甲烷化与铜洗比较.doc

高压醇烷化工艺取代铜洗工艺的经济效益分析 摘要:对比新老工艺特点，分析中氮企业用先进的高压醇烷化净化新工艺代替铜洗 净化工艺后的经济效益情况。 关键词:醇烷化铜洗经济效益 1 高压醇烷化工艺主要特点 铜洗工艺是目前大多数中小型合成氨厂普遍采用的方法，通过含有铜盐的氨溶液（国内采用醋酸铀氨液等）洗手原料气中少量的CO和CO2，有利于合成氨的生产，铜洗法的主要缺点是工艺流程长，设备多，铜液组分受各种因素的影响，是合成氨生产事故的易发工序。许多厂都出现过微量（CO+CO2）超高、铜塔带页、设备填料堵塞、铜液成分波动、铜比难调等问题。铜洗在气体净化过程中，铜洗要补充氨、铜和酸，铜液在低温吸收净化而在高温下释放再生，即消耗热量又消耗冷量，铜洗在净化过程中吸收了（CO+CO2），同时亦溶解了H2有效量，及时设置了再生的回收，仍然存在着气体的损失。铜洗运行成本也很高，铜洗渗漏和再生气排放污染水体和大气，不利于企业环保工作的提高。与铜洗法相比，高压醇烷化工艺具有如下优点：1.2.1净化度高。该工艺将醇化系统的作用定位为“净化作用”，且将其设置在高压下合成甲醇，可以保证出醇化系统的CO+CO2含量低于200ppm。1.2.2基本不增加入氨合成系统的甲烷量。由于二级醇，从而实现装置经济最大化，提高装置的经济效益。 醇化系统的深度净化作用，入甲烷化系统的CO+C02 它主要由中压甲醇(或称联醇)、高压甲醇及高压甲烷 200ppm，因此出烷化系统的净化气中的甲烷增加量 化三个工序组成，其工艺流程为:压缩机五段过来的脱 O.6Nm3/t.NH3，几乎不增加，因此不影响氨合成系统 碳气体进入中压醇化系统进行甲醇合成反应，反应后 的经济技术指标，如吨氨的新鲜气单耗、吨氨放空气 的气体出中压醇化系统，去压缩机的六段进口。经压 量、氨合成系统的反应效率等。 缩机加压后去高压醇化、高压烷化系统。中压醇化系 1.2.3操作简单，运行稳定可靠。由于该工艺依据甲醇 统以产醇为主，把脱碳系统出口80-90%的CO和c02 合成、甲烷化反应的化学平衡及反应动力学原理对这 转化为甲醇;余下的lO一20%的CO和c02通过高压 三个工序的进行明确的分工与定位，并辅以优秀的反 醇化、高压烷化装置转化为甲醇和水，高压醇化、高压 应器设计，因此整个工艺操作简单、运行稳定可靠。 烷化装置以净化为主;进高压烷化装置气体中的CO和 1.2.4催化剂使用寿命长。该工艺的高压醇化催化剂 CO:仅为一200 PPm，出高压烷化系统的气体中CO和 设计使用寿命为3年以上，烷化催化剂设计使用寿命 C02为一10 PPm，因此进合成氨原料气中的CH4基本 为5年以上，吨氨催化剂运行成本低。 上不会因烷化反应而增加，净化后的气体去氨合成系 1.2.5全自热运行。该工艺主要特色之一是系统内实 统生产氨。 现了全自热运行，无需系统外供热。中压甲醇合成系 1.2醇烷化工艺的主要特点 统、高压甲醇合成系统内热平衡可以靠自身反应热，实 铜洗工艺是目前大多数中小型合成氨厂普遍采用 现白热平衡，高压烷化系统则通过提高对热回率以及 的方法，通过含有铜盐的氨溶液(国内通常采用醋酸铀 从氨合成系统补充少量热量的方法实现自热平衡，具 氨液等)吸收原料气中少量的CO和C02，有利于合成 有供热稳定、运行可靠的特点。 氨的生产。铜洗法的主要缺点是工艺流程长，设备多， 1.2.6运行费用低，节能效果明显。 该工艺投运后，由 铜液组分受各种因素的影响，是合成氨生产事故的易 于高压醇化系统及高压烷化系统气体均为一次性通 发工序。许多厂都出现过微量(CO+C02)超高、铜塔 过。正常生产中无需开循环机循环。无需开电炉(高压 带液、设备填料堵塞、铜液成份波动、铜比难调等问题。 烷化系统需外补少量热量);再者该工艺正常生产中除 铜洗在气体净化过程中，铜液要补充氨、铜和酸，铜液 催化剂的正常消耗外，无其它物料、电力及蒸汽等消 在低温下吸收净化而在高温下释放再生，既消耗热量 耗;因此运行费用低，节能增效效果明显。 又消耗冷量(蒸汽和电)，铜液在净化过程中吸收了 1.2.7经济、安全环保性能好，无。三废”排放。 该工艺 (C0+C02)，同时亦溶解了H2有效气量，即使设置了 将氨合成原料气中有害的CO、co，全部转化为甲醇、水 再生的回收，仍然存在着气体的损失。铜洗运行成本 及微量的甲烷(所生成的甲烷量0.6Nm3/tNH3)。甲 各厂水平不一，物耗有所差异，但一般不低于50影 醇作为重要的基础化工产品，具有较高的经济价值;微 tNH3，甚至高达100元/tNH3以上亦并不少见。铜洗现 量的甲烷则与氨合成中的工艺甲烷一起作为燃料燃烧 场的跑冒滴漏是管理难点。