本发明专利技术公开了一种氨合成新鲜气的干燥净化方法，其从压缩机出来的合成气送入一冷却步骤冷却至３０～４０℃，冷却后的合成气同少量液氨送入冷量回收步骤冷却至１０℃～－３０℃，再送入一组合式净化器进行净化，其中在组合式净化器净化过程中，合成气由组合式净化器顶部进入，与由组合式净化器中部进入的液氨形成逆流，经充分气液混合后，合成气中含有的Ｈ↓［２］Ｏ和ＣＯ↓［２］被液氨吸收脱除，净化后的合成气由组合式净化器的上部出，返回至冷量回收步骤复热，复热后的合成气送入压缩机升压后送入合成回路。合成气净化度达到Ｈ↓［２］Ｏ≤０．１ｐｐｍｖ，ＣＯ↓［２］检测不出，满足氨合成催化剂对毒物的净化要求。合成回路产品液氨的品质达到国家标准优等品级别。本发明专利技术还公开了实现上述干燥净化方法的装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成氨气体的净化领域，特别涉及一种氨合成新鲜气的干燥 净化方法和装置，通过该干燥净化方法和净化装置，可以优化用于通过压縮 的合成气升压后直接送入催化反应器的合成氨流程。
技术介绍
目前合成氨回路的流程主要为塔前分氨流程和塔后分氨流程。塔后分氨 的基本流程是新鲜合成气经过压縮机的低压缸压縮升压、干燥净化后再送入 压縮机高压缸压縮升压，之后与循环气混合、进一步升压并在加热后直接送入氨合成塔， 一部分氢气(H2)和氮气(N2)在氨合成催化剂作用下反应生成 氨(NH3)，反应后的合成气经回收热量后，通过一系列冷却后冷凝分氨，分 离出的液体即为产品氨；分离出的气体即循环气经过冷交换器回收冷量，一 部分作为驰放气送出回路，其他气体作为循环气送至压縮机与新鲜合成气混合。塔前分氨的基本流程是新鲜合成气没有经过干燥净化，气体中含有150-200ppmvH20，经压縮机升压后与合成塔出口气混合，全部气体通过冷却 后冷凝分氨，分离出的液体为产品氨，而合成气中的水分和微量的C02夹带 在产品氨中送出回路；分离出的气体经冷交换器和热交换器加热后进入氨合 成塔， 一部分氢气(H2)和氮气(N2)在氨合成催化剂作用下反应生成氨(NH3)， 反应后的合成气经回收热量后， 一部分作为驰放气送出回路，其他气体作为 循环气送至压縮机与新鲜合成气混合。塔后分氨流程与塔前分氨流程相比有以下优点(1)塔后分氨流程合成回路的"冷""热"位置更合理。新鲜合成气与 循环气一起从压缩机出口排出，经热交换热器加热后直接进入氨合成塔，这 部分合成气没有经过冷却冷冻系统，冷量需求降低，节省冷却水和冷冻氨消 耗。(2)塔后分氨流程能耗低。新鲜合成气与循环气一起只经过热交换器就进入合成塔，相同压縮机排出压力下，氨合成压力高，有利于氨合 成反应，循环量低，回路总阻力降低，节省压縮机循环段功耗。(3)塔后分氨流程新鲜合成气的加入位置合理，合成塔性能更优。塔后分 氨流程中新鲜合成气在循环气入合成塔之前加入，使进入氨合成塔的合成气 中氨含量降低，有利于氨的合成，循环量降低，回路总阻力降低，节省压縮 机循环段功耗。合成气从氨合成塔出来经回收热量后直接送入冷却冷冻系统， 氨浓度最高，冷凝效果较好，冷量需求减少。而塔前分氨流程中新鲜气在冷却之前与合成塔出口气体混合，使出塔合 成气中氨浓度下降，消耗较大的冷却冷冻负荷，且没有得到较好的冷凝分氨 效果，导致入合成塔气体中氨浓度较高，整体能耗高，合成塔性能差。(4) 塔后分氨流程驰放气位置合理。弛放气在分氨回收冷量之后送出回 路，此处为回路惰性气体含量最高，因此驰放气少；而且氨含量较低，可以 省却塔前分氨流程弛放气的2台高压设备例如弛放气氨冷器和弛放气分离 器，回收氨的设备投资降低。而且塔前分氨流程中驰放气位置在合成塔出口 热交换器之后，该点氨浓度最高，惰性气含量最低，弛放效率低，缺点明显。(5) 塔后分氨流程综合能耗低。 传统氨合成回路为塔前分氨流程。塔前分氨流程能耗高，热量利用和换热网络不先进，塔后分氨流程具有明显节能优势，因此目前新建合成回路一 般都采用塔后分氨流程；因为节能和增产的目的，很多旧装置也将塔前分氨 流程改进到塔后分氨流程。由于合成气中含有的水分和碳氧化合物是氨合成催化剂的毒物，这些毒 物持续流入将造成催化剂中毒，严重影响催化剂活性。 一般大中型氨合成装 置对入塔气中的氧含量要求是小于10ppmv (以氧原子计)。为适应塔后分氨 流程即新鲜合成气与循环气混合升压后直接送入氨合成塔，需要将新鲜合成 气中的水分和碳氧化合物脱除。目前将新鲜合成气中的水分和碳氧化合物脱除的方法有两种， 一种是分 子筛净化，另一种是液氨洗涤净化。通过分子筛装置可以脱去合成气中的水 分，但若要同时脱去碳氧化物，则分子筛吸附剂的装量要大大增加。