一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及氨回收領(lǐng)域，具體是一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合成氨生產(chǎn)過程中合成氣循環(huán)使用，甲烷濃度不能過高，因此必須有部分含氨、甲烷等污染物質(zhì)的尾氣排放，以控制甲烷濃度，保證氨合成反應(yīng)的正常進(jìn)行。尾氣中造成污染的物質(zhì)主要是甲烷和氨，其中甲烷是一種溫室氣體，而氨是一種具有刺激性的有毒有害氣體，氨氣的排放對居民生活的影響非常大。尾氣中含有大量氫氣，直排還會造成資源浪費，增加物料消耗。對廢氣進(jìn)行處理，既解決污染又充分利用資源是必須考慮的問題。
[0003]目前，傳統(tǒng)處理合成氨尾氣的方法是:由于合成氨尾氣中含有大量的氫氣和氨氣，具有一定的熱值，且尾氣本身壓力比較高，通常直接排入火炬燃燒或是并入全廠燃料氣管網(wǎng)。
[0004]去燃料氣管網(wǎng)雖能利用尾氣中的有用氣體，但由于尾氣中含有20%左右的氮氣，熱值不高，并入燃料氣管網(wǎng)會稀釋燃料氣的熱值，另外，20%左右的氨氣遇到水也會腐蝕管網(wǎng)。
[0005]合成氨裝置尾氣的綜合利用是企業(yè)節(jié)能降耗和提高經(jīng)濟(jì)效益的主要措施，也是企業(yè)治理“三廢”、實現(xiàn)裝置達(dá)標(biāo)排放的首要目標(biāo)之一。合成氨尾氣的回收利用包括兩個部分:一是尾氣中氨的回收，二是尾氣中氫氣的回收。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)合成氨生產(chǎn)中尾氣排放易造成污染的問題。由于氨、氫回收工藝不同，合成氨尾氣的綜合利用選擇不同的組合形式。
[0007]本發(fā)明采用磷酸除氨和變壓吸附提氫回收氫氣(變壓吸附裝置釋放出來的解吸氣送火炬燃燒)的工藝路線，對合成氨尾氣進(jìn)行綜合利用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0008]本發(fā)明對合成氨尾氣，采用先脫氨后脫氫氣工藝流程，脫氨采用磷酸二銨工藝，脫氫采用PSA提氫工藝。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)首先將來自合成氨裝置尾氣經(jīng)過加熱器加熱后送入飽和器中，然后向飽和器中通入磷酸，利用磷酸與尾氣中的氨氣進(jìn)行中和反應(yīng)，再通過循環(huán)，使氣體的氨與磷酸在飽和器中反應(yīng)充分，過程中通過控制加熱器蒸汽量來維持飽和器的溫度為115°c左右，最終磷酸的加入量按照NH3 = H3PO4摩爾比=1.35?1.4確定；
(2)經(jīng)過反應(yīng)，接近飽和的磷銨溶液進(jìn)入結(jié)晶槽，在結(jié)晶槽中采用水冷卻方式冷卻料漿，使料漿中磷酸二銨溶解度下降，結(jié)晶析出；最后將結(jié)晶槽中冷卻后的料漿送入離心機(jī)，通過離心機(jī)從料漿中分離出磷酸二銨晶體，通過干燥包裝即為產(chǎn)品；
(3)除氨后的尾氣進(jìn)入變壓吸附裝置PSA，制得的純氫，可以返回合成氨裝置。
[0010]所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:在飽和器中通過氨與磷酸發(fā)生中和反應(yīng)，同時要求反應(yīng)制取的含磷銨飽和溶液需要達(dá)到或過飽和狀態(tài)。
[0011]所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:向飽和器中通入的磷酸的P205含量為38-42%。
[0012]所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:冷卻結(jié)晶時要維持結(jié)晶器的溫度不超過40° Co
[0013]所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:所述的合成氨裝置尾氣指的是合成氨裝置所產(chǎn)生的含有氨氣的二級閃蒸氣。
[0014]一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:首先將來自合成氨裝置含有氨氣的二級閃蒸氣經(jīng)過加熱器加熱后送入飽和器中，然后向飽和器中通入磷酸，利用磷酸與尾氣中的氨氣進(jìn)行中和反應(yīng)，再通過循環(huán)，使氣體的氨與磷酸在飽和器中反應(yīng)充分，過程中通過控制加熱器蒸汽量來維持飽和器的溫度為115°C，通過控制中和液的比重來調(diào)節(jié)磷酸加入量，最終磷酸的加入量由NH3:H3P04=1.35?1.4 (摩爾比)確定，此時磷酸二錢在料漿中的溶解度最大，料漿的流動性最好；經(jīng)過反應(yīng)，接近飽和的磷銨溶液進(jìn)入結(jié)晶槽，在結(jié)晶槽中采用水冷卻方式冷卻料漿，使料漿中磷酸二銨溶解度下降，結(jié)晶析出；最后將結(jié)晶槽中冷卻后的料漿送入離心機(jī)，通過離心機(jī)從料漿中分離出磷酸二銨晶體，通過干燥包裝即為產(chǎn)品。除氨后的尾氣進(jìn)入變壓吸附裝置PSA，制得的純氫，可以返回合成氨裝置。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:原先有合成氨裝置含氨尾氣直接排放相比，本發(fā)明采用磷酸吸收洗滌尾氣中的氨氣，生產(chǎn)磷酸二銨，而磷酸二銨又是重要的肥料，不僅實現(xiàn)了對氨氣的吸收，處理后的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，環(huán)境友好，不擾民，同時也提高了經(jīng)濟(jì)效益同時解決了含氨尾氣輸送和燃燒產(chǎn)生的問題。
