一種合成氨廢氣回收綜合利用裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合成氨廢氣回收綜合利用裝置，包括依次連接并連通的脫碳吸附器、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、液氨精餾塔、液氨精餾塔冷凝器、甲烷精餾塔、甲烷精餾塔冷凝器、氬氣精餾塔、氬氣塔精餾塔冷凝器，所述脫碳吸附器上設(shè)有進(jìn)氣口、再生氣進(jìn)氣口，液氨精餾塔上設(shè)有液氨出口，甲烷精餾塔上設(shè)有液態(tài)甲烷出口，所述氬氣精餾塔上設(shè)有液氬出口、廢氣排出口；還包括一端連接氬氣精餾塔的氫氣管道、與氫氣管道連接的氮?dú)饩彌_罐、氮?dú)渑浔裙?、氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)、氮?dú)馀蛎洐C(jī)、與氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)進(jìn)口連接的氮?dú)庋a(bǔ)氣口，氮?dú)渑浔裙奚线€設(shè)有氮?dú)浠旌蠚獬隹?；該回收綜合利用裝置能夠從廢氣中提取純度較高的液氨、液態(tài)甲烷、液氬。
【專利說明】一種合成氨廢氣回收綜合利用裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種整合性的能夠?qū)⒑铣砂钡膹U氣回收利用的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在合成氨的生產(chǎn)過程中，會向外界排放廢氣，其中最主要的廢氣是合成塔中的放空氣與氨罐馳放氣，目前傳統(tǒng)的處理方法主要有三種:一是將該廢氣分成兩股，單獨(dú)水洗，得到品質(zhì)較低的氨水，然后將剩余廢氣燒掉；二是將氨罐弛放氣中的壓力能全部利用掉，產(chǎn)生一部分氨氣，然后將剩余氣體燒掉，同時(shí)將合成塔的放空氣水洗得到品質(zhì)較低的氨水，然后將剩余廢氣燒掉；三是將全部廢氣水洗，然后通過上一套變壓吸附或膜分離，并將剩余的氣體進(jìn)行低溫分離得到一部分的液化天然氣。以上三種工藝的特點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，不同的設(shè)備又來自于不同的廠家，缺乏統(tǒng)一設(shè)計(jì)的理念，做不到設(shè)備與設(shè)備之間的無縫對接，一旦一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，其下游設(shè)備全部無法運(yùn)行；同時(shí)，合成氨廢氣中不僅含有氨、氫、甲烷，還含有高附加值的氬、氮等，以上傳統(tǒng)工藝中，氫的提取率只有90%，不能提取気，而氨的提取只能以氨水或氨氣的形式產(chǎn)生，回收利用率很低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種合成氨廢氣回收綜合利用裝置，包括依次連接并連通的脫碳吸附器、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、液氨精餾塔、液氨精餾塔冷凝器、甲烷精餾塔、甲烷精餾塔冷凝器、氬氣精餾塔、氬氣塔精餾塔冷凝器，所述脫碳吸附器上設(shè)有進(jìn)氣口、再生氣進(jìn)氣口，所述液氨精餾塔上設(shè)有液氨出口，所述甲烷精餾塔上設(shè)有液態(tài)甲烷出口，所述氬氣精餾塔上設(shè)有液氬出口、廢氣排出口，其特征在于:所述合成氨廢氣分離裝置還包括一端連接所述氬氣精餾塔的氫氣管道、與所述氫氣管道連接的氮?dú)饩彌_罐、氮?dú)渑浔裙?、氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)、氮?dú)馀蛎洐C(jī)組、與氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)的進(jìn)口連接的氮?dú)庋a(bǔ)氣口，所述氮?dú)渑浔裙奚线€設(shè)有氮?dú)浠旌蠚獬隹凇?br> [0004]優(yōu)選地，所述廢液氨精餾塔、甲烷精餾塔、甲烷精餾塔冷凝器、氬氣精餾塔、氬氣塔精餾塔冷凝器、氮?dú)馀蛎洐C(jī)組和各個(gè)換熱器置于同一個(gè)分餾塔中。
[0005]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠一次性從合成氨廢氣內(nèi)回收純度較高的液氨、液態(tài)甲烷、液氬、同時(shí)還能直接將其中的氫氣分離并配比氮?dú)庠俅魏铣砂保蟠鬁p少了浪費(fèi)，使廢氣內(nèi)盡可能多的氣體成分得到二次利用，能夠顯著提高氣體利用率，也具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖1為本發(fā)明合成氨廢氣回收綜合利用裝置的示意圖。
