[發明專利]一種氨合成的氨分離工藝

無效

• 申請號: 201010286307.4
• 申請日: 2010-09-19
• 公開（公告）號: CN101935056A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 胡明輔;張旭;別玉;宋鵬云;朱孝欽;常靜華;毛文元
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01C1/12
• 分類號: C01C1/12
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及一種氨合成的氨分離工藝，尤其涉及一種吸收式分氨工藝。

背景技術

由氮氫氣合成氨，由于合成反應后氣體中氨含量不高，一般只有12％～22％，故需要從出塔合成氣(主要是氮、氫、氨氣，在此稱為產品氣)中把氨分離出來(常簡稱“分氨”)，剩余的氮氫氣體(稱為循環氣)再返回循環使用。分氨的方法主要有冷凝法和吸收法，目前基本上都采用冷凝法。在合成氨發展史上，曾采用過吸收法，但由于所采用的吸收劑為水，分氨后循環氣中夾帶有水，會導致氨合成的催化劑中毒，而且高壓下氮氣和氫氣會溶于水中，由此導致氮氣和氫氣的損失，因此在大型合成氨工業中吸收分氨流程被淘汰，僅用于一些生產氨水的小化肥工藝。冷凝分氨雖然克服了催化劑中毒等問題，但是必須在高壓下使合成氣充分降溫，需要在氨冷環節消耗大量的制冷功。如果操作壓力降低，冷凝分氨的難度將進一步增加。而吸收分氨可在較低的壓力下達到較好的分離效果。

楊景昌等人發表在《化肥工業》第34卷第4期24～29頁的論文“低溫余熱驅動的合成氨吸收分離及其與冷凝分離的比較”提出了利用硝酸鋰吸收法分氨，從氨分離效果方面與冷凝法對比，當操作壓力較高時，兩種方法基本相當，但當操作壓力降低至10MPa時，吸收法的優勢非常明顯，如果操作壓力進一步降低至6Mpa，冷凝法變得非常困難，而吸收法則仍容易實現。從能源消耗來說，冷凝法所消耗的主要是制冷功，即高品位能源，而吸收法消耗的主要是低溫熱能，這在氨合成工藝中是非常充裕的，即吸收法具有明顯節能優勢，而且隨著操作壓力的降低，其優勢更加突出。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種吸收式制冷與吸收式分氨結合的分氨工藝，充分利用氨合成氣的余熱，發揮吸收分氨在低壓操作中的突出優勢和吸收制冷節約高品質能源的優勢，最大程度地實現節能降耗。

本發明氨合成的氨分離工藝的技術方案是：將傳統的吸收分氨和吸收制冷兩個工藝單元合并為一個單元流程；進行氨合成后的產品氣經過高溫余熱回收后進入本工藝的蒸氨塔(1)加熱工質對富液，富液被加熱后氨蒸發成氣體氨進入冷凝器(2)被冷凝成液氨，液氨一部分作為產品貯藏，另一部分作為冷凍劑經過節流閥(3)減壓蒸發成氣氨進入氨冷器(9)輸出冷量，而后進入吸收器(5)被工質對貧液吸收，吸收氨后的工質對富液由循環泵(6)送至蒸氨塔(1)加熱蒸氨；從蒸氨塔(1)出來的產品氣進入分氨塔(4)被工質對貧液吸收其中的氨，不被吸收的氣體(主要是氮、氫氣，稱為循環氣)進入循環壓縮工段繼續使用；在蒸氨塔(1)中被加熱蒸發了氨的工質對貧液經過氨冷器(10)冷卻降低溫度，一部分經調節閥(8)減壓送至吸收器(5)吸收來自氨冷器(9)的氣氨，另一部分由貧液泵(7)送至分氨塔(4)吸收產品氣中的氣氨；

所述蒸氨塔、分氨塔和吸收器的操作壓力分別是1.5～3.5Mpa、1.6～4.2Mpa和0.2～0.8Mpa；進入蒸氨塔的產品氣壓力為1.7～4.3MPa，溫度為120～250℃，出塔溫度為80～200℃，進入水冷器降為25～60℃。出蒸氨塔的貧液溫度為60～150℃，經水冷器冷卻至25～60℃，再經氨冷器冷卻至一5～15℃。

吸收分氨與吸收制冷工藝中消耗的熱量來自氨合成氣的低位余熱。

吸收分氨與吸收制冷采用的工質對為硫氰酸鈉一氨工質對。

制冷過程中的冷源液氨取自產品液氨。

本發明將傳統的吸收分氨和吸收制冷兩個工藝單元流程合并為一個單元流程，由吸收制冷為分氨系統提供所需的冷量，分氨與制冷共用一個蒸氨塔，二者間既存在傳熱過程，又有傳質過程。同時充分利用大量的工藝低品位熱量，這部分熱量在傳統流程中以廢熱的形式被循環冷卻水帶走，耗散在環境中。具體流程是：進行氨合成后的工藝氣體(產品氣)經過高溫余熱回收后進入蒸氨塔加熱工質對富液，富液被加熱后氨蒸發成氣體氨進入冷凝器，氣體氨即被冷凝成液氨，液氨一部分作為產品貯藏，另一部分作為冷凍劑經過節流閥減壓蒸發成氣氨進入氨冷器輸出冷量，而后進入吸收器被工質對貧液吸收，吸收氨后的工質對富液由循環泵送至蒸氨塔加熱蒸氨；從蒸氨塔出來的產品氣進入分氨塔被工質對貧液吸收其中的氨，不被吸收的氣體(循環氣)進入循環壓縮工段繼續使用；在蒸氨塔中被加熱蒸發了氨的工質對貧液經過氨冷器冷卻降低溫度，由貧液泵送至分氨塔吸收產品氣中的氨、送至吸收器吸收用于冷卻后的氣氨。