[發(fā)明專利]一種回收合成氨馳放氣中氮?dú)夂蜌錃庋b置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310684408.0
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104709877A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭緒強(qiáng);董泰斌;阿不都熱合木·托乎提;孫強(qiáng);劉昌偉;蔡新藝;邵士銘;孫翔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C01B3/52
• 分類號: C01B3/52;C01C1/04
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 張少宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種回收合成氨馳放氣中氮?dú)夂蜌錃庋b置及方法，屬于回收合成氨馳放氣中氮?dú)夂蜌錃饧夹g(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

從合成氨裝置的氨回收單元（通常為氨洗滌塔，或稱氨回收塔）出來的氣體，經(jīng)過洗滌，回收其中的氨后，作為合成氨馳放氣放入燃料氣系統(tǒng)或者氫氣回收系統(tǒng)。合成氨裝置的壓力一般很高，氨回收塔頂?shù)暮铣砂瘪Y放氣出口壓力通常為5-15MPa。合成氨馳放氣中除含有一定量的甲烷和氬氣外，含量較高的還是氫氣和氮?dú)猓瑫r含有一定量的氨，其有效組分和壓力能具有較高的回收價值。如果能在高壓環(huán)境下回收這部分氫氣和氮?dú)猓瑒t會提高裝置的生產(chǎn)能力或者減輕制氫單元的負(fù)荷，有效減小壓力能的損失。

目前的可用于提濃氫氣的方法中，變壓吸附技術(shù)成熟，但是操作壓力一般要求較低，需要將高壓合成氨馳放氣降壓至變壓吸附適用的壓力，而提濃后的混合氣需再次大幅增壓，造成能耗和設(shè)備投資增加，因而不適用于合成氨馳放氣中氫氣的提濃。膜分離技術(shù)雖適用于分離高壓氣體，但是由于氫氣必須透過膜，得到的富氫氣體在膜的低壓側(cè)，所以得到的高濃度的氫氣壓力太低，需大量增壓后才能循環(huán)進(jìn)合成氨反應(yīng)器，能耗很高也不適用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。CN1272618A公開了一種利用生成水合物或其前身物對含氫混合氣中的氫氣分離提濃的方法，但是采用四氫呋喃作熱力學(xué)促進(jìn)劑，四氫呋喃具有毒性和很強(qiáng)的揮發(fā)性，會對合成氨工藝中的催化劑產(chǎn)生影響。CN101531347A公開了一種回收合成氨馳放氣中氮?dú)夂蜌錃獾姆椒把b置，采用的也是四氫呋喃作吸收劑。CN1970697A公開了一種利用水合物法在加氫裂化工藝中提濃循環(huán)氫的方法，適合高壓操作而且壓力變化較小的工藝，但是沒有涉及合成氨尾氣的回收技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種回收合成氨馳放氣中氮?dú)夂蜌錃庋b置及方法。主要含有以下步驟；

在現(xiàn)有的合成氨工藝的基礎(chǔ)上，引入二個水合分離單元，使合成氨馳放氣中所含的甲烷和氬氣生成水合物而使馳放氣中的氮?dú)夂蜌錃獾玫教釢猓购懈邼舛鹊牡獨(dú)夂蜌錃獾奶釢鈿怏w保持較高壓力狀態(tài)返回合成氨反應(yīng)單元，達(dá)到回收合成氨馳放氣中的氮?dú)夂蜌錃獾哪康模M(jìn)而降低壓縮的能量消耗。

包括以下步驟：

將從合成氨裝置氨回收塔頂氣體出口排出的合成氨馳放氣引入一級水合反應(yīng)器，與來自一級水合反應(yīng)器頂部的水合物工作液逆流接觸，使馳放氣中所含的甲烷、氬氣和部分氮?dú)馀c水合物工作液發(fā)生水合反應(yīng)形成一級水合物，同時馳放氣中的氮?dú)夂蜌錃獗惶釢獾玫揭患壦咸釢鈿怏w，返回合成氨反應(yīng)單元加以利用；

將一級水合物引入一級水合物化解器化解，所得化解氣引入二級水合物反應(yīng)器，與來自二級水合反應(yīng)器頂部的水合物工作液逆流接觸，使其中所含的甲烷、氬氣和部分氮?dú)馀c水合物工作液發(fā)生水合反應(yīng)形成二級水合物，同時其中的氮?dú)夂蜌錃獗惶釢獾玫蕉壦咸釢鈿怏w；

將二級水合物引入二級水合物化解器化解，所得甲烷濃度較高的化解氣引入燃料氣系統(tǒng)加以利用；對二級水合提濃氣體進(jìn)行組成分析，符合合成氨要求則返回合成氨反應(yīng)單元加以利用，否則與從合成氨裝置氨回收塔頂氣體出口排出的合成氨馳放氣混合后返回一級水合反應(yīng)器，繼續(xù)分離。

本發(fā)明中，水合反應(yīng)所形成的固體水合物在水合反應(yīng)器內(nèi)是以與未反應(yīng)的水合物工作液混合在一起的漿液形式存在的，本發(fā)明中將這種固體水合物與液相水合物工作液的混合物稱為“水合物漿液”；該水合物漿液之后被排出水合反應(yīng)器而進(jìn)入水合物化解器進(jìn)行化解。在水合反應(yīng)器中，合成氨馳放氣中所含的甲烷和氬氣與水合物工作液中的水發(fā)生水合反應(yīng)被脫除后，氣相中的氮?dú)夂蜌錃獾玫教釢猓景l(fā)明中將該得到的含有較高濃度的氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w稱為“提濃氣體”。本發(fā)明的方法中，所得到的提濃氣體能達(dá)到合成氨原料氣的組成要求，可返回合成氨工藝中的合成氣壓縮機(jī)入口；也可以根據(jù)需要，將所述提濃氣體先經(jīng)過分子篩干燥器進(jìn)行脫水后再進(jìn)入合成氨裝置中的合成氣壓縮機(jī)，而返回合成氨反應(yīng)單元加以利用。

利用上述方法通過使合成氨馳放氣中所含的甲烷和氬氣生成水合物的方法而使馳放氣中的氮?dú)夂蜌錃獾玫教釢猓玫降暮懈邼舛葰錃夂偷獨(dú)獾奶釢鈿怏w混合物的壓力并不會被顯著降低，可經(jīng)過適當(dāng)?shù)纳龎汉蠓祷睾铣砂狈磻?yīng)單元，從而大大降低壓縮功的消耗。

在上述回收合成氨馳放氣中氮?dú)夂蜌錃獾姆椒ㄖ校瑑?yōu)選地，所采用的水合物工作液為水相溶液；該水相溶液不含有油類物質(zhì)，例如煤油、柴油或其他烴類物質(zhì)等。