由湖南安淳高新技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)安淳公司)發(fā)明的“雙甲工藝” 1990年問(wèn)世,1994年1月化工部鑒定,1998年提升為醇烴化,于2002年4月由中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)組織專(zhuān)家進(jìn)行技術(shù)鑒定認(rèn)為:由甲烷化發(fā)展成醇烴化是合成氨精制技術(shù)的新突破,為我國(guó)首創(chuàng)。2004年1月獲得國(guó)務(wù)院頒發(fā)的國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人胡錦濤主席、溫家寶總理親自授獎(jiǎng)。2005年二月,獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利證書(shū),專(zhuān)利證號(hào)為ZL02109000.9。此文件簡(jiǎn)要介紹雙甲工藝醇烴化工藝,以慶祝獲得此獎(jiǎng)。 雙甲工藝替代銅洗合成氨原料氣甲醇化、甲烷化凈化精制工藝,砍掉了原有的銅洗工藝,是合成氨生產(chǎn)的一次大突破。
“雙甲新工藝”與銅洗比較有下述優(yōu)點(diǎn):
1.節(jié)約貴重原材料銅、醋酸、液氨,降低合成氨成本。
2.消除銅洗再生產(chǎn)對(duì)大氣的污染。
3.清除“跑冒滴漏”銅液,大量稀氨水對(duì)江河水系污染。
4.被銅洗的2%CO變成了粗甲醇,噸氨生成粗甲醇42kg。
5.雙甲工藝比銅洗操作穩(wěn)定,精制后CO+CO2 由20-30ppm降至10ppm以下。
雙甲工藝有醇化烷化等壓標(biāo)準(zhǔn)流程,可調(diào)節(jié)氨醇比流程,雙級(jí)雙壓節(jié)能流程;第一級(jí)醇化產(chǎn)醇為主,第二級(jí)醇化凈化為主;第一級(jí)醇化采用中低壓,第二級(jí)采用中壓,烷化采用與氨合成等壓(利用氨合成退役高壓設(shè)備)。這些因地制宜流程1999年就已實(shí)施。
甲烷化的缺點(diǎn)
甲烷化有五大缺點(diǎn):一是增加氨合成的放空量,例如每1%CO(或CO2)轉(zhuǎn)化1%CH4,相當(dāng)于同樣多的原料氣,減少5.8%的氨產(chǎn)量,因此要盡量減少進(jìn)入的一氧化碳、二氧化碳含量,有人提出降到2000ppm以下;二是第二級(jí)甲醇化受平衡限制,CO降低不下去。如壓力24MPa,,溫度240℃,其最低CO含量為166ppm。所以醇后氣一氧化碳、二氧化碳降到200ppm是困難的;三是催化劑不能長(zhǎng)久穩(wěn)定保持其高活性和高轉(zhuǎn)化率,即在使用初期可以使CO+CO2降到幾百個(gè)ppm,隨著催化劑使用時(shí)間增加,轉(zhuǎn)化率下降,醇后氣一氧化碳、二氧化碳含量會(huì)高起來(lái);四是每0.1%一氧化碳靠自身反應(yīng)熱只能升溫7.2攝氏度,一氧化碳二氧化碳混合氣降到幾百個(gè)ppm,需要外界補(bǔ)充大量的熱量才能維持反應(yīng)溫度;五是對(duì)深度低變甲烷化工藝,進(jìn)甲烷化CO的含量要求過(guò)低,低變消耗蒸汽越多。
醇烴化工藝替代甲醇化
醇烴化新工藝,將甲烷化改催化劑為醇烴化,即從醇化出來(lái)的極少量一氧化碳、二氧化碳轉(zhuǎn)化為常溫下(水冷)冷凝為液體的低碳醇、低碳烴而分離下來(lái),因而不增加合成放空量。同樣多的原料氣用烴化比甲烷化多增產(chǎn)3%合成氨。
醇烴化替代甲烷化,二級(jí)甲烷化出口CO+CO2為0.05%-0.3%,甲醇催化劑可在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持這個(gè)指標(biāo)。烴化反應(yīng)熱較多,外界補(bǔ)充熱減少,節(jié)約能源。烴化催化劑經(jīng)久耐用,分離液體是優(yōu)質(zhì)燃料。
將甲醇化改為醇醚化,改換催化劑,一氧化碳、二氧化碳轉(zhuǎn)化為二甲醚含量很高的醇醚混合物;利用醇醚化的醇醚混合物經(jīng)過(guò)蒸餾除水后,加入汽油中(約15%-20%)作汽車(chē)燃料取得初步成功,給醇烴化留下更大的發(fā)展空間。
31套醇烴化裝置效益巨大
由于醇烴化的先進(jìn)性很快被合成氨企業(yè)采用,從1999年衡陽(yáng)市氮肥廠(chǎng)將雙甲工藝改為醇烴化后,至2005年3月,全國(guó)已有31套裝置、573萬(wàn)噸合成氨采用醇烴化裝置。
573萬(wàn)噸合成氨醇烴化裝置,經(jīng)濟(jì)效益巨大,每年節(jié)約液氨6.303萬(wàn)噸,電解銅1719噸,冰醋酸2865噸,蒸汽372.45萬(wàn)噸,增產(chǎn)合成氨11.46萬(wàn)噸,醇烴化將進(jìn)銅洗的一氧化碳副產(chǎn)粗甲醇1.93萬(wàn)噸,經(jīng)濟(jì)效益總計(jì)6.07億元。
環(huán)保效益巨大,每年減少含有害氣體排放280×106Nm3。每年減少含有銅液氨氮污水排放3.5×106噸。
若全國(guó)以煤為原料的合成氨裝置全部采用醇烴化工藝,則年增經(jīng)濟(jì)效益達(dá)33.5億元;其環(huán)保效益更加可觀(guān),每年減少有害氣體排放1547×106Nm3,減少含有銅液氨氮污水排放19.3×106噸。
真正的大突破
“雙甲工藝”其實(shí)質(zhì)是甲醇化串甲烷化砍掉銅洗,其提升技術(shù)醇烴化砍掉甲烷化是湖南安淳發(fā)明的技術(shù),是以煤為原料的合成氨原料氣精制工藝的兩大突破(砍掉銅洗,砍掉甲烷化),共獲得發(fā)明專(zhuān)利三項(xiàng),獲得部級(jí)工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)兩項(xiàng),獲得國(guó)務(wù)院頒發(fā)國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),國(guó)家把此項(xiàng)技術(shù)列為“國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”,無(wú)可爭(zhēng)辯,是以煤為原料的合成氨原料氣精制工藝的兩大突破,至今還沒(méi)有其他技術(shù)超過(guò)該兩項(xiàng)技術(shù)。