由湖南安淳高新技術有限公司(以下簡稱安淳公司)發(fā)明的“雙甲工藝” 1990年問世,1994年1月化工部鑒定,1998年提升為醇烴化,于2002年4月由中國氮肥工業(yè)協(xié)會組織專家進行技術鑒定認為:由甲烷化發(fā)展成醇烴化是合成氨精制技術的新突破,為我國首創(chuàng)。2004年1月獲得國務院頒發(fā)的國家級科技進步二等獎,國家領導人胡錦濤主席、溫家寶總理親自授獎。2005年二月,獲得中國發(fā)明專利證書,專利證號為ZL02109000.9。此文件簡要介紹雙甲工藝醇烴化工藝,以慶祝獲得此獎。 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:
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)對大氣的污染。
3.清除“跑冒滴漏”銅液,大量稀氨水對江河水系污染。
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準流程,可調(diào)節(jié)氨醇比流程,雙級雙壓節(jié)能流程;第一級醇化產(chǎn)醇為主,第二級醇化凈化為主;第一級醇化采用中低壓,第二級采用中壓,烷化采用與氨合成等壓(利用氨合成退役高壓設備)。這些因地制宜流程1999年就已實施。
甲烷化的缺點
甲烷化有五大缺點:一是增加氨合成的放空量,例如每1%CO(或CO2)轉化1%CH4,相當于同樣多的原料氣,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;三是催化劑不能長久穩(wěn)定保持其高活性和高轉化率,即在使用初期可以使CO+CO2降到幾百個ppm,隨著催化劑使用時間增加,轉化率下降,醇后氣一氧化碳、二氧化碳含量會高起來;四是每0.1%一氧化碳靠自身反應熱只能升溫7.2攝氏度,一氧化碳二氧化碳混合氣降到幾百個ppm,需要外界補充大量的熱量才能維持反應溫度;五是對深度低變甲烷化工藝,進甲烷化CO的含量要求過低,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,即從醇化出來的極少量一氧化碳、二氧化碳轉化為常溫下(水冷)冷凝為液體的低碳醇、低碳烴而分離下來,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,二級甲烷化出口CO+CO2為0.05%-0.3%,甲醇催化劑可在很長時間內(nèi)保持這個指標。烴化反應熱較多,外界補充熱減少,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)過蒸餾除水后,加入汽油中(約15%-20%)作汽車燃料取得初步成功,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
由于醇烴化的先進性很快被合成氨企業(yè)采用,從1999年衡陽市氮肥廠將雙甲工藝改為醇烴化后,至2005年3月,全國已有31套裝置、573萬噸合成氨采用醇烴化裝置。
573萬噸合成氨醇烴化裝置,經(jīng)濟效益巨大,每年節(jié)約液氨6.303萬噸,電解銅1719噸,冰醋酸2865噸,蒸汽372.45萬噸,增產(chǎn)合成氨11.46萬噸,醇烴化將進銅洗的一氧化碳副產(chǎn)粗甲醇1.93萬噸,經(jīng)濟效益總計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)濟效益達33.5億元;其環(huán)保效益更加可觀,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”其實質(zhì)是甲醇化串甲烷化砍掉銅洗,其提升技術醇烴化砍掉甲烷化是湖南安淳發(fā)明的技術,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)明專利三項,獲得部級工程設計獎兩項,獲得國務院頒發(fā)國家科技進步二等獎,國家把此項技術列為“國家級科技成果重點推廣計劃”,無可爭辯,是以煤為原料的合成氨原料氣精制工藝的兩大突破,至今還沒有其他技術超過該兩項技術。