CN202237730U - 一种铜洗再生气氨回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种合成氨厂铜洗再生气氨回收装置。将填料吸收塔分成若干不同的吸收段；填料吸收塔由下至上依次设有回流吸收段、提浓吸收段、循环吸收段、绝热吸收段和除沫段；在回流吸收段的填料上面设有氨水分布器，在提浓吸收段的填料上面、循环吸收段填料的下面设有稀氨水收集槽，稀氨水收集槽溢流孔溢流出来的稀氨水分布到提浓吸收段的填料上面，在循环吸收段的填料上面设有稀氨水分布器，在绝热吸收段的填料上面设有软水分布器，除沫段内装有不锈钢除沫丝网。各填料段吸收氨和二氧化碳后放出的热量可以由塔外的二台冷却器移走，氨水的温升低，各填料吸收段下部的氨水温度不高，可以吸收更多的氨，填料吸收塔吸收氨所占的比例大幅度增加。

Description

一种铜洗再生气氨回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种合成氨厂铜洗再生气氨回收装置。

背景技术

在已有技术中，大约在2000年以前已有、新建和扩产的合成氨厂基本都有铜洗工序，铜洗再生气中含有50％～60％(体积)左右的一氧化碳，其余是氢气、氮气等气体，还含有20％(体积)左右的气氨，前者是生产合成氨的原料气体，后者是半成品。回收铜洗再生气中的一氧化碳等有效气体，必须先用水吸收氨，氨生成稀氨水，再将氨含量很低的铜洗再生气送到脱硫罗茨风机入口处，送入合成氨生产系统做原料气。如果送到脱硫的铜洗再生气中氨含量高，氨与再生气中的二氧化碳会产生铵盐结晶，堵塞去脱硫的再生气管道；铜洗再生气氨回收系统的阻力与去脱硫距离很长的管道阻力合计要小于5610Pa(约550mmH₂O左右)，要求铜洗再生气氨回收系统的阻力要很低。

90年代以前的铜洗再生气氨回收，只是用循环稀氨水在高位氨吸收器并流吸收氨，属于一级氨回收，再生气尾气氨含量高，氨的回收率低，回收的氨水浓度很低。有的厂用脱硫的喷射器做高位氨吸收器，有的管路配置存在缺陷，使铜洗再生压力升高，影响铜洗铜液的再生。

以后有的厂在氨回收塔上增加了板式吸收塔或填料吸收塔，用水再次吸收再生气尾气中的氨，属于二级氨回收，氨回收效果有所提高，但氨的回收率仍较低，系统阻力增加。如果在氨回收塔上增加的是板式吸收塔，虽然可以在塔板上安装水冷器，移走反应热，但板式吸收塔的阻力明显高于填料塔，使铜洗再生气氨回收系统阻力增加的多，甚至无法投入使用；如果在氨回收塔上增加的是填料吸收塔，由于吸收氨的过程是放热反应，氨水吸收再生气中二氧化碳的反应放出的热量更多，使填料吸收塔下部的氨水温度升高，塔出口尾气氨含量高，回收的氨水浓度不高，降低吸收氨的效果。

利用高位氨吸收器吸收再生气中的氨属于气液并流吸收，不利于降低再生气中的氨，加重了氨回收塔上增加的填料吸收塔的负荷。

有的合成氨厂投产二、三十年以来，由于铜洗再生气氨回收系统的阻力很高，一直没有回收铜洗再生气中的氨和再生气，损失很大。

铜洗的再生气不再回收利用，铜洗再生气白白地排到空气中，不但浪费了有效气体，再生气中的氨和一氧化碳也污染了环境。

已有技术存在以下不足：

1、只有高位氨吸收器吸收氨的一级氨回收，存在氨回收塔出口尾气中氨含量高，去脱硫的再生气管道很容易产生氨盐结晶而堵塞，回收的氨水浓度低等不足。

2、在氨回收塔上增加板式吸收塔或填料吸收塔的二级氨回收，氨回收效果有所提高，但填料下部氨水温度升高，再生气氨回收出口尾气中氨含量仍较高，板式吸收塔系统阻力增加。

3、一段的填料吸收塔下部氨水温度高，限制了再进一步减少软水的进入量，也限制了氨水浓度进一步提高。

4、板式氨吸收塔的阻力明显高于填料塔，影响铜洗铜液的再生，设备的造价也高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足而提供的一种再生气尾气中氨含量很低，系统阻力很低、回收的氨水浓度高的铜洗再生气氨回收装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种铜洗再生气氨回收装置，在氨回收塔上增加有填料吸收塔。将填料吸收塔分成若干不同的吸收段；填料吸收塔由下至上依次设有回流吸收段、提浓吸收段、循环吸收段、绝热吸收段和除沫段；在回流吸收段的填料上面设有氨水分布器，在提浓吸收段的填料上面、循环吸收段填料的下面设有稀氨水收集槽，稀氨水收集槽溢流孔溢流出来的稀氨水分布到提浓吸收段的填料上面，在循环吸收段的填料上面设有稀氨水分布器，在绝热吸收段的填料上面设有软水分布器，除沫段内装有丝网。

