一種合成氨廢氣分離裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種合成氨廢氣分離裝置，包括依次連接并連通的脫碳吸附器、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、液氨精餾塔、液氨精餾塔冷凝器、甲烷精餾塔、甲烷精餾塔冷凝器、氬氣精餾塔、氬氣塔精餾塔冷凝器，所述脫碳吸附器上設有進氣口、再生氣進氣口，所述液氨精餾塔上設有液氨出口，所述甲烷精餾塔上設有液態(tài)甲烷出口，所述氬氣精餾塔上設有液氬出口、廢氣排出口，所述合成氨廢氣的分離裝置還包括一端連接所述氬氣精餾塔的氫氣管道，氮氣循環(huán)壓縮機，氮氣膨脹機組，與所述氮氣循環(huán)壓縮機的進口連接的氮氣補氣口。該回收利用裝置能夠從廢氣中提取純度較高的液氨、液態(tài)甲烷、液氬、高純氫氣，大大提高了廢氣的回收利用率。
【專利說明】 一種合成氨廢氣分離裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種整合性的能夠?qū)⒑铣砂睆U氣分離裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在合成氨的生產(chǎn)過程中，會向外界排放廢氣，其中最主要的廢氣是合成塔中的放空氣與氨罐馳放氣，目前傳統(tǒng)的處理方法主要有三種:一是將該廢氣分成兩股，單獨水洗，得到品質(zhì)較低的氨水，然后將剩余廢氣燒掉；二是將氨罐弛放氣中的壓力能全部利用掉，產(chǎn)生一部分氨氣，然后將剩余氣體燒掉，同時將合成塔的放空氣水洗得到品質(zhì)較低的氨水，然后將剩余廢氣燒掉；三是將全部廢氣水洗，然后通過上一套變壓吸附或膜分離，并將剩余的氣體進行低溫分離得到一部分的液化天然氣。以上三種工藝的特點是設備復雜，不同的設備又來自于不同的廠家，缺乏統(tǒng)一設計的理念，做不到設備與設備之間的無縫對接，一旦一個設備出現(xiàn)故障，其下游設備全部無法運行；同時，合成氨廢氣中不僅含有氨、氫、甲烷，還含有高附加值的氬、氮等，以上傳統(tǒng)工藝中，氫的提取率只有90%，不能提取氬，而氨的提取只能以氨水或氨氣的形式產(chǎn)生，回收利用率很低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的是提供一種合成氨廢氣分離裝置，包括依次連接并連通的脫碳吸附器、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、液氨精餾塔、液氨精餾塔冷凝器、甲烷精餾塔、甲烷精餾塔冷凝器、氬氣精餾塔、氬氣塔精餾塔冷凝器，所述脫碳吸附器上設有進氣口、再生氣進氣口，所述液氨精餾塔上設有液氨出口，所述甲烷精餾塔上設有液態(tài)甲烷出口，所述氬氣精餾塔上設有液氬出口、廢氣排出口，其特征在于:所述合成氨廢氣分離裝置還包括一端連接所述氬氣精餾塔的氫氣管道，氮氣循環(huán)壓縮機，氮氣膨脹機，與所述氮氣循環(huán)壓縮機的進口連接的氮氣補氣口。
[0004]優(yōu)選地，所述廢液氨精餾塔、液氨精餾塔冷凝器、甲烷精餾塔、甲烷精餾塔冷凝器、氬氣精餾塔、氬氣塔精餾塔冷凝器、氮氣膨脹機和各個換熱器置于同一個分餾塔中。
[0005]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型能夠一次性從合成氨廢氣內(nèi)回收純度較高的液氨、液態(tài)甲烷、液氬、高純氫氣，大大減少了浪費，使廢氣內(nèi)盡可能多的氣體成分得到二次利用，能夠顯著提高氣體利用率，也具有很高的經(jīng)濟價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖1為本實用新型合成氨廢氣分離裝置的示意圖。
[0007]附圖中:
[0008]1-進氣口，2-脫碳吸附器，3-第一換熱器，4-第二換熱器，5-第三換熱器，6_液氨精餾塔，7-液氨出口，8-甲烷精餾塔，9-液態(tài)甲烷出口，10-甲烷精餾塔冷凝器，11-氬氣精餾塔，12-液氬出口，13-氬氣精餾塔冷凝器，14-氫氣管道，15-氮氣膨脹機組，16-液氨精餾塔冷凝器，17-廢氣排出口，18-氮氣補氣口，19-氮氣循環(huán)壓縮機、20-再生氣進氣口。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本實用新型合成氨廢氣分離裝置的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。
[0010]附圖1繪示了本實用新型合成氨廢氣分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。合成氨廢氣從進氣口 I進入裝置，依次通過脫碳吸附器2、第一換熱器3、液氨精餾塔6、液氨精餾塔冷凝器16、第二換熱器4、第三換熱器5、甲烷精餾塔8、甲烷精餾塔冷凝器10、氬氣精餾塔11、氬氣精餾塔冷凝器13，此時剩余的氣體為氫氣與其他氣體的混合物，其中氫氣通往氫氣管道14進行提純，其余無毒無害的微量氣體通過廢氣排出口 17排放掉；氮氣通過氮氣循環(huán)壓縮機19壓縮后，再進入氮氣膨脹機組15增壓端增壓后依次通過第一換熱器3、第二換熱器4、氮氣膨脹機組15膨脹端、第三換熱器5、第二換熱器4、第一換熱器3后和氮氣補氣口 18匯合后進入氮氣循環(huán)壓縮機19的進口。氮氣進氮氣膨脹機組15膨脹端前抽出一部分進入第三換熱器5后送入甲烷精餾塔冷凝器10、氬氣精餾塔冷凝器13、液氨精餾塔冷凝器16提供冷量。再生氣進氣口 20為脫碳吸附器2提供再生所需的氣源。