【附圖說明】
[0016]圖1為合成氨尾氣回收流程圖，其中，1-加壓栗；2_離心機(jī)；3_加熱器；4_飽和器；5-除酸器；6_磷酸高位槽；
7-母液槽；8_母液循環(huán)栗；9_料漿栗；10_結(jié)晶槽
【具體實施方式】
[0017]一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法:如圖1所示
首先將來自合成氨裝置含有氨氣的二級閃蒸氣經(jīng)過加熱器加熱后送入飽和器中，然后向飽和器中通入磷酸，利用磷酸與尾氣中的氨氣進(jìn)行中和反應(yīng)，再通過循環(huán)，使氣體的氨與磷酸在飽和器中反應(yīng)充分，過程中通過控制加熱器蒸汽量來維持飽和器的溫度為115°c，通過控制中和液的比重來調(diào)節(jié)磷酸加入量，最終磷酸的加入量由NH3:H3P04=1.4 (摩爾比)確定，此時磷酸二銨在料漿中的溶解度最大，料漿的流動性最好；經(jīng)過反應(yīng)，接近飽和的磷銨溶液進(jìn)入結(jié)晶槽，在結(jié)晶槽中采用水冷卻方式冷卻料漿，使料漿中磷酸二銨溶解度下降，結(jié)晶析出；最后將結(jié)晶槽中冷卻后的料漿送入離心機(jī)，通過離心機(jī)從料漿中分離出磷酸二銨晶體，通過干燥包裝即為產(chǎn)品。除氨后的尾氣進(jìn)入變壓吸附裝置PSA，制得的純氫，可以返回合成氨裝置。
[0018]飽和器中中和反應(yīng)后的料漿送入結(jié)晶槽的同時，進(jìn)一步提高尾氣含有的氨氣與磷酸的摩爾比至NH3:H3P04=1.4。
[0019]向飽和器中通入的磷酸為40%的？205。
[0020]飽和器中中和反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使料漿升溫至115°C，從而使?jié){料中部分水汽化。
[0021]本實施例的回收率很高，可達(dá)95%以上。
【主權(quán)項】
1.一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于包括以下步驟: 首先將來自合成氨裝置尾氣經(jīng)過加熱器加熱后送入飽和器中，然后向飽和器中通入磷酸，利用磷酸與尾氣中的氨氣進(jìn)行中和反應(yīng)，再通過循環(huán)，使氣體的氨與磷酸在飽和器中反應(yīng)充分，過程中通過控制加熱器蒸汽量來維持飽和器的溫度為115°c左右，最終磷酸的加入量按照ΝΗ3:Η3Ρ04摩爾比=1.35?1.4確定； 經(jīng)過反應(yīng)，接近飽和的磷銨溶液進(jìn)入結(jié)晶槽，在結(jié)晶槽中采用水冷卻方式冷卻料漿，使料漿中磷酸二銨溶解度下降，結(jié)晶析出；最后將結(jié)晶槽中冷卻后的料漿送入離心機(jī)，通過離心機(jī)從料漿中分離出磷酸二銨晶體，通過干燥包裝即為產(chǎn)品； 除氨后的尾氣進(jìn)入變壓吸附裝置PSA，制得的純氫，可以返回合成氨裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:在飽和器中通過氨與磷酸發(fā)生中和反應(yīng)，同時要求反應(yīng)制取的含磷銨飽和溶液需要達(dá)到或過飽和狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:向飽和器中通入的磷酸的p205含量為38-42%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:冷卻結(jié)晶時要維持結(jié)晶器的溫度不超過40°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，其特征在于:所述的合成氨裝置尾氣指的是合成氨裝置所產(chǎn)生的含有氨氣的二級閃蒸氣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從合成氨尾氣中回收氨和氫氣的方法，采用的是通過將含氨尾氣與磷酸中和反應(yīng)、冷卻結(jié)晶、離心分離的方式回收氨，再通過PSA裝置回收氫氣的工藝路線，解決了當(dāng)前眾多合成氨廠含氨尾氣的排放問題，工藝簡單、環(huán)境友好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【IPC分類】C01B3/52, C01B3/56, C01B25/28
【公開號】CN105329868
【申請?zhí)枴緾N201510736014
【發(fā)明人】吳瑞, 張思強
【申請人】東華工程科技股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月30日