氨水冷却器出口的氨水主管接高位氨吸收器，在氨水冷却器出口增加了氨水支管，氨水支管接回流吸收段填料上面的氨水分布器，将氨水冷却器出口的一部分循环氨水分布到回流吸收段的填料上。循环吸收段填料下面的稀氨水收集器与小管道泵、稀氨水冷却器、稀氨水分布器依次连接，形成稀氨水的吸收、冷却的循环回路，稀氨水冷却器既可以用冷却水冷却稀氨水，也可以用温度低的液氨冷却稀氨水。稀氨水收集溢流孔溢流出来的稀氨水分布到下面提浓吸收段的填料上。填料吸收塔上下的直径不同，上面的绝热吸收段、除沫段的直径小于下面的循环吸收段、提浓吸收段和回流吸收段的直径。

在氨回收塔上增加的是填料吸收塔，从而避免铜洗再生气氨回收装置的阻力过高。填料吸收塔采用规整填料，规整填料单位高度的理论塔板数高，从而提高了吸收效果。为了提高填料的吸收能力，增加了填料的总高度。氨水吸收氨后，尤其是吸收二氧化碳后，放出溶解氨较多的溶解热和吸收二氧化碳更多的化学反应热，使氨水温度不断升高，吸收氨的效果也在不断下降，甚至不再吸收氨。当绝热吸收段的填料增加到一定高度后，氨水温度开始升高，再增加填料的高度，吸收效果提高的不明显，甚至没有效果。

如果提高回收氨水的浓度，必须减少软水的加入量，但这会导致吸收的液气比下降，稀氨水温度升高，吸收氨的效果下降，是相矛盾的，必须靠大幅度地提高吸收能力来解决。在绝热吸收段加入很少量的软水，软水通过软水分布器连续地分布到绝热吸收段的填料表面，用比较低的液气比吸收再生气中残余的氨，绝热吸收段下段的稀氨水温度开始升高，稀氨水落入下面的循环吸收段；在循环吸收段，绝热吸收段落下的温度有所升高的稀氨水，与稀氨水冷却器来的温度比较低的、流量相对大的循环稀氨水汇合，继续吸收再生气中的氨，吸收氨的能力明显增加，吸收效果好，将在循环吸收段规整填料层内吸收氨后落下的温度升高的稀氨水在稀氨水收集槽收集后，用流量不大、扬程低，功率仅0.5千瓦左右的小管道泵送到塔外的稀氨水冷却器冷却降温，之后再回循环吸收段循环，由填料上方的稀氨水分布器分布到规整填料的表面继续吸收，用是绝热吸收段稀氨水流量数倍的稀氨水吸收再生气中的氨，吸收效果大大提高；由循环吸收段下面稀氨水收集槽溢流孔溢流出来的稀氨水，自然分布落入下面的提浓吸收段，继续逆流吸收再生气中的氨，之后落入下面的回流吸收段；由提浓吸收段落入回流吸收段的稀氨水，自然分布落到回流吸收段的规整填料表面，与从氨水冷却器出口分出来的、经氨水分布器分布到回流吸收段规整填料表面流量相对大的循环氨水汇合，一同在不高的温度下，用流量是稀氨水数倍的循环氨水逆流吸收再生气中的氨，循环氨水流量可以调节，明显地提高了吸收效果，由回流吸收段出来的氨水落入氨回收器，与高位氨吸收器下来的循环氨水汇合。经氨水循环泵去氨水冷却器降温，降温后的循环氨水大部分去高位氨吸收器继续循环吸收氨，一少部分氨水去填料吸收塔下部回流吸收段的氨水分布器，分布到回流吸收段的填料层，逆流吸收再生气中的氨，提高填料吸收塔下部的吸收能力。氨水循环泵出口的很少一部分浓度较高的氨水连续外送，也可以间断外送。

