CN111547740B - 一种合成氨分离工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成氨分离工艺，包括以下步骤：S1)对合成氨气体降温后气液分离出液氨；S2)未液化的气体进入吸收塔中溶入吸收剂形成氨溶液排出；S3)脱氨后的气体作为循环气送入合成塔；S4)氨溶液出吸收塔入解吸塔解吸，形成解吸气和再生吸收剂；S5)再生吸收剂出解吸塔入吸收塔，进一步溶解氨气；S6)解吸气出解吸塔后进行气液分离，分离出富含氨的冷凝液和富含氨气的未冷凝气体；S7)冷凝液入解吸塔参与下一循环的解吸，未冷凝气体与步骤S1中的合成氨气体混合后参与气液分离制得液氨。本发明采用二级冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的工艺，来深度分离氨合成气中的氨气，大幅降低了循环气中的残余氨气浓度，从而提高了氨净值。

Description

一种合成氨分离工艺
技术领域
本发明涉及合成氨技术领域，具体涉及一种合成氨分离工艺。
背景技术
氨气是生产化肥的主要原料之一，与世界农业的发展密切相关。自1913 年Haber-Bosch工艺实现了氨合成的工业化后，世界粮食产量实现了跨越式增长。此外，氨气作为一种基本化工原料也被广泛应用于食品、医药、轻工、军事等行业中，这使得全球氨气需求量一直在不断增长。合成氨工业历经百余年的不懈发展取得了巨大的进步，不仅实现了反应温度、压力的大幅降低，工艺路线也在不断地向高效、节能型转变。
新型催化剂的开发在合成氨工业的发展中起到了举足轻重的作用，高性能的催化剂有助于以最少的原料、能耗使氨产量最大化，以及生产过程副产物的最小化。传统的氨合成工艺广泛使用的是铁基催化剂，但高温、高压的反应条件所带来的路线繁琐、能耗高等问题十分突出。1970年，Aika 等人率先开发出了在低温、低压下的活性可以达到传统熔铁型催化剂的10 倍以上的钌基催化剂—Ru-K/AC(Journal of Catalysis,1972,27:424–431)。而后，美国Kellogg公司与英国BP公司于1992年联合开发了一种KAAP 工艺，使用炭载钌催化剂可使氨合成所需能量降至27.2GJ/t NH3，该工艺在加拿大氨合成厂实现了工业化应用(US4568532)。中国专利CN1544328A、 CN106315619则报道了铁基催化剂串钌基催化剂的氨合成工艺，进一步降低了氨合成所需的温度和压力，有力地推动了合成氨工业的进步。
除了催化剂的研究外，如何从合成气中将氨气进行高效分离也是一个重要课题，是涉及到增产节能的一个重要环节。在氨合成过程中，受反应平衡的限制，合成气中氨气浓度一般仅为10～20％。目前，工业上普遍采用冷凝法将氨气从合成气中进行液化分离，剩余的气体作为循环气与新鲜原料气混合后送回合成塔中继续反应。然而物理冷凝的效率较低，循环气中仍会残留有约3％的氨气，这浪费了大量的氨产品、降低了氨净值，增加了循环机循环量。此外，残余的氨气随循环气返回到合成塔中，也会对原料气的平衡转化不利，使得整个合成氨工序的能耗仍然有待降低。
发明内容
本发明旨在解决现有合成氨技术中循环气残余氨气浓度高的问题，从而提供一种基于冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的合成氨分离工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种合成氨分离工艺，包括以下步骤：
S1、新鲜原料气经加压升温后进入合成塔中进行合成氨气体，合成氨气体经降温处理后进行气液分离，并将液化后的液氨分离收集；
S2、未液化的气体经升温后进入吸收塔中，与进入吸收塔中的吸收剂逆流接触，使得未液化的气体中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中形成氨溶液，并从吸收塔的底部排放；
S3、脱除氨气后的气体作为循环气，部分驰放后与新鲜原料气混合形成混合气，混合气经加压升温后送入合成塔中，作为新鲜原料气的补充进行新的氨气合成；
S4、从吸收塔排出的氨溶液经升温后送入解吸塔中，氨溶液中的氨气被解吸出来，形成解吸气和再生吸收剂；
S5、再生吸收剂从解吸塔中排出，经降温处理后送入吸收塔中，进一步溶解进入吸收塔中的气体得到氨溶液；
S6、解吸气从解吸塔中排出，经降温处理后进行气液分离，降温后的解吸气被分离出富含氨的冷凝液和富含氨气的未冷凝气体；
S7、冷凝液进入解吸塔中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝气体与步骤S1中的合成塔出来的合成氨气体混合，降温处理后进行下一循环的气液分离，制得液氨。
所述步骤S1中合成氨气体依次经第二换热器、第一水冷器、第三换热器、第一氨冷凝器和第二氨冷凝器降温处理后，再进入第一气液分离器中进行气液分离；合成氨气体在第一氨冷凝器内冷凝操作温度为-15～-5℃，在第二氨冷凝器内冷凝操作温度为-20～-10℃。
所述步骤S1中的新鲜原料气经第一压缩机、第二压缩机加压后，再经第二换热器升温，然后进入合成塔中。
所述步骤S2中的未液化气体经第三换热器换热升温后进入吸收塔中。
