專利名稱：合成氨貯槽放空氣提氫工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放空氣回收技術(shù)，具體地說是一種合成氨貯槽放空氣提氫工藝及設(shè)備。
背景技術(shù)：
化肥廠合成氨過程中會(huì)產(chǎn)生大量放空氣，其中最主要的一部分是在合成過程中產(chǎn)生的，其壓力達(dá)10-32MPa，含氫量高達(dá)50％以上?，F(xiàn)有技術(shù)中，在這部分氫氣的回收方面有許多種成熟的技術(shù)方案。特別是膜分離提氫法，以其無(wú)材料消耗、占地少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，可以將放空氣中的氫氣純度由50％左右提高到90％以上。
合成氨生產(chǎn)過程中還會(huì)產(chǎn)生另外一部分放空氣——合成氨貯槽放空氣。其主要成分是H220％左右，NH360％左右，其壓力為1.6-3MPa(表壓)。由于其中氫含量低，氨含量高，不易處理，且壓力太小，不能滿足膜分離對(duì)濃度及壓差的要求，所以無(wú)法利用現(xiàn)有技術(shù)中的膜分離方法提氫回收。而其它提氫方法，如深冷提氫法、變壓吸附法，又因投入過高，而得不到合理收益。所以，合成氨貯槽放空氣至今還是在進(jìn)行了銅洗凈氨后，送吹風(fēng)氣鍋爐或其他住戶燃燒使用。不僅產(chǎn)品附加值低，還會(huì)造成原料氣利用率不高，原料煤消耗高等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種節(jié)能、增產(chǎn)、降耗的合成氨貯槽放空氣提氫工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)任務(wù)是提供實(shí)現(xiàn)上述工藝的設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的合成氨貯槽放空氣提氫工藝，通過凈氨、氣液分離、加熱及膜分離將氨貯槽放空氣中的氫氣回收，回收步驟如下
凈氨將壓力為1.6-3.0MPa的氨貯槽放空氣送入凈氨設(shè)備除去氣氨，要求凈氨后氣體的氨含量不大于200PPm；氣液分離凈氨后的放空氣由凈氨設(shè)備排出后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離；加熱將氣液分離后得到的氣體送加熱器加熱至40℃-50℃；膜分離將加熱后的氣體送入膜分離器，利用中空纖維膜對(duì)氫氣的選擇性回收氣體中的氫氣，膜分離器的滲透氣壓力控制在0-1.0MPa，尾氣壓力為1.0-2.0MPa。
優(yōu)選依次利用銅氨液凈氨、等壓凈氨及軟水洗氨三級(jí)凈氨裝置對(duì)放空氣中的氨進(jìn)行吸收，要求凈氨后氣體的氨含量小于200PPm。
銅氨液凈氨過程中所使用的銅氨液是來(lái)自精煉銅洗工序的低氨含量的銅氨液，凈氨過程中吸收大量氨氣后生成高氨含量的銅氨液送回精煉銅洗工序循環(huán)用作精煉銅洗微量氣吸收劑使用。
等壓凈氨及軟水洗氨過程中，利用軟水吸收氣體中的氨，產(chǎn)生的氨水送入碳化氨水槽，經(jīng)蒸氨提濃后供碳化生產(chǎn)碳銨或作為回收塔吸收劑使用。
用于實(shí)現(xiàn)上述提氫工藝的生產(chǎn)設(shè)備，其特點(diǎn)是包括銅洗凈氨塔、銅液分離器、等壓凈氨裝置、洗氨塔、氣液分離器、套管加熱器及膜分離器，銅洗凈氨塔頂部洗液進(jìn)口通過銅泵接精煉氨冷器出口，銅洗凈氨塔底部洗液出口接精煉氨冷器進(jìn)口，底部進(jìn)氣口接氨貯槽，銅洗凈氨塔的頂部出氣口通過管道依次串接等壓凈氨裝置、洗氨塔、氣液分離器、套管加熱器及膜分離器，膜分離器滲透氣出口接合成氨系統(tǒng)原料氣壓縮機(jī)，尾氣出口接尾氣氣柜。
所述銅洗凈氨塔優(yōu)選填料塔。
所述等壓凈氨裝置優(yōu)選板式塔或鼓泡罐或?qū)迨剿?、鼓泡罐結(jié)合使用。
所述洗氨塔優(yōu)選高效規(guī)整填料塔。
放空氣提氫路線為來(lái)自氨貯槽的放空氣經(jīng)銅洗凈氨、等壓凈氨后，進(jìn)入洗氨塔被軟化水吸收掉殘余氨氣，凈化后的氣體從洗氨塔頂部出來(lái)，進(jìn)入氣液分離器分離掉夾帶的液滴，然后，經(jīng)套管加熱器預(yù)熱到一定溫度后進(jìn)入膜分離器，經(jīng)膜選擇滲透后，滲透氣去合成氨系統(tǒng)原料氣壓縮機(jī)，尾氣去尾氣氣柜燃燒使用。