[0011]下面對上述各裝置進行具體描述。
[0012]合成氨廢氣通過脫碳吸附器2的進口進入脫碳吸附筒，經(jīng)過吸附劑吸附脫去二氧化碳等雜質(zhì)后進入第一換熱器。吸附劑經(jīng)一段時間的吸附就要飽和后，合成氨廢氣通過一系列切換閥門切換到另一個吸附繼續(xù)吸附，吸附飽和的吸附筒內(nèi)的吸附劑需將吸附的物質(zhì)解析出去，通過再生氣進氣口 20的再生氮氣加熱吸附劑以獲得再生。
[0013]脫碳吸附器器2的目的是將合成氨廢氣中的二氧化碳等雜志去除，其一般選用堿性或中性的干燥劑；第一換熱器的目的是將合成氨廢氣進行第一次降溫，使其中的部分氨液化，因此其出口溫度一般控制在氨氣在當前氣壓下的沸點附近；與第一換熱器出口連接的是液氨精餾塔6，當合成氨廢氣進入液氨精餾塔6內(nèi)時，進行精餾并實現(xiàn)第二次降溫，在液氨精餾塔6的底部得到液氨，通過液氨出口 7排出并裝罐，該液氨純度較高，可以直接向市場出售。
[0014]在經(jīng)過了液氨精餾塔6提取液氨后，合成氨廢氣進入第二換熱器進行第三次降溫，由于氨的沸點遠高于甲烷、氬的沸點，因此有必要在提取氨之后先將剩余氣體的溫度一并降至一個較低值，再逐個液化，而這一降溫過程不產(chǎn)生任何液化氣體產(chǎn)品。
[0015]合成氨廢氣回收的下一流程是依次通過甲烷精餾塔8、甲烷精餾塔冷凝器10與氬氣精餾塔11、氬氣精餾塔冷凝器13，依次進行第四次與第五次降溫，分別將氣體溫度降低至甲烷的沸點以下與氬的沸點以下，提取出純度較高的液態(tài)甲烷與液氬，并分別從液態(tài)甲烷出口 9與液氬出口 12排出并裝罐，同樣，這兩種液體產(chǎn)品也可以直接向市場出售。
[0016]氬氣精餾塔11上設有微量廢氣排出口 17，作為優(yōu)選實施例，除了微量廢氣排出口17夕卜，氬氣精餾塔上還設有氫氣出口 14。合成氨廢氣在經(jīng)過上述多次提取后，剩余氣體的主要組成為氫氣與其他氣體，此時氫氣可以通過氫氣出口 12單獨排出、收集或直接供給到其他需要氫氣的工位上，實現(xiàn)了對廢氣的最大化利用，而剩余微量無毒無害的氣體則可以通過廢氣排出口 17，依次通過第三換熱器5、第二換熱器4、第一換熱器3后溫度升至常溫，排放到空氣中。
[0017]本套裝置所需的冷量由氮氣提供。氮氣經(jīng)過氮氣循環(huán)壓縮機19后將壓力提高到30bar，進入氮氣膨脹機組15增壓端繼續(xù)增壓到50bar后進入換熱器內(nèi)冷卻到所需膨脹前的溫度，膨脹后通過換熱器回收冷量與氮氣補氣口 18匯合后，進入氮氣壓縮機19繼續(xù)循環(huán)膨脹制冷。液氨精餾塔冷凝器16、甲烷精餾塔冷凝器10、氬氣精餾塔冷凝器13所需的冷源是由膨脹前抽出的氮氣經(jīng)第三換熱器5后液化為液氮提供的。氣化后的氮氣匯合至廢氣排出口 17排放。
[0018]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型合成氨廢氣分離裝置及方法將現(xiàn)有技術(shù)中對合成氨廢氣分離提取的多個裝置進行了整合，能夠回收高純度的液氨、液態(tài)甲烷、液氬、高純氫氣，減少了浪費，提高了效率，也創(chuàng)造了額外的經(jīng)濟價值。
[0019]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種合成氨廢氣分離裝置，包括依次連接并連通的脫碳吸附器(2)、第一換熱器(3)、第二換熱器(4)、第三換熱器(5)、液氨精餾塔(6)、液氨精餾塔冷凝器(16)、甲烷精餾塔(8)、甲烷精餾塔冷凝器(10)、氬氣精餾塔(11)、氬氣塔精餾塔冷凝器(13)，所述脫碳吸附器(2)上設有進氣口(I)、再生氣進氣口(20)，所述液氨精餾塔(6)上設有液氨出口(7)，所述甲烷精餾塔(8)上設有液態(tài)甲烷出口(9)，所述氬氣精餾塔(11)上設有液氬出口(12)、廢氣排出口(17)，其特征在于:所述合成氨廢氣的分離裝置還包括一端連接所述氬氣精餾塔(11)的氫氣管道(14)，氮氣循環(huán)壓縮機(19)，氮氣膨脹機組(15)，與所述氮氣循環(huán)壓縮機(19)的進口連接的氮氣補氣口(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨廢氣分離裝置，其特征在于:所述廢液氨精餾塔(6)、甲烷精餾塔(8)、甲烷精餾塔冷凝器(10)、氬氣精餾塔(11)、氬氣塔精餾塔冷凝器(13)、氮氣膨脹機組(15)和各個換熱器置于同一個分餾塔中。
【文檔編號】F25J3/02GK204063783SQ201420462648
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】馬昆, 孫寧, 奚永龍, 顏愛國, 苗瓏耀, 葉秋芳, 黃巖巖, 趙翠玲, 王凱 申請人:蘇州市興魯空分設備科技發(fā)展有限公司