煤化工发展现状简介 (5)

瓦素小怪兽 分享 2020-06-30 下载文档

2.5煤制二甲醚

随着不断攀升的国际原油价格和国内对二甲醚替代能源的消费预期,刺激了国内二甲醚项目大规模建设。2006-2009年期间,我国二甲醚产业实现超常规发展,2008年和2009年,共有17个二甲醚项目投产,产能合计317.5万吨/年。截至2010年底,国内二甲醚产能已经达到1000万吨/年左右。

浙江大学成功开发出了以煤为原料制成水煤气或半水煤气,然后一步合成二甲醚的技术。清华大学化学系在金涌院士的主持下,开发区浆态床一步法合成二甲醚技术,小试已通过国家教委组织的技术鉴定,据称具有国际先进水平。2003年清华大学与重庆英力燃化有限公司联合投资建设3000t/a二甲醚中试装置,于2004年4月底投入运行,并产出合格二甲醚产品。

山东久泰化工科技股份有限公司在2001年开发出一种低成本、高效率的二甲醚生产方法,即“液相法复合酸脱水催化生产二甲醚”,并申请了国家专利。 河北凯跃化工集团有限公司引进四川天科甲醇气相催化脱水间接一步法合成二甲醚工艺建成的100万吨/年煤制二甲醚生产装置于2008年试车成功。该工艺运行成本低,原料、蒸汽消耗低,生产纯度达到99.99%,是目前世界上最佳的工业化二甲醚生产工艺之一。 2.6煤制合成氨

煤制合成氨工艺:将原料煤经过粉碎处理后送入气化炉气化,制成含H2和CO等组分的煤气,然后,采用各种净化方法,除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质,以获得符合氨合成要求的洁净的1:3的氮氢混合气,最后,氮氢混合气经过压缩至15MPa以上,借助催化剂合成氨。工艺步骤大致可以分为造气、净化、变换、合成氨几个部分。

(1)造气净化工段

原料煤再气化炉内与载氧剂发生不完全氧化反应,生成以CO、H2、H2S、CH4为主要成分的合成气。目前多用气流床气化炉,主要是壳牌气化工艺或德士古气化工业。

固定床气化炉,鲁奇或BGL因为合成气中甲烷含量较高,多用于同天然气联产工艺。合成气经过脱硫回收硫磺处理后,送入合成气变换工段。

(2)合成气变换工段

在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至0.3%左右。因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。

(3)变换气精炼

工艺气中还含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化剂中毒,因此在去氨合成工序前,必须进一步将CO和CO2脱除。有公司采用的方法为醋酸铜氨液洗涤法,铜洗后的工艺气体中的含量将至25ppm以下。醇后气体由铜洗塔底部进入,与塔顶喷淋的醋酸铜氨液逆流接触,将工艺气中的CO和CO2脱除到25ppm以下,经分离器将吸收液分离后送往压缩机六段进口。铜氨液从铜洗塔经减压还原、加热、再生后,补充总铜、水冷却、过滤、氨冷后经铜氨液循环泵加压循环使用。

(4)氨合成工段

变换气与氮气在氨合成塔内混合,使氢氮比2.8-2.9,温度控制在500℃左右,压力不小于15MPa,在铁催化剂的作用下,完成合成氨反应。

工艺条件优化:合成氨工段以压力来区分,70Mpa以上的高压合成法,20-50Mpa的中压合成法,10Mpa以上的低压合成法。原则上压力越高,转化率越高、反应速率越快。但是受设备压力的限制,国内一般采用低压合成法。氢氮比理论值为3,为了加大反应速率及转换率,一般采用氮气过量。 (来源:国际煤炭网) 2.7煤制尿素

目前世界上最具有竞争性的尿素合成工艺是荷兰Stamicarbon公司的二氧化碳汽提工艺、意大利Snam公司的氨汽提工艺和日本东洋公司的ACES工艺。

(1)二氧化碳汽提工艺

该方法由荷兰Stamicarbon公司研发,以二氧化碳为汽提气,在合成圈等压的压力下,对甲铵进行分解、汽提,避免过多的甲铵进入低压段,再分解后吸收,重新输送返回合成圈,增加能耗。由于等压汽提的存在,减少进入低压段的甲铵

量,因此无中压系统,低压段的设备也较少。同时,由于框架的存在,使得工艺介质以位差流动,减少了动力消耗。

(2)氨汽提工艺

氨汽提法与二氧化碳汽提法一样采用在合成圈等压汽提技术来降低下工段的负荷,降低能耗。但由于氨的过量,无法在低压段全部回收,因此氨汽提法工艺增加有中压段,使得氨汽提法工艺装置流程加长。同时由于氨汽提法工艺的合成系统操作压力高,汽提塔操作温度高,因此腐蚀较严重。

(3)ACES工艺

ACES工艺是日本东洋工程公司开发的节能节资型尿素生产新工艺。它是将二氧化碳汽提工艺的高汽提效率与全循环工艺的高单程转化率有机结合起来的一种新工艺。合成塔内氨/碳比高达4.0,可基本上忽略腐蚀问题。在190℃和17.1MPa的操作条件下,合成转化率达到68%,大大减少了汽提塔用于分解和分离未反应物所需的中亚蒸汽量,使其成为当今工业化尿素工艺中能耗最低的工艺。

煤炭气化生产合成气,继而再生产化学品巳成为替代石油路线的重要途径,不仅技术上成熟,并且在经济性上巳可与石油和天然气路线相竞争,具有广阔的发展前景。


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