氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合成法制氨領(lǐng)域，具體地說，涉及一種氨合成甲烷氣體放空節(jié)能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由氮氫氣合成為氨的生產(chǎn)過程中，氨合成系統(tǒng)循環(huán)氣中甲烷等氣體含量的控制，是合成氨生產(chǎn)中有效氮氫氣利用率高低的關(guān)鍵因素之一，是氮氫氣制備合成氨的資源能源節(jié)約利用技術(shù)的重要手段之一，是降低生產(chǎn)成本的重要措施之一。
[0003]生產(chǎn)中，氨合成系統(tǒng)循環(huán)氣中甲烷含量主要來源于原料氣制備過程帶入，以及微量C0+C02在本系統(tǒng)生成積累，雖然甲烷本身對生產(chǎn)無害，但實現(xiàn)經(jīng)濟運行，氨合成循環(huán)氣中甲燒含量要控制在一定指標(biāo)之內(nèi)，含量過尚，氣氣氣資源利用率就相對尚，但過尚就會造成整個生產(chǎn)系統(tǒng)動力消耗上升，成本增加；含量低則動力消耗下降，但寶貴的氮氫氣資源浪費嚴(yán)重，同樣會導(dǎo)致成本升高。如何做到既不浪費氮氫氣資源，又不增加動力消耗，氨合成循環(huán)氣中甲烷含量的控制對最終產(chǎn)品成本起著舉足輕重的作用。
[0004]對氨合成循環(huán)氣中甲烷含量的控制，常規(guī)的方法是補充新鮮氮氫氣體進入氨合成系統(tǒng)后與分離完氨的循環(huán)氣體混合后設(shè)置甲烷氣體放空，入塔循環(huán)氣放空氣中甲烷含量18-20%，有80%以上的氣體為有效的氮氫氣隨放空氣體一起損失掉，導(dǎo)致資源能源浪費，單位產(chǎn)品成本升高，企業(yè)市場競爭力低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種能在保持氨合成工序入塔循環(huán)氣體甲烷含量不變的前提下，提高放空氣中甲烷氣體比例、減少甲烷放空氣帶走的有效氮氫氣體含量的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其能夠提高有效氣體利用率，增加單位時間產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。
[0006]本發(fā)明所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，包括氨合成塔、入塔管線和出塔管線，以及設(shè)置在出塔管線上的合成氣體冷卻器，出塔管線上設(shè)有與合成氣體冷卻器并行的管線I，管線I上設(shè)有氨冷卻回收器、取樣閥I和放空閥。
[0007]本發(fā)明設(shè)置的與合成氣體冷卻器并行的管線I，以及管線I上設(shè)置的氨冷卻回收器、放空閥，其將放空閥設(shè)置在氨冷卻回收器之后，能夠?qū)⒎趴諝庵形蠢鋮s的氨冷卻回收，進而放空氣中甲烷的含量提高，甲烷含量能夠提高10%，放空氣中甲烷含量的提高，能夠有效的避免氮氫氣因甲烷放空造成的損失，能夠提高氮氫氣資源利用率，降低成本，同時該效果的取得并未改變?nèi)胨h(huán)氣的成分。
[0008]進一步的，與管線I并行的出塔管線上設(shè)有氣液分離器，所述氣液分離器設(shè)置在合成氣體冷卻器后。
[0009]進一步的，所述合成氣體冷卻器和氣液分離器之間的管線上連接有管線II，管線II上設(shè)有補氣閥門。
[0010]進一步的，出塔管線上氨合成塔和合成氣體冷卻器之間設(shè)有塔后預(yù)熱回收器和換熱器，氣液分離器后通過管線依次連接循環(huán)機、油水分離器、換熱器和氨合成塔。
[0011]進一步的，換熱器設(shè)置在塔后預(yù)熱回收器之后，油水分離器和換熱器之間的管線上設(shè)有換熱器入口閥門和取樣閥II，取樣閥II靠近油水分離器設(shè)置，換熱器入口閥門靠近換熱器設(shè)置。
[0012]進一步的，氨合成塔頂部入塔管線上設(shè)有入塔主閥，氨合成塔底部入塔管線上設(shè)有入塔副閥。入塔主閥進入的氣體，進入氨合成塔的桶體與內(nèi)件之間的環(huán)隙冷卻塔壁，使塔溫不高于工作溫度，例如120°c，其與塔底的入塔副閥進入的氣體混合后，進入塔內(nèi)在催化劑的作用下產(chǎn)生氨，反應(yīng)后的氣體由塔底部出來。
