一种从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置和方法，解决了现有技术中合成氨尾气中回收氩和甲烷存在的能耗高、流程、冷剂配比和控制均较为复杂的技术问题。它包括换热器、脱氢塔、脱甲烷塔、脱氮塔和预冷器；所述脱氢塔的上部设有脱氢塔顶冷凝器；所述脱甲烷的上部和下部分别设有脱甲烷塔顶冷凝器和脱甲烷塔塔底蒸发器；所述脱氮塔的上部和下部分别设有脱氮塔顶冷凝器和脱氮塔塔底蒸发器。本发明专利技术由带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷提供冷量，能耗低，氮甲烷配比简单，易操作，投资及运行成本较低，预冷机组工艺成熟易控制，维护量少。维护量少。维护量少。

【技术实现步骤摘要】
一种从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置和方法


[0001]本专利技术涉及合成氨尾气中提氩
，具体涉及一种带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置和方法。

技术介绍

[0002]合成氨尾气作为合成氨工业的一种驰放气，经脱氨、脱水等净化处理后，主要成分为氮气、氢气、甲烷和氩，组分随工艺条件而变化，其中一般体积占比：氩4～12％，甲烷6～35％。
[0003]氩是目前应用较广的稀有气体，可用作白炽灯的主要填充气，焊接和切割金属用保护气，也可用作灭火、置换空气提供氩封环境避免物品氧化等，具有较高的经济价值。
[0004]现有的工艺从合成氨尾气回收氩和LNG，但当合成氨尾气中甲烷含量较低，或甲烷不需液化成LNG回收时，可将甲烷进行气态回收作为上游工业的燃料气。
[0005]从合成氨尾气中回收氩和甲烷现有制冷工艺主要有氮气双膨胀制冷、混合冷剂和氮气双制冷。
[0006]氮气双膨胀制冷：该制冷流程动设备包括低压循环氮压机、中压循环氮压机、低温增压透平膨胀机、高温增压透平膨胀机，装置动设备多，控制复杂，维护工作量大且周期较长，能耗只比单一的氮气膨胀制冷低约5％。
[0007]混合冷剂和氮气双制冷：该制冷流程动设备包括混合冷剂循环压缩机、中压循环氮压机，动设备较少，但混合冷剂配比较复杂，控制也较复杂。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置和方法，以解决现有技术中合成氨尾气中回收氩和甲烷存在的能耗高、流程、冷剂配比和控制均较为复杂技术问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0010]本专利技术提供的一种带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷装置，包括换热器、过冷器、脱氢塔、脱甲烷塔、脱氮塔和预冷器；其中，
[0011]所述脱氢塔的上部设有脱氢塔顶冷凝器；
[0012]所述脱甲烷塔的上部和下部分别设有脱甲烷塔顶冷凝器和脱甲烷塔塔底蒸发器；
[0013]所述脱氮塔的上部和下部分别设有脱氮塔顶冷凝器和脱氮塔塔底蒸发器；
[0014]所述换热器内设有合成氨尾气通道Ⅰ、合成氨尾气通道Ⅱ、富氢尾气通道Ⅰ、富甲烷气通道Ⅰ、富氮尾气通道Ⅰ、氮甲烷正流通道Ⅰ、氮甲烷正流通道Ⅱ、氮甲烷正流通道Ⅲ、氮甲烷返流通道Ⅰ；
