合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于合成氨系統(tǒng)廢氣回收利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種回收利用合成氨系統(tǒng)中合成放空氣和氨罐弛放氣中的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置：所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道依次通過第二換熱器的管程和第一換熱器的管程與分離器的進(jìn)氣口相連，分離器頂部的不凝氣體出口通過第二換熱器的殼程和膜提氫裝置與吹風(fēng)氣鍋爐相連；具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，節(jié)能降耗和提高氨回收率的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于合成氨系統(tǒng)廢氣回收利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種回收利用合成氨系統(tǒng)中合成放空氣和氨罐弛放氣中的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在合成氨系統(tǒng)中，為穩(wěn)定合成塔中的惰性氣體含量，提高氨合成率，多余的惰性氣體必須排出系統(tǒng)，上述多余的惰性氣體即為合成放空氣；由于氨罐放氨管道過氣及氣體的不溶性，且其內(nèi)部需維持一定的壓力，需要排放不凝氣體，上述不凝氣體稱為氨罐弛放氣。合成放空氣和氨罐弛放氣中均含有氫氣、氮?dú)?、氨和甲烷，其中放空氣流量約為2300Nm3/h，馳放氣流量約為3200Nm3/h中氨含量為3.8%，馳放氣中氨含量達(dá)到15%。由于兩者中氨含量較高，不進(jìn)行回收造成資源的巨大浪費(fèi)。氨在一個大氣壓下的沸點(diǎn)為-33.5°C，氫氣沸點(diǎn)為-252.77°C，氮?dú)夥悬c(diǎn)為-195.80°C,甲烷沸點(diǎn)為-161.45°C，可見氨最易液化，液化溫度較高。目前合成放空氣經(jīng)過提氫裝置后送入鍋爐內(nèi)燃燒，氨罐弛放氣直接送入鍋爐燃燒；合成放空氣經(jīng)過提氫后氫氣含量基本沒有了，但是氨罐弛放氣中還含20%左右的氨氣，此種氨含量的廢氣在鍋爐內(nèi)不能燃燒，經(jīng)過鍋爐后被排放出來，造成氨的極大浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，節(jié)能降耗和提高氨回收率的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:該回收利用裝置的合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道依次通過第二換熱器的管程和第一換熱器的管程與分離器的進(jìn)氣口相連，分離器頂部的不凝氣體出口通過第二換熱器的殼程和膜提氫裝置與吹風(fēng)氣鍋爐相連，分離器底部的液氨出口通過管道依次與第一換熱器的殼程，冰機(jī)冷凍系統(tǒng)，液氨儲槽和合成氨系統(tǒng)相連，合成氨系統(tǒng)氨冷卻器與第一換熱器殼程和冰機(jī)冷凍系統(tǒng)之間管道上設(shè)置的第一三通的第三端相連，所述分離器底部的液氨出口和第一換熱器殼程之間管道上設(shè)有第二三通，第二三通的第三端通過自動調(diào)節(jié)閥與液氨儲槽底部的出口相連，所述第一換熱器的管程與分離器的進(jìn)氣口之間的管道上設(shè)有溫度傳感器，所述自動調(diào)節(jié)閥和溫度傳感器分別與單片機(jī)相連。
[0005]所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道與洗氨塔相連，第二換熱器的殼程和膜提氫裝置之間管道上設(shè)有第三三通，第三三通的第三端通過管道與洗氨塔相連。
[0006]所述分離器底部的液氨出口與第二三通之間的管道上設(shè)有減壓閥。
[0007]所述第二換熱器的殼程與第三三通之間設(shè)有第一閥門。
[0008]所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往洗氨塔的管道上設(shè)有第二閥門，洗氨塔與第三三通之間的管道上設(shè)有第三閥門。
