合成氨廢氣回收利用裝置及其回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合成氨廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種合成氨廢氣回收利用裝置及其回收利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨是典型的有毒有害工業(yè)氣態(tài)污染物之一，大量含氨工業(yè)尾氣直接排入大氣，不僅造成合成氨產(chǎn)品的損失，而且惡化了人們的生存環(huán)境。氨在大氣中被氧化生成NOx，形成酸雨，進而氧化成硝酸鹽，進入水循環(huán)系統(tǒng)，污染地下水。另外，氨對人體健康會造成危害，嚴重者會引發(fā)肺部感染和呼吸衰竭導(dǎo)致死亡。
[0003]氨污染主要來源于合成氨生產(chǎn)的弛放氣和放空氣以及尿素造粒塔的高空排放尾氣等，其中80%以上的含氨廢氣來自于合成氨氨罐弛放氣及合成放空氣。隨著我國合成氨工業(yè)的快速發(fā)展，合成氨產(chǎn)量持續(xù)上升，含氨廢氣的排放量也將進一步增加，因此，一種能夠?qū)⒑铣筛邏悍趴諝饽芰康霓D(zhuǎn)化回收、氫氣的分離利用，氨的凈化吸收、零排放無污染的系統(tǒng)及工藝成為一種迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷而提供一種提供結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、可將多種氣體通過高壓來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，且可達到無污染和零排放的合成氨廢氣回收利用裝置及其回收利用方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:包括氨罐馳放氣管道和合成放空氣進氣管道，氨罐馳放氣管道通過第一凈氨塔、第二凈氨塔、第一三通和洗氨塔與膜分離裝置相連，所述膜分離裝置頂部通過氫氣管道與合成氨系統(tǒng)相連，膜分離裝置底部通過管道與LNG儲存裝置相連；脫鹽水管道通過第一栗與洗氨塔中部的脫鹽水進口相連，洗氨塔底部液體出口通過第二三通和第二栗與第二凈氨塔中部的液體進口相連，第二凈氨塔底部液體出口通過第三栗與第一凈氨塔中部的液體進口相連，第一凈氨塔底部液體出口通過第四栗與蒸氨塔上部的進液口相連，蒸氨塔底部的出液口通過管道與第二三通的第三端相連，蒸汽進口管道通過再沸器殼程與蒸汽出口管道相連，蒸氨塔下部的出口通過再沸器管程與蒸氨塔下部的進口相連；所述合成放空氣進氣管道通過膨脹透平機依次與氨分離器和換熱器的管程相連，換熱器的管程出口通過管道與第一三通的第三端相連，所述膨脹透平機的動力輸出端通過減速箱與發(fā)電機相連，所述蒸氨塔的內(nèi)上部設(shè)有冷媒殼層進口和冷媒殼層出口，蒸氨塔的頂部設(shè)有氣氨出口管道，所述冷媒殼層出口通過管道與換熱器的殼程進口相連，換熱器的殼程出口與冷媒殼層進口相連；所述氨分離器底部的液氨出口和氣氨出口管道分別通過管道與尿素合成系統(tǒng)相連。所述氨罐馳放氣管道與第一凈氨塔之間設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥和第一流量計；所述合成放空氣進氣管道與膨脹透平機之間設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥和第二流量計。
[0006]—種合成氨廢氣回收利用裝置的回收利用方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:氨罐馳放氣管道內(nèi)的馳放氣，其壓力為:2.5MPa，氨含量為:17%，其經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后壓力為:2.5MPa，流量為:5000Nm3/h，然后進入第一凈氨塔內(nèi)與第一凈氨塔中部液體進口中的低濃度氨水逆向吸收氨后廢氣通過管道進入第二凈氨塔內(nèi)，所述廢氣中氨含量降低至2.5% ；
[0008]步驟二:使步驟一中所述進入第二凈氨塔內(nèi)的廢氣與第二凈氨塔中部的液體進口的低濃度氨水逆向吸收氨后氨含量為I %的馳放氣進入第一三通；
[0009]步驟三:合成放空氣進氣管道內(nèi)的放空氣，其壓力為:18.5MPa，氨含量為5%，經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥后氣量為:氣量:12000Nm3/h，然后進入膨脹透平機內(nèi)，在膨脹機內(nèi)經(jīng)膨脹噴射后，帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使膨脹透平機的動力輸出端帶動減速箱和發(fā)電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)過膨脹透平機的放空氣溫度降至:-30°C，壓力降至:2.5MPa，此時放空氣中氨為液相，所述液相放空氣進入氨分離器內(nèi)；
