一种合成氨分离系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种合成氨分离系统，包括原料气供应装置、依次连通的氨气合成塔、第一换热器、第二换热器、氨冷凝器组和第一气液分离器，第一气液分离器的排气口与第二换热器的连通，原料气供应装置依次与第一换热器和氨气合成塔连通；系统中还设有串接的吸收塔和解吸塔，第二换热器的冷气出口与吸收塔的进气口连通，解吸塔上方的排气口与第一换热器的热气进口连通；吸收塔上方的排气口与第一换热器冷气进口通过管道连通，解吸塔的下端出口与吸收塔上部的进口通过管道连通。本实用新型专利技术采用二级冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的工艺，来深度分离氨合成气中的氨气，大幅降低了循环气中的残余氨气浓度，从而提高了氨净值，减小了循环机的循环量，降低了整个合成氨工序的能耗。工序的能耗。工序的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种合成氨分离系统


[0001]本技术涉及合成氨
，具体涉及一种合成氨分离系统。

技术介绍

[0002]氨气是生产化肥的主要原料之一，与世界农业的发展密切相关。自1913 年Haber-Bosch工艺实现了氨合成的工业化后，世界粮食产量实现了跨越式增长。此外，氨气作为一种基本化工原料也被广泛应用于食品、医药、轻工、军事等行业中，这使得全球氨气需求量一直在不断增长。合成氨工业历经百余年的不懈发展取得了巨大的进步，不仅实现了反应温度、压力的大幅降低，工艺路线也在不断地向高效、节能型转变。
[0003]新型催化剂的开发在合成氨工业的发展中起到了举足轻重的作用，高性能的催化剂有助于以最少的原料、能耗使氨产量最大化，以及生产过程副产物的最小化。传统的氨合成工艺广泛使用的是铁基催化剂，但高温、高压的反应条件所带来的路线繁琐、能耗高等问题十分突出。1970年，Aika 等人率先开发出了在低温、低压下的活性可以达到传统熔铁型催化剂的10 倍以上的钌基催化剂—Ru-K/AC(Journal of Catalysis,1972,27:424
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431)。而后，美国Kellogg公司与英国BP公司于1992年联合开发了一种KAAP 工艺，使用炭载钌催化剂可使氨合成所需能量降至27.2GJ/t NH3，该工艺在加拿大氨合成厂实现了工业化应用(US4568532)。中国专利CN1544328A、 CN106315619则报道了铁基催化剂串钌基催化剂的氨合成工艺，进一步降低了氨合成所需的温度和压力，有力地推动了合成氨工业的进步。
[0004]除了催化剂的研究外，如何从合成气中将氨气进行高效分离也是一个重要课题，是涉及到增产节能的一个重要环节。在氨合成过程中，受反应平衡的限制，合成气中氨气浓度一般仅为10～20％。目前，工业上普遍采用冷凝法将氨气从合成气中进行液化分离，剩余的气体作为循环气与新鲜原料气混合后送回合成塔中继续反应。然而物理冷凝的效率较低，循环气中仍会残留有约3％的氨气，这浪费了大量的氨产品、降低了氨净值，增加了循环机循环量。此外，残余的氨气随循环气返回到合成塔中，也会对原料气的平衡转化不利，使得整个合成氨工序的能耗仍然有待降低。

