中、小氮肥中压联醇和低压甲醇联氨工艺浅议

式中
V新——补入新鲜气量，m3/h；
I新——新鲜气惰性气浓度，％；
I放——放空气惰性气浓度，％。
实际生产中吨醇放空气量一般在400～500 m3，放空气中有效气（H2＋CO）在65～70％之间，其中H2为60％左右。大量有效气体的放空是造成甲醇成本高的主要原因，亦是不提倡建立完全独立单醇装置的关键。
联氨工艺是将放空气回收于氨生产系统消化，由于放空气中同时存在较多的对氨生产来说是惰性的气体（CH4＋Ar），造成氨合成放空气量增加，放空气中含N2，可以减少氨生产系统造气的加N2量，当合成氨系统能力不足时，难以合理而有效地回收。随着行业技术的进步和联氨生产工艺的完善，放空气处理方法的改进，利用本身压力将H2气回收，H2气回收率≥80％，H2浓度≥85％，可直接回收于甲醇生产系统中。这项改进使联氨工艺中甲醇原料生产消耗及成本大幅度降低，独立性提高，总体醇氨比升高，极大地提高了联醇工艺技术经济的可行性。
5 中压联醇与低压甲醇联氨甲醇产品的能耗比较
5.1 电耗
中、小氮肥联醇工艺多与铜洗同压力级，是联醇工艺从属于合成氨所决定的。我们知道甲醇合成CO转化率是随压力的升高而增大，当反应温度250℃时，合成压力从5.0MPa升至13.0MPa的过程，CO转化率的变化曲线已趋向平缓，联醇选取与铜洗同压力级并非是甲醇合成的理想压力。目前国内外甲醇合成已向低压（5.0MPa）方向发展，低压合成则意味着电耗的降低。根据压缩机段级理论耗功率计算，吨醇耗气为2900m3时，合成压力由联醇工艺12.0MPa降至联氨工艺5.0MPa时，吨醇节电大约100 kW·h。
联醇工 艺受醇氨比的限制，新鲜气中CO含量低，循环比值小，甚至可做到新鲜气一次性通过，不启用循环机。而联氨工艺补入新鲜气中CO含量高，循环比值大，两种工 艺压力不同，入合成塔甲醇含量有差别，但差异不是很大。出合成塔甲醇含量两种工艺相差较大，低压合成塔出口甲醇含量控制在6%左右，而中压合成塔出口甲醇 含量仅为3％左右。两者比较，低压甲醇联氨工艺的醇净值要高得多，估算生产一吨粗醇输送入塔气量低压醇塔需要14500 m3，而中压醇塔需要24500 m3，高醇净值意味着生产单位甲醇循环量及输送气体能耗的降低。
联醇工艺的主要功能是作为气体净化手段串连于氨生产系统，全部原料气通过联醇装置，原料气CO含量低，导致联醇装置运行的低效率及投入与产出的低比值，亦是中压联醇工艺产品电耗高的原因。
另外，低压5.0MPa合成的联氨采用四段往复式压缩机，结构相对简化，以蒸汽驱动替代电机，运行比较成熟，此项改动效益十分明显，当然以汽带电驱动要根据厂家具体条件定夺。
仅从以上因素分析，低压甲醇联氨工艺的突出优势是电耗低。联氨工艺对CO和CO2的净化要求更加宽松，甲醇合成为终端生产工序，不设铜洗，亦是电耗低的原因。定量地核算吨醇的综合电耗，与各生产装置的规格、工艺的合理性及管理水平的高低密切相关，将吨醇综合电耗控制在1000 kW·h内是完全可以做到的。
5.2 甲醇合成反应热的回收
生产条件下甲醇合成反应热大约是氨合成反应热的2倍，联醇工艺合成反应热的回收利用经历了一个发展完善的过程，初期中压联醇仅是氨生产系统的一个气体净化工序，粗醇产量低，对醇合成热回收未加重视。近期联醇工艺设前置式废热锅炉回收反应热，由于联醇工艺的特点限制，热回收率一般不超过70％，吨醇副产蒸汽量不超过800 kg，一般仅为500 kg左右，且副产蒸汽品位较低。目前多数联醇装置仍未进行热回收，主要是原料气CO含量低，副产蒸汽量少，甚至可能出现热不平衡状况。
相比之下，低压甲醇联氨工艺合成塔反应热的回收率要高得多，回收率因塔结构而异，以水冷式反应器水相变移出反应热回收率最高。由于水冷式内件甲醇反应床层 布于沸水中，水转化为蒸汽直接吸收反应热，较气冷式内件热回收率高。以水管式甲醇合成塔为例，进出气体温度差≤30℃，气体出入携带热量差值较小，几乎所 有反应热被吸收转化为蒸汽，吨醇副产蒸汽量可达1.0 t左右，而且副产蒸汽的品位要大大高于联醇工艺副产汽。反应热回收率提高，不仅降低了循环比，气体入水冷负荷亦减小，冷却水耗能降低。