焦炉尾气生产合成氨的原理-44页精选文档

2、工艺路线
焦化厂生产过程中产生的焦炉尾气，经 预净化处理后其中含有生产合成氨需要的 氢，而且含有碳氢化化物及其它有害气体 与杂质，不能直接送去合成氨。必须将其 清除出去。根据送入本公司预净化处理后 的焦炉尾气情况，采用的是焦炉尾气提氢 的工艺路线。
首先利用TSA装置，分别除去焦油、硫 化物、苯、奈等杂质。然后利用变压吸附 装置，将焦炉尾气中的氢气提取出来，提 氢后的气体送回焦化厂作为燃烧气。而提 取出来的氢气脱氧脱水后与空分制得的氮 气按一定比例混合，送入氨合成系统生产 合成氨。
TSA 变温吸附
PSA－1 一级提氢
PSA－２ 二级提氢
脱氧脱水装置
氢气去联合压缩机
焦炉气压缩机
原料气
气柜
焦炉气预处理鼓风机
富甲烷气去焦化
3、变压吸附提氢工艺流程简述
来自焦炉气柜压力约3KPa、温度30℃的焦 炉气经焦炉气预处理压缩机加压至35KPa、 80℃，进入固定管板间接水冷器冷却至40℃， 进入TSA变温吸附粗脱装置，在粗脱塔内，分 别除去焦油、硫化物、苯、奈等杂质。然后经 焦炉气压缩机加压至1.7MPa，冷却及除油水 后进入PSA-1（一级提氢）工序，
本公司空分制氮就是采用的低温精馏 法(深冷法)，其工艺原理是：用深冷法根据 原料空气中各组分沸点不同，经加压、预 冷、纯化，并利用大部分由透平膨胀机提 供的冷量使之液化再进行精馏从而分别获 得所需的氧、氮等各种产品。
基础培训专题
焦炉尾气生产合成氨的原理及过程
二0一二年五月
概述
焦炭生产过程中副产的大量焦炉尾气，而焦 炉煤气中含有丰富的氢气，H2体积分数约55%， 目前焦炉煤气主要用作工业和民用燃料，宝贵 的氢气资源未得到更好地利用，随着资源充分 利用的循环经济需要，焦炉煤气尤其是其中H2 的提取和利用成为焦炉煤气综合利用的发展方 向。
⑴、对焦炉煤气中各个组分的吸附能力不同；
⑵、吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质 的分压上升而增加，随吸附温度上升而下降。 利用吸附剂的第一个性质，可实现对焦炉煤气 中杂质组分的优先吸附。利用吸附剂的第二个 性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附，而 在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的 吸附和再生循环，达到连续分离提纯氢气的目 的。
在装置的吸附塔中，吸附剂选择吸附的条 件下一次性除去甲烷等大部分杂质，获得 纯度大于83%的粗氢气，排出送入PSA-2 （二级提氢）工序，在装置的吸附塔中， 吸附剂选择吸附的条件下下一次性除去除 氢气外的大部分杂质，获得纯度大于 99.99%的氢气。
从变压吸附工序出来的氢气含有微量的 氧气，而氧气对合成氨催化剂有毒害作用， 因此还要进一步净化。本装置的脱氧方式， 是采用Ba催化剂，在催化剂的作用下，氧和 氢生成水，然后氢气经脱水干燥后达到指标 送往合成氨系统。
⑴、低温精馏法(深冷法)； ⑵、变压吸附法：利用固体吸附剂 （分子 筛、活性炭、硅胶、铝胶）对气体混合物 中某些特定的组分吸附能力的差异进行的 一种分离方法。
⑶、薄膜渗透法：利用有机聚合膜对气体 混合物的渗透选择性。
低温精馏法已有近90年历史，工业上大 规模生产氧、氮以此法最为经济，在空气 分离方法中占有牢固统治地位。
而不同的原料，则相应采用不同的合成 氨生产工艺路线。
固体燃料
无烟块煤 焦炭Biblioteka 无烟粉煤制造的型煤 无烟粉煤 有烟粉煤
原料气的制造的原料
气体燃料
天然气 焦炉煤气 油田气及石油加工气
液态烃燃料
石脑油 重质油
我们金瑞公司生产合成氨所需要的原料 来源，来自金石焦化厂预净化处理后的焦 炉尾气。其中含有55%的氢气，是制取合 成氨的重要原料之一，另外一种原料氮气 则从空气中提取而来。
高效节能的气体分离技术。
1、变压吸附提氢的工艺原理
变压吸附从本质上来说属于物理吸附，其特 点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进 行的很快，参与吸附的各种物质间动态平衡在 瞬间即可完成；并且重要的一点是：这种吸附 理论上说是完全可逆的。
由焦化过程产生的焦炉煤气，往往有很多 种气体组成，成分复杂，选择合理的分离工艺， 对正常的生产运行至关重要。之所以选择变压 吸附提氢工艺，主要是因为吸附剂在整个物理 吸附过程中所具有两个性质。
制造合成氨的基本原料是氢气和氮气，氮 气来自空气，而自然界没有元素态的氮可以 直接获取。绝大部分氢均存在于各种燃料之 中，也就是存在碳氢化合物之中。对于有些 固体燃料而言，含氢很少或基本不含氢，例 如焦炭，但也可以借助与水蒸气的化学反应 而转化得到氢。因此可以说，只要有燃料就 能获得氢气。
目前合成氨原料气制造的原料有固体原 料、气体原料及液态烃原料。
经过提氢后的富甲烷气送回焦化厂作为 燃烧气。
三、空分制氮工艺原理及过程简介
1、空分制氮工艺原理 N2在自然界中分布很广，是空气的主要
成分，主要以单质分子氮的形式存在于大 气之中。在干燥空气中，N2的体积占空气 的78.03%。因此，空气是制取氮气的最大 原料库，它取之不尽，用之不竭。
工业用氮气的制取总是以空气为原料， 将其中的O2和N2分离而获得，其方法主要 有：
二、变压吸附提氢工艺原理及过程简介
变压吸附是利用气体组分在固体材料上吸 附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化 的特性，通过周期性的压力变换过程实现气 体的分离或提纯。
此技术于1962年实现工业规模的制氢； 进入上世纪七十年代后，变压吸附技术获 得了迅速的发展，装置数量剧增，规模不 断增大，使用范围越来越广，工艺不断完 善，成本不断下降，逐渐成为一种主要的、
而焦炉尾气生产合成氨，就是以焦炉尾 气为原料，采用现代分离的新工艺技术， 实现焦炉尾气的净化和组分分离，获得高 纯度氢气和富甲烷气，高纯氢气用作合成 氨的原料，富甲烷气返回焦化厂作为回炉 气或燃气。氮气由空分装置提供，最终氢 氮气以3:1的比例合成为液氨。
一、合成氨生产的基本条件和工艺路线
1.原料气的来源
组分
吸附能力
弱
氢气
☆
氧气、氩气
☆☆
氮气、一氧化碳
☆☆☆
甲烷
☆☆☆☆
二氧化碳、乙烷
☆☆☆☆☆
乙烯、丙烷
☆☆☆☆☆☆
异丁烷、丙烯、戊烷 ☆☆☆☆☆☆☆
丁烯
☆☆☆☆☆☆☆☆
硫化氢、硫醇
☆☆☆☆☆☆☆☆☆
戊烯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
苯、甲苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
水
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
强
2、变压吸附提氢工艺流程简图