分子筛 装置的净化程度能达到合成气净化的要求，进入氨合成塔气体中氮含量低， 合成性能好。但是分子筛装置的弊端是需要周期性的切换再生。为此需要用于控制再生和切换的程控阀，等级高，数量多，操作复杂；分子筛再生需要 消耗热量(例如中压蒸汽)和再生气体；再生气循环回压縮机低压缸造成压 縮机运行不稳定，功耗增加；切换再生必须要求吸附器一用一备，造成投资 大，占地面积大；程控阀为易损设备，如果损坏或者密封性能下降，需要停 车检修影响生产，而分子筛切出检修不可取，会造成毒物带入回路，氨合成 催化剂中毒，活性下降。由于分子筛装置存在的缺点，人们开始寻求替代方法。通过加入液氨净 化合成气的概念在1989年的美国化学工程会议论文中开始被提出。之后国外 杂志有公开发表文章提出在压缩机段间使用液氨净化合成气，这种方法成为 除分子筛装置以外的可选合成气净化方法。在专利PCT W001/66465中介绍了一种液氨净化合成气的方法，即在压 縮机一段或者二段出口经水冷器冷却和氨冷器冷却后的合成气进入板式塔或 者泡罩塔，通过液氨和合成气逆向流动洗涤来净化气体。但此专利存在缺点 板式塔或者泡罩塔阻力降大，压縮功耗增加；设备投资大；经过洗涤的合成 气中含有比较多的气化氨，这部分气化氨进入合成回路和合成塔循环，降低 合成塔性能，增加循环气量，进而增加氨合成的消耗。该专利中提到合成气进入氨洗设备之前都需要设置氨冷器冷却气体，而 净化气直接进入压缩机第二段，冷量没有回收。虽然压缩机二段效率有所提 高，但由于冷量使用量增加，压縮机的功耗和冷冻系统投资增加，总的来说 是不合算的；而且必须设置氨冷器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一在于提供一种氨合成新鲜气的干燥净 化方法，该净化方法适用于塔后分氨流程合成气的深度净化，具有低投资低 能耗的优点，并改进和完善整体流程配置和净化所使用的设备，提高了混合 效果、降低阻力降、降低净化合成气中气氨含量，以达到净化最优效果、低 投资、低能耗的目的。本专利技术所要解决的技术问题之二在于提供上述净化方法所使用的装置。 作为本专利技术第一方面的一种氨合成新鲜气的干燥净化方法，其特征是， 从压縮机出来的压力为5.0MPa 25.0Mpa合成气送入一冷却步骤冷却至3(T4(TC，冷却后的合成气同少量液氨送入冷量回收步骤冷却至1(TC -30 °C，再送入一组合式净化器进行净化，其中在组合式净化器净化过程中，合 成气由组合式净化器顶部进入，与由组合式净化器中部进入的液氨形成逆流， 经充分气液混合后，合成气中含有的H20和C02被液氨吸收脱除，净化后的合 成气由组合式净化器的上部出，返回至冷量回收步骤复热，复热后的合成气 送入压縮机升压后送入合成回路。在上述干燥净化方法中，所述冷量回收步骤可以直接分离出氨浓度为 5 30机％的氨水溶液，送入氨水提浓装置得到液氨产品。所述冷却步骤可以分离出冷凝水，也可以不分离出冷凝水。如果在冷却步骤中不分离冷凝水，则将所述冷量回收步骤分为两级冷量 回收步骤，其中第一级冷量回收步骤分离出冷凝水，并将合成气冷却至4-10 'C后送入第二级冷量回收步骤同少量液氨送入冷量回收步骤冷却至10°C -30°C，再送入一组合式净化器进行净化。或者在冷量回收步骤前增加一氨冷 却步骤，通过氨冷却步骤分离出冷凝水，并将合成气冷却至4-l(TC后送入第 二级冷量回收步骤同少量液氨送入冷量回收步本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氨合成新鲜气的干燥净化方法，其特征是，从压缩机出来的压力为５．０ＭＰａ～２５．０Ｍｐａ合成气送入一冷却步骤冷却至３０～４０℃，冷却后的合成气同少量液氨送入冷量回收步骤冷却至１０℃～－３０℃，再送入一组合式净化器进行净化，其中在组合式净化器净化过程中，合成气由组合式净化器顶部进入，与由组合式净化器中部进入的液氨形成逆流，经充分气液混合后，合成气中含有的Ｈ↓［２］Ｏ和ＣＯ↓［２］被液氨吸收脱除，净化后的合成气由组合式净化器的上部出，返回至冷量回收步骤复热，复热后的合成气送入压缩机升压后送入合成回路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨震东，陆欢庆，陈晏，支红利，张仲敏，
申请(专利权)人：上海国际化建工程咨询公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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