CN1039700C - 一种合成氨的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种合成氨的生产方法，将制备的混合气体脱硫、一氧化碳变换、脱二氧化碳，再精炼得氢气和氮气制合成氨入液氨贮罐。将液氨贮罐气直接加入精炼工序吸收液的补氨过程，分离剩余气体送出。精炼工序将吸收液先吸收一氧化碳、二氧化碳及硫化氢，再分离出上述气体后进行水冷，最后将液氨贮罐气通入水冷后的吸收液补氨，然后吸收液经缓冲再水冷、氨冷、增压、进入精炼吸收塔循环使用。精炼工序不耗液氨，吸收液总氨含量稳定，水冷器不易坏，液氨贮罐气的氨气回收率达96%以上。简化了生产工艺，也降低了能耗。
Description
本发明涉及一种合成氨的生产方法，特别是合成氨生产过程中，精炼工序和液氨贮罐气再利用工序的改进方法。
现有的合成氨的生产方法，先制备含氢气和氮气的混合气体，然后将其进行脱硫、一氧化碳变换、脱去二氧化碳的处理，再经精炼工序吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢，将得到的纯净氢气和氮气进行合成制得合成氨，进入液氨贮罐，再经液氨贮罐气回收工序将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气中夹有的部分氨气回收，分离出剩余的气体送出作燃料。其中，精炼工序吸收液循环使用过程是吸收液经精炼吸收塔吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢反应之后，经减压进入再生塔加温反应分离出一氧化碳、二氧化碳、氨气及水气，再经水冷器冷却，另将液氨经液氨计量瓶转变成氨气，充入水冷器中的吸收液中，使吸收液总氨含量保持在每升7-11摩尔，再经过氨冷降温，增压至13-15兆帕斯卡进入精炼吸收塔循环使用。而液氨贮罐气回收工序是将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气用水等压吸氨，分离出的气体送出作燃料，将得到的氨水采用蒸汽蒸氨的方法回收得液氨。现有技术存在的问题是：精炼工序须将液氨转变成氨气，充氨的过程断断续续，氨气在常压的水冷器中反应不稳定，导致总氨含量难以稳定，吸氨过程在水冷器中进行，故水冷器容易损坏，产品液氨消耗大，，每生产一吨液氨，精炼工序就要消耗液氨25公斤左右。再则，液氨贮罐气回收工序回收氨气的工序复杂，能量消耗高，每回收一吨液氨需消耗七吨左右蒸汽，回收率低，只有60-80％左右。
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种能充分回收液氨贮罐气带出的氨气，降低合成氨生产过程中精炼工序的氨损耗，解决水冷器易坏问题和稳定吸收液总氨含量的合成氨的生产方法。
本发明的任务是这样实现的，本发明是一种合成氨的生产方法，先将制备的含氢气和氮气的混合气体进行脱硫、一氧化碳变换、脱去二氧化碳的处理，再经精炼工序吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢，将得到的纯净氢气和氮气进行合成制得合成氨，进入液氨贮罐，再将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气中夹有的部分氨气回收，分离出剩余的气体送出作燃料，其中，精炼工序的吸收液在循环使用过程中通过补充氨气使其总氨含量保持在每升7-11摩尔，本发明的特点是将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气通过可吸氨的装置加入精炼工序吸收液的循环使用过程，直接向吸收液补充氨气，分离出剩余的气体送出作燃料。这样，精炼工序不需消耗液氨，也不需将液氨转变成氨气的装置，充氨的过程持续稳定，氨气在可吸氨的装置中反应稳定，吸收液中总氨含量也稳定，水冷器中没有吸氨反应不容易损坏；又取消了液氨贮罐气回收工序回收氨气的复杂工序，降低了能量消耗，提高了液氨贮罐气的液氨回收率。
所述的合成氨的生产方法，精炼工序吸收液循环使用过程是用吸收液经精炼吸收塔吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢反应之后，经减压进入再生塔加温反应分离出一氧化碳、二氧化碳、氨气及水气，再经水冷降温，补充氨气，再经氨冷降温，增压至13-15兆帕斯卡，进入精炼吸收塔循环使用，进入精炼吸收塔前须滤去沉淀，其特点是最好在精炼工序吸收液水冷降温后，引出吸收液增压进入可吸氨的装置中，将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气也通入可吸氨的装置对吸收液补氨，补氨后的吸收液经缓冲后再进行水冷降温送入氨冷阶段，可吸氨的装置分离出的气体送出作燃料。可降低合成氨生产中的能量损耗，又使工序合理简单。
所述的合成氨的生产方法，其特点是可吸氨的装置最好采用承压极限不小于2兆帕斯卡的氨气吸收塔。使吸收液吸氨更加充分，可提高液氨贮罐气中氨气的回收率。
本发明与现有技术相比，由于采取了用液氨贮罐气在精炼工序向吸收液补充氨气的合成氨的生产方法，精炼工序不需消耗液氨，也不需要将液氨转变成氨气过程和装置，充氨的过程持续稳定，氨气在可吸氨的装置中反应稳定，吸收液中总氨含量稳定，水冷器不容易损坏，且寿命延长，每生产一吨合成氨，精炼工序就节约液氨25公斤左右。又因取消了液氨贮罐气回收工序回收氨气的复杂工序，降低了能量消耗，每回收一吨合成氨可节约蒸气七吨左右，回收率提高到96％以上。解决了长期以来在合成氨生产过程中精炼工序氨耗高，吸收液总氨含量不稳定，水冷器容易损坏这一技术难题。简化了整个生产工艺。