本發(fā)明的提氫工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比實(shí)現(xiàn)了合成氨貯槽放空氣中低壓低含量氫氣的回收利用，既增加了這部分放空氣的應(yīng)用附加值，又節(jié)約了能源、材料，可以獲取很好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益(1)將氨貯槽中液氨溶解的氫釋放出來(lái)，回收至壓縮機(jī)用于合成氨生產(chǎn)，減少了有效氣體浪費(fèi)(尾氣中氫濃度達(dá)到4％以下)，提高了原料氣的利用率，降低了合成氨消耗。
(2)凈氨過程采用了銅氨液凈氨、等壓凈氨及軟水洗氨等三級(jí)凈氨，提高了吸收效果，可以使放空氣中氨氣含量降低至不影響氫氣膜滲透的水平，而且吸收氨后的銅氨液及氨水回收后也可以利用至碳銨生產(chǎn)或作為回收塔吸收劑，應(yīng)用附加值大為提高。


附圖1是本發(fā)明合成氨貯槽放空氣提氫工藝框圖；附圖2是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明工藝的設(shè)備流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的合成氨貯槽放空氣提氫工藝及其有益效果作以下詳細(xì)地說明。
實(shí)施例1氨貯槽放空氣數(shù)據(jù)產(chǎn)量為1200Nm3/h；成分為H219.5％、N25％、CH414％、Ar1.5％、NH360％；壓力為2.2±0.5MPa。
選用設(shè)備銅洗凈氨塔1、銅液分離器2、等壓凈氨裝置3、洗氨塔4、氣液分離器5、套管加熱器6、膜分離器7。
提氫工藝a、凈氨1)將來(lái)自合成氨貯槽含有H2、N2、NH3、CH4等的放空氣經(jīng)管道過濾器過濾后，從底部送入銅洗凈氨塔1，與塔頂送入的低氨銅氨液逆向接觸，進(jìn)行一級(jí)凈氨。(吸收氨氣后得到的富氨銅氨液從塔底流出送入精煉氨冷器，作為精煉銅洗微量氣吸收劑使用。)2)一級(jí)凈氨后，從銅洗凈氨塔1頂部流出的氣體進(jìn)入銅液分離器2，除去夾帶的銅氨液霧。銅液分離器2頂部排出的氣體依次送入等壓凈氨裝置3及洗氨塔4，與軟水逆入接觸，完成二、三級(jí)凈氨操作。三級(jí)凈氨后氣體的氨含量為120±50PPm。(產(chǎn)生的氨水用于碳銨生產(chǎn)或作為回收塔吸收劑使用。)b、氣液分離三級(jí)凈氨后的氣體送入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，分離掉夾帶液滴。
c、加熱氣液分離器5頂部排出的氣體送入套管加熱器6，將氣體加熱至45℃。
d、膜分離將加熱后的氣體送入膜分離器7，利用低壓中空纖維膜對(duì)氫氣的選擇性回收氣體中的氫氣。滲透氣一側(cè)壓力0.5±0.2MPa，尾氣一側(cè)壓力為1.5±0.2MPa。(滲透氣送壓縮機(jī)回收，用于合成氨生產(chǎn)；尾氣去尾氣氣柜供吹風(fēng)氣鍋爐及住戶燃燒使用。)提氫后，滲透氣氫濃度為85％，尾氣氫濃度能降至4％以下(通電不爆)。
氫氣回收率為85％。
該實(shí)施例提出的氫氣轉(zhuǎn)化合成氨折產(chǎn)值約300萬(wàn)元，而現(xiàn)有技術(shù)中送吹風(fēng)氣鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽折合產(chǎn)值僅200萬(wàn)元左右。
所用設(shè)備中，銅洗凈氨塔1為填料塔(拉西環(huán)填料)；等壓凈氨裝置3的上部為板式塔結(jié)構(gòu)，下部為鼓泡罐；銅液分離器2、氣液分離器5均為普通氣液分離器；洗氨塔4為高效規(guī)整填料塔(規(guī)整填料)；套管加熱器6為通用套管加熱器，以水蒸汽為加熱介質(zhì)；膜分離器7中使用的中空纖維膜為低壓中空纖維膜。
實(shí)施例2氨貯槽放空氣數(shù)據(jù)產(chǎn)量為1800Nm3/h；成分為H221％、N24.5％、CH415％、Ar1.5％、NH358％；壓力為2.3±0.5MPa。
選用設(shè)備銅洗凈氨塔、銅液分離器、等壓凈氨裝置、洗氨塔、氣液分離器、套管加熱器、膜分離器。
提氫工藝與實(shí)施例1中的提氫工藝基本相同，但要求三級(jí)凈氨后氣體的氨含量為130±50PPm。滲透氣一側(cè)壓力0.4±0.2MPa，尾氣一側(cè)壓力為1.7±0.2MPa。
提氫后，滲透氣氫濃度為82％，尾氣氫濃度能降至4％以下(通電不爆)。
氫氣回收率為80％。
該實(shí)施例提出的氫氣轉(zhuǎn)化合成氨折產(chǎn)值約500萬(wàn)元，而現(xiàn)有技術(shù)中送吹風(fēng)氣鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽折合產(chǎn)值僅300萬(wàn)元左右。