技术实现思路

[0005]本技术旨在解决现有合成氨技术中循环气残余氨气浓度高的问题，从而提供一种基于冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的合成氨分离工艺系统。
[0006]本技术采用如下技术方案：
[0007]一种合成氨分离系统，包括原料气供应装置、氨气合成塔、第一换热器、第二换热器、氨冷凝器组和第一气液分离器，所述氨气合成塔的出气口依次与所述第一换热器的热气进口、所述第二换热器的热气进口、所述氨冷凝器组和所述第一气液分离器的进料口连通，所述第一气液分离器的排气口与所述第二换热器的冷气进口连通，所述原料气供应装置依次与所述第一换热器的冷气进口和所述氨气合成塔的进气口连通，所述第一换热器的热气进口与热气出口作为连通的一对，所述第二换热器的热气进口与热气出口作为连通的
一对，用于加热介质，所述第一换热器的冷气进口与冷气出口作为连通的一对，所述第二换热器的冷气进口与冷气出口作为连通的一对，用于被加热介质；其特征在于，所述系统中还设有串接的吸收塔和解吸塔，所述第二换热器的冷气出口与所述吸收塔的进气口连通，所述解吸塔上方的排气口与所述第一换热器的热气进口连通；所述吸收塔上方的排气口与所述第一换热器冷气进口通过管道连通，所述解吸塔的下端出口与所述吸收塔上部的进口通过管道连通，且在所述吸收塔上还设有与其连通的吸收剂储槽。
[0008]所述氨冷凝器组包括依次串接的第一氨冷凝器和第二氨冷凝器，所述第二换热器的热气出口与所述第一氨冷凝器进口连通，所述第二氨冷凝器的出口与所述第一气液分离器进料口连通。
[0009]所述吸收塔上设有第一进气口、第一进液口、第一出液口和第一排气口，所述第一进气口位于所述吸收塔的侧壁下方，所述第一进液口位于所述吸收塔的侧壁上方，所述第一出液口位于所述吸收塔的塔底，所述第一排气口位于所述吸收塔的塔顶；所述解吸塔上设有第二进液口、第二出液口和第二排气口，所述第二进液口位于所述解吸塔的侧壁上方，所述第二出液口位于所述解吸塔的侧壁下方，所述第二排气口位于所述解吸塔的塔顶；所述第一进气口与所述第二换热器的冷气出口连通，所述第一进液口与设置在所述吸收塔外侧的吸收剂储槽连通，为所述吸收塔提供吸收剂，所述第一出液口与所述第二进液口连通，所述第一排气口与所述原料气供应装置和所述第一换热器冷气进口之间的管道连通，所述第二出液口与所述第一进液口连通，所述第二排气口与所述第一换热器的热气进口连通。
[0010]所述吸收塔的工作温度为10～40℃，工作压力为2～3MPa；所述解吸塔的工作温度为60～100℃，工作压力为0.1～1MPa。
[0011]所述第一氨冷凝器的工作温度为-15～-5℃，所述第二氨冷凝器的工作温度为-20～-10℃。
[0012]所述吸收塔与所述解吸塔之间还设有第三换热器，所述第三换热器的冷气进口与所述第一出液口连通，所述第三换热器的冷气出口与所述第二进液口连通，所述第三换热器的热气进口与所述第二出液口连通，所述第三换热器的热气出口与所述第一进液口连通。
[0013]所述系统还包括第二气液分离器，所述第二气液分离器的进料口与所述第二排气口连通，所述第二气液分离器的出液口与所述第二进液口连通，所述第二气液分离器的排气口与所述第一换热器的热气进口连通，自所述第二排气口排出的含有少量吸收剂的气体进入所述第二气液分离器内进一步分离后，分离出的溶解氨的吸收剂液体自所述第二进液口进入所述解吸塔内进一步解吸，分离后的气体与自所述氨气合成塔出气口排出的合成氨混合气一起依次通过所述第一换热器、第二换热器和氨冷凝器组降温冷凝后进入所述第一气液分离器进行液氨的分离。
[0014]在所述第一换热器的冷气出口与所述第二换热器热气进口之间的连接管路上还设有第一水冷器，在所述解吸塔的所述第二排气口与所述第二气液分离器的进料口之间的连接管路上还设有第二水冷器，在所述第三换热器的冷气出口与所述第一进液口之间的连接管路还设有第三水冷器。
