專利名稱：一種利用冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金化工領(lǐng)域，特別涉及一種利用冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，可實(shí)現(xiàn)冶金廢氣資源的綜合利用。
背景技術(shù)：
冶金行業(yè)是高能耗，高污染排放的行業(yè)之一。我國目前有大小冶金企業(yè)幾百家，2005年全國鋼鐵產(chǎn)量達(dá)3.5億噸，居世界第一位。在冶金生產(chǎn)過程中，焦化工序產(chǎn)生大量的焦?fàn)t煤氣，這些高熱值的焦?fàn)t氣通常作為普通燃料氣被燒掉，不僅降低了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且污染環(huán)境；有些廠還由于燃料氣過剩而將焦?fàn)t煤氣白白放散掉。石灰石和白云石的焙燒會(huì)排放大量二氧化碳，氧氣制備過程會(huì)排放大量的污氮，均被作為廢氣排放。這樣不僅浪費(fèi)了資源和能源，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了污染。從資源綜合利用、保護(hù)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效益等角度出發(fā)，冶金企業(yè)廢氣的問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從資源綜合利用、保護(hù)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效益等角度出發(fā)，提出了一條冶金廢氣綜合、高效、環(huán)保的利用捷徑，提高資源的綜合利用率，減少CO2溫室氣體等污染物的排放。
一種冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，其特征是(1)制取作為合成氨的主原料氣之一的H2對(duì)來自冶金企業(yè)焦化生產(chǎn)過程中的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行精脫硫以脫除有機(jī)硫和無機(jī)硫，脫硫方法采用濕法脫硫或干法脫硫，濕法脫硫包括改良MDEA法、栲膠法、PDS法；干法脫硫包括加氫轉(zhuǎn)化、活性炭法、氧化鐵法、氧化鋅法、錳礦法等。對(duì)脫硫后的焦?fàn)t煤氣加壓送入分離系統(tǒng)。分離系統(tǒng)為物理法、化學(xué)法或物理化學(xué)組合法。包括變壓吸附法等方法。分離系統(tǒng)的有效氣體H2分離效率≥90％，H2純度≥95％。
(2)合成氨，選取來自氧氣生產(chǎn)過程放散的污氮作為氮?dú)庠?，污氮在進(jìn)入氨合成系統(tǒng)前經(jīng)過濾器脫除其中的雜質(zhì)，脫除雜質(zhì)后的污氮與從分離系統(tǒng)分理出的氫氣一起壓縮進(jìn)入氨合成系統(tǒng)，氨合成系統(tǒng)可采用高壓、中壓、低壓合成技術(shù)，合成壓力8.0-15MPa，進(jìn)入氨合成系統(tǒng)的氮?dú)夂蜌錃饨?jīng)流量調(diào)節(jié)器控制，使合成回路中的氫氮摩爾比約為3∶1。
由于采用純的氫氣和氮?dú)庾鳛樵希虼藛纬毯铣赊D(zhuǎn)化率可高達(dá)20％以上，其特點(diǎn)是氨凈值高，馳放氣量??；在較低的合成壓力下，可以取得較高的氨收率。因而和其他工藝相比，能耗也最低。
(3)合成的液氨可以同冶金企業(yè)的另外一種廢氣CO2氣體一起作為尿素或其它氨加工生產(chǎn)裝置的原料，原料CO2氣體可通過物理法、化學(xué)法或物理化學(xué)法提純到99％以上以滿足工藝要求。
(4)出分離系統(tǒng)富含甲烷和一氧化碳等組分的另一部分氣體，可送回原焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)作為冶金企業(yè)的燃料氣體?；蛟俳?jīng)過部分轉(zhuǎn)化或蒸汽轉(zhuǎn)化法將其中甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳，然后送入氣體分離系統(tǒng)，將其中的氫氣進(jìn)行再回收，用于生產(chǎn)合成氨，也可用氫氣和一氧化碳通過低壓、中壓等甲醇工藝技術(shù)生產(chǎn)甲醇。
本工藝路線是在現(xiàn)有單項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種冶金化工聯(lián)合生產(chǎn)新工藝。流程簡單，投資低。依托冶金企業(yè)建設(shè)一套同類規(guī)模的裝置，其投資僅為新建傳統(tǒng)工藝的30～40％，經(jīng)濟(jì)效益明顯。


圖1為利用冶金廢氣生產(chǎn)液氨及尿素的生產(chǎn)工藝流程2為利用冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)工藝流程圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例一焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫后加壓到1～4MPa，通過變壓吸附進(jìn)行氫氣分離(純度90％以上)，其余氣體返回煤氣管道。將污氮超凈過濾脫除雜質(zhì)后加壓到7～15MPa，再與已分離出的氫(調(diào)節(jié)氫氮摩爾比約3∶1)送入氨合成系統(tǒng)合成氨。
