[發明專利]一種串聯式氨合成工藝

在審

• 申請號: 202011300101.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112499646A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 吳建忠;趙文武;王玉濤
• 申請（專利權）人: 寧夏坤輝氣化有限公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04
• 代理公司: 銀川長征知識產權代理事務所 64102
• 代理人: 馬長增

本發明公開一種串聯式氨合成工藝，包括以下步驟：步驟1：利用一級氨合成塔將持續通入塔內的原料氣體加熱加壓，生成含有氨氣的氣液混合物；步驟2：將步驟1中生成的氣液混合物進行二次降溫冷凝，再進行氣液分離，得到冷補充氣與液氨；步驟3：將步驟2中生成的冷補充氣用循環機通入二級氨合成塔內，在催化劑的作用下再次生成含有氨氣的混合物；步驟4：液氮手收集儲存；步驟5：將步驟3中生成的氨氣混合物與步驟2中的氣液混合物融合，視為步驟2中的氣液混合物，重復步驟2?5，循環往復進行。有益效果：提高了氨催化劑總體壽命，定期更換資金成本低，減少了生產投入，更換氨催化劑時不需停車，擴大了氨合成效率，降低了裝置壓力與電能消耗。

技術領域:

本發明涉及化工領域，具體涉及一種串聯式氨合成工藝。

背景技術：

氨合成反應是放熱、縮小體積的可逆反應，溫度、壓力對此反應的化學平衡有影響。當混合氣中氫氮摩爾比為3時，氨平衡濃度隨著溫度降低、壓力增加而提高。但在較低溫度下，氨合成的反應速度十分緩慢，需采用催化劑來加快反應。由于受到所用催化劑活性的限制，溫度不能過低，因此為提高反應后氣體中的氨含量，氨合成宜在高壓下進行。當工業上用鐵催化劑時，壓力大多選用15.2～30.4MPa(150～300atm)，即使在這樣壓力條件下操作，每次也只有一部分氮氣和氫氣反應為氨，因此氨合成塔出口氣體中氨濃度通常為10％～20％(體積)。決定反應的主要因素是鐵催化劑的活性，反應所產生的氨與氮氣、氫氣的分離以及氮、氫氣的循環使用。

而氨催化劑在使用過程中，與雜質氣體如CO、CO2、H2O等結合，會出現催化劑中毒現象，不僅造成床層無溫升、系統壓力高等，而且帶來氨產量下降、消耗增大等不利影響。當催化劑中毒嚴重時，只能選擇更換催化劑，而氨催化劑需要更換時，設備需停工停產，大大增加了生產成本。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種提高了氨催化劑總體壽命，定期更換資金成本低，減少了生產投入，更換氨催化劑時不需停車，擴大了氨合成效率，降低了裝置壓力與電能消耗的串聯式氨合成工藝。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種串聯式氨合成工藝，包括以下步驟：

步驟1：利用一級氨合成塔將持續通入塔內的原料氣體加熱加壓，在催化劑的作用下生成含有氨氣的混合物，然后將氨氣混合物進行降溫冷凝，得到含有氨氣的氣液混合物；

步驟2：將步驟1中生成的氣液混合物進行二次降溫冷凝，再進行氣液分離，得到冷補充氣與液氨；

步驟3：將步驟2中生成的冷補充氣用循環機通入二級氨合成塔內，利用二級氨合成塔將補充氣體加熱加壓，在催化劑的作用下再次生成含有氨氣的混合物；

步驟4：將步驟2中生成的液氨收集儲存在中轉罐中，然后進行馳放氣操作，將馳放氣的氣體通入循環機內，剩余的液氨通入氨槽儲存；

步驟5：將步驟3中生成的氨氣混合物與步驟2中的氣液混合物融合，視為步驟2中的氣液混合物，重復步驟2-5，循環往復進行。

優選的，一級氨合成塔的容積小于二級氨合成塔的容積。

優選的，步驟1具體包括：

a.)將原料氣體A加壓并通入一級油分離器內；

b.)A凈一級油分離器分離后得到去油原料氣B；

c.)B從一級油分離器排出后分為兩股氣體B1、B2；

d.)B1經過一級塔前換熱器加熱后變為符合氨催化反應溫度的C，通入一級氨合成塔反應；B2作為冷源通入一級氨合成塔環隙為塔壁降溫；

e.)C經一級氨合成塔催化反應，生成含有氨氣的混合氣D；B2在一級氨合成塔的環隙行程行進完成后，一部分融入B1，另一部分直接通入一級氨合成塔與C融合；