CN223121437U - 一种合成氨系统废气综合处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种合成氨系统废气综合处理装置；包括变换汽提尾气单元、低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道、空气分离装置的低压氧气管道和燃料气储罐；低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道、空气分离装置的低压氧气管道和燃料气储罐分别与燃烧炉的进口相连，燃烧炉的出口通过硫回收单元与第一气液分离器相连；第一气液分离器的气相出口、变换汽提尾气单元、燃料气储罐以及空气管道分别与焚烧炉的进口相连，焚烧炉的出口通过换热单元与锅炉相连，锅炉的烟气出口通过脱硝装置和脱硫装置与烟囱相连；能够将合成氨系统中废气根据性质进行统一处理，不单独设置脱硫、脱硝装置，实现全系统尾气处理的联动设计，从而达到节省投资和环境友好的优点。

Description

一种合成氨系统废气综合处理装置

技术领域

本实用新型涉及合成氨系统技术领域，具体为一种合成氨系统废气综合处理装置。

背景技术

合成氨系统中会产生多股尾气，如：变换汽提塔中产出的尾气，低温甲醇洗涤装置中产出的尾气等；按照行业常规设置，根据不同尾气的成分、特点以及流量等状况设计多个相应的尾气处理装置；即：一套合成氨系统中会设置多套燃烧火炬、脱硫设备等，不仅占地面积大、设备投资大且不便于操控；进一步地，以变换装置产出的汽提尾气来说，通常采用送往火炬燃烧或送往硫回收燃烧的方式进行处理；以火炬燃烧为例，火炬燃烧的方式不仅浪费资源，且存在着污染环境的风险；以进行硫回收燃烧为例，由于该股尾气中含有氨，氨的燃烧稳定要高于硫化氢，处理该股流量较小的尾气需要将硫回收的燃烧炉设计规格进行提升，导致硫回收投资大幅度提升；另外硫回收在采用制硫磺工艺时由于是欠氧燃烧，导致燃烧不充分，其燃烧后的尾气成分为氢气1.25，氮气10.9，一氧化碳3.1，二氧化碳45.3，硫化氢0.28，二氧化硫0.14，水39.03(摩尔分率)，由于该股尾气中含有一氧化碳和氢气，且其含量超过了其爆炸下线的10％，如果直接送至锅炉燃烧会导致锅炉区域的爆炸区域划分提高，导致锅炉装置投资增加，需要单独进行处理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种合成氨系统废气综合处理装置，以克服现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种合成氨系统废气综合处理装置，包括变换汽提尾气单元、低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道、空气分离装置的低压氧气管道和燃料气储罐；低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道、空气分离装置的低压氧气管道和燃料气储罐分别与燃烧炉的进口相连，燃烧炉的出口通过硫回收单元与第一气液分离器相连；第一气液分离器的气相出口、变换汽提尾气单元、燃料气储罐以及空气管道分别与焚烧炉的进口相连，焚烧炉的出口通过换热单元与锅炉相连，锅炉的烟气出口通过脱硝装置和脱硫装置与烟囱相连。

本实用新型的有益效果为：通过设置燃烧炉对来自低温甲醇洗涤装置的含硫尾气和空气分离装置中的低压氧气进行燃烧，以实现在后续过程中进行硫回收的目的，进而通过硫回收的气相与燃料气、变换汽提尾气等进入焚烧炉中进行焚烧，焚烧后对热量进行回收，并通过锅炉中配套的脱硝装置和脱硫装置对尾气进行处理，以达到降低合成氨系统中废气处理难度，并且在对尾气进行硫回收的同时实现一套脱硫和脱硝装置对整个合成氨系统废气进行处理的特点。

优选的，所述硫回收单元包括第一蒸汽发生器，燃烧炉的出口与第一蒸汽发生器的第一换热通道相连，第一换热通道的液相出口与液硫池相连，第一换热通道的气相出口与若干个串联设置的硫回收件相连，末端硫回收件的气相出口与第一气液分离器相连，第一气液分离器的液相出口与液硫池相连。

优选的，所述硫回收件包括蒸汽加热器以及硫反应器，蒸汽加热器的第一换热通道进口与第一蒸汽发生器的第一换热通道出口或上一硫反应器的第一换热通道出口相连，蒸汽加热器的第一换热通道出口与相对应硫反应器的进口相连，硫反应器的物料出口通过相应的硫冷凝器与液硫池相连，硫反应器的气相出口与下一蒸汽加热器的第一换热通道进口或第一气液分离器的进口相连。