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为现有技术的精炼工序中向循环使用的吸收液补充氨气的工艺示意图。
图3为本发明用液氨贮罐气在精炼工序向循环使用的吸收液补充氨气的工艺示意图。
图2中，精炼工序吸收液循环使用过程是吸收液经精炼吸收塔吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢反应之后，减压进入再生塔加温反应分离出一氧化碳、二氧化碳、氨气及水气，再经水冷器冷却，将液氨经液氨计量瓶蒸发成氨气后，在0.08兆帕斯卡，40-45℃的工艺条件下，陆续充入水冷器中部向吸收液补充氨，使吸收液总氨含量保持在每升7-11摩尔，再经过氨冷，用增压泵压入精炼吸收塔，进精炼吸收塔前滤去沉淀。吸氨过程在水冷器中不连续进行，反应不稳定，很容易损坏水冷器，吸收液的总氨含量也不稳定。
下面对照图1、图3进一步描述本发明的技术内容。图1、图3为本发明合成氨的生产方法用于年产3万吨合成氨工艺流程的实施例。先制备含氢气和氮气的混合气体，然后将其进行脱硫、一氧化碳变换、脱去二氧化碳的处理，再在精炼工序用醋酸铜氨液作吸收液反应去除剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢，得到的纯净氢气和氮气，进行合成制得合成氨，进入液氨贮罐，液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气中氨的含量较高，其成分为：氢气：22-25％；氮气：8-12％；甲烷：10-14％；氨气：45-51％；氩气：1.5-2.5％。每生产一吨合成氨就要产生液氨贮罐气65-70标准立方米，折合带出液氨25.8公斤，将此氨气回收，可满足醋酸铜氨液加氨的需要量。精炼工序的吸收液是醋酸铜氨液，醋酸铜氨液循环使用过程是将醋酸铜氨液用增压泵加压至13-15兆帕斯卡后进入精炼吸收塔中吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢，反应之后，经减压进入再生塔加温反应分离出一氧化碳、二氧化碳、氨气及水气，再经水冷器冷却，在水冷器阶段通过补充氨气使其总氨含量保持在每升7-11摩尔的范围内，再经过氨冷降温，用增压泵加压至13-15兆帕斯卡后进入精炼吸收塔循环使用。进精炼吸收塔之前，须除去硫化铜沉淀。精炼吸收塔的承压极限不小于15兆帕斯卡。本实施例中，在水冷器出口引出温度为40-45℃的醋酸铜氨液，流量为每小时4.6立方米，占总循环量的四分之一，经增压泵加压到1.9-2.0兆帕斯卡送入氨气吸收塔上部，从上向下流动，将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气通入氨气吸收塔，液氨贮罐气流量为每小时280标准立方米，压力为1.5兆帕斯卡左右，氨气吸收塔塔径为0.6米，高度为15.1米，内装10米高聚丙稀鲍尔环填料，塔内氨贮罐气压力接近1.5兆帕斯卡，此氨气吸收塔的承压极限不小于2兆帕斯卡。醋酸铜氨液经填料层与液氨贮罐气逆流接触吸收氨后，醋酸铜氨液温度升高到65-70℃，某瞬间测试总氨含量从每升8.2摩尔上升到11.3摩尔，补氨后的醋酸铜氨液在氨气吸收塔内1.5兆帕斯卡左右压力的作用下进入缓冲罐，经缓冲后，在液位差的作用下再从水冷器入口进入水冷器进行冷却，再进入氨冷过程，部分再循环吸氨，这样醋酸铜氨液的总氨含量可保持在每升7-11摩尔的范围内。液氨贮罐气经氨气吸收塔内醋酸铜氨液吸氨后，被分离送出，送出的气体中氨含量从50.03-50.1％降低到1.5-2％左右。因吸氨过程在气压为1.5兆帕斯卡左右，温度为40-70℃的工艺条件下进行，氨气分压为0.7-0.8兆帕斯卡，氨的吸收率高，总氨含量稳定，在水冷器之外的氨气吸收塔反应，不会损坏水冷器。本实施例中，氨的回收率达97.4％，每小时回收合成氨104公斤。一年中，精炼工序节约液氨750吨，折合人民币150万元。
Claims (1)
1、一种合成氨的生产方法，先将制备的含氢气和氮气的混合气体进行脱硫、一氧化碳变换、脱去二氧化碳的处理，再经精炼工序吸收剩余的一氧化碳、二氧化碳及硫化氢，将得到的纯净氢气和氮气进行合成制得合成氨，进入液氨贮罐，再将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气中夹有的部分氨气回收，分离出剩余的气体送出作燃料，其中，精炼工序的吸收液在循环使用过程中通过补充氨气使其总氨含量保持在每升7-11摩尔，其特征在于将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气通过氨气吸收塔加入精炼工序醋酸铜氨液的循环使用过程，直接向醋酸铜氨液补充氨气，分离出剩余的气体送出作燃料，在精炼工序醋酸铜氨液水冷降温后，从水冷器出口处引出温度为40-45℃的醋酸铜氨液，增压后进入氨气吸收塔上部以上向下流动，同时将液氨贮罐减压时放出的液氨贮罐气通入氨气吸收塔，醋酸铜氨液与液氨贮罐气逆流接触吸收氨后，温度上升，补氨后的醋酸铜氨液经缓冲再水冷、氨冷、过滤、增压，进入精炼吸收塔循环使用，氨气吸收塔分离出的气体送出作燃料。
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