[發(fā)明專利]合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310501306.0
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103539155A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧朝暉;劉飛;楊國洞;宋肖盼;賈凱
• 申請（專利權(quán)）人: 河南心連心化肥有限公司
• 主分類號: C01C1/12
• 分類號: C01C1/12;B01D5/00;B01D53/22;B01D53/14
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• 代理人: 暫無信息

1.一種合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于：該回收利用裝置的合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道依次通過第二換熱器(2)的管程和第一換熱器(1)的管程與分離器(3)的進(jìn)氣口相連，分離器(3)頂部的不凝氣體出口通過第二換熱器(2)的殼程和膜提氫裝置(6)與吹風(fēng)氣鍋爐(7)相連，分離器(3)底部的液氨出口通過管道依次與第一換熱器(1)的殼程，冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)和液氨儲槽(10)與合成氨系統(tǒng)(11)相連，合成氨系統(tǒng)氨冷卻器(8)與第一換熱器(1)殼程和冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)之間管道上設(shè)置的第一三通(12)的第三端相連，所述分離器(3)底部的液氨出口和第一換熱器(1)殼程之間管道上設(shè)有第二三通(13)，第二三通(13)的第三端通過自動調(diào)節(jié)閥(14)與液氨儲槽(10)底部的出口相連，所述第一換熱器(1)的管程與分離器(3)的進(jìn)氣口之間的管道上設(shè)有溫度傳感器(15)，所述自動調(diào)節(jié)閥(14)和溫度傳感器(15)分別與單片機(jī)(16)相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于：所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道與洗氨塔(5)相連，第二換熱器(2)的殼程和膜提氫裝置(6)之間管道上設(shè)有第三三通(17)，第三三通(17)的第三端通過管道與洗氨塔(5)相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于：所述分離器(3)底部的液氨出口與第二三通(13)之間的管道上設(shè)有減壓閥(4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于：所述第二換熱器(2)的殼程與第三三通(17)之間設(shè)有第一閥門(18)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于：所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往洗氨塔(5)的管道上設(shè)有第二閥門(19)，洗氨塔(5)與第三三通(17)之間的管道上設(shè)有第三閥門(20)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于：所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往第二換熱器(2)的管程的管道上設(shè)有第六閥門(21)，分離器(3)頂部的不凝氣體出口與第二換熱器(2)的殼程之間的管道上設(shè)有第四閥門(22)；膜提氫裝置(6)和吹風(fēng)氣鍋爐(7)之間的管道上設(shè)有第五閥門(23)，第一換熱器(1)的殼程與第一三通(12)之間的管道上設(shè)有第七閥門(24)，第一三通(12)與冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)之間的管道上設(shè)有第八閥門(25)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置進(jìn)行回收利用的方法，其特征在于：該方法包括正常回收利用方法和非正常回收利用方法，

一、當(dāng)利用合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置處于正常運(yùn)行的情況下，按照以下步驟進(jìn)行回收利用：

a、使原料氣通過第二換熱器(2)的管程進(jìn)入第一換熱器(1)的管程內(nèi)，原料氣為合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣，其溫度為：13℃～18℃，壓力為：2.0Mpa，原料氣流量為：5600Nm³／h，其中合成放空氣的流量為：2300Nm³／h，氨罐弛放氣的流量為：3200Nm³／h，原料氣的組成包括：氫氣，體積分?jǐn)?shù)為：49.82％；氨氣，體積分?jǐn)?shù)為：9.85％；甲烷，體積分?jǐn)?shù)為：23.93％；氮?dú)猓w積分?jǐn)?shù)為：16.4％；其原料氣經(jīng)過第二換熱器(2)的管程后溫度為：12℃～14℃，經(jīng)過第一換熱器(1)的管程換熱后溫度為：-8℃～-12℃；