[0010]步驟四:使步驟三中所述進入氨分離器內(nèi)的液相放空氣進行分離，分離后的液氨通過氨分離器底部的液氨出口進入尿素合成系統(tǒng)中；分離后的雜質(zhì)氣體通過換熱器的管程與步驟二中所述氨含量為I %的馳放氣在第一三通匯合成為匯合氣體，所述通過換熱器的管程后雜質(zhì)氣體的溫度為10°c，壓力為2.45MPa ;所述匯合氣體溫度為15°C，流量為16000Nm3/h，氨含量為 0.7% ;
[0011]步驟五:使所述步驟四中的匯合氣體進入洗氨塔內(nèi)，脫鹽水通過脫鹽水管道、第一栗和洗氨塔中部的脫鹽水進口進入洗氨塔內(nèi)，并對匯合氣體進行凈化，凈化后的氣體進入膜分離裝置內(nèi)進行分離，所述凈化后的氣體氨含量小于200ppm ;
[0012]步驟六:所述步驟五中的凈化后的氣體經(jīng)膜分離裝置分離后，氫含量在95%以上的氣體通過膜分離裝置頂部的氫氣管道進入合成氨系統(tǒng)中；所述甲烷、氮氣、氬氣及部分未分離出的氫氣通過膜分離裝置底部的管道進入LNG儲存裝置中；
[0013]步驟七:步驟五中所述脫鹽水對匯合氣體凈化后的氨水滴度為50滴度，50滴度的氨水與蒸氨塔底部殼程的出液口中的殘液匯合后，通過第二栗和第二凈氨塔中部的液體進口進入第二凈氨塔內(nèi)，與廢氣逆向吸收氨后通過第二凈氨塔底部液體出口排出，此時氨水為120滴度;
[0014]步驟八:使步驟七中所述120滴度的氨水通過第三栗和第一凈氨塔中部的液體進口進入第一凈氨塔內(nèi)，與氨罐馳放氣管道中進入第一凈氨塔的馳放氣逆向吸收氨后通過第一凈氨塔底部液體出口排出，此時氨水為200滴度；
[0015]步驟九:使步驟八中所述200滴度的氨水通過第四栗和蒸氨塔上部的進液口進入蒸氨塔內(nèi)，與蒸氨塔底部上行蒸汽逆流蒸發(fā)后，殘液通過蒸氨塔底部的出液口和第二三通的第三端與步驟七中所述50滴度的氨水匯合后循環(huán)使用；氣相部分經(jīng)過冷媒管程換熱后通過氣氨出口管道進入尿素合成系統(tǒng)中；所述蒸氨塔底部的上行蒸汽是指蒸氨塔底部進入再沸器管程內(nèi)的液體與再沸器殼程內(nèi)的蒸汽換熱后的氣液混合物中的蒸汽，所述氣液混合物中的液體下行通過蒸氨塔的出液口與第二三通的第三端相連；所述上行蒸汽的溫度為195 0C ；
[0016]步驟十:冷媒通過冷媒殼層出口、換熱器的殼程和冷媒殼程進口形成閉路水循環(huán)系統(tǒng)，所述冷媒殼層進口的溫度為13°C。
[0017]本發(fā)明設(shè)計合理、可將高壓氣體通過膨脹機來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，以年產(chǎn)50萬噸合成氨生產(chǎn)為例，氨罐馳放氣流量為5000Nm3/h，合成塔后放空氣流量為12000Nm3/h，在回收過程中馳放氣的持續(xù)排放實現(xiàn)了氨罐的壓力穩(wěn)定和馳放氣的排出，合理的合成塔后放空設(shè)置保持了合成系統(tǒng)惰性氣體的穩(wěn)定，同時保證合成塔后放空氣中的氨含量保持最低；含氨廢氣經(jīng)過氨回收利用后可達到年回收氨(含氣氨及液氨)0.65*8000 = 5200t，在膜分離裝置可實現(xiàn)氫氣回收5500*8000 = 4400萬Nm3，在氣體膨脹發(fā)電裝置中每年可發(fā)電量220*8000=176萬KW *h ;具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、可將高壓氣體通過膨脹機來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，且可達到無污染和零排放的優(yōu)點，另外，本發(fā)明在創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時，也關(guān)注了環(huán)保效益，裝置中廢液可以達到循環(huán)利用，氣體凈化后送往LNG裝置后可以全部回收，更是做到零污染。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】，在各圖中相同的標號表示相同的部件。為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實際結(jié)構(gòu)。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明包括氨罐馳放氣管道I和合成放空氣進氣管道2，其特征在于:氨罐馳放氣管道I通過第一凈氨塔3、第二凈氨塔4、第一三通23和洗氨塔5與膜分離裝置6相連，所述膜分離裝置6頂部通過氫氣管道7與合成氨系統(tǒng)8相連，膜分離裝置6底部通過管道與LNG儲存裝置9相連；脫鹽水管道10通過第一栗25與洗氨塔5中部的脫鹽水進口相連，洗氨塔5底部液體出口通過第二三通24和第二栗26與第二凈氨塔4中部的液體進口相連，第二凈氨塔4底部液體出口通