由铜洗回流塔出来的含氨约20％(体积)左右的再生气，经过气液分离器的分离，除去再生气中夹带的铜液，再生气去高位氨吸收器，被循环氨水并流吸收，再生气中的氨大部分被循环氨水吸收，气液一同进入氨回收塔的下部进行气液分离，循环氨水去氨水循环泵循环，再生气依次经过回流吸收段、提浓吸收段、循环吸收段、绝热吸收段，被不同浓度、不同流量、不同温度的氨水、稀氨水、软水分段吸收、洗涤，经过以上由高位氨吸收器到绝热吸收段的五段吸收、洗涤，出绝热吸收段的再生气中氨含量已经降到很低，已经回收了99％以上的氨，尾气经除沫段除去水雾出填料吸收塔去脱硫，不会产生铵盐结晶。

提高氨水浓度后，加到绝热吸收段的软水量减少，绝热吸收段下部氨水的温升加快，使绝热吸收段下部的氨水温度提高，绝热吸收段吸收氨量所占的比例减少，再生气尾气的氨含量快速升高，氨回收的效果变差，提高回收氨水的浓度必须解决这一问题。为了解决以上问题，在绝热吸收段下面增加循环吸收段、提浓吸收段、回流吸收段，将循环吸收段的稀氨水和回流吸收段的氨水分别在填料吸收塔外的冷却器冷却，降低温度后再分别回填料吸收塔内各自的填料层循环，再次吸收再生气中的氨；而且，循环的稀氨水流量和氨水流量都是绝热吸收段内稀氨水流量的数倍，大大提高了这些吸收段内的液气比，降低了填料层内氨水的温升，更有利于吸收氨。通过以上措施，不但很好地解决了填料层内的氨水越往下温度越高的问题，而且也为提高氨水浓度创造了有利条件。同时又加高了填料的总高度，采用了理论塔板数高的规整填料，又大大地提高了吸收能力，进一步降低了再生气尾气氨含量。

绝热吸收段与循环吸收段、回流吸收段内的稀氨水流量和氨水流量相差很多，绝热吸收段内的稀氨水流量很低，为了保持绝热吸收段内一定的喷淋密度，保证绝热吸收段内各处填料都分布到软水，绝热吸收段的直径要较细；而为了降低循环稀氨水、氨水流量高的循环吸收段、回流吸收段的阻力，循环吸收段、回流吸收段的直径要粗些，所以，填料吸收塔上下的直径不同，上面的绝热吸收段、除沫段直径细些，下面的循环吸收段、提浓吸收段、回流吸收段的直径粗一些。

本实用新型通过填料吸收塔采用规整填料，增加填料总高度来提高填料的吸收能力；又通过将填料吸收塔分成若干个段，采用塔外循环冷却氨水的方式移走吸收氨的溶解热和化学反应热；加入很少量的软水，用不同浓度的稀氨水、氨水在比较低的温度下，采用不同的液气比，在各吸收段分级地吸收再生气中的氨，改善和优化了吸收氨的工艺条件，从而达到再生气尾气中氨含量很低，而回收的氨水浓度高，再生气氨回收系统阻力低的目的。

本实用新型的优点是：

1、采用分成多个不同填料段的填料吸收塔分级吸收再生气中的氨，各填料段吸收氨和二氧化碳后放出的热量可以由塔外的二台冷却器移走，氨水的温升低，各填料吸收段下部的氨水温度不高，可以吸收更多的氨，填料吸收塔吸收氨所占的比例大幅度增加。

2、各填料段采用规整填料，填料吸收塔的理论塔板数高，使再生气尾气中氨含量大大降低，从而保证去脱硫的再生气管道不再产生铵盐结晶，不会再被堵塞。

3、增加了填料吸收塔的填料总高度，由于设有塔外稀氨水冷却器和氨水冷却器，虽然增加了填料总高度，但填料底部的氨水温度不高。

4、由于采取以上三项措施，填料吸收塔可以满足减少软水的进入量，进一步提高氨水浓度的要求，即可以提高氨水的浓度，又可以进一步降低出口尾气氨含量。

5、将氨水冷却器出口的一部分循环氨水去回流吸收段，逆流吸收再生气中的氨，利用了原有的氨水循环泵和原有的氨水冷却器，将回流吸收段出口的氨水循环和冷却，之后再去回流吸收段吸收氨，不用再增加设备。增加回流吸收段大大提高了填料吸收塔下部的吸收能力，减轻了后面各吸收段的负荷，也弥补了高位氨吸收器并流吸收氨的不足。