b、使步驟a中通過第一換熱器(1)管程后的原料氣進(jìn)入分離器(3)內(nèi)進(jìn)行氣液分離，分離后的不凝氣體由分離器(3)頂部的不凝氣體出口進(jìn)入第二換熱器(2)的殼程，分離后的液態(tài)氨通過分離器(3)底部的液氨出口和減壓閥(4)進(jìn)入第一換熱器(1)的殼程內(nèi)；分離器(3)頂部的不凝氣體出口的不凝氣體溫度為：-11℃～-13℃，壓力為：2.0Mpa；液態(tài)氨經(jīng)過減壓閥(4)減壓后壓力為：0.24MPa，溫度為：-12℃～-14℃；

c、上述步驟b中進(jìn)入第二換熱器(2)的殼程不凝氣體，經(jīng)過第二換熱器(2)的殼程換熱后進(jìn)入膜提氫裝置(6)，對不凝氣體中的氫氣進(jìn)行回收，回收氫氣后的氣體送入吹風(fēng)氣鍋爐(7)內(nèi)進(jìn)行燃燒，回收氣體中的熱量；經(jīng)過第二換熱器(2)殼程換熱后的不凝氣體溫度為：10℃～15℃；

d、使步驟b中進(jìn)入第一換熱器(1)的殼程中的液態(tài)氨換熱后，與合成氨系統(tǒng)氨冷卻器(8)中的氣氨混合后進(jìn)入冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)內(nèi)進(jìn)行冷卻；所述液態(tài)氨經(jīng)過第一換熱器(1)的殼程換熱后溫度為-5℃～-8℃，由液相變?yōu)闅庀啵?/p>

e、使步驟d中經(jīng)過冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)冷卻后的氣氨變?yōu)橐簯B(tài)氨，液態(tài)氨進(jìn)入液氨儲槽(10)內(nèi)，液氨儲槽(10)內(nèi)的液氨一部分進(jìn)入合成氨系統(tǒng)(11)內(nèi)為合成氨系統(tǒng)提供冷量，另一部分通過自動調(diào)節(jié)閥(14)進(jìn)入第一換熱器(1)的殼程內(nèi)；所述溫度傳感器(15)將第一換熱器(1)的管程與分離器(3)的進(jìn)氣口之間的管道上的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)(16)中，單片機(jī)(16)對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)對數(shù)據(jù)分析來控制自動調(diào)節(jié)閥(14)的開啟度；所述溫度傳感器的測溫范圍為：-12℃～-5℃，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為：0～15％，當(dāng)溫度傳感器測得溫度為：-12℃時(shí)，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為0；當(dāng)溫度傳感器測得溫度為：-8.5℃時(shí)，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為7.5％；當(dāng)溫度傳感器測得溫度為：-5℃時(shí)，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為15％；

二、當(dāng)利用合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置處于非正常運(yùn)行的狀態(tài)下，按照如下步驟進(jìn)行回收利用：

a、使原料氣進(jìn)入洗氨塔(5)內(nèi)，溫度為：13℃～18℃，壓力為：2.0Mpa，原料氣流量為：5600Nm³／h，其中合成放空氣的流量為：2300Nm³／h，氨罐弛放氣的流量為：3200Nm³／h，原料氣的組成包括：氫氣，體積分?jǐn)?shù)為：49.82％；氨氣，體積分?jǐn)?shù)為：9.85％；甲烷，體積分?jǐn)?shù)為：23.93％；氮?dú)猓w積分?jǐn)?shù)為：16.4％，使洗氨塔(5)對原料氣中的氨進(jìn)行吸收，可回收氨的量為567.4Nm³／h，原料氣經(jīng)過洗氨塔后氨含量≤200ppm；

b、使步驟a中通過洗氨塔(5)后的原料氣進(jìn)入膜提氫裝置(6)中，使膜提氫裝置(6)對原料氣中的氫氣進(jìn)行回收，回收氫氣量為2790.1Nm³／h，滲透氣中氫氣純度為91％，回收氫氣后的氣體送入吹風(fēng)氣鍋爐(7)內(nèi)進(jìn)行燃燒，回收氣體中的熱量。