一种新型氨气浓缩及分离工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种新型氨气浓缩及分离工艺，其主要特征在于新增独立的氨气浓缩系统，通过降低循环气中的氨含量，来提高合成的效率，提高氨分离效果，降低合成的压力，从而达到降低合成氨系统的动力消耗。其方法是：氨合成塔出口气或（和）氨分离系统的氨分离后尾气，送入氨气浓缩系统；氨气浓缩系统的穿透气送入循环气压缩机进口，经循环压缩机压缩后，进入合成塔；被吸附的氨气，采用循环压缩机出口气或合成原料气（单一组分或混合组分）再生，富氨再生气再送入氨分离系统。具有能提高合成催化剂的效率、能有效降低系统的动力消耗的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型氨气浓缩及分离工艺
本专利技术涉及合成氨工艺
，尤其是涉及合成氨工艺技术中的一种新型氨气浓缩及分离工艺。
技术介绍
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位;同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业，合成氨是氮肥工业的基础。中国合成氨产量位居世界第一位，未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”。如图1所示，目前合成氨生产过程中，氮和氢在高温高压和催化剂存在下生成的氨，都是采用冷却、冷冻的方式，将氨合成塔出口的气体中的氨进行液化分离。未被液化的气体，再通过循环压缩机，加压进入反应器继续反应。如此循环。目前的合成氨工艺中，氨分离过程的缺点是：（1）冷冻系统动力消耗高；（2）氨分离后的循环气中含3%左右的氨，循环回反应器，抑制了反应朝正反应方向进来，降低了氨合成的效率并增加了循环气的量，从而导致循环压缩机功耗增加。近年来，关于氨分离的工艺也在不断地被改进。例如中国专利公开号为CN202289790U和CN103818929A的专利等，都是侧重于设备的优化或冷、热量的优化。采用CN103818929A专利文献0014段中所公开的数据：出氨合成塔较高温度的含10%至15%氨的合成气。根据现在国内合成氨行业的情况，一般合成压力在150至220公斤左右。假定合成氨压力为180公斤（18Mpa），循环气氨含量3%，进行简单的推算：当进行一级氨分离前的氨含量为10%时，开始液化的温度是45℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。当进行一级氨分离前的氨含量为15%时，开始液化的温度是61℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。当进行一级氨分离前的氨含量为20%时，开始液化的温度是73℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。当进行一级氨分离前的氨含量为30%时，开始液化的温度是92℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。通过上面的计算数据可以发现，进行一级氨分离前的氨含量越高，从气态氨开始液化成液氨的临界温度就越高。现在工厂一般能提供32℃左右的循环水初步冷却气体，提升氨含量，用冷却水就可以把大部分的氨给液化下来，只有少部分再通过制冷设备冷却。如此可大量减少冷冻设备的冷冻量，而冷冻设备降温需要消耗大量的电力能耗。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中冷冻系统动力消耗高以及循环气中氨气循环量高的不足，提供一种新型氨气浓缩及分离工艺，能将进入冷冻系统的气体中氨含量提高，可以显著降低冷冻工序的动力消耗，将循环气中的氨含量降低，显著提高氨合成的效率，降低循环气的循环量，从而降低循环压缩机的动力消耗。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，包括以下步骤：出口气预冷：将合成塔的出口气降温；浓缩分离：将降温后的出口气通入浓缩分离系统进行浓缩并分离液氨；穿透气循环：将浓缩分离后排出的穿透气经循环气压缩机压缩后回到合成塔；其中，浓缩分离步骤有两种方案：方案一：1）将降温后的出口气进行冷却分离分离出液氨；2）将冷却分离后的尾气通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出；3）往浓缩系统中通入再生气并加热将氨气解吸得到富氨再生气；4）将富氨再生气与合成塔出口气混合进行冷却分离，如此循环；方案二：1）将降温至80摄氏度以下的出口气通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出；2）往浓缩系统中通入再生气并加热将氨气解吸得到富氨再生气；3）将富氨再生气与合成塔出口气混合进行冷却分离；4）将冷却分离后的尾气与出口气混合通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出。上述方案中，通过设置浓缩系统将一方面氨分离后的尾气通过浓缩系统在进入循环气压缩机，减少循环气中的氨含量，使得氨合成时能够促进反应往氨合成方向进行，另一方面使得进入氨分离前的气体中的氨含量提升，同时，浓缩后的氨含量成为可控条件，可根据吸附剂的吸附能力与通入再生气量对浓缩后的氨含量进行一定范围的控制，因此减少氨分离所需的制冷量，减少功耗。