本發(fā)明涉及化工與環(huán)保領域，是一種有效降低生產(chǎn)能耗與降低原料消耗的方法。
背景技術：
1、對于有碳化設備的合成氨生產(chǎn)裝置，建設之初，變換氣全部通過碳化設備脫除二氧化碳，二氧化碳凈化氣濃度控制指標為0.1~0.2%。由于單純生產(chǎn)碳酸氫銨影響企業(yè)銷售，通常會把部分變換氣使用變壓吸附方法脫除二氧化碳，由此生產(chǎn)一部分商品液氨，通常變壓吸附裝置出口氣體中二氧化碳濃度控制指標為0.1~0.2%。
2、變壓吸附脫碳出口濃度控制在0.1~0.2%，采用一段變壓吸附裝置，再生氣二氧化碳濃度一般可以達到85~89%時裝置的建設成本比較低，變壓吸附凈化氣與碳化凈化氣直接混合送入后工段。脫碳裝置氫氮氣損失大約為進變壓吸附裝置變換氣的3.4~4.9%。
3、變壓吸附脫碳出口濃度可以控制在0.8~1.0%，采用一段變壓吸附裝置，再生氣二氧化碳濃度一般可以達到91~92%時裝置的建設成本比較低。脫碳裝置氫氮氣損失大約為進變壓吸附裝置變換氣的2.4~2.7%。對于有聯(lián)醇的合成氨廠，變壓吸附凈化氣與碳化凈化氣直接混合送入后工段。對于沒有聯(lián)醇的合成氨廠，變壓吸附凈化氣不能直接與碳化凈化氣混合直接送后工段，而是把變壓吸附凈化氣與碳化付塔出口氣混合進入固定付塔。由于碳化付塔尾氣凈化的需要，固定付塔氨水進口濃度控制在20~30滴度，固定付塔底部氨水濃度達到100滴度，因此，把混合氣從固定付塔鼓泡段帶出的氨氣比沒有變壓吸附凈化氣混合的時候從固定付塔帶出的氨氣多太多，導致回收塔稀氨水過剩嚴重，無法達到稀氨水0排放要求。夏天溫度高于35℃時，稀氨水過剩量更大。
4、變壓吸附脫碳出口濃度可以控制在4~5%，采用一段變壓吸附裝置，再生氣二氧化碳濃度一般可以達到94~95%時裝置的建設成本比較經(jīng)濟。脫碳裝置氫氮氣損失大約為原料氣的1.3~1.6%。變壓吸附凈化氣不能直接與碳化凈化氣混合直接送后工段，而是把變壓吸附凈化氣與碳化主塔出口氣混合進入碳化付塔。把混合氣從付塔帶出的氨氣比沒有變壓吸附凈化氣混合的時候從付塔帶出的氨氣多太多，從固定付塔帶出的氨氣量也就大，導致回收塔稀氨水過剩嚴重，無法達到稀氨水0排放要求。夏天溫度高于35℃時，稀氨水過剩量更大。
變換氣15000NM3/H，變壓吸附出口二氧化碳0.1~0.2%，投資為100%，真空泵電耗為100%，平均氣體損失為4%計算。變壓吸附出口二氧化碳0.8~1.0%，投資為80%，真空泵電耗為80%，平均氣體損失為3.2%，變壓吸附出口二氧化碳1.8~2.0%，投資為70%，平均氣體損失為2.4%，真空泵電耗為70%，變壓吸附出口二氧化碳4~5%，投資為60%，真空泵電耗為60%，平均氣體損失為1.5%。
技術實現(xiàn)要素：
為了減少變壓吸附氣體損失，降低變壓吸附電耗，同時減少稀氨水生成量，實現(xiàn)稀氨水0排放，通過合理地利用變壓吸附脫碳設備出口氣與碳化主副塔出口氣特性不同的特點，本發(fā)明人發(fā)明了一種變換氣變壓吸附與氨水后凈化聯(lián)合脫碳的工藝。
其特征在于，有變換氣碳化設備的合成氨生產(chǎn)裝置，整套合成氨裝置，有部分變換氣進入碳化設備生產(chǎn)碳銨，碳化固定付塔出口二氧化碳濃度控制在0.1~0.2%（聯(lián)醇控制在0.8~1.0%）稱為碳化氣；部分變換氣進入變壓吸附裝置脫碳，出口二氧化碳濃度控制在1.1~5.0%，稱為一級脫碳氣，一級脫碳氣送到專門設立1-2個無硫稀氨水塔繼續(xù)凈化二氧化碳，最后一個稀氨水塔出口氣體二氧化碳濃度控制在0.1~0.2%（聯(lián)醇控制在0.8~1.0%），稱為凈化氣，最后一個無硫稀氨水塔氨水進口濃度控制在30~50滴度，氨水每8小時更換20~30%，氨水溫度控制在35℃以下，無硫氨水塔出口凈化氣與碳化設備的固定付塔出口碳化氣混合進入回收清洗塔，無硫碳化氨水送變換氣碳化過程使用。