實(shí)施例二焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫后加壓到1～4MPa，通過變壓吸附進(jìn)行氫氣分離(純度95％以上)，其余氣體經(jīng)蒸汽部分轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)過變換，變換之后的氣體再送入氣體分離系統(tǒng)進(jìn)行氫分離。將污氮超凈過濾脫除雜質(zhì)后加壓到7～15MPa，再與已分離出的氫(調(diào)節(jié)氫氮摩爾比約3∶1)送入氨合成塔合成氨。
實(shí)施例三焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫后加壓到1～4MPa，通過變壓吸附進(jìn)行氫氣分離(純度95％以上)，其余氣體經(jīng)蒸汽部分轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)過變換后送入氣體分離系統(tǒng)進(jìn)行分離出氫氣。將污氮超凈過濾脫除雜質(zhì)后加壓到7～15MPa，再與已分離出的氫(調(diào)節(jié)氫氮摩爾比約3∶1)送入氨合成系統(tǒng)合成氨。
合成氨與爐窯廢氣中分離出的CO2經(jīng)汽提工藝生產(chǎn)尿素。
權(quán)利要求
1.一種冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，其特征是(1)制取作為合成氨的主原料氣之一的H2對(duì)來自焦化生產(chǎn)過程中的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行精脫硫以脫除有機(jī)硫和無機(jī)硫，對(duì)脫硫后的焦?fàn)t煤氣加壓送入分離系統(tǒng)，要求分離系統(tǒng)的H2分離效率≥90％，H2純度≥95％；(2)制取作為合成氨的主原料氣之二的N2，選取來自氧氣生產(chǎn)過程放散的污氮作為氮?dú)庠?，污氮在進(jìn)入經(jīng)過濾器脫除其中的雜質(zhì)后作為合成原料；(3)合成氨；已制備好的H2和N2單獨(dú)或混合后一起壓縮到合成壓力后進(jìn)入氨合成系統(tǒng)，氨合成系統(tǒng)壓力7.0-15MPa，進(jìn)入氨合成系統(tǒng)的污氮和氫氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)器控制，使氨合成回路中的氫氮摩爾比為3∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，其特征在于合成的液氨同冶金企業(yè)的另外一種廢氣CO2氣體一起作為尿素或其它氨加工生產(chǎn)裝置的原料，作為尿素的CO2氣體原料要求通過物理法、化學(xué)法或物理化學(xué)法提純到99％以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，其特征在于出分離系統(tǒng)富含甲烷的另一部分氣體，經(jīng)過部分氧化或蒸汽轉(zhuǎn)化法將甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳，轉(zhuǎn)化后的氣體可送入氣體分離系統(tǒng)，將其中的氫氣進(jìn)行回收利用，用于生產(chǎn)合成氨，也可用氫氣和一氧化碳通過低壓甲醇工藝，液相甲醇技術(shù)手段生產(chǎn)甲醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的一種冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，其特征在于脫硫方法采用濕法脫硫或干法脫硫，濕法脫硫包括改良ADA法、栲膠法、PDS法；干法脫硫包括加氫轉(zhuǎn)化、活性炭法、氧化鐵法、氧化鋅法、錳礦法等；分離系統(tǒng)為物理法、化學(xué)法或物理化學(xué)組合法，包括變壓吸附法、改良熱堿法、碳酸丙烯脂法、多胺法方法。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金化工領(lǐng)域，特別涉及一種利用冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇的生產(chǎn)方法，可實(shí)現(xiàn)冶金廢氣資源的綜合利用。本發(fā)明有以下特點(diǎn)(1)焦?fàn)t煤氣經(jīng)精脫硫、加壓后通過氫分離裝置制備出純度大于90％的氫氣作為合成氨的原料氣，其余氣體返回煤氣管網(wǎng)；(2)合成氨所需的氮?dú)庵苯觼碜匝鯕鈴S的污氮，加壓并過濾后送入合成氨系統(tǒng)，在此氫氣和氮?dú)獍l(fā)生合成反應(yīng)生成氨，未反應(yīng)氣體經(jīng)循環(huán)壓縮再利用；(3)來自石灰和白云石焙燒工序的二氧化碳，經(jīng)提純后與氨經(jīng)汽提工藝生產(chǎn)尿素等；(4)本發(fā)明使冶金廠焦?fàn)t煤氣、二氧化碳、污氮等廢氣得到綜合利用，提升了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，減少了污染排放，并產(chǎn)出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明流程簡單成熟；氨合成轉(zhuǎn)化率高于其他工藝，能耗遠(yuǎn)低于其他工藝。
文檔編號(hào)C07C31/00GK1903723SQ20061008929
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者馮俊小, 梁凱麗, 陳四仿, 王繩 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)