[发明专利]一种分离氨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化肥生产技术，具体为一种分离氨的方法。该方法采用吸收-解吸法循环分离氨，特别适用于合成氨的氨分离生产工艺。

背景技术

在经典的合成氨生产工艺过程中，一定比例的氢、氮混合气在氨合成塔通过催化剂的作用反应生成了一定氨浓度的混合气（主要为氢气、氮气、氨气及少量的惰性气体，在此称为出塔气），其中的氨含量一般为10~20%（v）。为使未反应的大部分氢、氮混合气循环使用，需要将反应后混合气中的氨分离出来作为氨产品，剩余的氢、氮混合气（称为循环气）再返回合成塔循环使用。目前工业上所用的氨分离方法主要是冷凝法，其工艺普遍应用于各大、中、小化肥企业合成氨工段的氨分离。

传统的冷凝分氨法存在以下几个问题：1.分离效率相对偏低：分离出的循环气中仍有2.0-3.2%（v）的氨不能被分离下来，随循环气进入系统循环，不仅增加了系统的循环量，而且抑制了合成反应的速度，限制了产能的增加，浪费了能源；2.为维持系统压力及正常生产，需要排放一定量的惰气，在此过程中，氢氮气也随之排放掉，增加了原煤消耗；3.氨主要通过氨冷器冷凝，需要消耗大量的冷冻功，因此冷冻分氨工艺虽经多次改进，其能耗总是居高不下。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种分离氨的方法，该方法在合成氨的氨分离工段摈弃了原有的冷凝法分离氨工艺，采用了吸收-解吸法循环分离氨新工艺，特别适合于合成氨生产过程中氨产品的分离和原料气的净化回用，具有工艺简单，分离效率高，操作稳定易控，投资较少，省电、节煤、降耗等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种分离氨的方法，该方法采用吸收-解吸法循环分离氨，包括生产准备阶段工艺和生产阶段工艺：

生产准备阶段（即氨合成的催化剂升温还原阶段）的工艺流程是：循环出塔气在经过废热或余热锅炉和气体预热器回收热量后，进入气体冷却器（代替水冷器）冷却，将气体中携带的氨和水的混合物部分分离下来；而后气相进入换热蒸发器（充装液氨，代替氨冷器）进一步冷却，液氨气化后的气态氨被送往氨产品加工工段；换热后的气相进入气液分离器（代替冷交换器），将氨和水的残液继续分离下来，余气循环气送入循环压缩工段进行下一循环；

生产阶段工艺流程是：循环出塔气在经过废热或余热锅炉和气体预热器回收热量后，先进入换热蒸发器，加热来自闪蒸器的富液吸收剂并回收热量；而后出塔气进入气体冷却器进一步冷却至常温后，进入吸收塔；在吸收塔中利用符合工艺条件的吸收剂对经多级冷却后的出塔气进行选择性氨吸收，被吸收后的超低氨浓度的循环气送至气液分离器除去吸收剂残液；而后净化后的循环气送入循环压缩工段进行下一循环；吸收塔底部流出的富液吸收剂在闪蒸器中经过一级或一级以上的减压，回收氨以外的溶解气，并送溶解气到气体回收工段，而后吸收剂进入换热蒸发器，在高温出塔气的加热下，将吸收剂中所含的氨气解吸出来，并送往氨产品加工工段；解吸后的贫液吸收剂进入吸收剂冷却器冷却后，经高压泵加压送入吸收塔循环使用；所述吸收剂是指乙二醇、聚乙二醇、三乙二醇、丙三醇及其衍生物；

所述两个阶段的工艺流程通过两组工艺切换阀门的切换来实现，两组工艺切换阀门分别为4个阀门构成的生产准备阶段阀门组和6个阀门构成的生产阶段阀门组，所述的阀门根据所述工艺流程需要安装在相应的工艺管线中。

与现有技术相比，本发明方法采用吸收-解吸法循环分离氨，是一种全新的氨分离工艺方法，将氨分离的工艺流程组合成一个循环分离氨的系统，并首次提出氨分离圈的概念，有效的将合成塔出塔气中的氨与其他气体分离，可实现循环气和吸收剂分别的循环回用以及产品的高效分离；使回入合成塔的循环气氨含量进一步降低，可有效提高氨净值和增加氨产量；同时加快了合成塔内的反应速度，提高反应平衡转化率；且利用高温的出塔气加热富液吸收剂，充分利用了工艺气体的低品位热能，具有明显的节能降耗、有益环保的特点。本发明方法特别适用于合成氨生产过程中的氨分离和循环气的净化工艺。

附图说明

图1为本发明分离氨方法一种实施例的工艺流程示意图。

图1中标记分别为：1-换热蒸发器；2-气体冷却器；3-吸收塔；4-气液分离器；5-吸收剂冷却器；6-高压泵；7-闪蒸器；F1、F2、F3、F4、F5和F6-生产阶段的工艺切换阀门；F7、F8、F9和F10-生产准备阶段的工艺切换阀门；A-出塔气；B-循环气；C-溶解气；D-气态氨；E-残液；F-氨和水的混合物；G-液氨。

具体实施方式