[0015]所述过冷器内设有富氢尾气通道Ⅱ、氮甲烷返流通道Ⅱ、氮甲烷正流通道Ⅳ、液氩通道、富氮尾气通道Ⅱ；
[0016]所述脱氢塔顶冷凝器内设有富氢气通道Ⅰ、氮甲烷通道Ⅰ；
[0017]所述脱甲烷塔顶冷凝器内设有富氮气通道Ⅰ、氮甲烷通道Ⅱ；
[0018]所述脱氮塔顶冷凝器内设有富氮气通道Ⅱ、氮甲烷通道Ⅲ；
[0019]所述预冷器内设有合成氨尾气通道Ⅲ、氮甲烷正流通道
Ⅴ
和预冷介质通道；
[0020]所述换热器上连接有合成氨尾气进口管、富氢尾气出口管、甲烷出口管、富氮尾气出口管、氮甲烷循环进气装置；所述过冷器上连接有液氩出口管；
[0021]所述氮甲烷循环进气装置包括氮甲烷压缩机，所述氮甲烷压缩机的进口上连接氮甲烷进料管，所述氮甲烷进料管上连接有氮气进料管和甲烷进料管，所述氮甲烷压缩机的出口上连接有氮甲烷出口管，所述氮甲烷出口管的出口与氮甲烷正流通道Ⅰ的进口相接，所述氮甲烷正流通道Ⅰ的出口与氮甲烷正流通道
Ⅴ
的进口相接，所述氮甲烷正流通道
Ⅴ
的出口与氮甲烷正流通道Ⅱ的进口相接，所述氮甲烷正流通道Ⅱ的出口与脱甲烷塔塔底蒸发器的进口管连接；
[0022]所述合成氨尾气通道Ⅰ的进口与合成氨尾气进口管相接，所述合成氨尾气通道Ⅰ的出口与合成氨尾气通道Ⅲ的进口相接，所述合成氨尾气通道Ⅲ的出口与合成氨尾气通道Ⅱ的进口相接，所述合成氨尾气通道Ⅱ的出口与脱氢塔下部的进口相接；
[0023]所述脱氢塔顶部的气相出口与富氢尾气通道Ⅱ的进口相接，所述富氢尾气通道Ⅱ的出口与富氢尾气通道Ⅰ的进口相接，所述富氢尾气通道Ⅰ的出口与富氢尾气出口管相接；所述脱氢塔上部的富氢气出口与脱氢塔顶冷凝器的富氢气尾气通道Ⅲ的进口相接，所述富氢气尾气通道Ⅲ的出口与脱氢塔上部的回流液进口相接，所述脱氢塔底部的液相出口与脱甲烷塔中部的进料口连接；
[0024]所述脱甲烷塔的富氮气出口与脱甲烷塔顶冷凝器的富氮气通道Ⅰ的进口相接，所述富氮气通道Ⅰ的出口与脱甲烷塔上部的回流液进口相接，所述脱甲烷塔底部的富甲烷液体出口与富甲烷气通道Ⅰ的进口相接，所述富甲烷气通道Ⅰ的出口与甲烷出口管相接；
[0025]脱甲烷塔塔底蒸发器的出口与脱氮塔塔底蒸发器的进口管连接，所述脱氮塔塔底蒸发器的出口与氮甲烷正流通道Ⅲ的进口连接，氮甲烷正流通道Ⅲ的出口分别与氮甲烷返流通道Ⅰ、氮甲烷正流通道Ⅳ相接，所述氮甲烷正流通道Ⅲ的出口与氮甲烷正流通道Ⅳ间通过支管A相接；所述氮甲烷返流通道Ⅰ的出口与氮甲烷循环进气装置的氮甲烷进料管连接；所述氮甲烷正流通道Ⅳ的出口分别与氮甲烷通道Ⅰ、氮甲烷通道Ⅱ、氮甲烷通道Ⅲ的进口相接，所述氮甲烷通道Ⅰ、氮甲烷通道Ⅱ、氮甲烷通道Ⅲ的出口均与氮甲烷返流通道Ⅱ的进口相接，所述氮甲烷返流通道Ⅱ的出口与氮甲烷返流通道Ⅰ的进口相接，所述氮甲烷返流通道Ⅰ的出口与氮甲烷循环进气装置的氮甲烷进料管相接；
[0026]所述脱氮塔上部的富氮气出口与富氮气通道Ⅱ的进口相接，所述富氮气通道Ⅱ的出口与脱氮塔上部的回流液进口相接，所述脱氮塔顶部的富氮气出口与富氮尾气通道Ⅱ的进口相接，所述富氮尾气通道Ⅱ的出口与富氮尾气通道Ⅰ的进口相接，所述富氮尾气通道Ⅰ的出口与富氮尾气出口管相接；
[0027]所述脱氮塔塔底蒸发器的液氩出口与液氩通道的进口相接，所述液氩通道的出口与液氩出口管相接。