6、在绝热吸收段的下面增加有循环吸收段，在循环吸收段外增加了功率很低的小管道泵循环稀氨水，又增加了稀氨水冷却器冷却循环吸收段出来的稀氨水，从而降低了循环吸收段下部填料内的稀氨水温度，提高了填料层吸收氨的效果。

7、填料吸收塔上细下粗，这样即保证了液体流量很少的绝热吸收段液体喷淋密度较高，又使得液体流量大的循环吸收段、回流吸收段的气体流动阻力较低。

8、减少软水的加入量后，绝热吸收段稀氨水的流量很低，但循环吸收段和回流吸收段的液体流量却相对大，并可以调节，这样可以提高循环吸收段和回流吸收段的吸收能力。

下面将结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

附图是铜洗再生气氨回收工艺流程图及填料吸收塔的结构简图。

具体实施方式

参见附图，在氨回收塔2上增加填料吸收塔，填料吸收塔分成若干个不同的吸收段；填料吸收塔由下至上依次设有回流吸收段3、提浓吸收段4、循环吸收段5、绝热吸收段6、除沫段7；在回流吸收段3的填料上方设有氨水分布器15；在提浓吸收段4的填料上面设有稀氨水收集槽14，收集循环吸收段5填料落下来的稀氨水，而稀氨水收集槽14溢流孔溢流出来的稀氨水又分布到提浓吸收段4的填料上，稀氨水收集槽14同时又是下面提浓吸收段4填料上的稀氨水的分布器；在循环吸收段5的填料上面有稀氨水分布器13；在绝热吸收段6的填料上部设有软水分布器12；在除沫段7内设有不锈钢除沫丝网。

在氨水冷却器9出口增加一根支管，该支管与新增加的氨水分布器15连接，即氨水冷却器9出口的一部分循环氨水去氨水分布器15，循环氨水分布到回流吸收段3的填料表面，逆流吸收再生气中的氨，且氨水流量可以调节，提高了填料吸收塔下部的吸收能力；循环吸收段5的稀氨水收集器14依次与小管道泵10、稀氨水冷却器11、稀氨水分布器13连接，循环吸收段5的稀氨水去塔外冷却，形成了稀氨水的冷却、吸收循环回路，提高了填料吸收塔中部的吸收能力，稀氨水冷却器11既可以用冷却水冷却，也可以用温度低的液氨冷却；在填料吸收塔循环吸收段5与下面的回流吸收段3之间设有提浓吸收段4，用稀氨水收集槽14溢流孔溢流出来的稀氨水，分布到提浓吸收段4的填料上吸收再生气中的氨，又进一步提高了填料吸收塔的吸收能力；填料吸收塔循环吸收段5的上面是绝热吸收段6，少量的软水由绝热吸收段6上面的软水分布器12分布到填料上，吸收再生气中剩余少量的氨，用于进一步降低尾气中残余的氨含量；绝热吸收段上面是除沫段7，内有不锈钢除沫丝网。

填料吸收塔上下的直径不同，上面的绝热吸收段6、除沫段7较细，直径小于下面的循环吸收段5、提浓吸收段4和回流吸收段3。

软水进口19将软水通过软水分布器12连续地分布到绝热吸收段6的填料表面，用于吸收再生气尾气中残余的氨；绝热吸收段6落下的稀氨水落入下面的循环吸收段5的填料上，稀氨水冷却器11来的流量比较大的循环稀氨水，由稀氨水分布器13分布也落入循环吸收段5的填料上，两股稀氨水汇合继续吸收再生气中的氨，吸收氨的能力明显增加；循环吸收段5填料下面的稀氨水收集槽14收集的稀氨水，用流量低、扬程低、功率仅0.5千瓦左右的小管道泵10送到稀氨水冷却器11去冷却、降温，之后再加到循环吸收段5填料上方的稀氨水分布器13，分布到填料表面，用循环稀氨水吸收再生气中的氨；由循环吸收段5下面的稀氨水收集槽14溢流出来的的稀氨水，分布到下面的提浓吸收段4的填料上，继续吸收再生气中的氨；提浓吸收段4底部的稀氨水落入下面的回流吸收段3的填料表面，氨水冷却器9来的流量大的循环氨水经过氨水分布器15也分布到回流吸收段3的填料表面，两股氨水继续吸收再生气中的氨，氨水流量可以调节，吸收氨的能力更大；由回流吸收段3落入到氨回收塔2下面的氨水，与高位氨吸收器1下来的循环氨水汇合，经氨水循环泵8去氨水冷却器9降温，经氨水冷却器9降温后的循环氨水分成两路：大部分循环氨水去高位氨吸收器1并流吸收来自回流塔的再生气中的氨，一少部分循环氨水经氨水分布器15分布到回流吸收段3的填料表面，在回流吸收段3逆流吸收再生气中的氨，去回流吸收段3的氨水流量，是绝热吸收段6稀氨水流量的十余倍，所以又提高了填料吸收塔下部的吸收能力，也弥补了氨水在高位氨吸收器1并流吸收再生气中氨的不足。氨水循环泵8出口的很少一部分浓度较高的氨水连续外送，也可以间断外送。经氨水送出管20，氨水去脱硫。