所用設(shè)備中，基本與實(shí)施例1中相同。銅洗凈氨塔中填料為階梯環(huán)填料；等壓凈氨裝置為板式塔；洗氨塔中填料為波網(wǎng)絲紋填料。
若項(xiàng)目在全國(guó)合成氨產(chǎn)業(yè)能夠推廣應(yīng)用，按目前全國(guó)合成氨產(chǎn)量約4500萬(wàn)噸/年計(jì)算，將產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約2億元。
權(quán)利要求
1.合成氨貯槽放空氣提氫工藝，其特征在于通過凈氨、氣液分離、加熱及膜分離將氨貯槽放空氣中的氫氣回收，回收步驟如下凈氨將壓力為1.6-3.0MPa的氨貯槽放空氣送入凈氨設(shè)備除去氣氨，要求凈氨后氣體的氨含量不大于200PPm；氣液分離凈氨后的放空氣由凈氨設(shè)備排出后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離；加熱將氣液分離后得到的氣體送加熱器加熱至40℃-50℃；膜分離將加熱后的氣體送入膜分離器，利用中空纖維膜對(duì)氫氣的選擇性回收氣體中的氫氣，膜分離器的滲透氣壓力控制在0-1.0MPa，尾氣壓力為1.0-2.0MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨貯槽放空氣提氫工藝，其特征在于依次利用銅氨液凈氨、等壓凈氨及軟水洗氨三級(jí)凈氨設(shè)備對(duì)放空氣中的氨進(jìn)行吸收，要求凈氨后氣體的氨含量小于200PPm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨貯槽放空氣提氫工藝，其特征在于銅氨液凈氨過程中所使用的銅氨液是來(lái)自精煉銅洗工序的低氨含量的銅氨液，凈氨過程中吸收大量氨氣后生成高氨含量的銅氨液送回精煉銅洗工序循環(huán)用作精煉銅洗微量氣吸收劑使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨貯槽放空氣提氫工藝，其特征在于等壓凈氨及軟水洗氨過程中，利用軟水吸收氣體中的氨，產(chǎn)生的氨水送入碳化氨水槽，經(jīng)蒸氨提濃后供碳化生產(chǎn)碳銨或作為回收塔吸收劑使用。
5.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求2所述提氫工藝的設(shè)備，其特征在于包括銅洗凈氨塔、銅液分離器、等壓凈氨裝置、洗氨塔、氣液分離器、套管加熱器及膜分離器，銅洗凈氨塔頂部洗液進(jìn)口通過銅泵接精煉氨冷器出口，銅洗凈氨塔底部洗液出口接精煉氨冷器進(jìn)口，底部進(jìn)氣口接氨貯槽，銅洗凈氨塔的頂部出氣口通過管道依次串接等壓凈氨裝置、洗氨塔、氣液分離器、套管加熱器及膜分離器，膜分離器滲透氣出口接合成氨系統(tǒng)原料氣壓縮機(jī)，尾氣出口接尾氣氣柜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述銅洗凈氨塔為填料塔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述等壓凈氨裝置為板式塔、鼓泡罐或?qū)迨剿?、鼓泡罐結(jié)合使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述洗氨塔為高效規(guī)整填料塔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成氨貯槽放空氣提氫工藝及設(shè)備，屬于化工廠放空氣回收技術(shù)領(lǐng)域。該工藝通過凈氨、氣液分離、加熱及膜分離將氨貯槽放空氣中的低壓低含量氫氣回收出來(lái)，以限定膜分離器進(jìn)口氣體中氨含量及操作過程中氣體壓力的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能對(duì)合成氨貯槽放空氣中的氫氣進(jìn)行提取回收的不足。可以減少有效氣體浪費(fèi)，提高原料氣的利用率，降低了合成氨消耗，能廣泛應(yīng)用于合成氨生產(chǎn)之中，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C01B3/50GK1850586SQ20061004431
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者周霖, 殷傳光, 于興輝, 張其文, 張成軍 申請(qǐng)人:山東明水化工有限公司