CN1229058A - 氨合成工艺 - Google Patents

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CN1229058A
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朱鸿利
李钟宝
金沙
吴小林
孟宪斌
贾云曈
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TIANJIE MACHINERY CO Ltd NANJING
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Abstract

本发明涉及一种至少含有二个合成塔的氨合成工艺,H2、N2循环气先与塔壁换热,再与出塔气体换热升温后以串联的方式依次通入各合成塔,即首先通入第一个合成塔,在塔内换热器换热升温后进入触媒层反应,部分H2、N2转化成NH3,再经塔内换热器冷却出塔并直接通入第二个合成塔中重复上述过程,又有部分H2、N2气反应转化成NH3,直至从终塔出塔后入废热锅炉。终塔出塔氨含量可达19—20%,温度可达400—410℃,转氨率高,能耗降低。

Description

氨合成工艺
本发明是关于含有多个合成塔的氨合成工艺。
目前，氨合成系统多为单塔操作，少数采用多塔并联，即合成循环气同时通入各合成塔进行反应，反应气从各塔流出后汇合并入废热锅炉，产水蒸汽。但单塔及多塔并仍有转化率低，循环气量大，能耗高的缺点。
本发明的目的是提供旨在提高氨合成率，减少循环气量，降低能耗的多塔系统氨合成工艺。
本发明氨合成工艺是对现有的单塔和多塔氨合成工艺的改进，在至少含有二个合成塔的氨合成系统中，H2、N2循环气经加压并分离除油后，进入塔外换热器与来自废热锅炉的出塔反应气换热升温后入合成塔反应，反应气体出合成塔后依次经废热锅炉、塔外换热器冷却后去水冷。本发明中，上述的H2、N2循环气体是以串联的方式依次通入各合成塔的，即首先通入第一个合成塔，在塔内换热器换热升温后进入触媒层反应，一部分H2、N2转化成NH3，随后再经塔内换热器冷却出塔，并直接通入第二个合成塔，在第二合成塔中重复上述升温、催化反应、冷却降温过程，其中又有部分H2、N2气在该塔触媒层反应转化成NH3，气体出塔后直接进入下一个合成塔，如此直至最后一个合成塔，终塔的出塔气体依次通入上述废热锅炉、塔外热交换器冷却后去水冷。
由于氨合成是放热反应，合成塔内温度高达450℃左右，因此降低塔壁温度不仅有利于提高氨合成反应速率，而且能降低对设备材料的耐高温要求。为此，本发明还可采用以下方案：H2、N2循环气在进入塔外换热器升温之前，先通入各合成塔的夹套内换热，通过气体将塔壁冷却，再汇合并入塔外换热器，换热升温后按串联的方式依次通入各合成塔。
本发明采用上述多塔串联的氨合成工艺，使H2、N2气体经多段反应，氨转化率及出塔氨温度均提高。本发明中，各合成塔出塔气体氨含量逐塔提高，终塔出塔氨含量可达19-20％，温度可达400-410℃，与单塔合成或多塔并联合成工艺相比，氨转化率及出塔温度均有较大的提高，从而使系统循环气量减少，能耗降低。
下面结合附图说明本发明的氨合成工艺流程。
附图表示以三个合成塔串联的氨合成工序流程示意图。
如图所示，通过循环机增压后的H2、N2氨循环气入油分离器，分离除油后，气体从油分离器上部排出，分别通入合成塔I、II、III的塔壁夹套内，用以冷却塔壁，从三个合成塔的夹套出来的气体汇合后一并入塔外换热器升温后通入合成塔I，经塔内换热器换热升温后在触媒层反应(图中各合成塔的夹套及塔内换热器均未画出)，其中部分H2、N2转化成NH3，气体经塔内换热器换热降温后流出塔I，出塔气体依次入合成塔II、合成塔III，在各塔内分别重复上述过程，最终从塔III流出的气体(含NH3量约为20％)通入废热锅炉，与来自盐水泵的脱盐水换热后降温，生成的水蒸汽去蒸汽管网，降温后的气体去软水等装置，由循环泵加压后回系统再反应。
下面结合以上附图流程说明本发明实施例的各控制点温度和气体的氨含量数据。各控制点数据如下：
A是原料气与系统循环气输入各合成塔塔壁夹套前的控制点，该点气体温度为室温，NH3含量2％。
B是气体通过夹套与各塔壁换热升温后流出夹套并汇合后的控制点，该控制点温度为50℃，NH3含量不变，仍为2％。
C是来自B点的气体经塔外换热器换热升温之后，入合成塔I之前的控制点，该点的控制温度为190℃，NH3含量2％。
D是气体出合成塔I之后，入合成塔II之前的控制点，该点的控制温度为300℃，NH3含量11-12％。
E是气体出合成塔II之后，入合成塔III之前的控制点，该点控制温度为360℃，NH3含量15-16％。
F是气体出合成塔III之后，入废热锅炉之前的控制点，该点控制温度为410℃，NH3含量为19-20％。
G是气体出废热锅炉之后，去塔外换热器之前的控制点，该点控制温度为250℃，NH3含量与F点相同。
H是上述G点气体经与B点气体换热降温后，出塔外换热器之后的控制点，该点的控制温度是100℃，NH3含量仍为19-20％。
从以上实施例可见，采用本发明的氨合成工艺，氨转化率及反应气体出塔温度较高，从而可减少循环气量，并降低能耗。

Claims (2)

1.氨合成工艺，至少含有二个合成塔的氨合成系统中，H2、N2循环气经加压并分离除油后入塔外换热器，与来自废热锅炉的出塔反应气换热升温后入合成塔反应，其特征是所说的H2、N2循环气体以串联的方式依次通入各合成塔，即首先通入第一个合成塔，在塔内换热器换热升温后进入触媒层反应，其中部分H2、N2转化成NH3，随后再经塔内换热器冷却出塔，并直接通入第二个合成塔，在第二合成塔中重复上述升温、催化反应、冷却降温过程，其中又有部分H2、N2气在该塔触媒层反应转化成NH3后出塔并直接进入下一个合成塔，如此直至最后一个合成塔，终塔的出塔气体入上述废热锅炉。
2.根据权利要求1所述的氨合成工艺，其特征是上述分离除油 后的H2、N2循环气在进入塔外换器升温之前，先通入各合成塔的塔壁夹套与塔壁换热，从夹套的流出的气体汇合并通入塔外换热器，重复权利要求1的换热升温及依次串通入各合成塔的反应过程。
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