[0015]在所述原料气供应装置与所述第一换热器之间的连接管路上还设有第一压缩机，所述吸收塔上的所述第一排气口与所述第一压缩机的进口连通，用于对自所述原料气供应
装置出来的新鲜原料气和自所述第二气液分离器的排气口排出的气体进行加压。
[0016]所述原料气供应装置与所述第一压缩机之间的连接管路上还设有第二压缩机，用于对自所述原料气供应装置出来的新鲜原料气进行加压进入所述第一压缩机。
[0017]本技术技术方案，具有如下优点：
[0018]A、本技术合成氨分离工艺系统，采用二级冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的工艺，来深度分离氨合成气中的氨气，大幅降低了循环气中的残余氨气浓度(与单独采用冷凝法进行氨分离相比，循环气中的残余氨气浓度能够减低9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成氨分离系统，包括原料气供应装置(60)、氨气合成塔(20)、第一换热器(1)、第二换热器(3)、氨冷凝器组(4)和第一气液分离器(5)，所述氨气合成塔(20)的出气口依次与所述第一换热器(1)的热气进口、所述第二换热器(3)的热气进口、所述氨冷凝器组(4)和所述第一气液分离器(5)的进料口连通，所述第一气液分离器(5)的排气口与所述第二换热器(3)的冷气进口连通，所述原料气供应装置(60)依次与所述第一换热器(1)的冷气进口和所述氨气合成塔(20)的进气口连通，所述第一换热器(1)的热气进口与热气出口作为连通的一对，所述第二换热器(3)的热气进口与热气出口作为连通的一对，用于加热介质，所述第一换热器(1)的冷气进口与冷气出口作为连通的一对，所述第二换热器(3)的冷气进口与冷气出口作为连通的一对，用于被加热介质；其特征在于，所述系统中还设有串接的吸收塔(6)和解吸塔(8)，所述第二换热器(3)的冷气出口与所述吸收塔(6)的进气口连通，所述解吸塔(8)上方的排气口与所述第一换热器(1)的热气进口连通；所述吸收塔(6)上方的排气口与所述第一换热器(1)冷气进口通过管道连通，所述解吸塔(8)的下端出口与所述吸收塔(6)上部的进口通过管道连通，且在所述吸收塔(6)上还设有与其连通的吸收剂储槽(30)。2.根据权利要求1所述的合成氨分离系统，其特征在于，所述氨冷凝器组(4)包括依次串接的第一氨冷凝器(41)和第二氨冷凝器(42)，所述第二换热器(3)的热气出口与所述第一氨冷凝器(41)进口连通，所述第二氨冷凝器(42)的出口与所述第一气液分离器(5)进料口连通。3.根据权利要求1所述的合成氨分离系统，其特征在于，所述吸收塔(6)上设有第一进气口(61)、第一进液口(62)、第一出液口(63)和第一排气口(64)，所述第一进气口(61)位于所述吸收塔(6)的侧壁下方，所述第一进液口(62)位于所述吸收塔(6)的侧壁上方，所述第一出液口(63)位于所述吸收塔(6)的塔底，所述第一排气口(64)位于所述吸收塔(6)的塔顶；所述解吸塔(8)上设有第二进液口(81)、第二出液口(82)和第二排气口(83)，所述第二进液口(81)位于所述解吸塔(8)的侧壁上方，所述第二出液口(82)位于所述解吸塔(8)的侧壁下方，所述第二排气口(83)位于所述解吸塔(8)的塔顶；所述第一进气口(61)与所述第二换热器(3)的冷气出口连通，所述第一进液口(62)与设置在所述吸收塔(6)外侧的吸收剂储槽(30)连通，为所述吸收塔(6)提供吸收剂，所述第一出液口(63)与所述第二进液口(81)连通，所述第一排气口(64)与所述原料气供应装置(60)和所述第一换热器(1)冷气进口之间的管道连通，所述第二出液口(82)与所述第一进液口(62)连通，所述第二排...

【专利技术属性】
技术研发人员：江莉龙，黄宽，林建新，倪军，
申请(专利权)人：福州大学化肥催化剂国家工程研究中心，
类型：新型
国别省市：