本發(fā)明涉及合成氨生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種合成氨脫碳解析液態(tài)二氧化碳的加工工藝。
背景技術(shù)：
合成氨企業(yè)原料氣凈化脫碳均采用變壓吸附(PSA)脫碳技術(shù)，解析后的含86％左右CO2氣體均直接放空，對(duì)環(huán)境造成一定影響。二氧化碳雖然是大氣溫室效應(yīng)使地球氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)?，但液體二氧化碳在機(jī)械制造、飲料、食品、油田驅(qū)油等領(lǐng)域有著廣泛的用途，據(jù)中央臺(tái)播報(bào)國(guó)內(nèi)每年需求食品級(jí)二氧化碳百萬(wàn)噸，工業(yè)用二氧化碳數(shù)千萬(wàn)噸。目前，全國(guó)的液碳總量不超過(guò)300萬(wàn)噸/年，而石油行業(yè)每年用于驅(qū)油就需求液態(tài)CO2數(shù)百萬(wàn)噸。
目前，CO2回收技術(shù)研究現(xiàn)狀有(1)高壓法、(2)變壓吸附法、(3)淺低溫吸附精餾法。(1)高壓法由于壓力高，許多凈化設(shè)備因制作難度大，制作費(fèi)用高不被采用，雜質(zhì)因壓力高而被溶解在產(chǎn)品中，致使產(chǎn)品質(zhì)量低，只能用于一般工業(yè)。(2)變壓吸附法當(dāng)純度和雜質(zhì)含量波動(dòng)大，產(chǎn)品濃度難以達(dá)到要求，很難長(zhǎng)期保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，特別是對(duì)國(guó)際飲料二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)和食品級(jí)二氧化碳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的痕量和超痕量雜質(zhì)指標(biāo)無(wú)法保證穩(wěn)定，該法產(chǎn)品僅可用作工業(yè)品。(3)淺低溫吸附精餾法在實(shí)際生產(chǎn)中，由于不同吸附 劑對(duì)不同雜質(zhì)的吸附容量不同，原料氣中雜質(zhì)含量不同，很難保證多種吸附劑同時(shí)穿透失效，可能某一種或幾種吸附劑已經(jīng)穿透失效了，而其它吸附劑還未失效，從而難以保證原料氣中多種雜質(zhì)同時(shí)合格，和變壓吸附一樣，國(guó)際飲料二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)和食品級(jí)二氧化碳國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中痕量和超痕量雜質(zhì)指標(biāo)無(wú)法保證穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷問(wèn)題，提供一種合成氨脫碳解析液態(tài)二氧化碳的加工工藝，液態(tài)二氧化碳回收綜合了低壓深冷和精餾的特點(diǎn)，分離沸點(diǎn)比二氧化碳低的雜質(zhì)，有針對(duì)性地脫除沸點(diǎn)比二氧化碳高、通過(guò)精餾無(wú)法分離的雜質(zhì)；將合成氨PSA脫碳含CO2的放空氣回收，制取高純度的液態(tài)工業(yè)級(jí)二氧化碳和液態(tài)食品級(jí)二氧化碳，既減少了溫室氣體的排放，提高了本地區(qū)工業(yè)氣體的生產(chǎn)能力，大大降低了合成氨產(chǎn)品能耗和產(chǎn)品成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和本地區(qū)的環(huán)境保護(hù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種合成氨脫碳解析液態(tài)二氧化碳的加工工藝，包括以下步驟：
1)脫硫：合成氨PSA脫碳放空氣原料氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓冷卻后進(jìn)入CO2壓縮機(jī)一段、二段，經(jīng)兩段壓縮后去脫硫加熱器回收熱量，再去粗脫硫脫除原料氣中的H2S，再回壓縮機(jī)三、四段后經(jīng)脫硫加熱器加熱至60℃后，進(jìn)入水解塔水解COS，經(jīng)脫硫水冷器降至常溫后去精脫硫塔將水解生成的H2S脫除；
