CN105329868A - 一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，采用的是通过将含氨尾气与磷酸中和反应、冷却结晶、离心分离的方式回收氨，再通过PSA装置回收氢气的工艺路线，解决了当前众多合成氨厂含氨尾气的排放问题，工艺简单、环境友好，取得了较好的经济效益和社会效益。

Description

一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法
技术领域
本发明涉及氨回收领域，具体是一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法。
背景技术
合成氨生产过程中合成气循环使用，甲烷浓度不能过高，因此必须有部分含氨、甲烷等污染物质的尾气排放，以控制甲烷浓度，保证氨合成反应的正常进行。尾气中造成污染的物质主要是甲烷和氨，其中甲烷是一种温室气体，而氨是一种具有刺激性的有毒有害气体，氨气的排放对居民生活的影响非常大。尾气中含有大量氢气，直排还会造成资源浪费，增加物料消耗。对废气进行处理，既解决污染又充分利用资源是必须考虑的问题。
目前，传统处理合成氨尾气的方法是：由于合成氨尾气中含有大量的氢气和氨气，具有一定的热值，且尾气本身压力比较高，通常直接排入火炬燃烧或是并入全厂燃料气管网。
去燃料气管网虽能利用尾气中的有用气体，但由于尾气中含有20%左右的氮气，热值不高，并入燃料气管网会稀释燃料气的热值，另外，20%左右的氨气遇到水也会腐蚀管网。
合成氨装置尾气的综合利用是企业节能降耗和提高经济效益的主要措施，也是企业治理“三废”、实现装置达标排放的首要目标之一。合成氨尾气的回收利用包括两个部分:一是尾气中氨的回收，二是尾气中氢气的回收。
发明内容本发明的目的是提供一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，以解决现有技术合成氨生产中尾气排放易造成污染的问题。由于氨、氢回收工艺不同，合成氨尾气的综合利用选择不同的组合形式。
本发明采用磷酸除氨和变压吸附提氢回收氢气(变压吸附装置释放出来的解吸气送火炬燃烧)的工艺路线，对合成氨尾气进行综合利用，取得了较好的经济效益和社会效益。
本发明对合成氨尾气，采用先脱氨后脱氢气工艺流程，脱氨采用磷酸二铵工艺，脱氢采用PSA提氢工艺。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)首先将来自合成氨装置尾气经过加热器加热后送入饱和器中，然后向饱和器中通入磷酸，利用磷酸与尾气中的氨气进行中和反应，再通过循环，使气体的氨与磷酸在饱和器中反应充分，过程中通过控制加热器蒸汽量来维持饱和器的温度为115℃左右，最终磷酸的加入量按照NH3:H3PO4摩尔比=1.35～1.4确定；
(2)经过反应，接近饱和的磷铵溶液进入结晶槽，在结晶槽中采用水冷却方式冷却料浆，使料浆中磷酸二铵溶解度下降，结晶析出；最后将结晶槽中冷却后的料浆送入离心机，通过离心机从料浆中分离出磷酸二铵晶体，通过干燥包装即为产品；
(3)除氨后的尾气进入变压吸附装置PSA，制得的纯氢，可以返回合成氨装置。
所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：在饱和器中通过氨与磷酸发生中和反应，同时要求反应制取的含磷铵饱和溶液需要达到或过饱和状态。
所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：向饱和器中通入的磷酸的P2O5含量为38-42%。
所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：冷却结晶时要维持结晶器的温度不超过40°C。
所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：所述的合成氨装置尾气指的是合成氨装置所产生的含有氨气的二级闪蒸气。
一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：首先将来自合成氨装置含有氨气的二级闪蒸气经过加热器加热后送入饱和器中，然后向饱和器中通入磷酸，利用磷酸与尾气中的氨气进行中和反应，再通过循环，使气体的氨与磷酸在饱和器中反应充分，过程中通过控制加热器蒸汽量来维持饱和器的温度为115℃，通过控制中和液的比重来调节磷酸加入量，最终磷酸的加入量由NH3:H3PO4=1.35～1.4（摩尔比）确定，此时磷酸二铵在料浆中的溶解度最大，料浆的流动性最好；经过反应，接近饱和的磷铵溶液进入结晶槽，在结晶槽中采用水冷却方式冷却料浆，使料浆中磷酸二铵溶解度下降，结晶析出；最后将结晶槽中冷却后的料浆送入离心机，通过离心机从料浆中分离出磷酸二铵晶体，通过干燥包装即为产品。除氨后的尾气进入变压吸附装置PSA，制得的纯氢，可以返回合成氨装置。
本发明的有益效果为：原先有合成氨装置含氨尾气直接排放相比，本发明采用磷酸吸收洗涤尾气中的氨气，生产磷酸二铵，而磷酸二铵又是重要的肥料，不仅实现了对氨气的吸收，处理后的尾气排放标准达标，环境友好，不扰民，同时也提高了经济效益同时解决了含氨尾气输送和燃烧产生的问题。
附图说明
图1为合成氨尾气回收流程图，其中，1-加压泵；2-离心机；3-加热器；4-饱和器；5-除酸器；6-磷酸高位槽；
7-母液槽；8-母液循环泵；9-料浆泵；10-结晶槽
具体实施方式
一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法：如图1所示
首先将来自合成氨装置含有氨气的二级闪蒸气经过加热器加热后送入饱和器中，然后向饱和器中通入磷酸，利用磷酸与尾气中的氨气进行中和反应，再通过循环，使气体的氨与磷酸在饱和器中反应充分，过程中通过控制加热器蒸汽量来维持饱和器的温度为115℃，通过控制中和液的比重来调节磷酸加入量，最终磷酸的加入量由NH3:H3PO4=1.4（摩尔比）确定，此时磷酸二铵在料浆中的溶解度最大，料浆的流动性最好；经过反应，接近饱和的磷铵溶液进入结晶槽，在结晶槽中采用水冷却方式冷却料浆，使料浆中磷酸二铵溶解度下降，结晶析出；最后将结晶槽中冷却后的料浆送入离心机，通过离心机从料浆中分离出磷酸二铵晶体，通过干燥包装即为产品。除氨后的尾气进入变压吸附装置PSA，制得的纯氢，可以返回合成氨装置。
饱和器中中和反应后的料浆送入结晶槽的同时，进一步提高尾气含有的氨气与磷酸的摩尔比至NH3:H3PO4=1.4。
向饱和器中通入的磷酸为40%的P2O5。
饱和器中中和反应产生的热量使料浆升温至115℃，从而使浆料中部分水汽化。
本实施例的回收率很高，可达95%以上。

