开放式合成氨系统技术方案

本发明专利技术公开了开放式合成氨系统，涉及化学工业领域中的合成氨工业技术。该系统在合成塔内的氢氮气合成氨出塔后，经过冷却分离液氨的剩余气体，凡是需要继续合成的，把它送入其他的合成塔继续合成。采用不建立回路的方式，把多个合成塔由大到小一级接一级串起来，同一级也可由多个合成塔并联，组成生产体系。第一级只进含少量惰气的新鲜氢、氮原料气，后级只进前级出塔冷却分离氨后的剩余气体。当惰气积累到相当于循环法时，绝大多数气体已在低惰气下合成，最后一级把惰气浓缩了的气体作为尾气全部排出，这就充分利用了新鲜气惰气少不含氨之利，大大提高了出氨量，和循环法相比，可增产30％至40％以上，同时节省电能，原料得到更充分地利用。分地利用。分地利用。

【技术实现步骤摘要】
开放式合成氨系统


[0001]本专利技术属于化学工业领域中的合成氨工业技术，具体涉及开放式合成氨系统。

技术介绍

[0002]自从1912年哈伯专利技术合成氨以来，使用的就是循环法。因为据哈伯发现，氨的合成率非常低，于是“只有”用循环法，含少量甲烷和氩、氦等惰气的氢、氮原料气压缩送入合成塔后，通过催化剂经过反应，一部分合成了氨，放出塔冷却分离氨后，仍然存在大量氢和氮等有效成分不能丢弃，于是补入新鲜原料气，再一次送回原合成塔合成。如图1所示，原料中混入的少量惰气白白占据了空间，又白白通过催化剂并不发生合成氨作用。这将降低合成塔合成效率，所以惰气越低越好。可是尽管新鲜原料气中惰气含量不是很高，循环法却使得惰气积累了起来，在合成系统里反复循环。从合成塔出来冷却分离氨后的气体混合补入的新鲜气后，新鲜气也不新鲜了，使得合成塔内惰气越来越多，对合成的妨害也越来越大。为了使惰气不至太高，必须将合成塔出塔分离后的气体，放掉一部分，称为尾气。产量低时，只有点天灯烧掉，能够作为燃料就不错了。这不但造成原料损失，而且合成塔工作时惰气含量仍然很高，使得合成率低下。收集利用尾气，需要处理的气量也较大，代价高。直到现在一个世纪过去，虽有改进，基本上还是使用这一方法。

技术实现思路

[0003]开放式合成氨系统，在合成塔内的氢氮气合成氨出塔后，经过冷却分离液氨的剩余气体，凡是需要继续合成的，把它送入其他的合成塔继续合成。
[0004]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，由多个合成塔串连起来组建成多级系统，所述多级系统就是两级合成塔和两级以上，最前面没有其他合成塔剩余气体输入的合成塔为第一级，相邻各级分别称之为前级和后级，一个多级系统至少两级。
[0005]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，进合成塔合成的气体是任何以氢氮为主的气体，其中进入第一级合成塔的气体主要为甲烷、氩气、氦气等惰性气体尚未浓集的新鲜原料气，进入其他各级合成塔的气体主要来自于别的合成塔的剩余气体。
[0006]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，剩余气体的传输路径为前级至后级，除了只有两级的开放式合成氨系统，没有剩余气体输入的第一级，在和第二级大小悬殊时，以及没有后级的最后一级，允许输入自己的剩余气体建立回路生产。
[0007]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，同一级可以由至少两个合成塔并联组成，该级的合成塔的产能为各并联合成塔的产能总和。
[0008]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，从第一级到最后一级，随着氢氮气的合成和冷却分离液氨出来，各级合成塔的产能依次逐渐缩小，进出的气体体积越来越小，惰气积累量逐渐增加，后级比前级多，直到绝大部分氢氮气已经合成作为液氨分离出来，在剩余气体的惰气量使得不足以继续生产合成氨时，将该剩余气体一次性地全部作为尾气排出，最后一级建立回路进行循环的合成塔，其产能不受此限制。
[0009]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，同一级的工作压力必须相同，不同级不受约束，各级压力相同或者不相同，需要再压缩或者不再压缩。
[0010]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，各级合成塔的剩余气体都不再压缩，就成为免压缩全封闭压力递降的开放式合成氨系统，新鲜气加压进入系统后，依次进入各级合成塔，经过合成、冷却、分离，再合成、再冷却、再分离、再合成、
……
直到最后一级排出系统。
[0011]优选地，在上述的开放式合成氨系统中，所述开放式合成氨系统为从第一级到最后一级，各级合成塔从低压到高压的压力递增的开放式合成氨系统，或各级合成塔的压力先递增再递降的开放式合成氨系统。
[0012]本专利技术的有益效果：按照本专利技术的开放式合成氨系统组建的装置，同量设备可以提高产量30％多到40％多，同时节省电能，原料得到更充分地利用。
附图说明
[0013]图1为
技术介绍
中循环法合成氨设备的主视连接结构示意图；
[0014]图2为实施例一的一种开放式合成氨系统的主视视结构示意图；
[0015]图2.2为实施例一
·
二的一种开放式合成氨系统的主视视结构示意图；
[0016]图3为实施例二的一种开放式合成氨系统的主视视结构示意图；
[0017]图4为实施例三的一种开放式合成氨系统的主视视结构示意图；
[0018]图5为实施例四的一种开放式合成氨系统的主视视结构示意图；
[0019]图6为实施例五的一种开放式合成氨系统的主视视结构示意图。
具体实施方式
[0020]
技术介绍
中的现有的循环法之所以会出现上述问题，关键就在于循环法。要避免该问题，只有一个办法，那就是不循环或者少循环。
[0021]只要进入合成塔内的全都是新鲜原料气，惰性气体就不会很高，合成氨的效率就可以大大提高，要把新鲜气含惰气少当作资源来珍惜、来使用。
[0022]那么从该合成塔出来的冷却分离氨后的剩余气体(简称剩余气体，下同)怎么办？它们含氢、氮等还是很多，惰气浓度增加了，还不算很高，不能丢弃。或者说新鲜气含惰气少的资源，尚未充分利用，还很宝贵。办法就是把它们全部送进另外的合成塔来合成，相比之下，前面的合成塔且称之为第一级。而它称之为第二级。
[0023]从第二级合成塔出来冷却分离氨后的剩余气体还是很多，惰气浓度又增加了一些，但新鲜气含惰气少的资源仍未充分利用。把它们送入第三级的合成塔生产。
……
，就这么一级连着一级，连成一串。
[0024]由于各级剩余气体越来越少，所以各级需要的合成塔也越来越小。而惰气越来越多地积累起来了。但和循环法比，各级惰气还是低得多或低一些。新鲜气含惰气少的资源尚在继续使用，合成氨的效率仍然比循环法高。
[0025]等到惰气上升到百分之十几，和循环法一样时，百分之九十几的原料气已经合成。进入该级合成塔的只是全部气体的百分之几，只是这时，效率才和循环法差不多。
[0026]这就是开放式。所以总体上说，氨是在惰气很低下合成的，合成塔效率得到了充分的发挥。其他设备的能力也得到了充分利用，如，因为合成率高，出塔气体体积大为缩小，氨
冷却时的非氨气体就大为减小，处理的无用功也就大为减小。如要压缩,压缩量也大为减小。总的来说，产量增加，消耗减小。
[0027]还可以再加一到两级。虽然惰气含量比循环法高了，但这是额外收入，是原料气的惰气含量低资源已被充分利用后的再利用。
[0028]直到不再合成，一次性地把最后一级的剩余气体全部另行处理。称之为开放式合成氨的尾气。
[0029]由于合成率提高，温度提高，气体体积缩小大，还可以提高空速，也需要提高空速以降低出塔温度，进一步提高氨合成量。一般空速可以比循环法提高四分之一或更多。
[0030]由于合成，每通过一级，体积就缩小，所以合成塔从前到后一级比一级小。
[0031]除此以外，新鲜的原料气不含氨，使得第一级合成效率有所提高。也要把它作为资源来利用。剩余气体随着越往下级越来越缩小，所含的氨早晚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.开放式合成氨系统，其特征在于，在合成塔内的氢氮气合成氨出塔后，经过冷却分离液氨的剩余气体，凡是需要继续合成的，把它送入其他的合成塔继续合成。2.根据权利要求1所述的开放式合成氨系统，其特征在于，由多个合成塔串连起来组建成多级系统，所述多级系统就是两级合成塔和两级以上，最前面没有其他合成塔剩余气体输入的合成塔为第一级，相邻各级分别称之为前级和后级，一个多级系统至少两级。3.根据权利要求2所述的开放式合成氨系统，其特征在于，进合成塔合成的气体是任何以氢氮为主的气体，其中进入第一级合成塔的气体主要为甲烷、氩气、氦气等惰性气体尚未浓集的新鲜原料气，进入其他各级合成塔的气体主要来自于别的合成塔的剩余气体。4.根据权利要求3所述的开放式合成氨系统，其特征在于，剩余气体的传输路径为前级至后级，除了只有两级的开放式合成氨系统，没有剩余气体输入的第一级，在和第二级大小悬殊时，以及没有后级的最后一级，允许输入自己的剩余气体建立回路生产。5.根据权利要求2所述的开放式合成氨系统，其特征在于，同一级可以由至少两个合成塔并联组成，该级的合成塔的产能为各并联合成塔的产能总和。6.根据权利要求5所述的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹为平，
申请(专利权)人：曹为平，
类型：发明
国别省市：