2)干燥除水：總硫含量≤0.1ppm的原料氣經(jīng)工業(yè)級(jí)預(yù)冷器用 低溫的提純塔放空氣進(jìn)一步冷卻，除去二氧化碳?xì)庵械牟糠诛柡退龠M(jìn)干燥塔干燥；
3)冷凝：干燥除水后的氣體經(jīng)預(yù)冷器回收氣氨的冷量、蒸發(fā)器回收液體二氧化碳?xì)饣睦淞?，再進(jìn)入冷凝器利用液氨蒸發(fā)吸熱降至-15～-20℃進(jìn)行冷凝，液化為液體二氧化碳；
4)提純：液化后的液體二氧化碳進(jìn)入提純塔，提純塔溫度維持在-14～-18℃，將低沸點(diǎn)雜質(zhì)蒸發(fā)；
5)脫烴：出提純塔塔釜的液體CO2一部分作為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品進(jìn)入工業(yè)級(jí)液體CO2低溫貯槽,另一部分經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入蒸發(fā)器回收熱量，自身氣化成氣體CO2后，從凈化塔上部主線進(jìn)口進(jìn)入催化劑層，其中的烴、苯等有機(jī)物與塔前補(bǔ)入的氧進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)后總烴≤50ppm的凈化氣除去部分飽和水，再進(jìn)入食品級(jí)干燥塔干燥，使水分含量≤20ppm，水含量合格后的氣體去食品級(jí)冷凝器，利用液氨蒸發(fā)吸熱降至-15～-20℃進(jìn)行冷凝，液化為液體CO2，進(jìn)入食品級(jí)提純塔；
6)精餾提純：食品級(jí)提純塔塔釜換熱段用食品級(jí)干燥塔干燥脫水后的較高溫CO2氣作為熱源，將低沸點(diǎn)雜質(zhì)蒸發(fā)，進(jìn)一步提純；通過(guò)塔頂冷卻段將塔下部與雜質(zhì)氣體一起蒸發(fā)的CO2重新冷凝，食品級(jí)液體CO2低溫貯存。
進(jìn)一步地，所述粗脫硫采用雙塔串并聯(lián)粗脫硫工藝，原料氣即可串聯(lián)又可并聯(lián)進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，兩脫硫塔可改變工藝流程順序。
進(jìn)一步地，精餾提純的提純塔頂設(shè)置列管式換熱器和放空壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
進(jìn)一步地，所述精餾提純的提純塔塔底溫度維持在-14～-18℃。
本發(fā)明的有益效果：一種合成氨脫碳解析液態(tài)二氧化碳的加工工藝，液態(tài)二氧化碳回收綜合了低壓深冷和精餾的特點(diǎn)，分離沸點(diǎn)比二氧化碳低的雜質(zhì)，有針對(duì)性地脫除沸點(diǎn)比二氧化碳高、通過(guò)精餾無(wú)法分離的雜質(zhì)；將合成氨PSA脫碳含CO2的放空氣回收，制取高純度的液態(tài)工業(yè)級(jí)二氧化碳和液態(tài)食品級(jí)二氧化碳，既減少了溫室氣體的排放，提高了本地區(qū)工業(yè)氣體的生產(chǎn)能力，大大降低了合成氨產(chǎn)品能耗和產(chǎn)品成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和本地區(qū)的環(huán)境保護(hù)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的加工工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施時(shí)，結(jié)合圖1加工工藝流程圖，一種合成氨脫碳解析液態(tài)二氧化碳的加工工藝，包括以下步驟：
1)脫硫：合成氨PSA脫碳放空氣原料氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓冷卻后進(jìn)入CO2壓縮機(jī)一段、二段，經(jīng)兩段壓縮后去脫硫加熱器回收熱量，再去粗脫硫雙塔脫除原料氣中的H2S，再回壓縮機(jī)三、四段后經(jīng)脫硫加熱器加熱至60℃后，進(jìn)入水解塔水解COS，經(jīng)脫硫水冷器降至常溫后去精脫硫塔將水解生成的H2S脫除。