优选的，所述第一蒸汽发生器的第二换热通道进口与低压锅炉给水管道相连，第一蒸汽发生器的第二换热通道出口与0.5MPa蒸汽管网相连。

优选的，所述蒸汽加热器的第二通道进口与4MPa蒸汽管网相连，蒸汽加热器的第二通道出口与凝液回收储罐相连。

优选的，所述换热单元包括蒸汽过热器，焚烧炉的出口通过蒸汽过热器第一管道与第二蒸汽发生器的第一管道相连，第二蒸汽发生器的第一管道通过新风换热器的第一通道与锅炉进口相连；空气管道通过鼓风机以及新风换热器的第二通道与焚烧炉的进口相连。

优选的，所述第二蒸汽发生器的第二管道进口与低压锅炉给水管道相连，第二蒸汽发生器的第二管道出口与蒸汽过热器的第二管道进口相连，蒸汽过热器的第二管道出口与0.6MPa过热蒸汽管网相连。

优选的，所述变换汽提尾气单元包括变换氨洗涤塔，变换氨洗涤塔的液相出口通过第一冷凝器的第一通道与变换汽提塔相连，变换汽提塔的气相出口与第一冷凝器的第二通道和第二冷凝器的第一通道与第二气液分离器相连，第二气液分离器的气相出口与焚烧炉相连。

优选的，所述第二气液分离器的液相出口与气化磨煤装置相连；第二冷凝器的第二通道进口与循环上水管道相连，第二冷凝器的第二通道出口与循环回水管道相连。

按照上述方案制成的一种合成氨系统废气综合处理装置，本实用新型的本质上是将合成氨系统中的废气根据相关性质进行统一处理，避免各个工序单独设计尾气处理装置，导致设备投资增加，且由于尾气处理装置较多，存在不达标排放率升高，给企业的环保造成隐患的问题；本实用新型通过将来自低温甲醇洗涤装置的含硫尾气和空气分离装置中的低压氧气以及燃料气送入燃烧炉中进行燃烧，不仅能够实现对热量的回收利用，降低燃烧设备的要求，还能够便于对硫进行有效的回收；进一步地，通过回收硫后的尾气与燃料气、变换汽提尾气等进入焚烧炉中进行焚烧，并利用锅炉装置的脱硝、脱硫系统对尾气中的氮氧化物、硫化物进行处理，不再单独设置投资较高的脱硫、脱硝装置，实现全系统尾气处理的联动设计，从而达到节省投资、实现热能的有效利用和环境友好的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、含硫尾气管道；2、低压氧气管道；3、燃料气储罐；4、燃烧炉；5、第一气液分离器；6、空气管道；7、焚烧炉；8、锅炉；9、脱硝装置；10、脱硫装置；11、烟囱；12、第一蒸汽发生器；13、液硫池；14、蒸汽加热器；15、硫反应器；16、硫冷凝器；17、低压锅炉给水管道；18、0.5MPa蒸汽管网；19、4MPa蒸汽管网；20、凝液回收储罐；21、蒸汽过热器；22、第二蒸汽发生器；23新风换热器；24、鼓风机；25、0.6MPa过热蒸汽管网；26、变换氨洗涤塔；27、第一冷凝器；28、变换汽提塔；29、第二冷凝器；30、第二气液分离器；31、气化磨煤装置；32、循环上水管道；33、循环回水管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1所示，本实用新型为一种合成氨系统废气综合处理装置，包括变换汽提尾气单元、低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道1、空气分离装置的低压氧气管道2和燃料气储罐3；低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道1、空气分离装置的低压氧气管道2和燃料气储罐3分别与燃烧炉4的进口相连，燃烧炉4的出口通过硫回收单元与第一气液分离器5相连；第一气液分离器5的气相出口、变换汽提尾气单元、燃料气储罐3以及空气管道6分别与焚烧炉7的进口相连，焚烧炉7的出口通过换热单元与锅炉8相连，锅炉8的烟气出口通过脱硝装置9和脱硫装置10与烟囱11相连。本实用新型能够根据合成氨系统中废气的废气性质对废气进行分级处理，并对废气燃烧的热量以及废气中含有的硫进行有效的回收，在对废气进行统一处理的前提下通过锅炉系统中的脱硝装置9和脱硫装置10进行统一处理，并通过达标排放实现环境友好的特点，上述设置能够达到降低投资建设成本和实现便于操控的目的。

进一步地，所述硫回收单元包括第一蒸汽发生器12，燃烧炉4的出口与第一蒸汽发生器12的第一换热通道相连，第一换热通道的液相出口与液硫池13相连，第一换热通道的气相出口与若干个串联设置的硫回收件相连，末端硫回收件的气相出口与第一气液分离器5相连，第一气液分离器5的液相出口与液硫池13相连。本实用新型中通过设置第一蒸汽发生器12能够实现对尾气中热量的进行回收利用，通过设置若干个串联设置的硫回收件能够实现对尾气中的硫元素进行回收，进一步地，通过设置第一气液分离器5能够实现对硫元素的进一步回收，不仅能够提高紧急效益，并能够降低后续尾气的处理负荷(该处理负荷是指焚烧炉7的处理负荷和脱硫装置10的处理负荷)。

进一步地，所述硫回收件包括蒸汽加热器14以及硫反应器15，蒸汽加热器14的第一换热通道进口与第一蒸汽发生器12的第一换热通道出口或上一硫反应器15的第一换热通道出口相连，蒸汽加热器14的第一换热通道出口与相对应硫反应器15的进口相连，硫反应器15的物料出口通过相应的硫冷凝器16与液硫池13相连，硫反应器15的气相出口与下一蒸汽加热器14的第一换热通道进口或第一气液分离器5的进口相连。需要明确的是本实用新型中所述的硫回收件为多个(可以根据实际情况设置成为两套硫回收件、三套硫回收件或四套硫回收等等)，其为串联设计能够实现在不同温度下对硫进行梯级回收，以达到提高硫回收效率，降低后续负荷，并实现系统平稳运行的目的。

进一步地，所述第一蒸汽发生器12的第二换热通道进口与低压锅炉给水管道17相连，第一蒸汽发生器12的第二换热通道出口与0.5MPa蒸汽管网18相连。本实用新型通过来自燃烧炉4的尾气对第一蒸汽发生器12中的脱盐水进行换热，利用尾气的热能以达到副产0.5MPa蒸汽的目的。

进一步地，所述蒸汽加热器14的第二通道进口与4MPa蒸汽管网19相连，蒸汽加热器14的第二通道出口与凝液回收储罐20相连。本实用新型中所述的蒸汽加热器14中的热源为以实现对尾气进行加热，从而达到对硫进行回收的特点。

进一步地，所述换热单元包括蒸汽过热器21，焚烧炉7的出口通过蒸汽过热器21第一管道与第二蒸汽发生器22的第一管道相连，第二蒸汽发生器22的第一管道通过新风换热器23的第一通道与锅炉8进口相连；空气管道6通过鼓风机24以及新风换热器23的第二通道与焚烧炉7的进口相连。本实用新型中的换热单元主要包括两部分，一部分为与脱盐水加热副产0.6MPa过热蒸汽的换热部，一部分用于对空气预热以满足其进行焚烧炉7的空气预热部；本实用新型中所述来自对焚烧炉7中的尾气热量在换热单元中充分利用后进入锅炉8中，后续通过相应的脱硝装置和脱硫装置进行处理。

进一步地，所述第二蒸汽发生器22的第二管道进口与低压锅炉给水管道17相连，第二蒸汽发生器22的第二管道出口与蒸汽过热器21的第二管道进口相连，蒸汽过热器21的第二管道出口与0.6MPa过热蒸汽管网25相连。

进一步地，所述变换汽提尾气单元包括变换氨洗涤塔26，变换氨洗涤塔26的液相出口通过第一冷凝27的第一通道与变换汽提塔28相连，变换汽提塔28的气相出口与第一冷凝器27的第二通道和第二冷凝器29的第一通道与第二气液分离器30相连，第二气液分离器30的气相出口与焚烧炉7相连。

进一步地，所述第二气液分离器30的液相出口与气化磨煤装置31相连；第二冷凝器29的第二通道进口与循环上水管道32相连，第二冷凝器29的第二通道出口与循环回水管道33相连。

一种利用合成氨系统废气综合处理装置的处理工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤1：低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道1中的含硫尾气、空气分离装置的低压氧气管道2中的氧气以及燃料气储罐3中的燃料气进入燃烧炉4中进行燃烧，通过低压氧气管道2上相应的阀门控制进入燃烧炉4中氧气的流量，进而控制通过燃烧炉4燃烧后尾气中硫化氢与二氧化硫的摩尔比低于2:1，以实现所有硫化氢气体全部转化完成，多余的二氧化硫通过后续脱硫装置10脱除；