[0009]所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往第二換熱器的管程的管道上設(shè)有第六閥門，分離器頂部的不凝氣體出口與第二換熱器的殼程之間的管道上設(shè)有第四閥門；膜提氫裝置和吹風(fēng)氣鍋爐之間的管道上設(shè)有第五閥門，第一換熱器的殼程與第一三通之間的管道上設(shè)有第七閥門，第一三通與冰機(jī)冷凍系統(tǒng)之間的管道上設(shè)有第八閥門。
[0010]按照上述方案制成的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣后先通過兩個換熱器，將混合氣的溫度降至為-8°C?-12°c，由于2.0MPa下液氨沸點(diǎn)為50°C，則氨為液態(tài)，經(jīng)分離器分離出液氨和不凝氣體，不凝氣體中主要含氮?dú)?，氫氣和甲燒，其中由于氫氣含量很高一般?5.3%左右,貝U不凝氣從換熱器殼程出來后進(jìn)入膜提氫裝置回收氫氣，出膜提氫的氣體中主要含有氮?dú)夂图淄?，去吹風(fēng)氣鍋爐燃燒，回收熱量；具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，節(jié)能降耗和提高氨回收率的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型為合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，該回收利用裝置的合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道依次通過第二換熱器2的管程和第一換熱器I的管程與分離器3的進(jìn)氣口相連，分離器3頂部的不凝氣體出口通過第二換熱器2的殼程和膜提氫裝置6與吹風(fēng)氣鍋爐7相連，分離器3底部的液氨出口通過管道依次與第一換熱器
I的殼程，冰機(jī)冷凍系統(tǒng)9，液氨儲槽10和合成氨系統(tǒng)11相連，合成氨系統(tǒng)氨冷卻器8與第一換熱器I殼程和冰機(jī)冷凍系統(tǒng)9之間管道上設(shè)置的第一三通12的第三端相連，所述分離器3底部的液氨出口和第一換熱器I殼程之間管道上設(shè)有第二三通13，第二三通13的第三端通過自動調(diào)節(jié)閥14與液氨儲槽10底部的出口相連，所述第一換熱器I的管程與分離器3的進(jìn)氣口之間的管道上設(shè)有溫度傳感器15，所述自動調(diào)節(jié)閥14和溫度傳感器15分別與單片機(jī)16相連。所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道與洗氨塔5相連，第二換熱器2的殼程和膜提氫裝置6之間管道上設(shè)有第三三通17，第三三通17的第三端通過管道與洗氨塔5相連。所述分離器3底部的液氨出口與第二三通13之間的管道上設(shè)有減壓閥4。所述第二換熱器2的殼程與第三三通17之間設(shè)有第一閥門18。所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往洗氨塔5的管道上設(shè)有第二閥門19，洗氨塔5與第三三通17之間的管道上設(shè)有第三閥門20。所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往第二換熱器2的管程的管道上設(shè)有第六閥門21，分離器3頂部的不凝氣體出口與第二換熱器2的殼程之間的管道上設(shè)有第四閥門22 ;膜提氫裝置6和吹風(fēng)氣鍋爐7之間的管道上設(shè)有第五閥門23，第一換熱器I的殼程與第一三通12之間的管道上設(shè)有第七閥門24，第一三通12與冰機(jī)冷凍系統(tǒng)9之間的管道上設(shè)有第八閥門25。
[0015]本實(shí)用新型所述第一三通12的第一端通過管道與第一換熱器I殼程的出氣口相連，第二端通過管道與冰機(jī)冷凍系統(tǒng)9相連，第三端通過管道與合成氨系統(tǒng)氨冷卻器8相連，所述第二三通13的第一端通過管道與分離器3底部的液氨出口相連，第二端通過管道與第一換熱器I殼程的進(jìn)口相連，第三端通過管道與自動調(diào)節(jié)閥14相連，所述第三三通17的第一端通過管道與第二換熱器2的殼程的出氣口相連，第二端通過管道與膜提氫裝置6相連，第三端通過管道與洗氨塔5相連。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)行回收利用的方法，包括正?；厥绽梅椒ê头钦；厥绽梅椒?，
