合成氨原料氣中的CO、CO₂必須清除至10×10^－6左右，以保護(hù)氨合成催化劑長周期平穩(wěn)運(yùn)行。在合成氨工業(yè)中，傳統(tǒng)清除CO、CO₂的方法有銅洗法、深度低變甲烷化法、低溫液氮洗滌法。

    銅洗法是最古老的方法，其缺點(diǎn)很明顯：精制度低(≥25×10^－6)、物料消耗大(消耗銅、醋酸、液氨、蒸汽)、成本高(噸氨增加50～60元)、環(huán)境污染嚴(yán)重(大量稀氨水過剩，銅液泄漏)。

    深度低變甲烷化法，其缺點(diǎn)是CO深度低變至0.3％，消耗蒸汽量成倍增加，同時(shí)進(jìn)入甲烷化(CO+CO₂)達(dá)0.7％，甲烷化后甲烷增加，氨合成放空量增加，由此造成原料氣消耗大，能耗高。

    低溫液氮洗滌法需要龐大的空分冷凍分離裝置，投資大，只有用純氧制取原料氣的裝置與之配套才比較合理。

    為了解決上述合成氨原料氣精制工藝中的種種問題，我們首先推出了一種全新的合成氨原料氣甲醇化甲烷化精制方法，簡稱雙甲工藝，并不斷改進(jìn)提升，形成醇烴化工藝。

    1989年：申請(qǐng)國家發(fā)明專利，合成原料氣雙甲精制工藝。

    1992年：世界上第1套雙甲工藝在湖南衡陽市氮肥廠投入使用，該廠合成氨能力30 kt／a，副產(chǎn)甲醇3000 t/a。采用國產(chǎn)聯(lián)醇催化劑，甲醇出口(CO+CO₂)為0.3％～0.4％(聯(lián)醇工藝為1.5％～3％)；甲烷化采用國產(chǎn)鎳催化劑，但反應(yīng)溫度降為230～280℃，系統(tǒng)出口微量(CO+CO₂)≤10×10^－6。

    1994年初：由原化工部科技司、化肥司、基建司、總工辦共同組織專家對(duì)雙甲工藝進(jìn)行科技鑒定，鑒定認(rèn)為：“該工藝構(gòu)思新穎，生產(chǎn)運(yùn)行安全穩(wěn)定，是合成氨生產(chǎn)技術(shù)的一項(xiàng)重大革新，為我國首創(chuàng)，居國際先進(jìn)水平�！蓖�年，雙甲工藝評(píng)為原化工部十大科技成果之一。

    1996年：湖南郴州橋口氮肥廠被國家經(jīng)委立項(xiàng)為雙甲丁藝示范項(xiàng)目，當(dāng)年設(shè)計(jì)，當(dāng)年投產(chǎn)，次年被評(píng)為國家技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)。

    1999年：安淳公司為湖南衡陽市氮肥廠、湖南岳陽化肥廠用30MPa氨合成系統(tǒng)的退役設(shè)備改造為30MPa壓力等級(jí)的甲烷化，為擴(kuò)建工程減少了投資，效果很好。

    2000年：鑒于甲烷化過程中CO、CO₂轉(zhuǎn)化為甲烷，造成氨合成工段放空氣增加，為此安淳公司提出以烴化替代甲烷化，并研制出了以銅鐵為主的烴化催化劑，并幫助岳陽、衡陽兩廠將甲烷化催化劑更換成為烴化催化劑，取得了顯著的運(yùn)行效果，反應(yīng)溫度220～250℃，出口(CO+CO₂)≤10×10^－6左右，(CO+CO₂)轉(zhuǎn)化為低碳醇與低碳烴，由水冷后分離器分離出來，送往氨合成工段的原料氣甲烷含量大幅減少，氨合放工段放空氣減少，原料氣利用率提高。

    2001年：安淳公司為山西豐喜集團(tuán)臨猗一化肥廠設(shè)計(jì)1套150 kt總氨／a雙甲氨合成系統(tǒng)，雙甲工藝為φ1400mm系統(tǒng)，壓力為12MPa，副產(chǎn)甲醇30kt，當(dāng)年投產(chǎn)成功。