[0007]附圖中:
1-進(jìn)氣口，2-脫碳吸附器，3-第一換熱器，4-第二換熱器，5-第三換熱器，6-液氨精餾塔，7-液氨出口，8-甲烷精餾塔，9-液態(tài)甲烷出口，10-甲烷精餾塔冷凝器，11-氬氣精餾塔，12-液氬出口，13-氬氣精餾塔冷凝器，14-氫氣管道，15-氮?dú)饩彌_罐，16-氮?dú)渑浔裙蓿?7-廢氣排出口，18-氮?dú)庋a(bǔ)氣口，19-氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)，20-氮?dú)馀蛎洐C(jī)組，21-液氨精餾塔冷凝器，22-氮?dú)浠旌蠚獬隹冢?3-脫碳吸附器再生氣進(jìn)氣口。

【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明合成氨廢氣回收綜合利用裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009]附圖1繪示了本發(fā)明合成氨廢氣回收綜合利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。合成氨廢氣從進(jìn)氣口 I進(jìn)入裝置，依次通過脫碳吸附器2、第一換熱器3、液氨精餾塔6、液氨精餾塔冷凝器21、第二換熱器4、第三換熱器5、甲烷精餾塔8、甲烷精餾塔冷凝器10、氬氣精餾塔11、氬氣精餾塔冷凝器13，此時(shí)剩余的氣體為氫氣與其他氣體的混合物，其中氫氣通往氫氣管道14進(jìn)行提純，其余無毒無害的微量氣體通過廢氣排出口 17排放掉；氫氣管道14連接氮?dú)饩彌_罐15、氮?dú)渑浔裙?6連通,其中氮?dú)饩彌_罐15用于提供氮?dú)?在氮?dú)渑浔裙?6內(nèi)，氫氣與氮?dú)獍?:1配比，再通過氮?dú)浠旌蠚獬隹?22輸出至合成塔中重新進(jìn)行氨的合成。氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)19壓縮后，進(jìn)入氮?dú)馀蛎洐C(jī)組20增壓端增壓后進(jìn)入第一換熱器3、第二換熱器4、氮?dú)馀蛎洐C(jī)組20膨脹端、第三換熱器5、第二換熱器4、第一換熱器3后和氮?dú)庋a(bǔ)氣口 18匯合后進(jìn)入氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)19進(jìn)口。氮?dú)膺M(jìn)氮?dú)馀蛎洐C(jī)組20膨脹端前抽出一部分進(jìn)入第三換熱器5后送入甲烷精餾塔冷凝器10、氬氣精餾塔冷凝器13、液氨精餾塔冷凝器21提供冷量。脫碳吸附器的再生氣進(jìn)氣口 23為脫碳吸附器2提供再生所需的氣源。
[0010]下面對上述各裝置進(jìn)行具體描述。
[0011]合成氨廢氣通過進(jìn)氣口 I進(jìn)入脫碳吸附器2，經(jīng)過吸附劑的吸附脫去二氧化碳等雜質(zhì)后進(jìn)入第一換熱器3。吸附劑經(jīng)一段時(shí)間的吸附就要飽和后，合成氨廢氣通過一系列切換閥門切換到另一個(gè)吸附筒繼續(xù)吸附，吸附飽和的吸附筒內(nèi)的吸附劑需將吸附的物質(zhì)解析出去，通過再生氣進(jìn)氣口 23的氮?dú)饧訜嵛絼┮垣@得再生。第一換熱器3的目的是將合成氨廢氣進(jìn)行第一次降溫，使其中的部分氨液化，因此其出口溫度一般控制在氨氣在當(dāng)前氣壓下的沸點(diǎn)附近；與第一換熱器3的出口連接的是液氨精餾塔6，當(dāng)合成氨廢氣進(jìn)入液氨精餾塔6內(nèi)時(shí)進(jìn)行精餾，在液氨精餾塔6的底部得到液氨，通過液氨出口 7排出并裝罐，該液氨純度較高，可以直接向市場出售。
[0012]在經(jīng)過了液氨精餾塔6提取液氨后，合成氨廢氣進(jìn)入第二換熱器4進(jìn)行第三次降溫，由于氨的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于甲烷、氬的沸點(diǎn)，因此有必要在提取氨之后先將剩余氣體的溫度一并降至一個(gè)較低值，再逐個(gè)液化，而這一降溫過程不產(chǎn)生任何液化氣體產(chǎn)品。
[0013]合成氨廢氣回收的下一流程是依次通過甲烷精餾塔8、甲烷精餾塔冷凝器10與氬氣精餾塔11、氬氣精餾塔冷凝器13，依次進(jìn)行第四次與第五次降溫，分別將氣體溫度降低至甲烷的沸點(diǎn)以下與氬的沸點(diǎn)以下，提取出純度較高的液態(tài)甲烷與液氬，并分別從液態(tài)甲烷出口 9與液氬出口 12排出并裝罐，同樣，這兩種液體產(chǎn)品也可以直接向市場出售。