[0028]进一步的，所述甲烷出口管与甲烷进料管间连接有甲烷支管。
[0029]进一步的，所述预冷压缩机上连接有预冷介质进料管，所述预冷压缩机与预冷介质通道间通过循环管道连接相接，所述预冷介质进料管连接在靠近预冷压缩机进口的循环
管道上。
[0030]进一步的，还包括控制装置；所述控制装置分别与氮甲烷压缩机、换热器、预冷压缩机、预冷器、过冷器、脱氢塔、脱氢塔顶冷凝器、脱甲烷塔塔底蒸发器、脱甲烷塔、脱甲烷塔顶冷凝器、脱氮塔塔底蒸发器、脱氮塔、脱氮塔顶冷凝器电连接。
[0031]进一步的，所述氮甲烷正流通道Ⅲ出口和氮甲烷返流通道Ⅰ进口间的管线上设有用于高压氮甲烷节流降压的节流阀a；
[0032]所述氮甲烷正流通道Ⅳ的出口与氮甲烷通道Ⅰ的进口间通过支管B连接，所述氮甲烷正流通道Ⅳ的出口与氮甲烷通道Ⅱ的进口间通过支管C连接，所述氮甲烷正流通道Ⅳ的出口与氮甲烷通道Ⅲ的进口间通过支管D连接；所述支管B、支管C、支管D上均分别设有用于氮甲烷节流降压的节流阀b；
[0033]所述预冷介质通道的进口管线上设有节流阀c；
[0034]所述合成氨尾气通道Ⅱ出口和合脱氢塔进口间的管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置，其特征在于：包括换热器（9）、过冷器（12）、脱氢塔（13）、脱甲烷塔（16）、脱氮塔（19）和预冷器（11）；其中，所述脱氢塔（13）的上部设有脱氢塔顶冷凝器（14）；所述脱甲烷塔（16）的上部和下部分别设有脱甲烷塔顶冷凝器（17）和脱甲烷塔塔底蒸发器（15）；所述脱氮塔（19）的上部和下部分别设有脱氮塔顶冷凝器（20）和脱氮塔塔底蒸发器（18）；所述换热器（9）内设有合成氨尾气通道Ⅰ（A1）、合成氨尾气通道Ⅱ（A2）、富氢尾气通道Ⅰ（A3）、富甲烷气通道Ⅰ（A4）、富氮尾气通道Ⅰ（A5）、氮甲烷正流通道Ⅰ（A6）、氮甲烷正流通道Ⅱ（A7）、氮甲烷正流通道Ⅲ（A8）、氮甲烷返流通道Ⅰ（A9）；所述过冷器（12）内设有富氢尾气通道Ⅱ（B1）、氮甲烷返流通道Ⅱ（B2）、氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）、液氩通道（B4）、富氮尾气通道Ⅱ（B5）；所述脱氢塔顶冷凝器（14）内设有富氢气通道Ⅰ（C1）、氮甲烷通道Ⅰ（C2）；所述脱甲烷塔（16）顶冷凝器内设有富氮气通道Ⅰ（D1）、氮甲烷通道Ⅱ（D2）；所述脱氮塔顶冷凝器内设有富氮气通道Ⅱ（E1）、氮甲烷通道Ⅲ（E2）；所述预冷器（11）内设有合成氨尾气通道Ⅲ（F1）、氮甲烷正流通道
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（F2）和预冷介质通道（F3）；所述换热器（9）上连接有合成氨尾气进口管（1）、富氢尾气出口管（2）、甲烷出口管（3）、富氮尾气出口管（4）、氮甲烷循环进气装置；所述过冷器(12)上连接有液氩出口管（7）；所述氮甲烷循环进气装置包括氮甲烷压缩机（8），所述氮甲烷压缩机（8）的进口上连接氮甲烷进料管，所述氮甲烷进料管上连接有氮气进料管（5）和甲烷进料管（6），所述氮甲烷压缩机（8）的出口上连接有氮甲烷出口管，所述氮甲烷出口管的出口与氮甲烷正流通道Ⅰ（A6）的进口相接，所述氮甲烷正流通道Ⅰ（A6）的出口与氮甲烷正流通道