    2002年：中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)合成氨原料醇烴化工藝進(jìn)行科技評(píng)議，評(píng)議認(rèn)為將甲烷化改造為烴化是雙甲工藝技術(shù)的大提升，是合成氨精制工藝又一次突破，居國內(nèi)外領(lǐng)先地位。同年，山西豐喜集團(tuán)臨猗二分廠按安淳公司設(shè)計(jì)的一分廠雙甲工藝流程，將銅洗改為雙甲工藝，并由安淳公司將其購置的甲醇內(nèi)件改制為甲烷化(烴化)內(nèi)件，壓力為30 MPa，一次開車成功：安淳公司為山西天脊化工集團(tuán)晉城公司設(shè)計(jì)制造220kt／a合成氨原料氣醇烴化裝置，當(dāng)年投產(chǎn)成功，該裝置甲醇化反應(yīng)器為φ2000mm，烴化反應(yīng)器為φ1800mm，壓力均為12.5MPa，這是目前最大的一套醇烴化裝置，烴化催化劑使用至今，效果一直很好，出口微量一直保持原來水平。

    2003年：安淳公司的合成氨原料氣雙甲精制工藝的提升技術(shù)醇烴化獲國務(wù)院頒發(fā)國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

    至此，山東德齊龍化工集團(tuán)有限公司的3套1830工程、河南心連心化工有限公司的1830工程，山東明水大化集團(tuán)有限公司的1830工程、山西晉城天澤化工有限公司的3040工程、江蘇恒盛化肥有限公司的1830工程、江蘇華昌化工股份有限公司的兩套1830工程紛紛采用醇烴化精制工藝，相繼在2004～2006年期間開車投產(chǎn)，使用效果很好。

    有人認(rèn)為甲醇化壓力越高，對(duì)反應(yīng)越有利，因此主張高壓甲醇化。提高壓力可提高CO、CO₂轉(zhuǎn)化率，但壓力達(dá)到12MPa后，CO、CO₂轉(zhuǎn)化率提高平緩，而壓縮能耗增加很快，因此選擇雙甲工藝操作壓力，必須綜合考慮能耗、投資、催化劑種類、壓縮機(jī)類性、前后系統(tǒng)流程以及副產(chǎn)品比例等因素，因地制宜選擇操作壓力。

    氨醇比：如果醇烴化(雙甲)精制—工藝是以凈化精制為主，副產(chǎn)甲醇為輔，例如某聯(lián)堿廠，其要求多產(chǎn)堿，即要多產(chǎn)氨、CO₂，同時(shí)又有退役高壓設(shè)備，氨醇比為15，系統(tǒng)壓力可選用30MPa，因?yàn)镃O含量低，副產(chǎn)醇少，需凈化精制的CO、CO₂壓縮到30MPa，噸氨甲醇凈化精制壓縮功消耗相對(duì)不大。如果氨醇比很少，即副產(chǎn)醇較多，如氨醇比在6∶1以下，進(jìn)甲醇化CO大于5％，則應(yīng)考慮中、低壓甲醇化，例如氨醇比為3∶1，甲醇化則采用低壓，因?yàn)榇藭r(shí)噸氨精煉氣壓縮功耗和噸醇原料氣壓縮電耗明顯降低，以5.0MPa與30MPa比較，噸醇電耗減少80～100kwh。

    催化劑性能：過去我國只有鋅鉻高壓甲醇催化劑，如果當(dāng)時(shí)提出醇烴化(雙甲)精制工藝，就只能在30MPa下運(yùn)行�，F(xiàn)在有了中壓聯(lián)醇催化劑，還有低壓高銅含量單醇催化劑，醇烴化(雙甲)精制工藝中的甲醇化就可采用中壓或低壓。如果有一種3.0MPa活性很好的甲醇或聯(lián)醇催化劑，當(dāng)然選用3.0MPa操作更合理，目前國內(nèi)研制出了新型的甲醇催化劑，其操作壓力為3.0～15.0MPa，所以甲醇化最低可選擇操作壓力為3.0MPa。