步骤2：通过燃烧炉4进行燃烧后的尾气成分为：氢气1.35，氮气11.7，一氧化碳3.3，二氧化碳47.12，硫化氢6.92，氧硫化碳1.69，二氧化硫4.33，水23.59；燃烧后的尾气进入第一蒸汽发生器12的第一换热通道内与来自低压锅炉给水管道17中的脱盐水进行换热，换热后第一蒸汽发生器12的第二换热通道内的蒸汽进入0.5MPa蒸汽管网18内，换热后的尾气进入蒸汽加热器14的第一换热通内进行加热；所述换热后的尾气温度为170～180℃，通过蒸汽加热器14加热后的尾气为240～250℃；

步骤3：通过蒸汽加热器14加热后的尾气进入相应的硫反应器15中进行反应，反应后的液相进入相应的硫冷凝器16进行冷凝，冷凝后送入液硫池13内进行回收；通过硫反应器15反应后的尾气进入下一蒸汽加热器14的第一换热通内进行加热；所述进入下一蒸汽加热器14的第一换热通内的尾气组成为：氢气1.39，氮气12.12，一氧化碳3.46，二氧化碳50.55，硫化氢2.53，氧硫化碳0.02，二氧化硫1.27，水28.66；

步骤4：尾气进入下一蒸汽加热器14的第一换热通内进行加热，将尾气加热至205～215℃后送入相应的硫反应器15中进行反应，反应后的液相进入相应的硫冷凝器16进行冷凝，冷凝后送入液硫池13内进行回收；通过硫反应器15反应后的尾气进入后一蒸汽加热器14的第一换热通内进行加热；所述进入后一蒸汽加热器14的第一换热通内的尾气组成为：氢气1.43，氮气12.38，一氧化碳3.54二氧化碳51.67，硫化氢0.58，氧硫化碳0.02，二氧化硫0.29，水30.09；

步骤5：尾气进入后一蒸汽加热器14的第一换热通内进行加热，将尾气加热至200～210℃后送入相应的硫反应器15中进行反应，反应后的液相进入相应的硫冷凝器16进行冷凝，冷凝后送入液硫池13内进行回收；通过硫反应器15反应后的尾气进入第一气液分离器5内进行气液分离，气液分离出的液相进入液硫池13内进行回收，气液分离出的气相进入焚烧炉7内；所述进入第一气液分离器5内的尾气组成为：氢气1.43，氮气12.46，一氧化碳3.56二氧化碳51.99，硫化氢0.24，氧硫化碳0.01，二氧化硫0.12，水30.19；

步骤6：变换氨洗涤塔26中的含氨废液经过第一冷凝器27的第一通道进入变换汽提塔28内，变换汽提塔28将废液中的氨和不凝气气汽提出来，气相依次通过变换汽提塔28的气相出口、第一冷凝器27的第二通道和第二冷凝器29的第一通道进入第二气液分离器30中进行气液分离，气液分离后的液相进入气化磨煤装置31，气液分离后的气相进入焚烧炉7内；

步骤7：空气管道6内的空气通过鼓风机24和新风换热器23的第二通道进入焚烧炉7内；

步骤8：燃料气储罐3中的燃料气、步骤5中第一气液分离器5的气相、步骤6中第二气液分离器30的气相和步骤7中通过新风换热器23第二通道的空气共同进入焚烧炉7内进行燃烧，经过焚烧炉7焚烧后的气体成分为：二氧化碳34.3，氮气41.9，水17.7，二氧化硫1.1，氧气5，氮氧化物在200mg/Nm3，且不再含有可燃气体；

步骤9：经过焚烧炉7焚烧后的气体经过蒸汽过热器21第一管道、第二蒸汽发生器22的第一管道相连和新风换热器23的第一通道进行换热；换热后的气体进入锅炉8内，后经脱硝装置9脱除尾气中的氮氧化物，再经脱硫装置10脱除尾气的二氧化硫，最终合格的尾气经过烟囱11进行排放；

低压锅炉给水管道17内的脱盐水进入第二蒸汽发生器22的第二管道内进行换热后进入蒸汽过热器21的第二管道内进行进一步换热，产出的蒸汽进入0.6MPa过热蒸汽管网25内。