[0017]一、當(dāng)利用合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置處于正常運(yùn)行的情況下，按照以下步驟進(jìn)行回收利用:
[0018]a、使原料氣通過第二換熱器2的管程進(jìn)入第一換熱器I的管程內(nèi)，原料氣為合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣，其溫度為:13°C~18°C，壓力為:2.0Mpa，原料氣流量為:5600Nm3/h,其中合成放空氣的流量為:2300Nm3/h，氨罐弛放氣的流量為:3200Nm3/h，原料氣的組成包括:氫氣，體積分?jǐn)?shù)為:49.82% ;氨氣，體積分?jǐn)?shù)為:9.85% ;甲烷，體積分?jǐn)?shù)為:23.93% ;氮?dú)?，體積分?jǐn)?shù)為:16.4% ;其原料氣經(jīng)過第二換熱器2的管程后溫度為:12°C~14°C，經(jīng)過第一換熱器I的管程換熱后溫度為:_8°C~-12°C ；
[0019]b、使步驟a中通過第一換熱器I管程后的原料氣進(jìn)入分離器3內(nèi)進(jìn)行氣液分離，分離后的不凝氣體由分離器3頂部的不凝氣體出口進(jìn)入第二換熱器2的殼程，分離后的液態(tài)氨通過分離器3底部的液氨出口和減壓閥4進(jìn)入第一換熱器I的殼程內(nèi)；分離器3頂部的不凝氣體出口的不凝氣體溫度為:-ll°C~-13°C，壓力為:2.0Mpa ;液態(tài)氨經(jīng)過減壓閥4減壓后壓力為:0.24MPa，溫度為:-12V~_14°C:
[0020]C、上述步驟b中進(jìn)入第二換熱器2的殼程不凝氣體，經(jīng)過第二換熱器2的殼程換熱后進(jìn)入膜提氫裝置6，對不凝氣體中的氫氣進(jìn)行回收，回收氫氣后的氣體送入吹風(fēng)氣鍋爐7內(nèi)進(jìn)行燃燒，回收氣體中的熱量；經(jīng)過第二換熱器2殼程換熱后的不凝氣體溫度為:IOO~15? ；
[0021]d、使步驟b中進(jìn)入第一換熱器I的殼程中的液態(tài)氨換熱后，與合成氨系統(tǒng)氨冷卻器8中的氣氨混合后進(jìn)入冰機(jī)冷凍系統(tǒng)9內(nèi)進(jìn)行冷卻；所述液態(tài)氨經(jīng)過第一換熱器I的殼程換熱后溫度為:_5°C~_8°C，由液相變?yōu)闅庀啵?br> [0022]e、使步驟d中經(jīng)過冰機(jī)冷凍系統(tǒng)9冷卻后的氣氨變?yōu)橐簯B(tài)氨，液態(tài)氨進(jìn)入液氨儲槽10內(nèi)，液氨儲槽10內(nèi)的液氨一部分進(jìn)入合成氨系統(tǒng)11內(nèi)為合成氨系統(tǒng)提供冷量，另一部分通過自動調(diào)節(jié)閥14進(jìn)入第一換熱器I的殼程內(nèi)；所述溫度傳感器15將第一換熱器I的管程與分離器3的進(jìn)氣口之間的管道上的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)16中，單片機(jī)16對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)對數(shù)據(jù)分析來控制自動調(diào)節(jié)閥14的開啟度；所述溫度傳感器的測溫范圍為:-12°C~_5°C，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為:0~15%，當(dāng)溫度傳感器測得溫度為:-12°C時，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為O ;當(dāng)溫度傳感器測得溫度為:-8.5°C時，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為
7.5% ;當(dāng)溫度傳感器測得溫度為:_5°C時，自動調(diào)節(jié)閥開啟度為15% ；
[0023]二、當(dāng)利用合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置處于非正常運(yùn)行的狀態(tài)下，按照如下步驟進(jìn)行回收利用:
[0024]a、使原料氣進(jìn)入洗氨塔5內(nèi)，溫度為:13°C~18°C，壓力為:2.0Mpa，原料氣流量為:5600Nm3/h，其中合成放空氣的流量為:2300Nm3/h，氨罐弛放氣的流量為:3200Nm3/h，原料氣的組成包括:氫氣，體積分?jǐn)?shù)為:49.82% ;氨氣，體積分?jǐn)?shù)為:9.85% ;甲烷，體積分?jǐn)?shù)為:23.93%;氮?dú)猓w積分?jǐn)?shù)為:16.4%，使洗氨塔5對原料氣中的氨進(jìn)行吸收，可回收氨的量為567.4Nm3/h，原料氣經(jīng)過洗氨塔后氨含量< 200ppm ； [0025]b、使步驟a中通過洗氨塔5后的原料氣進(jìn)入膜提氫裝置6中，使膜提氫裝置6對原料氣中的氫氣進(jìn)行回收，回收氫氣量為2790.lNm3/h，滲透氣中氫氣純度為91%，回收氫氣后的氣體送入吹風(fēng)氣鍋爐7內(nèi)進(jìn)行燃燒，回收氣體中的熱量。
【權(quán)利要求】
1.一種合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于:該回收利用裝置的合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道依次通過第二換熱器(2)的管程和第一換熱器(I)的管程與分離器(3)的進(jìn)氣口相連，分離器(3)頂部的不凝氣體出口通過第二換熱器(2)的殼程和膜提氫裝置(6)與吹風(fēng)氣鍋爐(7)相連，分離器(3)底部的液氨出口通過管道依次與第一換熱器(I)的殼程，冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)，液氨儲槽(10)和合成氨系統(tǒng)(11)相連，合成氨系統(tǒng)氨冷卻器(8)與第一換熱器(I)殼程和冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)之間管道上設(shè)置的第一三通(12)的第三端相連，所述分離器(3)底部的液氨出口和第一換熱器(I)殼程之間管道上設(shè)有第二三通(13)，第二三通(13)的第三端通過自動調(diào)節(jié)閥(14)與液氨儲槽(10)底部的出口相連，所述第一換熱器(I)的管程與分離器(3)的進(jìn)氣口之間的管道上設(shè)有溫度傳感器(15)，所述自動調(diào)節(jié)閥(14)和溫度傳感器(15)分別與單片機(jī)(16)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于:所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道與洗氨塔(5)相連，第二換熱器(2)的殼程和膜提氫裝置(6)之間管道上設(shè)有第三三通(17)，第三三通(17)的第三端通過管道與洗氨塔(5)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于:所述分離器(3)底部的液氨出口與第二三通(13)之間的管道上設(shè)有減壓閥(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于:所述第二換熱器(2)的殼程與第三三通(17)之間設(shè)有第一閥門(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于:所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往洗氨塔(5)的管道上設(shè)有第二閥門(19)，洗氨塔(5)與第三三通(17)之間的管道上設(shè)有第三閥門(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨系統(tǒng)廢氣中氨回收利用裝置，其特征在于:所述合成放空氣和氨罐弛放氣的混合氣管道通往第二換熱器(2)的管程的管道上設(shè)有第六閥門(21)，分離器(3)頂部的不凝氣體出口與第二換熱器(2)的殼程之間的管道上設(shè)有第四閥門(22);膜提氫裝置(6)和吹風(fēng)氣鍋爐(7)之間的管道上設(shè)有第五閥門(23)，第一換熱器(I)的殼程與第一三通(12)之間的管道上設(shè)有第七閥門(24)，第一三通(12)與冰機(jī)冷凍系統(tǒng)(9)之間的管道上設(shè)有第八閥門(25)。
【文檔編號】C01B3/56GK203612972SQ201320654542
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】顧朝暉, 劉飛, 楊國洞, 宋肖盼, 賈凱 申請人:河南心連心化肥有限公司