河北鑫源順發化工化肥****
6x104t總氨/a烴化工段
工藝技術及裝置方案
工程建設單位河北鑫源順發化工化肥****
專案編制單位湖南安淳高新技術****
專利技術所屬單位湖南安淳高新技術****
工程設計資質級別甲級
甲級設計證編號180604-sj
湖南安淳高新技術****
2023年2月
第一章總論
1 概述
1.1 專案名稱
專案名稱：《河北鑫源順發化工化肥****6×104 t總氨/a（其中含5×104t·nh3/a）工藝技術及裝置方案》
專案建設單位：河北鑫源順發化工化肥****
位址：河北省井陘縣
**：傳真：
方案編制單位：湖南安淳高新技術****
專利技術所有單位：湖南安淳高新技術****
位址： 長沙市高新區麓谷麓松路539號
**： 139********
傳真： 0731-********
郵編： 410205
1.2 專案提出的背景
河北鑫源順發化工化肥****現有一套1000氨合成裝置，兩套800中壓聯醇裝置，採用銅洗（700銅塔）淨化工藝。目前生產能力為合成總氨5萬噸（其中合成氨4萬噸，甲醇1萬噸）。
為響應國家節能減排要求，現計畫對銅洗系統進行改造，公升級為醇烴化淨化精製工藝。
湖南安淳高新技術****的ⅲj系列氨合成工藝及裝置、醇烴化淨化精製工藝及裝置均獲國家重點推廣計畫專案，擁有多項國家專利，有全國同行業推廣較多，取得的社會和企業經濟效益很多，河北鑫源順發化工化肥****於22023年2月發傳真件給湖南安淳公司，正式委託安淳公司協助設計系統改造初步方案。
1.3 專案所涉及的範圍
本方案著重對所涉及的工段工藝技術方案及裝置選擇進行研究討論。著重討論烴化工段。
1.4 方案設計編制的指導思想
1.4.1採用國家級重點推廣計畫的專案——《ⅲj系列氨合成工藝技術》及《合成氨原料氣醇烴化精製工藝技術》兩個獲得了國家科技進步二等獎的優秀成果，結合安淳公司多年推廣上述成果所積累的設計及工程經驗，因地制宜地進行優化設計，以達到國際、國內先進水平的工藝生產裝置。
1.4.2貫徹節能降耗、提高經濟效益的總方針，採取一切行之有效的節能措施。
1.4.3 配套系統及有關重點裝置盡量採用近幾年來新成果，趕超國際、國內先進水平。
1.4.4提高自控水平，人機互補，管控一體化。使生產操作的監測和記錄更加嚴密科學，使管理工作上水平、上檔次。
1.4.5設計中積極改進工藝，減少「三廢」排放，做好綜合利用，搞好三廢治理。
1.4.6 根據茌平信祥化工****的條件，盡量節約投資，加快工程的進度。
2 企業概況
（略）3 專案建設條件
（略）第二章產品方案和規模
1 產品方案和生產規模
表2-1單位：t/a
說明：醇烴化精製工藝，既精製了原料氣又副產了甲醇，所列生產能力是指合成氨產量與甲醇產量之和，即用所謂「總氨」產量來代表。本工程總氨能力為6×104t/a 。
2 生產天數：8000h
第三章工藝技術及裝置方案
醇烴化工段
1．1 工藝技術方案選擇
本設計選擇的合成氨原料氣精製方法採用先進的醇烴化精製工藝淨化合成氨原料氣，本工程選擇工藝為以淨化精製為主，要求甲醇副產品盡量少，採用可調「氨醇比」的工藝方案，要求合成氨產量和甲醇產量隨市場變化而方便可調。工序採用在湖南安淳高新技術****成功的先進科技成果——醇烴化精製工藝，以及其擴充套件技術——可調氨醇比的醇烴化工藝。
目前國內合成氨廠生產過程中，對原料氣精製方法主要有「銅洗法」，深度變換-甲烷化法，以及由湖南安淳公司首創推出的雙甲精製新工藝及其延伸技術醇烴化工藝精製法。
多年來在中、小氮肥廠使用的「銅洗法」 淨化精製的方法，是乙個較為落後的工藝方法。現階段來看「銅洗法」工藝的缺點越來越突出。主要表現在控制指標多、操作不穩定、檢修頻繁、執行費用高、腐蝕重、環境汙染嚴重。
深度變換-甲烷化法流程複雜，熱利用率低，尤其是蒸汽消耗太高，造成供汽緊張，既制約生產又不經濟。
雙甲是我國首先提出並實現了工業化生產的一項先進工藝。湖南安淳公司於2023年8月就申請了中國發明專利，2023年在湖南衡陽市氮肥廠實施了工業化生產，一次開車成功執行至今。比丹麥托普索公司提出的合成氨甲醇化工藝及流程還早2年問世，且執行引數更加合理。
雙甲化工藝的主要優點為原料氣精制度高、操作簡單、執行穩定、物耗少、工作環境清潔，是「合成氨生產技術的一項重大革新，為我國首創，居國際領先地位。」 不足之處是產生甲烷，導之氨合成放空增加。
醇烴化精製工藝是安淳公司原來首創的合成氨原料氣雙甲精製工藝的「公升級換代」技術，關鍵在於創新的烴化催化劑：用之取代傳統的鎳基型甲烷化催化劑。使原料氣中的少量co、co2與h2反應生成醇類物和碳氫化物，醇類物可作為產品使用，其餘的烴類物和少量多元醇類物質能在常溫下冷凝為液體進行分離，烴化反應產物幾乎沒有ch 4，因而進入氨合成系統ch 4可大大減少，減少了氣體的消耗。
2023年，醇烴化精製工藝技術榮獲國家科技進步二等獎。
1．2 典型工藝流程簡述
1.2.1工藝流程
1.2.1.1 原則的工藝流程圖
1.2.1.2 流程簡述
壓縮機送來的12.5mpa的粗原料氣經淨化（除氨、油汙）後，首先通過醇化預熱器（管間），提溫至160℃～180℃進醇化塔a(b)，經塔內換熱器加熱至210℃～230℃。醇化反應後氣體溫度公升至250℃左右，經醇化塔內換熱器出醇化塔a(b)，再進醇化預熱器（管內）與壓縮送來的粗原料氣換熱降溫後進醇化水冷器，進一步降溫至～40℃，進入醇分離器分離甲醇後，此時經醇化反應後(co+co2)降至0.