所述步骤S4中排出的氨溶液与步骤S5中排出的再生吸收剂通过第四换热器进行换热处理，使得氨溶液升温，再生吸收剂降温；降温后的再生吸收剂再经第三水冷器冷却后进入吸收塔中。
所述步骤S6中的解吸气从解吸塔顶部排出后，经第二水冷器冷却后进入第二气液分离器中，分离出富含氨的冷凝液和富含氨气的未冷凝气体。
未液化的气体在吸收塔内的操作温度为10～40℃，压力为2～3MPa；氨溶液在解吸塔内的操作温度为60～100℃，压力为0.1～1MPa。
所述步骤S2中的吸收剂为包含质子型离子盐和羟基化合物的混合液体，且质子型离子盐和羟基化合物的摩尔比为1:(1～7)。
优选地，所述质子型离子盐为乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、咪唑盐酸盐、N,N,N′,N′-四甲基乙二胺二盐酸盐、N,N,N′,N′- 四甲基-1,3-丙二胺二盐酸盐中的一种，所述羟基化合物为乙二醇、丙三醇、苯酚、间苯二酚、间苯三酚中的一种。
新鲜原料气和循环气经加压升温后依次进入第一合成塔和第二合成塔进行氨合成，生成合成氨气体，其中第一合成塔中装填有铁剂催化剂，反应温度为450～520℃，压力为6～8MPa，气体体积空速为4500～6500h-1；第二合成塔中装填有钌基催化剂，或者第二合成塔内的上半部分装填铁基催化剂、下半部分装填钌基催化剂，反应温度为360～440℃，压力为4～ 6MPa。
本发明技术方案，具有如下优点：
A、本发明合成氨分离工艺，采用二级冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的工艺，来深度分离氨合成气中的氨气，大幅降低了循环气中的残余氨气浓度(与单独采用冷凝法进行氨分离相比，循环气中的残余氨气浓度能够减低95％以上)，从而提高了氨净值，减小了循环机的循环量，降低了整个合成氨工序的能耗(与单独采用冷凝法进行氨分离相比，能耗降低20％以上)。
B、本发明合成氨分离工艺可将氨分离的各阶段组合成一个分离氨的循环系统，有效地将合成塔组出塔气中的氨与其它气体分离，可实现循环气和吸收剂的循环回用以及产品的高效分离，使回入合成塔组的循环气氨含量进一步降低，有效提供氨净值和增加氨产量(在氨合成方法相同的条件下，与单独采用冷凝法进行氨分离相比，氨净值提高25％以上)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明合成氨分离工艺流程图(一)；
图2为本发明合成氨分离工艺流程图(二)；
图3为常规二级冷凝氨分离工艺流程图。
图中标识如下：
1-第二换热器；2-合成塔组，21-第一合成塔，22-第二合成塔，23-第一换热器，24-第一蒸汽发生器，25-第二蒸汽发生器；3-第三换热器；4- 第一氨冷凝器；5-第二氨冷凝器；6-第一气液分离器；7-吸收塔；8-第四换热器；9-解吸塔；10-第二气液分离器；20-吸收剂储槽；30-第二压缩机； 40-第一压缩机；50-第一水冷器；60-第二水冷器；70-第三水冷器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1～图2所示，本发明提供了一种适用于铁串钌低压合成氨的氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为485℃，压力为7MPa，气体体积空速为5500h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:1.5wt％、FeO:2wt％、K2O:1wt％、CeO2:0.8wt％、MgAl2O4:0.6wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为400℃，压力为5MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:5wt％、K2O:2.5wt％、Ru:4wt％、MgO:2wt％、CeO2:5.5wt％、MoO3:2wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-10℃、-15℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后自吸收塔7底部进气口进入吸收塔7，与自吸收塔7塔顶进入的吸收剂逆流接触，使得气体B中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中，形成氨溶液C并从吸收塔7的底部排放,吸收塔7 的操作温度为25℃，压力为2.5MPa,所选吸收剂为乙胺盐酸盐与苯酚按摩尔比为1:6所构成的液体混合物；脱除了氨气后的气体作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成；
S3、从吸收塔7底部排出的氨溶液C进入第四换热器8中换热升温，然后送入解吸塔9中，氨溶液C中的氨气被解吸出来，形成解吸气G和再生吸收剂，解吸塔9的操作温度为80℃，压力为0.5MPa；