由铜洗回流塔出来的含氨约20％(体积)左右的再生气，进入气液分离器，除去再生气中夹带的铜液，由再生气入口17去高位氨吸收器1被循环氨水并流吸收氨，再生气中的氨大部分被循环氨水吸收，气液一同进入氨回收塔2的下部进行气液分离，循环氨水去氨水循环泵8循环，再生气再依次经过回流吸收段3、提浓吸收段4、循环吸收段5、绝热吸收段6，被不同浓度、不同流量的氨水、稀氨水、软水分级吸收、洗涤，经过以上五级的吸收，出绝热吸收段6的再生气中氨含量已经降到很低，尾气经除沫段7内的丝网除沫，出填料吸收塔的再生气尾气18去脱硫。

通过填料吸收塔采用规整填料，增加填料总高度来提高填料的吸收能力；又通过将填料吸收塔分成若干个段，采用塔外循环冷却氨水的方式移走吸收氨的溶解热和化学反应热，加入很少量的软水，用不同浓度的稀氨水在比较低的温度下，采用不同的液气比，在各吸收段分级地吸收再生气中的氨，改善和优化了吸收氨的工艺条件，从而达到再生气尾气中氨含量很低，而回收的氨水浓度高，再生气氨回收系统阻力低的目的。

生产实践表明，采用四段的填料吸收塔，用于回收铜洗再生气中的氨，效果非常好，回收的氨水浓度在10％(重量)左右，尾气中氨含量小于0.2％(体积)，铜洗再生器出口至高位氨吸收器进口压力(表压)为-4857Pa(约-476mmH₂O)，氨回收塔出口压力(表压)为2775Pa(约272mmH₂O)，铜洗再生气氨回收系统不但没增加阻力，反而提高了再生气的压力7632Pa(约748mmH₂O)，氨回收率在99.9％以上。

一个年产20万吨氨的合成氨厂，当铜洗入口的一氧化碳含量为1％，二氧化碳含量为0.2％，再生气中含氨22％时，平均每小时的含氨再生气量1214米³(标态)/时，全年为961.4万米³(标态)，其中一氧化碳气体在570万米³(标态)，再生气中氨1605.2吨，价值545.8万元；回收氨后无氨再生气750万米³(标态)，将其送脱硫生产合成氨，可以产氨2272.8吨，价值772.8万元，以上二项合计价值1318.6万元，由此可见，回收铜洗再生气的效益十分显著，不回收则是极大的浪费。

Claims (4)

1.一种铜洗再生气氨回收装置，在氨回收塔(2)上增加有填料吸收塔，其特征在于将填料吸收塔分成若干不同的吸收段；填料吸收塔由下至上依次设有回流吸收段(3)、提浓吸收段(4)、循环吸收段(5)、绝热吸收段(6)和除沫段(7)；在回流吸收段(3)的填料上面设有氨水分布器(15)，在提浓吸收段(4)的填料上面、循环吸收段(5)填料的下面设有稀氨水收集槽(14)，在循环吸收段(5)的填料上面设有稀氨水分布器(13)，在绝热吸收段(6)的填料上面设有软水分布器(12)，除沫段(7)内装有丝网。

2.按照权利要求1所述的铜洗再生气氨回收装置，其特征在于在氨水冷却器(9)出口增加了氨水支管，氨水支管接回流吸收段(3)填料上面的氨水分布器(15)。

3.按照权利要求1或2所述的铜洗再生气氨回收装置，其特征在于循环吸收段(5)填料下面的稀氨水收集器(14)与小管道泵(10)、稀氨水冷却器(11)、稀氨水分布器(13)依次连接，形成稀氨水的吸收、冷却的循环回路。

4.按照权利要求3所述的铜洗再生气氨回收装置，其特征在于填料吸收塔上下的直径不同，上面的绝热吸收段(6)、除沫段(7)的直径小于下面的循环吸收段(5)、提浓吸收段(4)和回流吸收段(3)的直径。

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