Claims (5)

1.一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于包括以下步骤：
首先将来自合成氨装置尾气经过加热器加热后送入饱和器中，然后向饱和器中通入磷酸，利用磷酸与尾气中的氨气进行中和反应，再通过循环，使气体的氨与磷酸在饱和器中反应充分，过程中通过控制加热器蒸汽量来维持饱和器的温度为115℃左右，最终磷酸的加入量按照NH3:H3PO4摩尔比=1.35～1.4确定；
经过反应，接近饱和的磷铵溶液进入结晶槽，在结晶槽中采用水冷却方式冷却料浆，使料浆中磷酸二铵溶解度下降，结晶析出；最后将结晶槽中冷却后的料浆送入离心机，通过离心机从料浆中分离出磷酸二铵晶体，通过干燥包装即为产品；
除氨后的尾气进入变压吸附装置PSA，制得的纯氢，可以返回合成氨装置。
2.根据权利要求1所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：在饱和器中通过氨与磷酸发生中和反应，同时要求反应制取的含磷铵饱和溶液需要达到或过饱和状态。
3.根据权利要求1所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：向饱和器中通入的磷酸的P2O5含量为38-42%。
4.根据权利要求1所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：冷却结晶时要维持结晶器的温度不超过40℃。
5.根据权利要求1所述的一种从合成氨尾气中回收氨和氢气的方法，其特征在于：所述的合成氨装置尾气指的是合成氨装置所产生的含有氨气的二级闪蒸气。
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