本实用新型是对现有合成氨系统的改造，通过对合成氨系统中产出不同废气的性质和特点，采用先使用部分尾气燃烧，对尾气中的热量和硫进行回收，再利用前述回收硫后的尾气与其他尾气混合进入焚烧炉中燃烧对热量进行进一步利用，最后通过锅炉进行燃烧并配合脱硝装置9和脱硫装置10实现达标排放；本实用新型能够对合成氨系统中的废气进行统一处理，并利用锅炉装置的脱硝、脱硫系统对尾气中的氮氧化物、硫化物进行处理，不再单独设置投资较高的脱硫、脱硝装置，实现全系统尾气处理的联动设计，从而达到节省投资、实现热能的有效利用和环境友好的特点。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，包括变换汽提尾气单元、低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道(1)、空气分离装置的低压氧气管道(2)和燃料气储罐(3)；

低温甲醇洗涤装置的含硫尾气管道(1)、空气分离装置的低压氧气管道(2)和燃料气储罐(3)分别与燃烧炉(4)的进口相连，燃烧炉(4)的出口通过硫回收单元与第一气液分离器(5)相连；

第一气液分离器(5)的气相出口、变换汽提尾气单元、燃料气储罐(3)以及空气管道(6)分别与焚烧炉(7)的进口相连，焚烧炉(7)的出口通过换热单元与锅炉(8)相连，锅炉(8)的烟气出口通过脱硝装置(9)和脱硫装置(10)与烟囱(11)相连。

2.根据权利要求1所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述硫回收单元包括第一蒸汽发生器(12)，燃烧炉(4)的出口与第一蒸汽发生器(12)的第一换热通道相连，第一换热通道的液相出口与液硫池(13)相连，第一换热通道的气相出口与若干个串联设置的硫回收件相连，末端硫回收件的气相出口与第一气液分离器(5)相连，第一气液分离器(5)的液相出口与液硫池(13)相连。

3.根据权利要求2所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述硫回收件包括蒸汽加热器(14)以及硫反应器(15)，

蒸汽加热器(14)的第一换热通道进口与第一蒸汽发生器(12)的第一换热通道出口或上一硫反应器(15)的第一换热通道出口相连，蒸汽加热器(14)的第一换热通道出口与相对应硫反应器(15)的进口相连，硫反应器(15)的物料出口通过相应的硫冷凝器(16)与液硫池(13)相连，硫反应器(15)的气相出口与下一蒸汽加热器(14)的第一换热通道进口或第一气液分离器(5)的进口相连。

4.根据权利要求2或3所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述第一蒸汽发生器(12)的第二换热通道进口与低压锅炉给水管道(17)相连，第一蒸汽发生器(12)的第二换热通道出口与0.5MPa蒸汽管网(18)相连。

5.根据权利要求3所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述硫回收件中的蒸汽加热器(14)的第二通道进口与4MPa蒸汽管网(19)相连，蒸汽加热器(14)的第二通道出口与凝液回收储罐(20)相连。

6.根据权利要求1所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述换热单元包括蒸汽过热器(21)，焚烧炉(7)的出口通过蒸汽过热器(21)第一管道与第二蒸汽发生器(22)的第一管道相连，第二蒸汽发生器(22)的第一管道通过新风换热器(23)的第一通道与锅炉(8)进口相连；

空气管道(6)通过鼓风机(24)以及新风换热器(23)的第二通道与焚烧炉(7)的进口相连。

7.根据权利要求6所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述第二蒸汽发生器(22)的第二管道进口与低压锅炉给水管道(17)相连，第二蒸汽发生器(22)的第二管道出口与蒸汽过热器(21)的第二管道进口相连，蒸汽过热器(21)的第二管道出口与0.6MPa过热蒸汽管网(25)相连。

8.根据权利要求1所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述变换汽提尾气单元包括变换氨洗涤塔(26)，变换氨洗涤塔(26)的液相出口通过第一冷凝器(27)的第一通道与变换汽提塔(28)相连，变换汽提塔(28)的气相出口与第一冷凝器(27)的第二通道和第二冷凝器(29)的第一通道与第二气液分离器(30)相连，第二气液分离器(30)的气相出口与焚烧炉(7)相连。

9.根据权利要求8所述的一种合成氨系统废气综合处理装置，其特征在于，所述第二气液分离器(30)的液相出口与气化磨煤装置(31)相连；第二冷凝器(29)的第二通道进口与循环上水管道(32)相连，第二冷凝器(29)的第二通道出口与循环回水管道(33)相连。