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（F2）的进口相接，所述氮甲烷正流通道
Ⅴ
（F2）的出口与氮甲烷正流通道Ⅱ（A7）的进口相接，所述氮甲烷正流通道Ⅱ（A7）的出口与脱甲烷塔塔底蒸发器（15）的进口管连接；所述合成氨尾气通道Ⅰ（A1）的进口与合成氨尾气进口管（1）相接，所述合成氨尾气通道Ⅰ（A1）的出口与合成氨尾气通道Ⅲ（F1）的进口相接，所述合成氨尾气通道Ⅲ（F1）的出口与合成氨尾气通道Ⅱ（A2）的进口相接，所述合成氨尾气通道Ⅱ（A2）的出口与脱氢塔（13）下部的进口相接；所述脱氢塔（13）顶部的气相出口与富氢尾气通道Ⅱ（B1）的进口相接，所述富氢尾气通道Ⅱ（B1）的出口与富氢尾气通道Ⅰ（A3）的进口相接，所述富氢尾气通道Ⅰ（A3）的出口与富氢尾气出口管（2）相接；所述脱氢塔（13）上部的富氢气出口与脱氢塔顶冷凝器（14）的富氢气尾气通道Ⅲ（C1）的进口相接，所述富氢气尾气通道Ⅲ（C1）的出口与脱氢塔（13）上部的回流液进口相接，所述脱氢塔（13）底部的液相出口与脱甲烷塔（16）中部的进料口连接；所述脱甲烷塔（16）的富氮气出口与脱甲烷塔顶冷凝器（17）的富氮气通道Ⅰ（D1）的进口相接，所述富氮气通道Ⅰ（D1）的出口与脱甲烷塔（16）上部的回流液进口相接，所述脱甲烷塔（16）底部的富甲烷液体出口与富甲烷气通道Ⅰ（A4）的进口相接，所述富甲烷气通道Ⅰ（A4）的出口与甲烷出口管（3）相接；脱甲烷塔塔底蒸发器（15）的出口与脱氮塔塔底蒸发器（18）的进口管连接，所述脱氮塔
塔底蒸发器（18）的出口与氮甲烷正流通道Ⅲ（A8）的进口连接，氮甲烷正流通道Ⅲ（A8）的出口分别与氮甲烷返流通道Ⅰ（A9）、氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）相接，所述氮甲烷正流通道Ⅲ（A8）的出口与氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）间通过支管A（21）相接；所述氮甲烷返流通道Ⅰ（A9）的出口与氮甲烷循环进气装置的氮甲烷进料管连接；所述氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）的出口分别与氮甲烷通道Ⅰ（C2）、氮甲烷通道Ⅱ（D2）、氮甲烷通道Ⅲ（E2）的进口相接，所述氮甲烷通道Ⅰ（C2）、氮甲烷通道Ⅱ（D2）、氮甲烷通道Ⅲ（E2）的出口均与氮甲烷返流通道Ⅱ（B2）的进口相接，所述氮甲烷返流通道Ⅱ（B2）的出口与氮甲烷返流通道Ⅰ（A9）的进口相接，所述氮甲烷返流通道Ⅰ（A9）的出口与氮甲烷循环进气装置的氮甲烷进料管相接；所述脱氮塔（19）上部的富氮气出口与富氮气通道Ⅱ（E1）的进口相接，所述富氮气通道Ⅱ（E1）的出口与脱氮塔上部的回流液进口相接，所述脱氮塔（19）顶部的富氮气出口与富氮尾气通道Ⅱ（B5）的进口相接，所述富氮尾气通道Ⅱ（B5）的出口与富氮尾气通道Ⅰ（A5）的进口相接，所述富氮尾气通道Ⅰ（A5）的出口与富氮尾气出口管（4）相接；所述脱氮塔塔底蒸发器（18）的液氩出口与液氩通道（B4）的进口相接，所述液氩通道（B4）的出口与液氩出口管（7）相接。2.