铜液渗漏和再生气排放污 利用，因此该工艺真正做到了。变废为宝”，发挥了装置 染水体和大气，不利企业环保工作的提高。与铜洗法 经济效益的最大化。且无任何其它污染物排放，不会给 相比，高压醇烷化工艺具有如下优点: 企业带来安全隐患，属节能环保型工艺。万方数据 138 江西化工 2009年第2期2醇烷化工取代铜洗工艺的效益分析 氨合成运行压力约降低5Mea，其所带来的经济效益主 江西昌九生物化工股份有限公司江氮分公司现有 要在以下四个方面:生产能力总氨15万吨(其中合成氨10万吨，甲醇4.5 a.产能增加所带来的经济效益。因此部分甲醇为 万吨)，尿素17万吨，白炭黑1.5万吨，聚丙烯酰胺0. 净增产出，所以效益较高，按吨醇净效益为800元计5万吨。合成氨装置投产于二十世纪六十年代末。产 算，则年净增经济效益:800l=800万元/年; 能不断扩大的过程中，虽然采用了一些新工艺、新技 b.醇烷化工艺取代铜洗工艺所带来的经济效益。术，但合成气精制依然是能耗高、环境污染大的醋酸铜 铜洗吨氨耗电25kw/h，耗铜0.12l【g，耗氨5kg，耗醋酸 氨液洗涤工艺，氨合成依然是耗压缩功大的31Mpa氨 0.5l【g，耗蒸汽0.3t，国内铜洗工艺的运行费用一般在合成工艺设备。现以此公司为例进行效益分析: 60-80:形tNH3，而高压醇烷化工艺投运后，则年将净2.1高压醇烷化技术方案 增经济效益:(60一5.26)10=547.4万形年; 高压醇烷化系统工艺流程简述:来自压缩六段出 C.多产蒸汽带来的经济效益。现有2套氨合成系 口气体，经新鲜气油水分离器分离油水后分成两路一 统，仅P1000氨合成系统配有中置换锅炉，两塔综合吨路进入高压醇化塔内件与环隙之间自上而下换热，换 氨产汽0.5t，改造后吨氨产气0.8t。每年将多产蒸汽:热后的气体与另一路气体混合后进入塔前换热器的壳 0.310114=342万形年; 程与反应气进一步换热至一160。C，进入内件下部换热 d.电耗:因氨合成压力的降低，结合相关厂家的改器，温度升至一210。C由中心管进人高压醇化催化剂反 造经验，合成压力降低5MPa时，吨氨电耗降低约应，温度升至260。C，气体中CO+C02含量降为50- 50KWh，每年净增效益:50 x0.3210=160万元/年200ppm，进入l脉冷器降温，温度降到一35进入甲醇 综合以上各项可见，该节能技改项目投运后，每年分离器。 可为企业新增经济效益: 出甲醇分离器的气体经高压烷化塔的塔前换热器 800+547.4+342+160=1849.4万元/年。换热，使温度升到一180，再经提温换热器进一步将 2.3节能效果 温度升到一260，进入烷化塔催化剂床层反应，将气 2.3.1淘汰铜洗，吨氨节电25千瓦时;氨合成系统压力体中的CO、C02转化为H20和CH。反应后的气体由 降低，吨氨节电50千瓦时。年10万吨氨合计节电750高压烷化塔的二次出口出来进人塔前换热器的管内换 万千瓦时，折标煤922吨。热，温度降到一70进2#水冷器，出2#水冷器的一35 2.3.2淘汰铜洗，吨氨节汽0.3吨，氨合成吨氨多产汽气体进入水分离器，将生成的水分离下来后去氨合成 0.3吨，lO万吨氨合成节蒸汽6万吨。目前公司供汽单 系统。 位，吨蒸汽耗标煤120千克。6万吨蒸汽折标煤0.72 高压醇烷化系统正常生产时不需要开循环机，循 万吨。环机仅供升温还原使用。升温还原时，醇化、烷化催化 2.3.3铜洗吨氨耗氨5千克，淘汰铜洗，年产10万吨氨剂分开还原，可共用循环机。 可节约氨500吨，按该公司目前能耗水平，吨氨综合能2.2技术方案经济效益分析 耗折标煤1800千克，可节约标煤900吨。2.2.1高压醇烷化运行成本 另外，淘汰铜洗，年产10万吨氨可节约钼12吨，醋 冷却水量消耗 一20m3/tNH， 酸50吨。 电耗消耗 一0kw/tNH，(以净化为主) 因此改造后，年节约标煤在9022吨以上。 高压醇化催化剂消耗0.03 kg/tNH3(催化剂使用 3结论寿命约3.0年) 利用高压醇烷化净化工艺替代取代运行能耗高、 高压烷化催化剂消耗0.014 kg/tNH3(催化剂使 污染严重的铜洗净化工艺，提高了气体利用率。改造用寿命4.0年) 后系统压力下降，由于各系统压力降低，压缩机能耗也 附产甲醇时吨醇耗气2300Nm3ItCH30H 相应下降，实现了系统节能、安全、环保运行。在昌九 对氨合成放空气基本没有影响 股份江氨分公司这种中氮企业采用先进、节能、环保的 净化运行费用200.2+0.03 X 60+0.01490 醇烷化工艺取代铜洗工艺，具有十分重要的现实意义。 =5.26元_JtNH3 采用非