一种焦炉气制氨与cng的改进工艺
技术领域
1.本发明涉及化工、冶金、节能、环保领域，是一种有效减少废弃物排放、降低资源消耗的方法。


背景技术：

2.通常焦炉气中含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、甲烷、cnhm、有机硫。通常是将焦炉气总产量的50％用于回炉燃烧，余下的50％焦炉气用于制氨和cng。
3.焦炉气经过压缩、粗脱硫、变温吸附脱苯萘、精脱硫后送一级变压吸附分离出氢气用于氨合成，变压吸附制氢解吸气经过压缩、甲烷化、提纯甲烷化制造cng。由于一级变压吸附制氢装置无法吸附分离总硫达到氨合成气要求，因此前段必须设立两级脱硫系统。如果在制氢装置后脱硫，那么甲烷化过程就需要再建立脱硫装置。加氢脱硫需要升温，脱硫后需要冷却，能耗很大。该法变压吸附制氢过程，由于二氧化碳解吸过程与甲烷解吸过程需要氢气置换，因此氢气损失大，而且解吸气中足量的氢气才能在甲烷化过程中确保一氧化碳、二氧化碳转化率达到燃气要求。做cng必须要把一氧化碳转化干净，做lng必须把二氧化碳转化干净。两者都转化，氢气需要量大。
4.甲烷提纯过程产生的低浓甲烷气中含有微量一氧化碳、二氧化碳达不到氨合成气要求，无法直接用于氨合成，而且由于热值低无法返回焦炉做燃料，通常只能送低热值燃料管网，焦炉气中氮气成分无法直接用于制氨过程。
5.焦炉气经过压缩、粗脱硫、变温吸附脱苯萘、精脱硫后送甲烷化过程，把一氧化碳、二氧化碳、cnhm加氢生成烃类或甲烷，再经过变压吸附过程提纯甲烷与烃类生产cng或 lng，余气继续提纯氢氮气用于制氨过程。由于大量一氧化碳与二氧化碳用于甲烷化过程，导致转化过程能量损失，而且氢气与一氧化碳合成甲烷后产生的价值远低于用于制氨过程产生的价值。
6.达娜杉等cn110182761a公告了一种焦炉气制合成气的工艺，将焦炉气分离甲烷与不饱和烃成为富甲烷气，贫甲烷气用作合成气1，富甲烷作为烃类转化原料同时也是焦炉燃料；将40％以上焦炉蓄热室改为烃类转化室，烃类转化室与普通蓄热室的燃料气、助燃气、烟道气系统分隔设立，烃类转化室的助燃气供给变为富氧空气(含氮合成气)或纯氧(不含氮合成气)，转化室的气体反应温度不低于改造前的燃烧温度5℃且不能高于原燃烧温度，未作为烃类转化室的蓄热室仍然使用原来的燃料与空气系统；烃类转化室的燃料气、烟道气 (合成气2)出口与非烃类转化炉的蓄热室燃料气、烟道气及余热回收系统各自分开，由此实现焦炉气中烃类转化的目的；烃类转化室烧嘴改为转化型烧嘴，合成气1与合成2都是合成气原料，富氧的氮气供给总量就是含氮合成气氮气的总量。对于新建焦炉，该专利有利于降低生产成本，但是对于已经建好的焦炉改变工艺操作难度大，而且需要停炉。
7.本发明的目的是不改变原来焦炉的设计与操作来实现氨合成气与cng气体的制造。


