[发明专利]一种氨分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及化肥生产装置，具体为一种氨分离装置及方法。该装置及其方法特别适用于合成氨的氨分离生产。

背景技术

在经典的合成氨分离系统中，一定比例的氢、氮混合气在氨合成塔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装置主要为冷冻分氨装置，该装置普遍应用于各大中小化肥企业合成氨的氨分离。

现有的冷冻分氨装置普遍存在以下问题：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，增加了系统的循环量，既限制了产能的增加，又浪费了能源；2.原料煤耗高：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.氨在氨冷器中冷凝，需要消耗大量的冷冻功，因此冷冻分氨装置虽经多次改进，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，提供一种氨分离装置及方法，该装置及方法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，具有组成结构简单，工艺简化，分离效率高，操作稳定易控，投资少，省电、节煤、降耗等特点。

本发明解决所述氨分离装置技术问题的技术方案是，设计一种氨分离装置，其特征在于该装置主要包括换热蒸发器、气体冷却器、吸收塔、气液分离器、吸收剂冷却器、高压泵、闪蒸器以及连接管路和两组工艺切换阀门；

所述换热蒸发器设计有五个工艺管口，分别为热流进口、热流出口、冷流进口、冷流气相出口和冷流液相出口；换热蒸发器的热流进口管接出塔气输入管线和气体冷却器的热流出口，其热流出口管接气体冷却器的热流进口和气液分离器的气相进口；换热蒸发器冷流进口管接闪蒸器的液相出口和液氨输入管线，其冷流气相出口管接氨产品加工工段的输入管线，其冷流液相出口管接吸收剂冷却器的热流进口；

所述气体冷却器设计有五个工艺管口，分别为热流进口、热流出口、排液口、冷流进口和冷流出口；气体冷却器的热流进口管接换热蒸发器热流出口和出塔气输入管线，其热流出口管接换热蒸发器的热流进口和吸收塔的气相进口；气体冷却器的排液口管接氨水储槽的输入管线；气体冷却器冷流进、出口分别管接冷却介质的输入、输出管线；

所述吸收塔设计有四个工艺管口，分别为气相进口、气相出口、液相进口和液相出口；吸收塔气相进口管接气体冷却器的热流出口，其气相出口管接气液分离器的气相进口，吸收塔液相进口管接高压泵的液相出口，其液相出口管接闪蒸器的液相进口；

所述气液分离器设计有三个工艺管口，分别为气相进口、气相出口和排液口；气液分离器的气相进口管接换热蒸发器的热流出口和吸收塔的气相出口，其气相出口管接循环压缩工段的输入管线，其排液口管接残液的输出管线；

所述吸收剂冷却器设计有四个工艺管口，分别为热流进口、热流出口、冷流进口和冷流出口；吸收剂冷却器的热流进口管接换热蒸发器的冷流液相出口，其热流出口管接高压泵的液相进口，其冷流进、出口分别管接冷却介质的输入、输出管线；

所述高压泵设计有两个工艺管口，分别为液相进口和液相出口；高压泵的液相进口管接吸收剂冷却器的热流出口，其液相出口管接吸收塔的液相进口；

所述闪蒸器设计有三个工艺管口，分别为液相进口、液相出口和气相出口，闪蒸器的液相进口管接吸收塔的液相出口，其液相出口管接换热蒸发器的冷流进口，其气相出口管接气体回收工段的输入管线；

所述两组工艺切换阀门为生产准备阶段阀门组和生产阶段阀门组：所述生产准备阶段阀门组设计有四个阀门，分别设置在出塔气输入管线和气体冷却器热流进口之间的连接管路中、气体冷却器热流出口和换热蒸发器热流进口之间的连接管路中、换热蒸发器热流出口和气液分离器气相进口之间的连接管路中以及液氨输入管线和换热蒸发器冷流进口之间的连接管路中；所述生产阶段阀门组设计有六个阀门，分别设置在出塔气输入管线和换热蒸发器热流进口之间的连接管路中、换热蒸发器热流出口和气体冷却器热流进口之间的连接管路中、气体冷却器的热流出口和吸收塔的气相进口之间的连接管路中、吸收塔气相出口和气液分离器气相进口之间的连接管路中、闪蒸器的液相出口和换热蒸发器的冷流进口之间的连接管路中以及换热蒸发器的冷流液相出口和吸收剂冷却器的热流进口之间的连接管路中。