[0014]在分別提取了液氨、液態(tài)甲烷與液氬后，合成氨廢氣的主要成分剩下氫氣、氮?dú)馀c其他氣體，在傳統(tǒng)工藝中，這些氣體已經(jīng)可以直接排放了，例如從廢氣排出口 17中排出，但是本實(shí)施例中，將成分中的氫氣重新收集后，再次與一定量的氮?dú)馀浔瘸傻獨(dú)浠旌蠚?，氮?dú)浠旌蠚夥祷睾铣伤鳛樵虾铣砂保赃_(dá)到對廢氣中氫氣的最大化利用。具體實(shí)施方法為，在液氬精餾塔11上設(shè)有將氫氣單獨(dú)分離并輸出的氫氣管道14，將氫氣輸送到氮?dú)渑浔裙?6中，同時(shí)，另外設(shè)置一提供氮?dú)獾牡獨(dú)饩彌_罐15，與氮?dú)渑浔裙?6連通，氮?dú)馀c氫氣在氮?dú)渑浔裙拗羞M(jìn)行配比，生成合成氨原料氣，這樣可以通過設(shè)于氮?dú)渑浔裙奚系牡獨(dú)浠旌蠚獬隹?22直接返回合成塔作為原料氣。優(yōu)選地，根據(jù)氨的氮、氫原子數(shù)目，將氮?dú)馀c氫氣的體積比例控制在1:3，這樣會達(dá)到最高的配比效率。
[0015]本套裝置所需的冷量有氮?dú)馓峁?。氮?dú)饨?jīng)過氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)19后將壓力提高到30bar，進(jìn)入氮?dú)馀蛎洐C(jī)組20增壓端繼續(xù)增壓到50bar后進(jìn)入換熱器內(nèi)冷卻到所需膨脹前的溫度，膨脹后通過換熱器回收冷量與氮?dú)庋a(bǔ)氣口 18匯合后進(jìn)入氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)19繼續(xù)循環(huán)膨脹制冷。液氨精餾塔冷凝器21、甲烷精餾塔冷凝器10、氬氣精餾塔冷凝器13所需的冷源是由膨脹前抽出的氮?dú)饨?jīng)第三換熱器5后液化為液氮提供的。氣化后的氮?dú)鈪R合至廢氣排出口 17排放。
[0016]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明合成氨廢氣回收綜合利用裝置及方法將現(xiàn)有技術(shù)中對合成氨廢氣分離提取的多個(gè)裝置進(jìn)行了整合，能夠回收高純度的液氨、液態(tài)甲烷、液氬，同時(shí)能夠?qū)U氣中的氫氣再次進(jìn)行氨氣的合成，減少了浪費(fèi)，提高了效率，也創(chuàng)造了額外的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0017]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種合成氨廢氣回收綜合利用裝置，包括依次連接并連通的脫碳吸附器(2)、第一換熱器(3)、第二換熱器(4)、第三換熱器(5)、液氨精餾塔(6)、液氨精餾塔冷凝器(21)、甲烷精餾塔(8)、甲烷精餾塔冷凝器(10)、氬氣精餾塔(11)、氬氣塔精餾塔冷凝器(13)，所述脫碳吸附器(2)上設(shè)有進(jìn)氣口(I)、再生氣進(jìn)氣口(23)，所述液氨精餾塔(6)上設(shè)有液氨出口(7)，所述甲烷精餾塔(8)上設(shè)有液態(tài)甲烷出口(9)，所述氬氣精餾塔(11)上設(shè)有液氬出口(12)、廢氣排出口(17)，其特征在于:所述合成氨廢氣分離裝置還包括一端連接所述氬氣精餾塔(11)的氫氣管道(14)、與所述氫氣管道(14)連接的氮?dú)饩彌_罐(15)、氮?dú)渑浔裙?16)、氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)(19)、氮?dú)馀蛎洐C(jī)組(20)、與氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)(19)的進(jìn)口連接的氮?dú)庋a(bǔ)氣口(18)，所述氮?dú)渑浔裙?16)上還設(shè)有氮?dú)浠旌蠚獬隹?22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨廢氣回收綜合利用裝置，其特征在于:所述液氨精餾塔(6)、甲烷精餾塔(8)、甲烷精餾塔冷凝器(10)、氬氣精餾塔(11)、氬氣塔精餾塔冷凝器(13)、氮?dú)馀蛎洐C(jī)組(20 )和各個(gè)換熱器置于同一個(gè)分餾塔中。
【文檔編號】F25J3/02GK104132505SQ201410403070
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】馬昆, 孫寧, 奚永龍, 顏愛國, 苗瓏耀, 葉秋芳, 黃巖巖, 趙翠玲, 王凱 申請人:蘇州市興魯空分設(shè)備科技發(fā)展有限公司