技术实现要素：

8.焦炉气制氨与cng的改进工艺，将焦炉气经过压缩到0.4～1.8mpa，经过变换把一氧化碳转化为氢气与二氧化碳称为变换气，变换气一氧化碳浓度≤0.5％，经过变压吸附脱除硫化氢、有机硫、二氧化碳、cnhm、部分甲烷称为脱碳气，脱碳气一氧化碳与二氧化碳总和≤1.0％，脱碳气送精脱硫净化达到总硫≤0.1ppm称为精脱气，这个是由于气体浓度是甲烷化操作需要。
9.变压吸附脱碳同时获得与焦炉气热值相差
±
5％以内的再生气，再生气回流进入焦炉燃料气。脱碳过程把苯萘硫脱除，苯萘硫在解吸气中送回焦炉燃烧，利用焦炉燃烧气系统共同处理苯萘硫成本低，不需要在本分离装置处置苯萘硫，节约了建设与操作费用。脱碳解吸气热值与焦炉气相差不大，对于焦炉的操作没有影响，有利于焦炉的稳定工作。
10.精脱气送入甲烷化净化装置脱除一氧化碳与二氧化碳到总和≤10ppm称为甲烷化气；这个浓度达到合成气要求，即使甲烷净化操作失误，也不会使氨合成系统中毒，而且制造的cng毒性可以达到燃气标准的要求。
11.甲烷化气送变压吸附提纯装置制得甲烷浓度95％以上的cng，cng毒性气体浓度和热值符合燃气标准，同时获得甲烷浓度≤8％的粗脱气；粗脱气进入变压吸附精脱装置分离甲烷到浓度≤0.5％称为精脱气送氨合成系统，解吸气压缩送入粗脱装置循环分离。
12.这个方法与先甲烷化后制氨合成气过程相比，减少了大量苯萘硫变温吸附或加氢转化过程，节约了能耗。减少了甲烷化过程大量一氧化碳、二氧化碳、不饱和烃的加氢过程，节约了氢气。
13.本发明是将返回燃气系统的气量相同的焦炉气多压缩的方法来降低合成甲烷化消耗，总能耗比传统工艺低很多。而且没有产生低热值气体。
附图说明
14.附图1是焦炉气制氨与cng的改进工艺示意流程图。
具体实施方式
15.实施例1：利用25000nm3/h焦炉气热值3840大卡/nm3，制氨与cng的改进工艺，将31000nm3/h焦炉气经过压缩到0.4mpa，经过变换把一氧化碳转化为氢气与二氧化碳称为变换气，变换气一氧化碳浓度0.5％，经过变压吸附脱除硫化氢、有机硫、二氧化碳、cnhm、部分甲烷得到25000nm3/h脱碳气，脱碳气一氧化碳与二氧化碳总和1.0％，脱碳气送精脱硫净化达到总硫0.1ppm称为精脱气；同时获得6000nm3/h3840大卡/nm3的再生气，再生气回流进入焦炉燃料气。
16.精脱气压缩到1.8mpa，送入甲烷化净化装置脱除一氧化碳与二氧化碳到总和10ppm 称为甲烷化气；甲烷化气送变压吸附提纯装置制得甲烷浓度95％以上的cng，cng毒性气体浓度和热值符合燃气标准，同时获得甲烷浓度8％的粗脱气；粗脱气进入变压吸附精脱装置分离甲烷到浓度0.3％称为精脱气送氨合成系统，解吸气压缩送入粗脱装置循环分离，整个装置没有低热值燃气。
17.实施例2：利用35000nm3/h焦炉气热值4000大卡/nm3，制氨与cng的改进工艺，将39000nm3/h焦炉气经过压缩到1.6mpa，经过变换把一氧化碳转化为氢气与二氧化碳称为变
换气，变换气一氧化碳浓度0.5％，经过变压吸附脱除硫化氢、有机硫、二氧化碳、cnhm、部分甲烷得到35000nm3/h脱碳气，脱碳气一氧化碳与二氧化碳总和0.8％，脱碳气送精脱硫净化达到总硫0.1ppm称为精脱气；同时获得4000nm3/h4000大卡/nm3再生气，再生气回流进入焦炉燃料气。
18.精脱气送入甲烷化净化装置脱除一氧化碳与二氧化碳到总和10ppm称为甲烷化气；甲烷化气送变压吸附提纯装置制得甲烷浓度95％以上的cng，cng毒性气体浓度和热值符合燃气标准，同时获得甲烷浓度7％的粗脱气；粗脱气进入变压吸附精脱装置分离甲烷到浓度0.5％称为精脱气送氨合成系统，解吸气压缩送入粗脱装置循环分离，整个装置没有低热值燃气。
19.实施例3：利用35000nm3/h焦炉气热值4000大卡/nm3，制氨与cng的改进工艺，将40000nm3/h焦炉气经过压缩到0.8mpa，经过变换把一氧化碳转化为氢气与二氧化碳称为变换气，变换气一氧化碳浓度0.5％，经过变压吸附脱除硫化氢、有机硫、二氧化碳、cnhm、部分甲烷得到35000nm3/h脱碳气，脱碳气一氧化碳与二氧化碳总和0.8％，脱碳气送精脱硫净化达到总硫0.1ppm称为精脱气；同时获得5000nm3/h4000大卡/nm3再生气，再生气回流进入焦炉燃料气。
20.精脱气压缩到1.6mpa，送入甲烷化净化装置脱除一氧化碳与二氧化碳到总和10ppm 称为甲烷化气；甲烷化气送变压吸附提纯装置制得甲烷浓度95％以上的cng，cng毒性气体浓度和热值符合燃气标准，同时获得甲烷浓度8％的粗脱气；粗脱气进入变压吸附精脱装置分离甲烷到浓度0.5％称为精脱气送氨合成系统，解吸气压缩送入粗脱装置循环分离，整个装置没有低热值燃气。