S4、再生吸收剂从解吸塔9塔底排出，进入第四换热器8中换热降温，再经第三水冷器70进一步降温后送入吸收塔7的顶部，作为吸收剂溶解自吸收塔7底部进入的气体B中的氨气，损失的吸收剂从吸收剂储槽20中补充；解吸气G从解吸塔9塔顶排出，经第二水冷器60降温后送入第二气液分离器10，降温后的解吸气G在第二气液分离器10中分离出富含氨的冷凝液H和富含氨气的气体I，冷凝液H与从第四换热器8出来的氨溶液C混合，进入解吸塔9中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝的气体I则与从第二合成塔22出来的第二合成氨混合气A混合，进入第二换热器1中换热降温后参与下一循环的氨气分离。
进入第一换热器23中的新鲜原料气E和混合气F与进入第一换热器23 中的第一合成氨混合气K换热，换热后新鲜原料气E和混合气F升温，第一合成氨混合气K降温；进入第二换热器1中的第二合成氨混合气A和气体I与进入第二换热器1中的新鲜原料气E和混合气F换热，换热后第二合成氨混合气A和气体I降温，新鲜原料气E和混合气F升温；进入第三换热器3中的第二合成氨混合气A和气体I与进入第三换热器3中的气体B 换热，换热后第二合成氨混合气A和气体I降温，气体B升温；进入第四换热器8中的氨溶液C与进入第四换热器8中的再生吸收剂换热，氨溶液C 升温，再生吸收剂降温。
对比例1：
如图3所示，作为与实施例1的对比，本发明还提供了一种常规二级冷疑氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为485℃，压力为7MPa，气体体积空速为5500h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:1.5wt％、FeO:2wt％、K2O:1wt％、CeO2:0.8wt％、MgAl2O4:0.6wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为400℃，压力为5MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:5wt％、K2O:2.5wt％、Ru:4wt％、MgO:2wt％、CeO2:5.5wt％、 MoO3:2wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-10℃、-15℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成。
进入第一换热器23中的新鲜原料气E和混合气F与进入第一换热器23 中的第一合成氨混合气K换热，换热后新鲜原料气E和混合气F升温，第一合成氨混合气K降温；进入第二换热器1中的第二合成氨混合气A与进入第二换热器1中的新鲜原料气E和混合气F换热，换热后第二合成氨混合气A降温，新鲜原料气E和混合气F升温；进入第三换热器3中的第二合成氨混合气A与进入第三换热器3中的气体B换热，换热后第二合成氨混合气A，气体B升温。
实施例2：
本发明提供了一种适用于铁串钌低压合成氨的氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为505℃，压力为6.5MPa，气体体积空速为6000h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:1.8wt％、FeO:1.5wt％、K2O:1.5wt％、CeO2:1.0wt％、MgAl2O4:0.8wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22上半部分装填铁基催化剂，下半部分装填钌基催化剂)，在催化剂的作用下发生反应，反应温度为420℃，压力为5.5MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:6.0wt％、K2O:2.0wt％、 Ru:5.0wt％、MgO:3.0wt％、CeO2:5.0wt％、MoO3:2.5wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-13℃、-17℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后自吸收塔7底部进气口进入吸收塔7，与自吸收塔7塔顶进入的吸收剂逆流接触，使得气体B中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中，形成氨溶液C并从吸收塔7的底部排放,吸收塔7 的操作温度为30℃，压力为2MPa，所选吸收剂为三乙胺盐酸盐和间苯二酚按摩尔比为1:3所构成的液体混合物；脱除了氨气后的气体作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成；
S3、从吸收塔7底部排出的氨溶液C进入第四换热器8中换热升温，然后送入解吸塔9中，氨溶液C中的氨气被解吸出来，形成解吸气G和再生吸收剂，解吸塔9的操作温度为75℃，压力为0.6MPa；
S4、再生吸收剂从解吸塔9塔底排出，进入第四换热器8中换热降温，再经第三水冷器70进一步降温后送入吸收塔7的顶部，作为吸收剂溶解自吸收塔7底部进入的气体B中的氨气，损失的吸收剂从吸收剂储槽20中补充；解吸气G从解吸塔9塔顶排出，经第二水冷器60降温后送入第二气液分离器10，降温后的解吸气G在第二气液分离器10中分离出富含氨的冷凝液H和富含氨气的气体I，冷凝液H与从第四换热器8出来的氨溶液C混合，进入解吸塔9中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝的气体I则与从第二合成塔22出来的第二合成氨混合气A混合，进入第二换热器1中换热降温后参与下一循环的氨气分离。
对比例2：
作为与实施例2的对比，本发明还提供了一种常规二级冷疑氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为505℃，压力为6.5MPa，气体体积空速为6000h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:1.8wt％、FeO:1.5wt％、K2O:1.5wt％、CeO2:1.0wt％、MgAl2O4:0.8wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22上半部分装填铁基催化剂，下半部分装填钌基催化剂)，在催化剂的作用下发生反应，反应温度为420℃，压力为5.5MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:6.0wt％、K2O:2.0wt％、 Ru:5.0wt％、MgO:3.0wt％、CeO2:5.0wt％、MoO3:2.5wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-13℃、-17℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成。
实施例3：
本发明提供了一种适用于铁串钌低压合成氨的氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为520℃，压力为8.0MPa，气体体积空速为5000h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:3.0wt％、FeO:2.5wt％、K2O:1.2wt％、CeO2:2.0wt％、MgAl2O4:1.0wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为440℃，压力为6.0MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:4.0wt％、K2O:5.0wt％、Ru:6.0wt％、MgO:3.5wt％、 CeO2:6.0wt％、MoO3:2.0wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-15℃、-20℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后自吸收塔7底部进气口进入吸收塔7，与自吸收塔7塔顶进入的吸收剂逆流接触，使得气体B中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中，形成氨溶液C并从吸收塔7的底部排放,吸收塔7 的操作温度为40℃，压力为3.0MPa，所选吸收剂为二乙胺盐酸盐和乙二醇按摩尔比为1:2所构成的液体混合物；脱除了氨气后的气体作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成；
S3、从吸收塔7底部排出的氨溶液C进入第四换热器8中换热升温，然后送入解吸塔9中，氨溶液C中的氨气被解吸出来，形成解吸气G和再生吸收剂，解吸塔9的操作温度为100℃，压力为0.8MPa；
S4、再生吸收剂从解吸塔9塔底排出，进入第四换热器8中换热降温，再经第三水冷器70进一步降温后送入吸收塔7的顶部，作为吸收剂溶解自吸收塔7底部进入的气体B中的氨气，损失的吸收剂从吸收剂储槽20中补充；解吸气G从解吸塔9塔顶排出，经第二水冷器60降温后送入第二气液分离器10，降温后的解吸气G在第二气液分离器10中分离出富含氨的冷凝液H和富含氨气的气体I，冷凝液H与从第四换热器8出来的氨溶液C混合，进入解吸塔9中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝的气体I则与从第二合成塔22出来的第二合成氨混合气A混合，进入第二换热器1中换热降温后参与下一循环的氨气分离。
对比例3：
作为与实施例3的对比，本发明还提供了一种常规二级冷疑氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为520℃，压力为8.0MPa，气体体积空速为5000h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:3.0wt％、FeO:2.5wt％、K2O:1.2wt％、CeO2:2.0wt％、MgAl2O4:1.0wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为440℃，压力为6.0MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:4.0wt％、K2O:5.0wt％、Ru:6.0wt％、MgO:3.5wt％、 CeO2:6.0wt％、MoO3:2.0wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-15℃、-20℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成。
实施例4：
本发明提供了一种适用于铁串钌低压合成氨的氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为450℃，压力为6.0MPa，气体体积空速为6500h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:2.0wt％、FeO:1.0wt％、K2O:0.5wt％、CeO2:1.5wt％、MgAl2O4:0.5wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为360℃，压力为5.0MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:5.0wt％、K2O:3.0wt％、Ru:4.0wt％、MgO:3.0wt％、CeO2:7.0wt％、MoO3:1.0wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-10℃、-20℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后自吸收塔7底部进气口进入吸收塔7，与自吸收塔7塔顶进入的吸收剂逆流接触，使得气体B中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中，形成氨溶液C并从吸收塔7的底部排放,吸收塔7 的操作温度为10℃，压力为2.6MPa，所选吸收剂为N,N,N′,N′-四甲基乙二胺二盐酸盐和丙三醇按摩尔比为1:7所构成的液体混合物；脱除了氨气后的气体作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23 进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成；
S3、从吸收塔7底部排出的氨溶液C进入第四换热器8中换热升温，然后送入解吸塔9中，氨溶液C中的氨气被解吸出来，形成解吸气G和再生吸收剂，解吸塔9的操作温度为60℃，压力为1.0MPa；
S4、再生吸收剂从解吸塔9塔底排出，进入第四换热器8中换热降温，再经第三水冷器70进一步降温后送入吸收塔7的顶部，作为吸收剂溶解自吸收塔7底部进入的气体B中的氨气，损失的吸收剂从吸收剂储槽20中补充；解吸气G从解吸塔9塔顶排出，经第二水冷器60降温后送入第二气液分离器10，降温后的解吸气G在第二气液分离器10中分离出富含氨的冷凝液H和富含氨气的气体I，冷凝液H与从第四换热器8出来的氨溶液C混合，进入解吸塔9中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝的气体I则与从第二合成塔22出来的第二合成氨混合气A混合，进入第二换热器1中换热降温后参与下一循环的氨气分离。
对比例4：
作为与实施例4的对比，本发明还提供了一种常规二级冷疑氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为450℃，压力为6.0MPa，气体体积空速为6500h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:2.0wt％、FeO:1.0wt％、K2O:0.5wt％、CeO2:1.5wt％、MgAl2O4:0.5wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为360℃，压力为5.0MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:5.0wt％、K2O:3.0wt％、Ru:4.0wt％、MgO:3.0wt％、 CeO2:7.0wt％、MoO3:1.0wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-10℃、-20℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成。
实施例5：
本发明提供了一种适用于铁串钌低压合成氨的氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为485℃，压力为7.0MPa，气体体积空速为5800h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:3.0wt％、FeO:1.2wt％、K2O:1.6wt％、CeO2:1.0wt％、MgAl2O4:0.7wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为400℃，压力为5.5MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:8.0wt％、K2O:2.0wt％、Ru:3.0wt％、MgO:4.0wt％、 