合成氨PSA脫碳放空氣中氣二氧化碳純度為86％，其余為不凝性氣體，且有H2S、COS，故對(duì)放空氣原料氣進(jìn)行脫硫。脫硫先進(jìn)行粗脫硫后進(jìn)行精脫硫。粗脫硫采用雙塔串并聯(lián)粗脫硫工藝，原料氣 即可串聯(lián)又可并聯(lián)進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，另外兩脫硫塔可改變工藝流程順序，當(dāng)?shù)谝凰摿蚰芰档蜁r(shí)，把第二塔改為第一塔以提高脫硫效率，使脫硫后的氣體達(dá)到指標(biāo)。同時(shí)，降低原第一塔負(fù)荷，利用原料氣中的少量氧可使該塔再生，以延長(zhǎng)使用壽命。精脫硫采用常溫精脫硫工藝，原料氣先經(jīng)一級(jí)脫硫塔用T703脫硫劑將H2S脫至≤2ppm，然后經(jīng)脫硫加熱器回收壓縮熱，加熱至60℃后進(jìn)入水解塔，采用基于α-氧化鋁為載體的復(fù)配催化劑作用下將COS轉(zhuǎn)化為H2S，再經(jīng)脫硫水冷器冷卻至常溫，用精脫硫塔的T103精脫硫劑將水解轉(zhuǎn)化的H2S加以脫除。確保精脫硫后總硫(H2S+COS)≤0.1ppm。設(shè)置脫硫加熱器，利用CO2壓縮機(jī)二段和四段氣體壓縮熱互換，即可降低粗脫硫進(jìn)口氣體溫度，又可提高水解劑進(jìn)口氣體溫度，從而提高氧化鐵脫硫劑的利用率、脫硫效率并降低能耗。
2)干燥除水：總硫含量≤0.1ppm的原料氣經(jīng)工業(yè)級(jí)預(yù)冷器用低溫的提純塔放空氣進(jìn)一步冷卻，除去二氧化碳?xì)庵械牟糠诛柡退?，再進(jìn)干燥塔，使水分含量≤20ppm。
3)冷凝：脫硫后的氣體經(jīng)預(yù)冷器回收氣氨的冷量、蒸發(fā)器回收液體二氧化碳?xì)饣睦淞浚龠M(jìn)入冷凝器利用液氨蒸發(fā)吸熱降至-15～-20℃進(jìn)行冷凝，液化為液體二氧化碳。
4)提純：液化后的液體二氧化碳進(jìn)入提純塔，提純塔溫度維持在-14～-18℃，將低沸點(diǎn)雜質(zhì)蒸發(fā)。
5)脫烴：出提純塔塔釜的液體CO2一部分作為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品進(jìn)入工 業(yè)級(jí)液體CO2低溫貯槽,另一部分經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入蒸發(fā)器回收熱量，自身氣化成氣體CO2后，從凈化塔上部主線進(jìn)口進(jìn)入催化劑層，其中的烴、苯等有機(jī)物與塔前補(bǔ)入的氧進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)后總烴≤50ppm的凈化氣除去部分飽和水，再進(jìn)入食品級(jí)干燥塔干燥，使水分含量≤20ppm。水含量合格后的氣體去食品級(jí)冷凝器，利用液氨蒸發(fā)吸熱降至-15～-20℃進(jìn)行冷凝，液化為液體CO2，進(jìn)入食品級(jí)提純塔。
6)精餾提純：食品級(jí)提純塔塔釜換熱段用食品級(jí)干燥塔干燥脫水后的較高溫CO2氣作為熱源，使塔底溫度維持在-14～-18℃將低沸點(diǎn)雜質(zhì)蒸發(fā)，進(jìn)一步提純；通過(guò)塔頂冷卻段將塔下部與雜質(zhì)氣體一起蒸發(fā)的CO2重新冷凝，降低消耗，提高得率。出食品級(jí)提純塔塔釜的食品級(jí)液體二氧化碳產(chǎn)品經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入食品級(jí)液體CO2低溫貯槽。不凝氣從塔頂經(jīng)節(jié)流后放空。
系統(tǒng)提純是在3.0MPa壓力下進(jìn)行，當(dāng)不凝性氣氣體放空時(shí)，氣體壓降較大，顯然，這部分放空氣體動(dòng)能較大，為了降低能耗，充分利用此動(dòng)能，可在提純塔頂設(shè)置列管式換熱器和放空壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，設(shè)定較低放空壓力，使得放空氣節(jié)流膨后產(chǎn)生冷量把放空氣換熱冷凝，從而使放空氣中的少量CO2液化回收，進(jìn)一步提升CO2的收率。
本工藝裝置選用中壓法生產(chǎn)液體二氧化碳。二氧化碳?xì)怏w的冷卻、液化，提純塔塔頂放空氣的冷卻均通過(guò)制冷機(jī)組。以氨為制冷 劑，通過(guò)氨的低溫蒸發(fā)，傳遞冷量給二氧化碳使之液化，然后把氣態(tài)氨通過(guò)冰機(jī)(氨壓縮機(jī))的壓縮，蒸發(fā)冷凝器的冷凝，把氣氨冷凝成液氨，然后再去冷凝器蒸發(fā)吸熱，完成制冷循環(huán)。
上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍。