一種氨碳分離工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及氣體分離領域，尤其設及一種用于分離氨氣和二氧化碳混合氣體中的 工藝。
【背景技術】
[0002] 在合成氨、尿素、Ξ聚氯錠等工業(yè)過程中會產生大量含氨和二氧化碳的混合氣體， 基于經(jīng)濟性和環(huán)保性考慮，通常需要將該混合氣體分離為純凈的氨和二氧化碳。
[0003] 由于氨與二氧化碳極易結合形成碳酸氨錠、氨基甲酸錠等物質，因而無法采 用變壓吸附等物理方式進行分離，所W，現(xiàn)有的氨碳分離工藝大多通過引入水形成 NIl3-%-Il2〇S元體系后再進行分離。但是，氨二氧化碳水；元系統(tǒng)的相平衡關系十分復 雜，它并不遵循拉烏爾定律，只能用根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的一系列相圖來表示，圖1即示出了 該Ξ元系統(tǒng)的一種等壓相圖。在圖1中，Ξ角形的Ξ個頂點分別代表氨、二氧化碳和水，分 別稱為氨角、碳角、水角；曲線III稱為液相頂脊線，代表共沸混合物，曲線III左上方的區(qū) 域稱為I區(qū)即氨分離區(qū)，曲線III右下方的區(qū)域稱為II區(qū)即二氧化碳分離區(qū)；虛線IV稱為 結晶線，其右、上方為氣液固Ξ相共存區(qū)。
[0004] W上述相圖為理論基礎，對組成位于I區(qū)的氨碳水溶液進行蒸饋時，隨著氨氣的 不斷蒸出，剩余液相的組成移向并最后到達液相頂脊線；對組成位于II區(qū)的氨碳水溶液進 行蒸饋時，隨著二氧化碳氣的不斷蒸出，剩余液相的組成也移向并最后到達液相頂脊線；對 組成位于液相頂脊線III上的氨碳水溶液而言，氣相和液相中的氨與二氧化碳的質量比相 同，則無法進行氨碳分離。 陽0化]中國專利文獻CN101862577A公開了一種Ξ聚氯錠尾氣回收的方法，包括如下 步驟：（1) Ξ聚氯錠尾氣經(jīng)尾氣吸收器和尾氣吸收塔吸收的溶液入氨水槽，加壓送甲錠 緩沖槽，氨/碳質量比0.8-1 : 1;(2)甲錠緩沖槽溶液加壓、預熱后入C〇2分離塔，壓力 1. 6-1. 9MPa，加熱蓋液至155-177Γ，氨/碳質量比2. 5-3 : 1，塔頂?shù)肅〇2; (3) C02分離塔蓋 液送解析塔，壓力0. 6-0. 7MPa，解析水55-65%給C〇2分離塔做吸收液，35-45%供尾氣吸收 用，解析氣通過Ξ個解析氣吸收器冷至40°C，進氨精饋塔，塔頂用回流液氨干燥，塔頂氣經(jīng) 壓縮機加壓，經(jīng)冷凝器冷凝，得液氨。
[0006] 本領域的專業(yè)人員應當明了，氣體的吸收和解吸是兩個相反的過程，需要消耗 同樣多的能量。上述技術先消耗大量冷量將氨和二氧化碳全部吸收，再消耗大量熱量將 氨和二氧化碳分別蒸出，提純，導致系統(tǒng)能耗極高。另外C〇2分離塔蓋的氨/碳質量比在 2.5-3 : 1，從圖1來看，顯然不在最佳操作區(qū)間，分離效率低，系統(tǒng)液體循環(huán)量大。
[0007] 為解決現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，中國專利文獻CN103111159A公開了一種Ξ聚 氯錠尾氣的處理方法，其包括：1)將Ξ聚氯錠尾氣送入氨分離塔進行處理，從氨分離塔的 塔頂與塔中加入循環(huán)的稀氨水，用W吸收Ξ聚氯錠尾氣中的二氧化碳，從氨分離塔的塔頂 采出較純的氨氣，從氨分離塔的塔底采出氨碳水溶液；2)將步驟1)中得到的氨碳水溶液經(jīng) 升壓和換熱后送入碳分離塔進行處理，從碳分離塔的塔頂和塔中加入循環(huán)的水和循環(huán)的氨 碳水溶液，從碳分離塔的塔頂蒸出二氧化碳，從碳分離塔的塔底采出氨碳水溶液；3)將步 驟2)中得到的氨碳水溶液送入水分離塔進行處理，從水分離塔的塔頂蒸出氨氣、二氧化碳 和水蒸氣，從水分離塔的側線采出稀氨碳水溶液，從水分離塔的塔底采出帶有少量氨和二 氧化碳的水；4)將步驟3)中得到的氨氣、二氧化碳和水蒸氣冷凝，水蒸氣冷凝為水返回水 分離塔，未被冷凝的氨氣和二氧化碳返回氨分離塔循環(huán)利用，將步驟3)中得到的稀氨碳水 溶液送入碳分離塔循環(huán)利用；5)較純氨氣送入冷卻吸收器，用稀氨水吸收得濃氨水和惰性 氣體；濃氨水在氨精饋塔內得純氨氣，塔蓋得稀氨水返回氨分離塔和冷卻吸收器，惰性氣體 被洗涂氨氣后得稀氨水也返回氨分塔和冷卻吸收器。
[0008] 同樣是得到較為純凈的氨氣和二氧化碳，上述技術將二氧化碳的吸收（同時氨氣 的分離）和氨氣的吸收（同時二氧化碳的分離）分開，與中國專利CN101862577A相比，顯 著節(jié)省了能量，但仍存在需要改進空間，例如：上述技術將后續(xù)氨精制工段中的氨精饋塔蓋 液和惰洗塔蓋液稀氨水作為氨分離塔的吸碳液，一方面由于稀氨水堿性較弱，吸碳能力不 強，使得氨分離塔對于稀氨水的需求量很大，那么將后續(xù)大量液體循環(huán)至在前的氨分離塔， 勢必也要將大量的液體補回后續(xù)工段，運樣顯著增加了整個工藝流程的液體循環(huán)量，也增 大了能耗；另一方面稀氨水中的氨遠未飽和，在吸碳過程中也會大量吸氨至飽和，造成氨氣 在吸碳-脫碳工段的循環(huán)量有所增加；并且，氨氣溶解又會放熱升溫，無疑提高了氨分離塔 的氣相中的二氧化碳的平衡濃度，在氨分離塔的頂部，氣液兩相逼近平衡狀態(tài)，微量二氧化 碳難W被吸收而進入后續(xù)的氨粘制工段，造成堵塞和腐蝕問題。再如，氨精制工段中稀氨水 和濃氨水形成一個傳遞氨的小循環(huán)，上述技術僅僅能得到氨含量為25-29wt%的濃氨水，與 稀氨水的濃度差較小。如果能進一步提高濃氨水的濃度，在氨產量相同的情況下可W減少 稀氨水和濃氨水的循環(huán)量，從而降低系統(tǒng)能耗。因此，如何對現(xiàn)有技術中的氨碳分離工藝進 行改進，W將混合氣體中的氨與二氧化碳完全分離開，同時最大限度地降低工藝能耗，依舊 是本領域亟待解決的一個技術難題。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中的氨碳分離工藝所存在的氨與二氧 化碳不能完全分離開、且能耗較大的缺陷，進而提供一種能夠將混合氣體中的氨與二氧化 碳完全分離開、且經(jīng)濟性強的氨碳分離工藝。
[0010] 為此，本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術方案為：
[0011] 一種氨碳分離工藝，包括，二氧化碳吸收步驟：
[0012] 將含有氨和二氧化碳的混合氣體依次送入二氧化碳吸收塔、二氧化碳洗涂塔中進 行二氧化碳吸收處理，其中：
[0013] 在所述二氧化碳洗涂塔中，所述混合氣體順次與碳化氨水和濃氨水發(fā)生接觸，所 述混合氣體中的二氧化碳溶解于所述碳化氨水和所述濃氨水中形成吸碳液，在所述二氧化 碳洗涂塔的頂部采集到二氧化碳含量低于50ppm的粗氨氣；所述碳化氨水與所述濃氨水的 體積比為（11-14) : 1，所述碳化氨水中的氨含量為21-26wt%、二氧化碳含量為3-6wt%、 余量為水，所述濃氨水中的氨含量不小于34wt% ;
[0014] 在所述二氧化碳吸收塔中，將所述吸碳液與所述混合氣體接觸制得甲錠液。
[0015] 采用循環(huán)水將所述吸碳液形成過程中所產生的熱量移除，W控制所述粗氨氣的溫 度為25-45°C，所述甲錠液的溫度為80-90°C。
[0016] 所述甲錠液中的氨含量不低于20wt%、二氧化碳含量不低于20wt%、余量為水。
[0017] 還包括二氧化碳分離步驟：
[001引 （1)將所述甲錠液加壓至l.SMPaW上，預熱至140°CW上，閃蒸得到氣相和液相， 將所述氣相和液相分別送入碳分離塔中；
[0019] (2)在所述碳分離塔中部加入來自解吸塔的不高于126°C的解吸液，在所述碳分 離塔頂部加入不高于55°C的解吸液；
[0020] (3)在1. 8-4.OMPaG的條件下進行二氧化碳分離處理，塔頂?shù)玫桨焙啃∮?0ppm 的二氧化碳，塔底得到氨/碳質量比為（4-10) : 1碳化氨水。
[0021] 將所述碳化氨水與所述碳分離塔的進料換熱，降溫至80-90°C后分為兩股，一股進 入解吸塔中，在0. 15-0. 25MPaG的條件下解吸得到解吸液，塔頂?shù)玫浇馕鼩猓硪还膳c所述 解吸氣匯合后降溫至50-60°C，冷凝，返回至所述二氧化碳吸收步驟中。
[0022] 所述解吸液中的氨含量小于50ppm、溫度為120-126°C，將所述解吸液分為兩股， 一股直接循環(huán)全所述碳分離塔的中部吸收氨氣，另一股與所述解吸塔的進料換熱，再降溫 至45-55Γ，循環(huán)至所述碳分離塔的頂部。 陽〇2引還包括；
[0024] 氨吸收步驟：用吸氨液對所述粗氨氣進行兩次并流或逆流吸收，得到氨含量不小 于34wt%的濃氨水及尾氣，所述吸氨液為氨含量不大于12wt%的稀氨水； 陽0巧]氨分離步驟：將部分所述濃氨水送入氨饋塔中，在160-180°C、1. 2-2.OMPaG的條 件下進行蒸饋，塔底得氨含量不大于12wt%的殘液，塔頂40-55°C得純氨氣，將所述純氨氣 冷凝制得水含量小于0.Iwt%的液氨。
[00%] 在所述氨吸收步驟中，采用循環(huán)水將所述濃氨水形成過程中所產生的熱量移除， 得到的所述濃氨水的溫度為30-50°C。
[0027] 所述殘液與所述氨饋碳的進料換熱降溫后循環(huán)至所述氨吸收步驟中用作吸氨液； 剩余部分所述濃氨水循環(huán)至所述二氧化碳吸收步驟中。
[0028] 所述尾氣經(jīng)脫鹽水和/或50-60°C的所述解吸液洗涂，得到第一洗涂液和第一放 空氣，所述第一放空氣中的氨含量小于50ppm;將所述第一洗涂液循環(huán)至所述氨吸收步驟 中用作吸氨液。
[0029] 還包括氨精制步驟：
[0030] 對所