CeO2:6.0wt％、MoO3:2.5wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-5℃、-10℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后自吸收塔7底部进气口进入吸收塔7，与自吸收塔7塔顶进入的吸收剂逆流接触，使得气体B中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中，形成氨溶液C并从吸收塔7的底部排放,吸收塔7 的操作温度为20℃，压力为2.5MPa，所选吸收剂为N,N,N′,N′-四甲基乙二胺二盐酸盐和丙三醇按摩尔比为1:1所构成的液体混合物；脱除了氨气后的气体作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23 进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成；
S3、从吸收塔7底部排出的氨溶液C进入第四换热器8中换热升温，然后送入解吸塔9中，氨溶液C中的氨气被解吸出来，形成解吸气G和再生吸收剂，解吸塔9的操作温度为75℃，压力为0.1MPa；
S4、再生吸收剂从解吸塔9塔底排出，进入第四换热器8中换热降温，再经第三水冷器70进一步降温后送入吸收塔7的顶部，作为吸收剂溶解自吸收塔7底部进入的气体B中的氨气，损失的吸收剂从吸收剂储槽20中补充；解吸气G从解吸塔9塔顶排出，经第二水冷器60降温后送入第二气液分离器10，降温后的解吸气G在第二气液分离器10中分离出富含氨的冷凝液H和富含氨气的气体I，冷凝液H与从第四换热器8出来的氨溶液C混合，进入解吸塔9中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝的气体I则与从第二合成塔22出来的第二合成氨混合气A混合，进入第二换热器1中换热降温后参与下一循环的氨气分离。
对比例5：
作为与实施例5的对比，本发明还提供了一种常规二级冷疑氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为485℃，压力为7.0MPa，气体体积空速为5800h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:3.0wt％、FeO:1.2wt％、K2O:1.6wt％、CeO2:1.0wt％、MgAl2O4:0.7wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22装填钌基催化剂)，在钌基催化剂的作用下发生反应，反应温度为400℃，压力为5.5MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:8.0wt％、K2O:2.0wt％、Ru:3.0wt％、MgO:4.0wt％、 CeO2:6.0wt％、MoO3:2.5wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-5℃、-10℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成。
实施例6：
本发明提供了一种适用于铁串钌低压合成氨的氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为460℃，压力为6.5MPa，气体体积空速为4500h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:2.5wt％、FeO:1.8wt％、K2O:1.2wt％、CeO2:1.5wt％、MgAl2O4:0.3wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22上半部分装填铁基催化剂，下半部分装填钌基催化剂)，在催化剂的作用下发生反应，反应温度为420℃，压力为4.0MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:4.5wt％、K2O:3.5wt％、Ru:5.5wt％、MgO:3.5wt％、CeO2:5.5wt％、MoO3:2.0wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-10℃、-15℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后自吸收塔7底部进气口进入吸收塔7，与自吸收塔7塔顶进入的吸收剂逆流接触，使得气体B中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中，形成氨溶液C并从吸收塔7的底部排放,吸收塔7 的操作温度为5℃，压力为2.8MPa，所选吸收剂为N,N,N′,N′-四甲基 -1,3-丙二胺二盐酸盐和间苯二酚按摩尔比为1:5所构成的液体混合物；脱除了氨气后的气体作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机 30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成；