05%～0.2%。
醇後氣經過壓縮機公升壓，除油後送烴化。先經烴化預熱器（管間）加熱後，再從烴化塔下部進入下部換熱器（管間）提溫至220℃～240℃進入烴化觸媒層進行烴化反應，出烴化催化床溫度為230℃～250℃，經下部換熱器（管內）與醇後氣體換熱降溫出烴化塔，此時(co+co2)由醇後氣的0.1%～ 0.
3%降至12ppm以下。烴後氣經烴化預熱器（管內）、烴化水冷器、烴化氨冷器降溫至5℃～8℃左右進入分離器分離水、液態醇烴等物後，再送入氨合成系統。
1.2.1.3 流程特點
1.2.1.
3.1 醇化採用12.5mpa級，產醇時有利於醇的產品質量提高；烴化採用31.
4mpa等級，烴化精製氣直接送氨合成，不再受壓縮機的油汙染，主要是可得用原dn1000氨合成系統的裝置，節損投資。
1.2.1.3.2 醇化系統為兩個醇塔串聯或併聯方式，各自帶一套分離系統，有利於提高催化劑利用率，保證執行絕對穩定。
1.2.1.
3.3 醇烴化精製工藝優於第一代雙甲精製工藝在於：用醇烴化催化劑取代甲烷化催化劑， co、co2轉化為在常溫下可冷凝為液態的烴化物，與第一代雙甲精製工藝相比少耗33%h2，合成放空氣量減少28%，甲醇產量增加4.
6%，合成氨產量增加1.85%。
1.2.1.3.4 烴化後設定氨冷器，將氣體溫度降到8℃，使氣體中水蒸汽含量降到34ppm以下。
1.2.1.3.5 淨化精制度高，甲醇化出口(co+co2) 0.05%～0.2%，烴化出口(co+co2)≤12ppm。
1.2.1.3.6無汙染物質排放。
2．3 醇烴化工藝技術的有關問題討論及工藝比較
原料氣的淨化精製工序作為合成氨工業中的十分重要的工段，它技術的先進性及工程執行的穩定性均十分重要，為了更加進一步說明工藝的效能，將本技術和傳統的有關技術結合實際運用情況進行初步定性和定量地比較分析。
2．3．1 關於副產甲醇的問題
本工藝除保證自身的淨化需要外，將要副產一部分甲醇產品。一般來講，工廠總希望隨市場情況的變化而調節甲醇或氨的產量。並且希望盡可能簡單而方便地調節醇的產量。
醇烴化工藝作為合成氨工業中的乙個工序，實現淨化精製為工段的主要任務——淨化工藝中的醇化工序即是生產產品的崗位，也是乙個氣體精製的必須崗位，因此，副產一定量的甲醇為必然。設計配置的裝置及流程即考慮了氣體的淨化度——在乙個催化劑使用週期中的任何乙個階段均能達到工藝要求，又考慮了在未來甲醇市場較好的情況，當需要多產甲醇時能可盡可能地多產甲醇產品。
下**列出了通過物料量來定位的變換及脫碳崗位的氣體中co的指標，並確定了採用目前工藝，在總的合成氨工藝流程不大變動的條件下的最小和最大氨醇比，為以後的操作及提供依據。
表3-5不同醇氨比的氣體成份要求表
從表中看出，副產甲醇越多，要求半水煤氣中n2越少，即在造氣工段加氮空氣將減少；變換氣中co百分比越高，變換負荷減輕，加入蒸汽量減少，節約蒸汽將越多，也使醇的產量增加。實際運用中，我們通常是將變換工段的出口的co指標控制，作為調節甲醇產量的重要控制方法。
反之，如果副產的甲醇產品量越少，則變換系統的出口氣中的co%量將越少，對變換要求的蒸汽加入量將變多，但過低的醇氨比，將會使入甲醇化爐中co+co2降低，使得甲醇化爐中的熱平衡受到影響。
以裝置經濟效益最優化的觀點來看問題，我們要求當甲醇產品銷售好時，多產甲醇；反之，可多產液氨。因而，流程中配置兩不同形式的醇化塔內件（第一醇化塔注重產醇，第二醇化塔注重淨化），達到即可能大幅度提高甲醇產量，又可以最大限度地達到初步淨化的要求，以利減少烴化（或甲烷化）的物料消耗。這就是安淳公司的「可調醇氨比的雙甲淨化工藝」的專利技術核心內容之一。
2．3．2 醇烴化工藝與其它淨化精製方法比較
合成氨原料氣的淨化精製方法有多種，目前國內外也有不同的工藝在運用。現列舉一些常用的工藝進行分析比較。
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