开工率低且甲醇产能过剩的问题，进而提供一种可提高氨收率的等压氨合成并联产含碳化学品的工艺。

为此，本发明实现上述目的的技术方案为：

一种等压氨合成并联产含碳化学品的工艺，包括如下步骤：

S1、对含碳原料气进行净化处理以降低其中的硫和砷含量；

S2、将步骤S1得到的净化气送入反应器中以进行CO转化反应，反应产物经分离后得到含碳化学品，剩余尾气依次经脱碳和提氢后得到氢气；

S3、将步骤S2得到的氢气与氮气以体积比(1.65～2.45)：1的比例混匀后作为合成氨原料气，在第一钌基催化剂存在的条件下发生反应；