甲烷化与铜洗比较

1、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C02,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（C0+C02）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

2、 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 C0+C02），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C0+C02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C0+C02它主要由中压甲醇（或称联醇）

3、、高压甲醇及高压甲烷 W 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V0.6Nm3/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C0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

4、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

5、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）

6、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

7、 及微 量的甲烷（所生成的甲烷量V0.6Nm3/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

8、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:800Xl=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

9、.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）X10=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。

10、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0.3X10X114=342万形年；程与反应气进一步换热至一 160C， 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 X0.32X 10=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

11、换热器800+547.4+342+160=1849.4万元/年。换热，使温度升到一 180C，再经提 温换热器进一步将2.3节能效果 温度升到一260C，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 70C进2#水冷 器，出2#水冷器的一 35C 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，10

12、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902

13、2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20X 0.2+0.03 X 60+0.014X90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