[发明专利]一种带预冷的常温进料净化氨合成气液氮洗装置

说明书

一种带预冷的常温进料净化氨合成气液氮洗装置，该装置包括分子筛吸附单元Ⅰ、氨预冷单元Ⅱ、液氮洗冷箱单元Ⅲ三部分,分子筛吸附单元Ⅰ通过管道连接自上游来的煤制合成气，所述的分子筛吸附单元Ⅰ装填新型分子筛，吸附混合气中的二氧化碳、甲醇、水等低温下易凝固组分，该装置降低了投资成本；通过氨预冷高压氮气的方式避免了工艺冷量不足的缺陷，避免了装置补充液氮，减少了液氮真空管道的铺设；液氮洗冷箱分离获得的氨合成气氢氮比3:1，其中CO、CH4的含量均小于1ppm，并将常规的液氮洗装置冷箱内的3台换热器合并为2台，降低了冷箱内配管的复杂程度，减少了工艺气在装置中的压力损失，降低了能耗。

技术领域

本发明设计一种将从上游来的常温合成气净化并配氮，生产3:1氢氮配比的合成气，为下游的氨合成装置提供原料气的深冷分离装置及方法，属于低温气体分离领域。

背景技术

氨有广泛的用途，是世界上产量最多的无机化合物之一，本身可作为制冷剂使用，同时作为基础的化工原料广泛应用于氮肥、硝酸、铵盐及纯碱等工业。

合成氨的原料有天然气、石脑油、重质油和煤等，目前中国的合成氨主要以煤为原料。通过气化、变换、净化、压缩等装置将没转换为氨合成气，为合成氨装置提供原料气。

目前合成氨净化工艺基本都采用低温甲醇洗联合液氮洗的方式来生产合格的氨合成气，其中的液氮洗装置采用低温液氮洗涤上游来的原料气的方式将有害杂质CO、Ar、CH4等组分去除。常规液氮洗流程原料气基本都是以低温的形式来自低温甲醇洗，同时液氮洗返还低温甲醇洗基本等温位、等冷量的氨合成气，以保持二者的冷量平衡。

本发明的液氮洗净化合成气装置针对从上游来的原料气为常温的工况，采用前端氨预冷高压氮气的方式来弥补液氮洗装置冷量不足的状况，为老厂改造以及调峰装置的建设带来一条新的工艺选择路线。

发明内容

本发明的目的在于：将从上游来的常温煤制合成气净化并配氮，生产3:1氢氮配比的合成气，为下游的氨合成装置提供原料气的深冷分离装置及方法。原料气常温进液氮洗界区，分子筛部分的设备、管道、切换阀门等可以采用碳钢，降低了装置的投资成本；通过氨预冷高压氮气的方式避免了工艺冷量不足的缺陷，避免了装置补充液氮，减少了液氮真空管道的铺设；液氮洗冷箱分离获得的氨合成气氢氮比3:1，其中CO、CH4的含量均小于1ppm，并将常规的液氮洗装置冷箱内的3台换热器合并为2台，降低了冷箱内配管的复杂程度，减少了工艺气在装置中的压力损失，降低了能耗。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一种带预冷的常温进料净化氨合成气液氮洗装置，该装置包括分子筛吸附单元Ⅰ、氨预冷单元Ⅱ、液氮洗冷箱单元Ⅲ三部分,所述分子筛吸附单元Ⅰ通过管道连接自上游的煤制合成气，所述的分子筛吸附单元Ⅰ装填分子筛，吸附混合气中的二氧化碳、甲醇、水等低温下易凝固组分，防止这些物质冻结管道及设备，净化后的气体与液氮洗冷箱单元Ⅲ的入口管道相连接，引入深冷分离装置冷箱Ⅲ；氨预冷单元Ⅱ通过管道连接自上游空分来的高压氮气，通过液氨蒸发的方式将高压氮气预冷至一定温度，预冷后的高压氮气与液氮洗冷箱单元Ⅲ的入口管道相连接，引入液氮洗冷箱单元Ⅲ。

作为优选:所述分子筛吸附单元Ⅰ集成包括：分子筛吸附器、再生气加热器、再生气冷却器；分子筛吸附器、再生气加热器、再生气冷却器通过管道相连，所有设备、管道、阀门均采用碳钢材质，从上游来的原料气通过管道进入分子筛吸附单元Ⅰ，吸附脱除CO2、甲醇、水后，通过管道出分子筛吸附单元Ⅰ，并进入液氮洗冷箱单元Ⅲ；

作为优选:所述氨预冷单元Ⅱ集成包括：氨预冷器；从氨制冷单元来的液氨通过管道进入氨预冷单元Ⅱ，蒸发后通过管道出氨预冷单元Ⅱ，并送往氨回收系统；从空分来的高压氮气通过管道进入氨预冷单元Ⅱ，预冷后通过管道出氨预冷单元Ⅱ，并进入液氮洗冷箱单元Ⅲ；