[實用新型]一種氨合成新鮮氣的干燥凈化裝置

無效

• 申請號: 200920075967.0
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN201525756U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 楊震東;陸歡慶;陳晏;支紅利;張仲敏
• 申請（專利權）人: 上海國際化建工程咨詢公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本實用新型涉及合成氨氣體的凈化領域，特別涉及一種氨合成新鮮氣的干燥凈化裝置，通過該干燥凈化設備，可以優化用于通過壓縮的合成氣升壓后直接送入催化反應器的合成氨流程。

背景技術

目前合成氨回路的流程主要為塔前分氨流程和塔后分氨流程。塔后分氨的基本流程是新鮮合成氣經過壓縮機的低壓缸壓縮升壓、干燥凈化后再送入壓縮機高壓缸壓縮升壓，之后與循環氣混合、進一步升壓并在加熱后直接送入氨合成塔，一部分氫氣(H₂)和氮氣(N₂)在氨合成催化劑作用下反應生成氨(NH₃)，反應后的合成氣經回收熱量后，通過一系列冷卻后冷凝分氨，分離出的液體即為產品氨；分離出的氣體即循環氣經過冷交換器回收冷量，一部分作為馳放氣送出回路，其他氣體作為循環氣送至壓縮機與新鮮合成氣混合。

塔前分氨的基本流程是新鮮合成氣沒有經過干燥凈化，氣體中含有150-200ppmvH₂O，經壓縮機升壓后與合成塔出口氣混合，全部氣體通過冷卻后冷凝分氨，分離出的液體為產品氨，而合成氣中的水分和微量的CO₂夾帶在產品氨中送出回路；分離出的氣體經冷交換器和熱交換器加熱后進入氨合成塔，一部分氫氣(H₂)和氮氣(N₂)在氨合成催化劑作用下反應生成氨(NH₃)，反應后的合成氣經回收熱量后，一部分作為馳放氣送出回路，其他氣體作為循環氣送至壓縮機與新鮮合成氣混合。

塔后分氨流程與塔前分氨流程相比有以下優點：

(1)塔后分氨流程合成回路的“冷”“熱”位置更合理。新鮮合成氣與循環氣一起從壓縮機出口排出，經熱交換熱器加熱后直接進入氨合成塔，這部分合成氣沒有經過冷卻冷凍系統，冷量需求降低，節省冷卻水和冷凍氨消耗。

(2)塔后分氨流程能耗低。新鮮合成氣與循環氣一起只經過熱交換器就進入合成塔，相同壓縮機排出壓力下，氨合成壓力高，有利于氨合成反應，循環量低，回路總阻力降低，節省壓縮機循環段功耗。

(3)塔后分氨流程新鮮合成氣的加入位置合理，合成塔性能更優。塔后分氨流程中新鮮合成氣在循環氣入合成塔之前加入，使進入氨合成塔的合成氣中氨含量降低，有利于氨的合成，循環量降低，回路總阻力降低，節省壓縮機循環段功耗。合成氣從氨合成塔出來經回收熱量后直接送入冷卻冷凍系統，氨濃度最高，冷凝效果較好，冷量需求減少。

而塔前分氨流程中新鮮氣在冷卻之前與合成塔出口氣體混合，使出塔合成氣中氨濃度下降，消耗較大的冷卻冷凍負荷，且沒有得到較好的冷凝分氨效果，導致入合成塔氣體中氨濃度較高，整體能耗高，合成塔性能差。

(4)塔后分氨流程馳放氣位置合理。弛放氣在分氨回收冷量之后送出回路，此處為回路惰性氣體含量最高，因此馳放氣少；而且氨含量較低，可以省卻塔前分氨流程弛放氣的2臺高壓設備例如弛放氣氨冷器和弛放氣分離器，回收氨的設備投資降低。而且塔前分氨流程中馳放氣位置在合成塔出口熱交換器之后，該點氨濃度最高，惰性氣含量最低，弛放效率低，缺點明顯。

(5)塔后分氨流程綜合能耗低。

傳統氨合成回路為塔前分氨流程。塔前分氨流程能耗高，熱量利用和換熱網絡不先進，塔后分氨流程具有明顯節能優勢，因此目前新建合成回路一般都采用塔后分氨流程；因為節能和增產的目的，很多舊裝置也將塔前分氨流程改進到塔后分氨流程。

由于合成氣中含有的水分和碳氧化合物是氨合成催化劑的毒物，這些毒物持續流入將造成催化劑中毒，嚴重影響催化劑活性。一般大中型氨合成裝置對入塔氣中的氧含量要求是小于10ppmv(以氧原子計)。為適應塔后分氨流程即新鮮合成氣與循環氣混合升壓后直接送入氨合成塔，需要將新鮮合成氣中的水分和碳氧化合物脫除。

目前將新鮮合成氣中的水分和碳氧化合物脫除的方法有兩種，一種是分子篩凈化，另一種是液氨洗滌凈化。通過分子篩裝置可以脫去合成氣中的水分，但若要同時脫去碳氧化物，則分子篩吸附劑的裝量要大大增加。分子篩裝置的凈化程度能達到合成氣凈化的要求，進入氨合成塔氣體中氨含量低，合成性能好。但是分子篩裝置的弊端是需要周期性的切換再生。為此需要用于控制再生和切換的程控閥，等級高，數量多，操作復雜；分子篩再生需要消耗熱量(例如中壓蒸汽)和再生氣體；再生氣循環回壓縮機低壓缸造成壓縮機運行不穩定，功耗增加；切換再生必須要求吸附器一用一備，造成投資大，占地面積大；程控閥為易損設備，如果損壞或者密封性能下降，需要停車檢修影響生產，而分子篩切出檢修不可取，會造成毒物帶入回路，氨合成催化劑中毒，活性下降。