    系統(tǒng)流程：實(shí)際是根據(jù)原料氣、合成氣壓縮機(jī)的壓力段設(shè)置。

    埃及的SEMACOT氨廠，其壓縮機(jī)有220Pa和450Pa兩個(gè)壓力等級(jí)段，原來是220Pa下采用銅洗精制CO、CO₂，450 Pa下進(jìn)行氨合成。托普索公司于1993年將其工廠甲醇化技術(shù)應(yīng)用于在220 Pa壓力等級(jí)下生產(chǎn)甲醇同時(shí)串接甲烷化，精制CO、CO₂至10×10^－6，再加壓至450Pa進(jìn)行氨合成。

    我國有些氨廠高壓機(jī)，原料氣壓縮機(jī)分為低壓機(jī)和高壓機(jī)，低壓機(jī)出口壓力為5.0～6.0MPa，還有一種低壓機(jī)出口壓力為7.0～8.0 MPa，則在氨醇比較小時(shí)，可分別選用5.0～6.0 MPa或7.0～8.0 MPa壓力等級(jí)。

    甲烷化或烴化的壓力選擇，可與甲醇化同一等級(jí)，也可高于甲醇化的壓力，特別是有退役氨合成設(shè)備，為減少投資，可選擇30MPa，因?yàn)榇蓟�出�?CO+CO₂)只有0.2％～0.4％，噸氨精煉氣增加壓縮電耗相對(duì)較少。

    基于上述的道理，當(dāng)氨醇比很小時(shí)，一級(jí)醇化以產(chǎn)醇為主，優(yōu)選低壓：二級(jí)醇化主要是凈化CO、CO₂，同時(shí)又有退役氨合成設(shè)備，二級(jí)醇化及甲烷化可采用中壓或高壓。

    醇烴化(雙甲)精制工藝是利用甲醇化，將原料氣中CO、CO₂轉(zhuǎn)化成粗甲醇，同時(shí)凈化CO、CO₂，進(jìn)一步通過甲烷化或烴化，將少量CO、CO₂轉(zhuǎn)化為甲烷或可冷凝分離的烴化物，達(dá)到精制目的，使(CO+CO₂)降至10×10^－6左右，進(jìn)系統(tǒng)的原料氣中有CO、CO₂，還有硫、氯、氨等，CO含量由醇氨比確定，CO₂盡可能控制少一些，因?yàn)镃O₂含有兩個(gè)氧原子，轉(zhuǎn)化成甲醇同時(shí)生成水，使粗甲醇水含量多，精餾時(shí)多耗蒸汽：另外CO₂多消耗氫，使精制氣中H₂／N₂＜3，造成合成系統(tǒng)蹩壓放空，故原料氣中CO₂須＜0.2％，硫(包括無機(jī)、有機(jī)硫)、氯、氨都對(duì)甲醇觸媒有不可逆的毒害作用，應(yīng)控制在0.1×10^－6以內(nèi)。

    醇后氣CO含量高，增加甲烷化反應(yīng)的負(fù)荷，消耗氫多，生成甲烷多，氨合成放空量增大，噸氨原料消耗多，反應(yīng)醇后氣CO含量指標(biāo)應(yīng)控制低些。但要求過低了也有弊病。例如進(jìn)甲醇化CO為4％、CO₂為0.5％、甲醇化后出系統(tǒng)要求(CO+CO₂)為0.002％，總轉(zhuǎn)化率至要求達(dá)到99.9556％。其一，即甲醇化一次反應(yīng)是達(dá)不到如此高的轉(zhuǎn)化率，否則甲醇化需要催化劑大增：其二，加大循環(huán)量，以沖稀反應(yīng)未反應(yīng)的CO、CO₂，但又帶來另一個(gè)弊病，循環(huán)量大，帶出反應(yīng)熱多，使甲醇不能自熱平衡，甲醇化必須開電爐：其三，進(jìn)系統(tǒng)阻力大；其四，如此低的(CO+CO₂)在甲烷化時(shí)反應(yīng)熱少，溫升少。甲烷化必需外供熱，才能保證甲烷化正常運(yùn)行，進(jìn)甲烷化(CO+CO₂)越少，外加熱要求補(bǔ)充的越多。