方案一采用分离后浓缩，将氨分离后的气体进行浓缩然后返回分离系统进行分离，使得间接提升氨分离效率。方案二采用先将出口气浓缩再进行冷冻分离使得本专利技术的分离工艺可适用于低压合成氨工艺中，由于低压合成氨势必会造成氨合成塔的出口气氨含量降低，先浓缩后在进行分离使得冷冻分离的效率不会由于出口气的氨含量降低而导致制冷量的急剧上升，同时由于经过浓缩后进入循环气压缩机的循环气氨含量更低，使得其能够促进氨合成反应向氨合成方向进行，变向弥补了低压合成氨工艺的氨转化率。作为优选，在氨气解吸之后还有冷吹步骤，所述冷吹步骤为：通入冷吹气对吸附剂进行降温。作为优选，所述冷吹气为循环压缩机出口循环气以及单一组分或混合组分的合成原料气中的一种或多种。作为优选，所述再生气为循环压缩机出口气或者冷吹过程的尾气或者单一组分或混合组分的合成原料气中的一种或多种。作为优选，所述浓缩系统包括两台及以上的并列的吸附塔以及与所述吸附塔通过主管路连接的吸附进气管、吸附出气管、热吹进气管、热吹出气管、冷吹进气管和冷吹出气管，所述吸附进气管与主管路之间设有吸附进气阀、吸附出气管与主管路之间设有吸附出气阀、热吹进气管与主管路之间设有热吹进气阀、热吹出气管与主管路之间设有热吹出气阀、冷吹进气管与主管路之间设有冷吹进气阀、冷吹出气管与主管路之间设有冷吹出气阀。作为优选，所述浓缩系统还包括二次进气管和中间出气管，所述二次进气管与主管路之间设有二次进气阀，所述中间出气管与主管路之间设有中间出气阀，所述吸附出气管与所述二次进气管之间通过管路连通。作为优选，所述冷吹出气管与所述热吹进气管通过连接管路连通，所述连接管路上设有加热器。作为优选，装填于所述吸附塔内的吸附剂为比表面积大于200m2/g的多孔物质。例如活性氧化铝，活性炭、硅胶、分子筛等作为优选，所述解吸过程中加热采用再生气加热和吸附塔内加热中的一种或多种。本专利技术的有益效果是：（1）显著降低冷冻工序的动力消耗；（2）降低循环气中的氨含量，提高氨合成的效率并且降低循环气的循环量，从而降低循环压缩机的动力消耗。附图说明图1是现有技术的工艺流程示意图；图2是本专利技术实施例1的一种工艺流程示意图；图3是本专利技术实施例2的一种工艺流程示意图；图4是本专利技术实施例1的一种浓缩系统示意图。图中G1为再生气，G2为富氨再生气，G3为氨分离后尾气，G4为穿透气。具体实施方式为使本专利技术技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，包括以下步骤：/n出口气预冷：将合成塔的出口气降温；/n浓缩分离：将降温后的出口气通入浓缩分离系统进行浓缩并分离液氨；/n穿透气循环：将浓缩分离后排出的穿透气经循环气压缩机压缩后回到合成塔；/n其中，浓缩分离步骤有两种方案：/n方案一：1）将降温后的出口气进行冷却分离分离出液氨；2）将冷却分离后的尾气通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出；3）往浓缩系统中通入再生气并加热将氨气解吸得到富氨再生气；4）将富氨再生气与合成塔出口气混合进行冷却分离，如此循环；/n方案二：1）将降温后的出口气通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出；2）往浓缩系统中通入再生气并加热将氨气解吸得到富氨再生气；3）将富氨再生气与合成塔出口气混合进行冷却分离；4）将冷却分离后的尾气与出口气混合通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，包括以下步骤：
出口气预冷：将合成塔的出口气降温；
浓缩分离：将降温后的出口气通入浓缩分离系统进行浓缩并分离液氨；
穿透气循环：将浓缩分离后排出的穿透气经循环气压缩机压缩后回到合成塔；
其中，浓缩分离步骤有两种方案：
方案一：1）将降温后的出口气进行冷却分离分离出液氨；2）将冷却分离后的尾气通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出；3）往浓缩系统中通入再生气并加热将氨气解吸得到富氨再生气；4）将富氨再生气与合成塔出口气混合进行冷却分离，如此循环；
方案二：1）将降温后的出口气通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出；2）往浓缩系统中通入再生气并加热将氨气解吸得到富氨再生气；3）将富氨再生气与合成塔出口气混合进行冷却分离；4）将冷却分离后的尾气与出口气混合通入浓缩系统对其中的氨气进行吸附并将穿透气排出。


2.根据权利要求1所述的一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，在氨气解吸之后还有冷吹步骤，所述冷吹步骤为：通入冷吹气对吸附剂进行降温。


3.根据权利要求2所述的一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，所述冷吹气为循环压缩机出口循环气以及单一组分或混合组分的合成原料气中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，所述再生气为循环压缩机出口气或者冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鸿频，
申请(专利权)人：杭州东安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33