[实用新型]一种合成氨原料气预处理系统

说明书

一种合成氨原料气预处理系统，包括脱水装置、脱汞装置和深冷分离装置；脱水装置用于原料气的冷却和脱水；脱汞装置用于脱水装置输出的脱水原料气脱汞和净化；深冷分离装置包括板翅式换热器组，用于对脱汞装置输出的净化原料气进行冷却，输出低温净化原料气；深冷分离装置还包含气液分离单元，气液分离单元用于将板翅式换热器组输出的低温净化原料气气液分离输出低温净化气体，低温净化气体经板翅式换热器组升温得到氨合成净化后原料气。通过对部件结构的合理设置，高效脱除氨合成原料气中的杂质，并将杂质气体通过精馏提纯的方式制成一种CNG产品外输，增加了产品附加值，同时采用循环氮气增压膨胀，提高能效，降低整体装置改造成本和运营消耗。

技术领域

本实用新型属于煤化工技术领域，具体涉及一种合成氨原料气预处理系统。

背景技术

合成氨装置中的氨合成反应是整个装置的核心工段，也是决定整个装置能耗的重要工段，氨合成反应对合成氨原料气中N/H比及含量有个严格的要求，氨合成对合成氨原料气组分中杂质气体和惰性气体如甲烷、氩气等会造成合成氨装置的反应效率降低、能耗升高。

目前，在国家对传统常压煤气化方式进行更新淘汰过程中，新的替代煤气化产生的氨合成原料气其主要成分为：氢气(摩尔百分数67％～72％)、氮气(摩尔百分数22％～24％)、甲烷(摩尔百分数4％～10％)、氩气(摩尔百分数0.4％～0.6％)、水(饱和态)，甲烷和氩气在氨合成工段作为惰性气体不参与反应，在系统的压缩和反应过程中会消耗大量的无用功，造成系统的能耗加大、氨合成的氨净值降低，这对合成氨工厂的氨合成工段带来严峻的挑战。因此将合成氨原料气中甲烷和氩气进行有效的脱除，并制备成一种有经济价值的甲烷产品，提高装置的附加值，将有重要的现实意义和技术先进性。

发明内容

本实用新型目的是提供一种合成氨原料气预处理系统，高效脱除氨合成原料气中的杂质，并将杂质气体通过精馏提纯的方式制成一种CNG产品外输，增加了产品附加值，同时采用循环氮气增压膨胀，提高能效，降低整体装置改造成本和运营消耗。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种合成氨原料气预处理系统，包括脱水装置、脱汞装置和深冷分离装置；脱水装置用于原料气的冷却和脱水；脱汞装置用于脱水装置输出的脱水原料气脱汞和净化；深冷分离装置包括板翅式换热器组，用于对脱汞装置输出的净化原料气进行冷却，输出低温净化原料气；深冷分离装置还包含气液分离单元，气液分离单元用于将板翅式换热器组输出的低温净化原料气气液分离输出低温净化气体，低温净化气体经板翅式换热器组升温得到氨合成净化后原料气。

优选的，气液分离单元还将板翅式换热器组输出的低温净化原料气气液分离输出液体甲烷，液体甲烷经板翅式换热器组升温得到压缩天然气；液体甲烷为高纯甲烷液体。

优选的，气液分离单元包括第一脱氢分离器，第一脱氢分离器的输入端和输出端与板翅式换热器组连接，第一脱氢分离器用于将板翅式换热器组输出的低温净化原料气进行气液两相分离，输出低温净化气体I和第一甲烷低温液体；低温净化气体I经板翅式换热器组升温后得到氨合成净化后原料气I；

气液分离单元还包括第二脱氢分离器，第二脱氢分离器的输入端和输出端与板翅式换热器组连接，第一甲烷低温液体经板翅式换热器组升温后经第二脱氢分离器进行降压气液两相分离，输出低温净化气体II和第二甲烷低温液体；低温净化气体II经板翅式换热器组升温后得到氨合成净化后原料气II。

优选的，气液分离单元还包括甲烷精馏塔，甲烷精馏塔输入端与第二脱氢分离器输出端连接，甲烷精馏塔输出端与板翅式换热器组连接；甲烷精馏塔用于将第二脱氢分离器输出的第二甲烷低温液体进行气液两相分离，输出液体甲烷和不凝气体；液体甲烷经板翅式换热器组升温后得到液化天然气，不凝气体经板翅式换热器组升温后送出深冷分离装置。

进一步的，装置还包括氮膨胀制冷装置，用于循环氮气经压缩、冷却、增压膨胀的循环制冷为深冷分离装置提供冷量。