S3、从吸收塔7底部排出的氨溶液C进入第四换热器8中换热升温，然后送入解吸塔9中，氨溶液C中的氨气被解吸出来，形成解吸气G和再生吸收剂，解吸塔9的操作温度为85℃，压力为0.6MPa；
S4、再生吸收剂从解吸塔9塔底排出，进入第四换热器8中换热降温，再经第三水冷器70进一步降温后送入吸收塔7的顶部，作为吸收剂溶解自吸收塔7底部进入的气体B中的氨气，损失的吸收剂从吸收剂储槽20中补充；解吸气G从解吸塔9塔顶排出，经第二水冷器60降温后送入第二气液分离器10，降温后的解吸气G在第二气液分离器10中分离出富含氨的冷凝液H和富含氨气的气体I，冷凝液H与从第四换热器8出来的氨溶液C混合，进入解吸塔9中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝的气体I则与从第二合成塔22出来的第二合成氨混合气A混合，进入第二换热器1中换热降温后参与下一循环的氨气分离。
对比例6：
作为与实施例6的对比，本发明还提供了一种常规二级冷疑氨分离工艺，包括氨合成步骤和氨分离步骤，具体如下：
氨合成：
S0-1、采用由氮气、氢气按摩尔比1:3组成的新鲜原料气E及氨分离步骤中的氨合成循环混合气F为原料，经压缩机加压后将其通入到第二换热器1中进行换热升温，然后经第一换热器23进一步换热升温后进入第一合成塔21(第一合成塔21装填铁基催化剂)，在铁基催化剂的作用下发生反应，反应温度为460℃，压力为6.5MPa，气体体积空速为4500h-1，生成第一合成氨混合气K；所选用的铁基催化剂为以活性炭载体为基准，包括 Fe3O4:2.5wt％、FeO:1.8wt％、K2O:1.2wt％、CeO2:1.5wt％、MgAl2O4:0.3wt％，其中Fe3O4、FeO、K2O为活性成分，CeO、MgAl2O4为助剂；
S0-2、第一合成氨混合气K出第一合成塔21，在第一换热器23中换热降温后经第一蒸汽发生器24作用后进入第二合成塔22(第二合成塔22上半部分装填铁基催化剂，下半部分装填钌基催化剂)，在催化剂的作用下发生反应，反应温度为420℃，压力为4.0MPa，生成第二合成氨混合气A；所选用的钌基催化剂以活性炭载体为基准，包括BaO:4.5wt％、K2O:3.5wt％、 Ru:5.5wt％、MgO:3.5wt％、CeO2:5.5wt％、MoO3:2.0wt％。
氨分离：
S1、将由第二合成塔22排出的第二合成氨混合气A经第二蒸汽发生器 25作用后，通入到第二换热器1中换热降温，再经第一水冷器50水冷降温后进入第三换热器3中进一步换热降温，降温后的第二合成氨混合气A再经过第一氨冷凝器4、第二氨冷凝器5冷凝使得第二合成氨混合气A中的大部分氨气液化，然后进入第一气液分离器6中将液氨分离并收集，其中第一冷凝器4、第二冷凝器5的操作温度分别为-10℃、-15℃；
S2、从第一气液分离器6分离出液氨后未液化的剩余气体B通入第三换热器3中，在第三换热器3中换热升温后作为循环气D，部分驰放后与新鲜原料气经第二压缩机30加压后进入第二换热器1，在第二换热器1中换热升温后，再经第一换热器23进一步换热升温后送入第一合成塔21作为原料气进行新的氨气合成。
对上述实施例和对比例中合成塔ST-1入口气、合成塔ST-2出口气氨气浓度进行测定，并计算整个工艺的氨净值，结果如下表所示：
表1实施例和对比例中ST-1入口气、ST-2出口气氨浓度及氨净值
Figure BDA0002424028680000221
Figure BDA0002424028680000231
从上表可知，采用二级冷凝氨分离耦合吸收剂吸收-解吸氨分离的工艺，相对于常规二级冷凝氨分离工艺，大幅降低了合成氨循环气中的残余氨气浓度，提高了氨净值，减小了循环机的循环量，降低了整个合成氨工序的能耗。
本发明合未述之处适用于现有技术。
本发明合成氨分离工艺可将氨分离的各阶段组合成一个分离氨的循环系统，有效地将合成塔组出塔气中的氨与其它气体分离，可实现循环气和吸收剂的循环回用以及产品的高效分离，使回入合成塔组的循环气氨含量进一步降低，有效提供氨净值和增加氨产量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种合成氨分离工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、新鲜原料气经加压升温后进入合成塔中进行合成氨气体，合成氨气体经降温处理后进行气液分离，并将液化后的液氨分离收集；
S2、未液化的气体经升温后进入吸收塔中，与进入吸收塔中的吸收剂逆流接触，使得未液化的气体中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中形成氨溶液，并从吸收塔的底部排放；
S3、脱除氨气后的气体作为循环气，部分驰放后与新鲜原料气混合形成混合气，混合气经加压升温后送入合成塔中，作为新鲜原料气的补充进行新的氨气合成；
S4、从吸收塔排出的氨溶液经升温后送入解吸塔中，氨溶液中的氨气被解吸出来，形成解吸气和再生吸收剂；
S5、再生吸收剂从解吸塔中排出，经降温处理后送入吸收塔中，进一步溶解进入吸收塔中的气体得到氨溶液，损失的吸收剂从吸收剂储槽中补充；
S6、解吸气从解吸塔中排出，经降温处理后进行气液分离，降温后的解吸气被分离出富含氨的冷凝液和富含氨气的未冷凝气体；