[0013]從氨合成塔塔底出來的合成氣首先經(jīng)預(yù)熱回收器冷卻降溫，后經(jīng)換熱器進一步降溫，從換熱器出來的氣體在合成氣體冷卻器被第一次分氨，被冷凝后的氣體與通過管線II補入的氣體一同進入氣液分離器中進行二次冷凝分氨，二次分氨后的氣體進入循環(huán)機，出循環(huán)機的循環(huán)氣經(jīng)油水分離器分離油水后進入換熱器中升溫，然后通入到氨合成塔中進行氨合成。而與合成氣體冷卻器及氣液分離器并行的管線I上設(shè)置的氨冷卻回收器，兼有分離器的作用，在氨冷回收后放空，甲烷含量升高，所以放空量減少，氫、氮氣損失少，同時夾帶的氨少。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的裝置，單位時間內(nèi)甲烷放空氣體流量小，有效氮氫利用率高，本發(fā)明所述的裝置資源利用率高，經(jīng)濟效果好，假如入塔氣體甲烷含量為20%，改進前(即在補充新鮮氮氫氣體進入氨合成系統(tǒng)后與分離完氨的循環(huán)氣體混合后設(shè)置甲烷氣體放空)放空氣中甲烷含量20 %，改進后放空氣中甲烷含量能夠提高到25-28%，氨平均26%計算，改進前10萬噸規(guī)模，甲烷放空量為2250m3/h，改進后放空氣中甲烷含量19-20%左右，放空總量能夠減少到1731mm3/h，每小時節(jié)約氮氫氣體519m3/h，可增產(chǎn)液氨197kg/h，日增產(chǎn)4.7噸，按市場價格2200元/噸，每天節(jié)約價值1.04萬元，以10萬噸規(guī)模計算，年生產(chǎn)330天，可節(jié)約氮氫氣體增產(chǎn)合成氨1551噸，價值343萬
J L.ο
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]其中，1-補氣閥門；2_氣液分離器；3_循環(huán)機；4_油水分離器；5_放空閥；6-換熱器；7_氨合成塔；8_塔后預(yù)熱回收器；9_合成氣體冷卻器；10-換熱器入口閥門；11_入塔副閥；12-入塔主閥；13-氨冷卻回收器；14-取樣閥I ;15_取樣閥II ;16_管線I ;17_管線II。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步解釋。
[0018]如圖1所示，一種氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，包括氨合成塔7、入塔管線、出塔管線，以及順次設(shè)置在出塔管線上的塔后預(yù)熱回收器8、換熱器6、合成氣體冷卻器9和氣液分離器2，氣液分離器2通過管線順次連接循環(huán)機3、油水分離器4、換熱器6和氨合成塔7，由出塔管線攜帶的混合氣與經(jīng)油水分離器分離后的氣體在換熱器6中進行熱量交換。出塔管線上設(shè)有與合成氣體冷卻器9和氣液分離器2并行的管線I 16，管線I 16上設(shè)有氨冷卻回收器13、取樣閥I 14和放空閥5。合成氣體冷卻器9和氣液分離器2中間的管線上連接管線II 17，管線II 17設(shè)有補氣閥門1，油水分離器4和換熱器6之間的管線上設(shè)有取樣閥II 15和換熱器入口閥門10，取樣閥II 15靠近油水分離器4設(shè)置，換熱器入口閥門10靠近換熱器6設(shè)置，取樣閥II 15用于檢測從油水分離器4出來的、進入氨合成塔7的入塔氣體。
[0019]本發(fā)明中所述的前、后位置關(guān)系，均以放空節(jié)能裝置中混合氣的流動方向作為參考，混合氣先流經(jīng)的設(shè)備在后流經(jīng)的設(shè)備前面。
[0020]下面結(jié)合一個具體的生產(chǎn)過程來解釋本發(fā)明所述裝置:
[0021]新鮮補充氣體，經(jīng)補氣閥門1與合成氣體冷卻器9出口氣體混合后，進入氣液分離器2進行氣液分離，氣體進入循環(huán)機3加壓至18.0MPa，通過油水分離器4分離掉氣體中夾帶的油水，后經(jīng)換熱器入口閥門10進入換熱器6，在換熱器內(nèi)6與氨合成塔7出口氣體進行換熱，將入塔氣體溫度提高到100度，一路經(jīng)入塔主閥12進入氨合成塔7筒體與內(nèi)件之間環(huán)隙冷卻塔壁，使塔溫不高于120度，其在氨合成塔7底部與從入塔副閥11進入的氣體匯合，后進入塔內(nèi)在催化劑的作用下生產(chǎn)氨；反應(yīng)后的氣體由氨合成塔7的塔底出來，反應(yīng)后300?330°C的氣體進入塔后預(yù)熱回收器8副產(chǎn)1?1.3MPa的蒸汽，205?215°C氣體從塔后預(yù)熱回收器8出口出來后進入換熱器6，在換熱器6內(nèi)氣溫降至38°C左右，然后進入合成氣體冷卻器9進一步冷凝，冷凝的液氨在合成氣體冷卻器9的下部分離段被一次分離，一次分氨后的氣體溫度降至-10°C左右與補充氣匯合進入氣液分離器2進行二次分氨，二次分氨后的氣體進入循環(huán)機3后進入下一個循環(huán)。在與合成氣體冷卻器9、氣液分離器2并行的管線I 16上，經(jīng)氨冷卻回收器13后，由放空閥5放空，同時通過取樣閥I 14可以檢測放空氣中氣體含量，管線I 16氣量小，氨冷卻回收器13兼有分離器的作用。放空后的甲烷氣體進入提氫裝置，氫回用，甲烷進入燃燒爐進行燃燒副產(chǎn)蒸汽，尾氣達(dá)標(biāo)排施。