將變壓吸附出口氣送入專門設立的無硫氨水塔凈化，與等量的變換氣經(jīng)過變壓吸附裝置后直接送碳化付塔或固定付塔相比，回收清洗塔所需要送碳化設備氨水減少很多，由此可以實現(xiàn)稀氨水減少外送或外排量，基本實現(xiàn)稀氨水0排放。
具體實施方式
實施例1：某6萬噸/年合成氨裝置，0.8MPa壓力，合計3.6萬標方/小時變換氣，2.1萬標方/小時變換氣送碳化主塔，碳化主塔出口二氧化碳濃度5~8%送入付塔，付塔出口二氧化碳濃度0.8~1.0%送入固定付塔，固定付塔出口二氧化碳濃度0.1%送回收清洗塔。1.5萬標方/小時變換氣送變壓吸附，凈化氣二氧化碳濃度為1.1%，凈化氣送入新設立的無硫氨水凈化塔，出口氣體二氧化碳濃度達到0.1%，無硫氨水為30~50滴度，每8小時更換20~30%，更換的無硫碳化氨水送碳化稀氨水槽。無硫氨水凈化塔出口氣體與碳化設備的固定付塔出口氣混合，送碳化設備的回收清洗塔。與變壓吸附出口二氧化碳濃度直接控制在0.1%相比，真空泵電耗降低132kw，氫氮氣氣體損失減少375NM3/H。無硫氨水塔氨水泵電耗平均為0.4kw。與變壓吸附出口氣1.1%直接進入固定付塔相比，回收清洗塔稀氨水減少40%，稀氨水基本實現(xiàn)0排放。
實施例2：某6萬噸/年合成氨裝置，1.3MPa壓力，合計3.6萬標方/小時變換氣，2.1萬標方/小時變換氣送碳化主塔，碳化主塔出口二氧化碳濃度5~8%送入付塔，付塔出口二氧化碳濃度0.8~1.0%送入固定付塔，固定付塔出口二氧化碳濃度0.1%送回收清洗塔。1.5萬標方/小時變換氣送變壓吸附，凈化氣二氧化碳濃度為3.0%，凈化氣送入新設立的2個無硫氨水凈化塔，出口氣體二氧化碳濃度達到0.1%，第1個塔無硫氨水為80~100滴度，每8小時更換20~30%，更換的無硫碳化氨水送碳化稀氨水槽。第2個塔無硫氨水為30~50滴度，每8小時更換20~30%，兩個塔更換的無硫碳化氨水送碳化稀氨水槽。第2個無硫氨水凈化塔出口氣體與碳化設備的固定付塔出口氣混合，送碳化設備的回收清洗塔。與變壓吸附出口二氧化碳濃度直接控制在0.1%相比，真空泵電耗降低264kw，氫氮氣氣體損失減少495NM3/H。兩個無硫氨水塔氨水泵電耗平均為1.8kw。與變壓吸附出口氣3%直接進入付塔相比，回收清洗塔稀氨水減少40%，稀氨水基本實現(xiàn)0排放。
實施例3：某8萬噸/年合成氨裝置，0.8MPa壓力，合計4.8萬標方/小時變換氣，3.3萬標方/小時變換氣送碳化主塔，碳化主塔出口二氧化碳濃度5~8%送入付塔，付塔出口二氧化碳濃度0.8~1.0%送入固定付塔，固定付塔出口二氧化碳濃度0.1%送回收清洗塔。1.5萬標方/小時變換氣送變壓吸附，凈化氣二氧化碳濃度為4.5%，凈化氣送入新設立的2個無硫氨水凈化塔，出口氣體二氧化碳濃度達到0.1%，第1個塔無硫氨水為80~100滴度，每8小時更換20~30%，更換的無硫碳化氨水送碳化稀氨水槽。第2個塔無硫氨水為30~50滴度，每8小時更換20~30%，兩個塔更換的無硫碳化氨水送碳化稀氨水槽。第2個無硫氨水凈化塔出口氣體與碳化設備的固定付塔出口氣混合，送碳化設備的回收清洗塔。與變壓吸附出口二氧化碳濃度直接控制在0.1%相比，真空泵電耗降低264kw，氫氮氣氣體損失減少495NM3/H。兩個無硫氨水塔氨水泵電耗平均為2.8kw。與變壓吸附出口氣4.5%直接進入付塔相比，回收清洗塔稀氨水減少40%，稀氨水基本實現(xiàn)0排放。
使用本發(fā)明將降低變壓吸附法投資，同時降低合成氨的消耗，減少稀氨水外送或外排放量。