S7、冷凝液进入解吸塔中参与下一循环的氨气和吸收剂的解吸，未冷凝气体与步骤S1中的合成塔出来的合成氨气体混合，降温处理后进行下一循环的气液分离，制得液氨；
所述步骤S1中合成氨气体的降温依次经第二换热器、第一水冷器、第三换热器、第一氨冷凝器和第二氨冷凝器；
所述步骤S1中的新鲜原料气升温通过第二换热器；
所述步骤S2中的未液化气体的升温通过第三换热器；
所述步骤S4中排出的氨溶液与步骤S5中排出的再生吸收剂通过第四换热器进行换热；
未液化的气体在吸收塔内的操作温度为10~40℃，压力为2~3MPa；氨溶液在解吸塔内的操作温度为60~100℃，压力为0.1~1 MPa。
2.根据权利要求1所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述步骤S1中合成氨气体依次经第二换热器、第一水冷器、第三换热器、第一氨冷凝器和第二氨冷凝器降温处理后，再进入第一气液分离器中进行气液分离；
合成氨气体在第一氨冷凝器内冷凝操作温度为-15~-5℃，在第二氨冷凝器内冷凝操作温度为-20~-10℃。
3.根据权利要求2所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述步骤S1中的新鲜原料气经第一压缩机、第二压缩机加压后，再经第二换热器升温，然后进入合成塔中。
4.根据权利要求3所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述步骤S2中的未液化气体经第三换热器换热升温后进入吸收塔中。
5.根据权利要求1所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述步骤S4中排出的氨溶液与步骤S5中排出的再生吸收剂通过第四换热器进行换热处理，使得氨溶液升温，再生吸收剂降温；降温后的再生吸收剂再经第三水冷器冷却后进入吸收塔中。
6.根据权利要求5所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述步骤S6中的解吸气从解吸塔顶部排出后，经第二水冷器冷却后进入第二气液分离器中，分离出富含氨的冷凝液和富含氨气的未冷凝气体。
7.根据权利要求1所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述步骤S2中的吸收剂为包含质子型离子盐和羟基化合物的混合液体，且质子型离子盐和羟基化合物的摩尔比为1:(1~7)。
8.根据权利要求7所述的合成氨分离工艺，其特征在于，所述质子型离子盐为乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、咪唑盐酸盐、N,N,N′,N′-四甲基乙二胺二盐酸盐、N,N,N′,N′-四甲基-1,3-丙二胺二盐酸盐中的一种，所述羟基化合物为乙二醇、丙三醇、苯酚、间苯二酚、间苯三酚中的一种。
9.根据权利要求1所述的合成氨分离工艺，其特征在于，新鲜原料气和循环气经加压升温后依次进入第一合成塔和第二合成塔进行氨合成，生成合成氨气体，其中第一合成塔中装填有铁剂催化剂，反应温度为450～520 ℃，压力为6～8 MPa，气体体积空速为4500～6500 h-1；第二合成塔中装填有钌基催化剂，或者第二合成塔内的上半部分装填铁基催化剂、下半部分装填钌基催化剂，反应温度为360～440 ℃，压力为4～6 MPa。
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CN113479906B (zh) * 2021-06-29 2022-08-19 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种冷热电联用的可再生能源合成氨系统
CN114718679A (zh) * 2022-04-01 2022-07-08 福州大学 一种液化天然气冷能发电与合成氨联合系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4149857A (en) * 1976-09-16 1979-04-17 Veb Leuna-Werke "Walter Ulbricht" Process for the two-stage separation of ammonia
CN1280194C (zh) * 2003-11-12 2006-10-18 福州大学 氨合成铁催化剂串钌催化剂工艺
CN102923732B (zh) * 2012-11-27 2014-08-20 天津衡创工大现代塔器技术有限公司 一种分离氨的方法
CN104261428A (zh) * 2014-09-08 2015-01-07 山东省舜天化工集团有限公司 一种提高氨净值的合成氨生产方法
CN107117628B (zh) * 2017-05-10 2019-09-24 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种低压氨合成工艺
CN110559806A (zh) * 2019-09-05 2019-12-13 南昌大学 一种二元低共熔溶剂及其应用

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