[其他]多級氨合成法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85102389
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102389A
• 公開（公告）日: 1986-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 樓壽林
• 申請（專利權）人: 樓壽林
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于化學工業(yè)領域中的合成氨工業(yè)制造技術。

目前作為合成氨的原料氣中一般含有1%左右或更多的惰性氣，在氨合成的循環(huán)回路中每通過一次合成塔。氫、氮氣隨著氨的生成而消耗20%左右。惰性氣因積累而含量升高。現(xiàn)在工廠中用從系統(tǒng)中排放一部分循環(huán)氣來保持合成循環(huán)氣的惰性氣濃度在10～30%之間的一個穩(wěn)定水平上。這樣原料氣的5～9%作為放空氣被排放。目前多個合成回路并聯(lián)或單回路的流程難于解決降低循環(huán)氣中惰氣濃度和減少放空氣量之間的矛盾，因為減少合成循環(huán)氣中的惰氣含量雖可提高設備能力和減少合成工段動力消耗。但必將引起放空氣中氫、氮氣損失增加。而放空氣量的減少雖可減少原料氣的消耗但又將導致循環(huán)氣中惰氣濃度的提高。以致影響生產能力，增加動力消耗。近年來國內外提出的建立第二合成系統(tǒng)即將主系統(tǒng)的弛放氣作為第二系統(tǒng)的原料氣有助于解決這一問題。1982年出版的CEP????VOl????78????No????07.67～70????N.Neth.H.puhl的論文具體介紹了西德BASF開展的研究工作，提出設置規(guī)模為主系統(tǒng)10～15%，布局與主系統(tǒng)基本相同的第二合成系統(tǒng)來處理主系統(tǒng)弛放氣。

本發(fā)明的目的在于尋找能進一步降低原料氣消耗同時進一步提高合成工段生產能力。降低動力消耗的途徑。

本發(fā)明采用的第一個措施是用多回路串聯(lián)逐級合成。將惰性氣濃集在氨合成的尾部，因為除了用惰氣含量很低的原料氣，在氨合成循環(huán)氣中惰性氣的積累通常是不可避免的。但是惰氣含量卻是隨著原料氣中氫、氮氣的消耗及氨的生成而逐步提高的。現(xiàn)行的合成裝置將全部產量的氨合成置于放空氣中惰性氣濃度的同一水平上，而未利用補入原料氣中惰氣含量低的有利條件，致使12～30%的合成工段動力和設備能力無謂的消耗于惰氣的循環(huán)。在本法中，正是根據(jù)這一狀況將氨的合成經(jīng)過多個合成回路逐級串聯(lián)進行。在這一方法中原料氣全部補入第一級，使大部分氨的合成在很低的惰氣含量下進行，然后將部分循環(huán)氣排放至第二級作為合成原料。這樣逐級進行惰氣濃度逐步升高，除了末級要滿足排放原料氣中帶入的惰氣量而應維持現(xiàn)有合成回路中同樣的惰氣濃度外，以前各級均可維持比之低得多的濃度，而末級的產氨量比前幾級要小得多，從而可使氨合成中用于惰氣循環(huán)的功耗和設備投資降低10～25%。

本發(fā)明采用的第二個措施是用熱氨液洗滌循環(huán)氣中的惰性氣，將惰性氣由氣相進一步濃集到液相中。因為作為惰性氣的甲烷、氬氣在液氨中的溶解度大于氫、氮氣。且隨著溫度的升高和壓力的增加甲烷和氬氣的溶解度增加。當然循環(huán)氣中惰性氣濃度越高，液氨所能吸收的惰氣量也越大。本法正是根據(jù)這些性質，將前一級回路所產的液氨在系統(tǒng)操作壓力下送到后一回路，加熱到30～95℃，在氨洗滌塔中與該回路的循環(huán)氣逆流接觸吸收其中的惰性氣，使該回路循環(huán)氣中惰氣含量比單用多級串聯(lián)法進一步降低。然后這些液氨又匯合該回路所產得的液氨送到再后一級回路用作洗滌吸收循環(huán)氣中的惰氣。因為惰氣在多級合成回路中一級比一級升高，所以雖經(jīng)上一回路吸收了惰氣的液氨仍可在這里進一步吸收這一級回路中的惰氣，由于在液氨中循環(huán)氣中各氣體溶解度按氫、氮、氬氣、甲烷的排列次序增加，故從這四種氣體組分看，在液氨中惰性氣與氫氮氣的相對含量要比循環(huán)氣中的高。經(jīng)多級吸收惰氣的液氨在最后一級經(jīng)冷卻減壓到10到20大氣壓，引到低壓氨分離器，溶解在液氨中的這四種氣體幾乎全部解吸。因此通過液氨熱洗滌的弛放氣中惰性氣含量要比由循環(huán)氣直接排放的放空氣中惰性氣濃度高得多，一般在50～85%，從而進一步減少氫氮氣的損失。

對于采用原料氣中惰氣較高和較低操作壓力的合成回路，在單用產品氨洗滌時末級回路循環(huán)氣中惰氣濃度尚較高的情況下可以采用液氨在操作壓力下部分循環(huán)洗滌法，這時循環(huán)氣從氨洗塔中部進入。塔的上部作為吸收段，在這里循環(huán)氣與液氨逆流接觸，而塔的下部作為氣提段，液氨由吸收段下流到這里后被來自塔底的惰氣含量較高的氣體氣提，液氨中的氫氮氣被惰氣置換，所以出氨洗塔液氨中惰氣含量進一步提高。出塔液氨冷卻到-23～10℃。部分在氣液分離器中釋放出富惰性氣的氣體用于氨洗塔氣提，另一部分液氨則送去減壓到10到20大氣壓下釋放出惰性氣。對于原料氣惰氣較低和較高操作壓力下的合成回路，一般不必用循環(huán)，單用產品液氨即可洗去惰氣。當末尾一級循環(huán)氣中惰性含量較高，必要時還將末尾氨洗塔出口液氨減壓至10～20大氣壓在低壓氨分離器弛放出液氨中惰性氣后再用高壓液氨泵升壓到各級合成回路自首至尾逐級洗滌。對于第一級若有必要也可用本級液氨對本級循環(huán)氣進行部分洗滌。