[发明专利]一种新型氨气浓缩及分离工艺

说明书

本发明公开了一种新型氨气浓缩及分离工艺，其主要特征在于新增独立的氨气浓缩系统，通过降低循环气中的氨含量，来提高合成的效率，提高氨分离效果，降低合成的压力，从而达到降低合成氨系统的动力消耗。其方法是：氨合成塔出口气或（和）氨分离系统的氨分离后尾气，送入氨气浓缩系统；氨气浓缩系统的穿透气送入循环气压缩机进口，经循环压缩机压缩后，进入合成塔；被吸附的氨气，采用循环压缩机出口气或合成原料气（单一组分或混合组分）再生，富氨再生气再送入氨分离系统。具有能提高合成催化剂的效率、能有效降低系统的动力消耗的特点。

技术领域

本发明涉及合成氨工艺技术领域，尤其是涉及合成氨工艺技术中的一种新型氨气浓缩及分离工艺。

背景技术

合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位;同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业，合成氨是氮肥工业的基础。中国合成氨产量位居世界第一位，未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”。

如图1所示，目前合成氨生产过程中，氮和氢在高温高压和催化剂存在下生成的氨，都是采用冷却、冷冻的方式，将氨合成塔出口的气体中的氨进行液化分离。未被液化的气体，再通过循环压缩机，加压进入反应器继续反应。如此循环。

目前的合成氨工艺中，氨分离过程的缺点是：（1）冷冻系统动力消耗高；（2）氨分离后的循环气中含3%左右的氨，循环回反应器，抑制了反应朝正反应方向进来，降低了氨合成的效率并增加了循环气的量，从而导致循环压缩机功耗增加。

近年来，关于氨分离的工艺也在不断地被改进。例如中国专利公开号为CN202289790U和 CN103818929A的专利等，都是侧重于设备的优化或冷、热量的优化。

采用CN103818929A专利文献0014段中所公开的数据：出氨合成塔较高温度的含10%至15% 氨的合成气。根据现在国内合成氨行业的情况，一般合成压力在150至220 公斤左右。假定合成氨压力为180 公斤（18Mpa），循环气氨含量3%，进行简单的推算：

当进行一级氨分离前的氨含量为10%时，开始液化的温度是45℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。

当进行一级氨分离前的氨含量为15%时，开始液化的温度是61℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。

当进行一级氨分离前的氨含量为20%时，开始液化的温度是73℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。

当进行一级氨分离前的氨含量为30%时，开始液化的温度是92℃左右，当温度继续降低到7℃时。循环气中的氨含量降低到3%左右。

通过上面的计算数据可以发现，进行一级氨分离前的氨含量越高，从气态氨开始液化成液氨的临界温度就越高。现在工厂一般能提供32℃左右的循环水初步冷却气体，提升氨含量，用冷却水就可以把大部分的氨给液化下来，只有少部分再通过制冷设备冷却。如此可大量减少冷冻设备的冷冻量，而冷冻设备降温需要消耗大量的电力能耗。

发明内容

本发明为了克服现有技术中冷冻系统动力消耗高以及循环气中氨气循环量高的不足，提供一种新型氨气浓缩及分离工艺，能将进入冷冻系统的气体中氨含量提高，可以显著降低冷冻工序的动力消耗，将循环气中的氨含量降低，显著提高氨合成的效率，降低循环气的循环量，从而降低循环压缩机的动力消耗。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型氨气浓缩及分离工艺，其特征是，包括以下步骤：

出口气预冷：将合成塔的出口气降温；