[0022]放空閥5如此設(shè)置，較在換熱器6后、合成氣體冷卻器9之前放空，能夠減少放空氣中夾帶的氨，每生產(chǎn)1噸氨能夠減少氨損失16kg。
【主權(quán)項】
1.一種氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，包括氨合成塔(7)、入塔管線和出塔管線，以及設(shè)置在出塔管線上的合成氣體冷卻器(9)，其特征在于，出塔管線上設(shè)有與合成氣體冷卻器(9)并行的管線I (16)，管線I (16)上設(shè)有氨冷卻回收器(13)、取樣閥I (14)和放空閥(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，與管線I (16)并行的出塔管線上設(shè)有氣液分離器(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，所述氣液分離器(2)設(shè)置在合成氣體冷卻器(9)后。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，所述合成氣體冷卻器(9)和氣液分離器(2)之間的管線上連接有管線II (17)，管線II (17)上設(shè)有補氣閥門(1)。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，出塔管線上氨合成塔(7)和合成氣體冷卻器(9)之間設(shè)有塔后預(yù)熱回收器(8)和換熱器(6)，氣液分離器(2)后通過管線依次連接循環(huán)機(3)、油水分離器(4)、換熱器(6)和氨合成塔(7)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，換熱器(6)設(shè)置在塔后預(yù)熱回收器(8)之后。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，油水分離器(4)和換熱器(6)之間的管線上設(shè)有換熱器入口閥門(10)和取樣閥II (15)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，取樣閥II (15)靠近油水分離器⑷設(shè)置，換熱器入口閥門(10)靠近換熱器(6)設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，其特征在于，氨合成塔(7)頂部入塔管線上設(shè)有入塔主閥(12)，氨合成塔(7)底部入塔管線上設(shè)有入塔副閥(11)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，屬于合成法制氨領(lǐng)域，用以解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)氨氣的過程中80％以上的有效的氮氫氣隨放空氣體一起損失掉，導(dǎo)致資源能源浪費，單位產(chǎn)品成本升高的問題。本發(fā)明所述的氨合成循環(huán)氣中甲烷氣體放空節(jié)能裝置，包括氨合成塔、入塔管線和出塔管線，以及設(shè)置在出塔管線上的合成氣體冷卻器，出塔管線上設(shè)有與合成氣體冷卻器并行的管線Ⅰ，管線Ⅰ上設(shè)有氨冷卻回收器，管線Ⅰ上氨冷卻回收器后設(shè)有取樣閥Ⅰ和放空閥。本發(fā)明所述的裝置，能夠顯著的降低放空氣中有效氣體的損失率，更加經(jīng)濟。
【IPC分類】C01C1/04
【公開號】CN105271304
【申請?zhí)枴緾N201510616687
【發(fā)明人】張超, 吳自香, 盧曉峰, 王學(xué)波, 張萬艷
【申請人】山東金沂蒙生態(tài)肥業(yè)有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月24日