    以100ktNH₃／a副產(chǎn)31.3kt粗醇為例：變換氣中CO 4.31％，原料氣中CO 5.95％、CO₂ 0.31％，醇后氣CO、CO₂含量與補(bǔ)充熱(以電功率計(jì)算)的關(guān)系見表1。

    由上表看出(CO+CO₂)為0.37％時(shí)(序號(hào)3)不需外供熱，但(CO+CO₂)下降為0.36％時(shí)(序號(hào)4)，需外供熱10.56 kW，(CO+CO₂)降至0.2％時(shí)，外供熱增加188.04 kW，即成份(CO+CO₂)下降44％，外供熱增加16.8倍，隨著(CO+CO₂)的降低，外供熱隨之增加直至(CO+CO₂)為0.002％時(shí)，外供熱(電)達(dá)到383.71 kW。

    國內(nèi)某廠的《18.30》工程中，引進(jìn)國外類似雙甲工藝，工作壓力為7.0～8.0 MPa，設(shè)計(jì)進(jìn)甲醇系統(tǒng)CO為4.26％、CO₂為0.94％，甲醇化后，(CO+CO₂)在ppm級(jí)，用常量儀表檢測不出，因此甲烷化溫度難以維持，甲烷化后微量超標(biāo)，而該裝置中的甲烷化反應(yīng)器又沒有設(shè)計(jì)電爐，外供熱困難一些，生產(chǎn)曾一度處于被動(dòng)，被迫在從進(jìn)甲醇入口處引一副線至甲烷化爐入口，用少量未經(jīng)甲醇化的工藝氣來調(diào)整入甲烷爐的工藝氣中總碳，以維持甲烷化反應(yīng)溫度。此實(shí)際例子說明了甲醇后(CO+CO₂)不能太低。

    基于上述原因，雙甲工藝中醇后氣(CO+CO₂)定為0.35％左右是一個(gè)優(yōu)化指標(biāo)。

    如果采用醇烴化精制工藝，上述指標(biāo)可根據(jù)系統(tǒng)配置情況作相應(yīng)調(diào)整，因?yàn)?CO+CO₂)轉(zhuǎn)化為低碳醇烴化物，可冷凝分離，氣體中CH₄含量幾乎沒有增加，不增加氨合成放空量，如此同樣的原料氣與甲烷化精制比較，可增產(chǎn)2％～3％合成氨。烴化不僅可替代雙甲工藝中的甲烷化，也可替代傳統(tǒng)的深度低變甲烷化，并可考慮采用淺度低變，以減少低變蒸汽消耗。

    合成氨原料氣雙甲精制工藝和提升技術(shù)醇烴化精制工藝，是湖南安淳高新技術(shù)有限公司的獨(dú)家技術(shù)，通過國家級(jí)鑒定，取得了多項(xiàng)國家發(fā)明專利，獲得國家高級(jí)別獎(jiǎng)勵(lì)的技術(shù)，經(jīng)過10多年努力，耗費(fèi)了包括采用雙甲工藝的許多人的心血，經(jīng)過不斷改進(jìn)提升，已經(jīng)成為系統(tǒng)的成熟技術(shù)，不僅有創(chuàng)新的概念、流程、設(shè)備、催化劑，還有10多年的運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)，如控制指標(biāo)、升溫還原方法以及特殊情況下的應(yīng)對(duì)方法等，新工藝比銅洗工藝節(jié)能、清潔；比深度低變甲烷化法節(jié)能：比低溫液氮洗滌法建設(shè)投資少。醇烴化副產(chǎn)了醇醚混合物，是一種清潔燃料，可望成為部份替代汽車汽油的車用燃料。因此新工藝有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)保效益，許多企業(yè)在新建或技術(shù)改造中采用本技術(shù)，為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了一定的貢獻(xiàn)。