[實用新型]用于氨和二氧化碳混合氣體的分離系統

有效

• 申請號: 201220277851.7
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN202620989U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 唐印;龔元德;劉朝慧;宋國天;陳輝;孔杰;李忠云
• 申請（專利權）人: 北京燁晶科技有限公司;四川金象賽瑞化工股份有限公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;C01B31/20;C01C1/12
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本實用新型屬于氣體分離領域，具體涉及一種用于氨和二氧化碳混合氣體的分離系統。

背景技術

在合成尿素以及用尿素合成三聚氰胺的過程中會產生大量含氨、二氧化碳的混合氣體，為了進一步利用氣體中的氨和二氧化碳，通常要對氣體進行分離。

氨、二氧化碳、水三元系統的相平衡關系十分復雜，它不遵循拉烏爾定律，只能用根據實驗數據作出的相圖來表示。附圖一是一張該系統的等壓相圖的示意圖。三角形的三個頂點分別代表氨、二氧化碳和水，分別稱為氨角、碳角、水角。曲線Ⅲ稱為液相頂脊線，代表共沸混合物。曲線Ⅲ左上方的區域稱為Ⅰ區即氨精餾區，曲線Ⅲ右下方的區域稱為Ⅱ區即二氧化碳精餾區。虛線Ⅳ稱為結晶線，其右、上方為氣液固三相共存區。當組成位于Ⅰ區的氨碳水溶液進行蒸餾時，隨著氨氣的不斷蒸出，剩余液相的組成移向并最后到達液相頂脊線；當組成位于Ⅱ區的氨碳水溶液進行蒸餾時，隨著二氧化碳氣的不斷蒸出，剩余的液相的組成也移向并最后到達液相頂脊線；對組成位于液相頂脊線Ⅲ上的氨碳水溶液進行蒸餾，氣相和液相的氨與二氧化碳的質量比相同，即無法進行氨碳分離。若繼續蒸餾，則液相組成沿液相頂脊線向水角移動，直至液相成為純水為止。

已知的氨碳混合物的分離方法如稀釋法（dilution?process）、差壓法（pressure?differential?process）等，都以上述氨、二氧化碳、水三元系統的等壓相圖為理論基礎，這些方法都包括下列三個部分：在相圖的Ⅰ區操作的氨分離部分、在相圖的Ⅱ區操作的二氧化碳分離部分、在相圖的液相頂脊線Ⅲ上操作的解吸部分（水分離部分）。對于氨和二氧化碳的分離次序，當氨碳水溶液的組成位于相圖的氨精餾區時，則此混合物首先被引入氨分離區進行分離，?如美國專利文獻US4163648公開了分離氨氣和二氧化碳的方法，其中一種方法包括：（1）將混合氣體送入氨分離塔，將分離出的氨氣移出；（2）將經步驟（1）分離后剩余的含有氨氣、二氧化碳和水的液體送入二氧化碳分離塔，將分離出的二氧化碳移出；（3）將經步驟（2）分離后剩余的含有氨氣、二氧化碳和水的液體送入解析塔，將解析出的含氨氣、二氧化碳和水蒸汽的氣體再返回氨分離塔進行分離。上述方法中，氨分離塔的底部操作溫度為60-170℃，二氧化碳分離塔的底部操作溫度為75-200℃，二氧化碳分離塔的操作壓力不超過氨分離塔的兩倍。?

除了上述首先進入氨分離區進行分離的工藝外，若氨碳水溶液的組成位于相圖的碳精餾區時，則此混合物首先被引入碳分離塔進行分離。如中國專利文獻CN101862577A公開了一種利用三聚氰胺尾氣回收二氧化碳和液氨的方法，包括：（1）將氨碳混合物以水溶液形式送入二氧化碳分離塔，塔底用蒸汽間接加熱，塔頂分離出含有5%水蒸氣的二氧化碳氣體，塔底得到脫碳氨水；（2）將上述脫碳氨水進入水分離塔，經加熱徹底解析，塔底得到的解析水，經冷卻降溫，送往上述三聚氰胺生產裝置用作氨碳混合氣體的吸收水，塔頂得到解析氣；（3）將上述解析氣在氨精餾塔內經精餾干燥，從塔頂得到純氨氣體，從塔底分離出的含有二氧化碳的氨水溶液再返回二氧化碳分離塔。

但上述現有技術中氨碳分離的方法存在的缺陷在于，上述方法在二氧化碳分離塔需要耗費大量的蒸汽進行加熱，能耗較大。尤其是對于現有技術中先將氨碳混合氣體用水進行吸收，再以水溶液形式送入二氧化碳分離塔時，為了促進氨碳的吸收，需要先消耗能量將氨氣和二氧化碳的溶解熱移出，等氨碳水溶液進入二氧化碳分離塔后，還需要再消耗能量將二氧化碳從液相中蒸出來，這就進一步增加了分離系統的能耗，降低了分離工藝的經濟效益。

發明內容

為了解決現有技術中二氧化碳分離塔需要耗費大量的蒸汽進行加熱，能耗較大，尤其是對于現有技術中先將氨碳混合氣體用水進行吸收，再以水溶液形式送入二氧化碳分離塔時，為了促進氨碳混合氣體的吸收，需要先消耗能量將氨氣和二氧化碳的溶解熱移出，等氨碳水溶液進入二氧化碳分離塔后，還需要再消耗能量將二氧化碳從液相中蒸出來，進一步增加分離系統能耗的問題。本實用新型提供了一種能夠大幅度降低蒸汽用量，從而降低系統能耗的氨和二氧化碳氣體的分離系統。

本實用新型所述的氨和二氧化碳氣體的分離系統的技術方案為：

一種用于氨和二氧化碳混合氣體的分離系統，包括：

二氧化碳分離塔；

與所述二氧化碳分離塔連接設置有水分離塔；

與所述水分離塔連接設置有氨分離塔；

所述系統還設置有對所述氨和二氧化碳混合氣體進行壓縮的氣體壓縮裝置，所述氣體壓縮裝置的出口與所述二氧化碳分離塔相連通。