根据权利要求1所述的带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置，其特征在于：所述甲烷出口管（3）与甲烷进料管（6）间连接有甲烷支管（26）。3.根据权利要求1所述的带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置，其特征在于：所述预冷压缩机（10）上连接有预冷介质进料管（25），所述预冷压缩机（10）与预冷介质通道（F3）间通过循环管道连接相接，所述预冷介质进料管(25)连接在靠近预冷压缩机(10)进口的循环管道上。4.根据权利要求1所述的带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置，其特征在于：还包括控制装置；所述控制装置分别与氮甲烷压缩机（8）、换热器（9）、预冷压缩机（10）、预冷器（11）、过冷器（12）、脱氢塔（13）、脱氢塔顶冷凝器（14）、脱甲烷塔塔底蒸发器（15）、脱甲烷塔（16）、脱甲烷塔顶冷凝器（17）、脱氮塔塔底蒸发器（18）、脱氮塔（19）、脱氮塔顶冷凝器（20）电连接。5.根据权利要求4所述的带预冷的氮甲烷制冷循环从合成氨尾气中回收氩和甲烷的装置，其特征在于：所述氮甲烷正流通道Ⅲ（A8）出口和氮甲烷返流通道Ⅰ（A9）进口间的管线上设有用于高压氮甲烷节流降压的节流阀a（27）；所述氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）的出口与氮甲烷通道Ⅰ（C2）的进口间通过支管B（22）连接，所述氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）的出口与氮甲烷通道Ⅱ（D2）的进口间通过支管C（23）连接，所述氮甲烷正流通道Ⅳ（B3）的出口与氮甲烷通道Ⅲ（E2）的进口间通过支管D（24）连接；所述支管B（22）、支管C（23）、支管D（24）上均分别设有用于氮甲烷节流降压的节流阀b（28）；所述预冷介质通道（F3）的进口管线上设有节流阀c（29）；所述合成氨尾气通道Ⅱ（A2）出口和合脱氢塔（13）进口间的管线上设有节流阀d（30）；所述脱氢塔（13）顶部出口和富氢尾气通道Ⅱ（B1）进口间设有用于富氢尾气节流降压的节流阀e（31）；所述脱氢塔（13）底部的液体出口与脱甲烷塔（16）进口间的管线上设有用于脱氢塔（13）底部液体节流降压的经节流阀f（32）；所述富甲烷气通道Ⅰ（A4）的进口管线上设有用于富甲烷液体节流降压的节流阀g（33）；
所述富氮尾气通道Ⅱ（B5）的进口管线上设有用于富氮尾气节流降压的节流阀h（34）；所述预冷介质进料管（25）上设有用于预冷介质节流降压的节流阀i（35）；所述氮气进料管（5）和甲烷进料管（6）上分别设有用于氮气和甲烷节流降压的节流阀j（36）；所述甲烷支管（26）上设有用于甲烷节流降压的节流阀k（37）；所述液氩出口管（7）上设有用于液氩节流降压的节流阀l...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽英，袁瑞东，
申请(专利权)人：成都深冷液化设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：