[發(fā)明專(zhuān)利]一種氨合成的氨分離工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010286307.4
• 申請(qǐng)日: 2010-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101935056A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡明輔;張旭;別玉;宋鵬云;朱孝欽;常靜華;毛文元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01C1/12
• 分類(lèi)號(hào): C01C1/12
• 代理公司: 昆明今威專(zhuān)利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(shù)

由氮?dú)錃夂铣砂保捎诤铣煞磻?yīng)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(chēng)為產(chǎn)品氣)中把氨分離出來(lái)(常簡(jiǎn)稱(chēng)“分氨”)，剩余的氮?dú)錃怏w(稱(chēng)為循環(huán)氣)再返回循環(huán)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(fā)展史上，曾采用過(guò)吸收法，但由于所采用的吸收劑為水，分氨后循環(huán)氣中夾帶有水，會(huì)導(dǎo)致氨合成的催化劑中毒，而且高壓下氮?dú)夂蜌錃鈺?huì)溶于水中，由此導(dǎo)致氮?dú)夂蜌錃獾膿p失，因此在大型合成氨工業(yè)中吸收分氨流程被淘汰，僅用于一些生產(chǎn)氨水的小化肥工藝。冷凝分氨雖然克服了催化劑中毒等問(wèn)題，但是必須在高壓下使合成氣充分降溫，需要在氨冷環(huán)節(jié)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(jìn)一步增加。而吸收分氨可在較低的壓力下達(dá)到較好的分離效果。

楊景昌等人發(fā)表在《化肥工業(yè)》第34卷第4期24～29頁(yè)的論文“低溫余熱驅(qū)動(dòng)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(duì)比，當(dāng)操作壓力較高時(shí)，兩種方法基本相當(dāng)，但當(dāng)操作壓力降低至10MPa時(shí)，吸收法的優(yōu)勢(shì)非常明顯，如果操作壓力進(jìn)一步降低至6Mpa，冷凝法變得非常困難，而吸收法則仍容易實(shí)現(xiàn)。從能源消耗來(lái)說(shuō)，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?zé)崮埽@在氨合成工藝中是非常充裕的，即吸收法具有明顯節(jié)能優(yōu)勢(shì)，而且隨著操作壓力的降低，其優(yōu)勢(shì)更加突出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提出一種吸收式制冷與吸收式分氨結(jié)合的分氨工藝，充分利用氨合成氣的余熱，發(fā)揮吸收分氨在低壓操作中的突出優(yōu)勢(shì)和吸收制冷節(jié)約高品質(zhì)能源的優(yōu)勢(shì)，最大程度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

本發(fā)明氨合成的氨分離工藝的技術(shù)方案是：將傳統(tǒng)的吸收分氨和吸收制冷兩個(gè)工藝單元合并為一個(gè)單元流程；進(jìn)行氨合成后的產(chǎn)品氣經(jīng)過(guò)高溫余熱回收后進(jìn)入本工藝的蒸氨塔(1)加熱工質(zhì)對(duì)富液，富液被加熱后氨蒸發(fā)成氣體氨進(jìn)入冷凝器(2)被冷凝成液氨，液氨一部分作為產(chǎn)品貯藏，另一部分作為冷凍劑經(jīng)過(guò)節(jié)流閥(3)減壓蒸發(fā)成氣氨進(jìn)入氨冷器(9)輸出冷量，而后進(jìn)入吸收器(5)被工質(zhì)對(duì)貧液吸收，吸收氨后的工質(zhì)對(duì)富液由循環(huán)泵(6)送至蒸氨塔(1)加熱蒸氨；從蒸氨塔(1)出來(lái)的產(chǎn)品氣進(jìn)入分氨塔(4)被工質(zhì)對(duì)貧液吸收其中的氨，不被吸收的氣體(主要是氮、氫氣，稱(chēng)為循環(huán)氣)進(jìn)入循環(huán)壓縮工段繼續(xù)使用；在蒸氨塔(1)中被加熱蒸發(fā)了氨的工質(zhì)對(duì)貧液經(jīng)過(guò)氨冷器(10)冷卻降低溫度，一部分經(jīng)調(diào)節(jié)閥(8)減壓送至吸收器(5)吸收來(lái)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(chǎn)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(jìn)入蒸氨塔的產(chǎn)品氣壓力為1.7～4.3MPa，溫度為120～250℃，出塔溫度為80～200℃，進(jìn)入水冷器降為25～60℃。出蒸氨塔的貧液溫度為60～150℃，經(jīng)水冷器冷卻至25～60℃，再經(jīng)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(lái)自氨合成氣的低位余熱。

吸收分氨與吸收制冷采用的工質(zhì)對(duì)為硫氰酸鈉一氨工質(zhì)對(duì)。

制冷過(guò)程中的冷源液氨取自產(chǎn)品液氨。

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