由湖南安淳高新技术有限公司(以下简称安淳公司)发明的“双甲工艺” 1990年问世,1994年1月化工部鉴定,1998年提升为醇烃化,于2002年4月由中国氮肥工业协会组织专家进行技术鉴定认为:由甲烷化发展成醇烃化是合成氨精制技术的新突破,为我国首创。2004年1月获得国务院颁发的国家级科技进步二等奖,国家领导人胡锦涛主席、温家宝总理亲自授奖。2005年二月,获得中国发明专利证书,专利证号为ZL02109000.9。此文件简要介绍双甲工艺醇烃化工艺,以庆祝获得此奖。 双甲工艺替代铜洗合成氨原料气甲醇化、甲烷化净化精制工艺,砍掉了原有的铜洗工艺,是合成氨生产的一次大突破。
“双甲新工艺”与铜洗比较有下述优点:
1.节约贵重原材料铜、醋酸、液氨,降低合成氨成本。
2.消除铜洗再生产对大气的污染。
3.清除“跑冒滴漏”铜液,大量稀氨水对江河水系污染。
4.被铜洗的2%CO变成了粗甲醇,吨氨生成粗甲醇42kg。
5.双甲工艺比铜洗操作稳定,精制后CO+CO2 由20-30ppm降至10ppm以下。
双甲工艺有醇化烷化等压标准流程,可调节氨醇比流程,双级双压节能流程;第一级醇化产醇为主,第二级醇化净化为主;第一级醇化采用中低压,第二级采用中压,烷化采用与氨合成等压(利用氨合成退役高压设备)。这些因地制宜流程1999年就已实施。
甲烷化的缺点
甲烷化有五大缺点:一是增加氨合成的放空量,例如每1%CO(或CO2)转化1%CH4,相当于同样多的原料气,减少5.8%的氨产量,因此要尽量减少进入的一氧化碳、二氧化碳含量,有人提出降到2000ppm以下;二是第二级甲醇化受平衡限制,CO降低不下去。如压力24MPa,,温度240℃,其最低CO含量为166ppm。所以醇后气一氧化碳、二氧化碳降到200ppm是困难的;三是催化剂不能长久稳定保持其高活性和高转化率,即在使用初期可以使CO+CO2降到几百个ppm,随着催化剂使用时间增加,转化率下降,醇后气一氧化碳、二氧化碳含量会高起来;四是每0.1%一氧化碳靠自身反应热只能升温7.2摄氏度,一氧化碳二氧化碳混合气降到几百个ppm,需要外界补充大量的热量才能维持反应温度;五是对深度低变甲烷化工艺,进甲烷化CO的含量要求过低,低变消耗蒸汽越多。
醇烃化工艺替代甲醇化
醇烃化新工艺,将甲烷化改催化剂为醇烃化,即从醇化出来的极少量一氧化碳、二氧化碳转化为常温下(水冷)冷凝为液体的低碳醇、低碳烃而分离下来,因而不增加合成放空量。同样多的原料气用烃化比甲烷化多增产3%合成氨。
醇烃化替代甲烷化,二级甲烷化出口CO+CO2为0.05%-0.3%,甲醇催化剂可在很长时间内保持这个指标。烃化反应热较多,外界补充热减少,节约能源。烃化催化剂经久耐用,分离液体是优质燃料。
将甲醇化改为醇醚化,改换催化剂,一氧化碳、二氧化碳转化为二甲醚含量很高的醇醚混合物;利用醇醚化的醇醚混合物经过蒸馏除水后,加入汽油中(约15%-20%)作汽车燃料取得初步成功,给醇烃化留下更大的发展空间。
31套醇烃化装置效益巨大
由于醇烃化的先进性很快被合成氨企业采用,从1999年衡阳市氮肥厂将双甲工艺改为醇烃化后,至2005年3月,全国已有31套装置、573万吨合成氨采用醇烃化装置。
573万吨合成氨醇烃化装置,经济效益巨大,每年节约液氨6.303万吨,电解铜1719吨,冰醋酸2865吨,蒸汽372.45万吨,增产合成氨11.46万吨,醇烃化将进铜洗的一氧化碳副产粗甲醇1.93万吨,经济效益总计6.07亿元。
环保效益巨大,每年减少含有害气体排放280×106Nm3。每年减少含有铜液氨氮污水排放3.5×106吨。
若全国以煤为原料的合成氨装置全部采用醇烃化工艺,则年增经济效益达33.5亿元;其环保效益更加可观,每年减少有害气体排放1547×106Nm3,减少含有铜液氨氮污水排放19.3×106吨。
真正的大突破
“双甲工艺”其实质是甲醇化串甲烷化砍掉铜洗,其提升技术醇烃化砍掉甲烷化是湖南安淳发明的技术,是以煤为原料的合成氨原料气精制工艺的两大突破(砍掉铜洗,砍掉甲烷化),共获得发明专利三项,获得部级工程设计奖两项,获得国务院颁发国家科技进步二等奖,国家把此项技术列为“国家级科技成果重点推广计划”,无可争辩,是以煤为原料的合成氨原料气精制工艺的两大突破,至今还没有其他技术超过该两项技术。