RU2042622C1

RU2042622C1 - Method for removing ammonia of gaseous mixture

Info

Publication number: RU2042622C1
Application number: SU914895775A
Authority: RU
Inventors: Арне Эймер Даг; Эрик Эй Ларс
Original assignee: Норск Хюдро А.С.
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: remove of ammonia. SUBSTANCE: gaseous mixture which contains unreacted synthesis gas, ammonia and inert gases (presence of water being probable) is brought into contact with glycol. The process is carried out at pressure being equal to pressure during synthesis of ammonia. The process is followed by regeneration of absorbent which takes place in two or more steps at heating by desorption of ammonia. Then ammonia is condensed by cooling with water having temperature 5-35 C. Desorption of the main portion of ammonia takes place at the first step at pressure 7-20 bar, final step being carried out at 1-3 bar. Intermediate desorption takes place at 5-15 bar. After desorption at the final step ammonia is compressed and is returned at the first step of desorption. Desorption takes place at 100-150 C during heating. Secondary absorption of ammonia after its desorption desorped at final desorption step is possible, said process is followed by pumping absorption solution at the first desorption step. Pressure of ammonia stream being condensed after first step of desorption is relieved. Thus produced gaseous ammonia is combined with ammonia of final step of desorption, compressed and is then fed to the first step of desorption. EFFECT: improves efficiency of the method. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способу удаления аммиака из газовой смеси, образующейся при каталитическом получении аммиака при низких давлениях. Газовая смесь главным образом состоит из непрореагировавшего синтез-газа, части аммиака, инертных газов и возможно также воды. The invention relates to a method for removing ammonia from a gas mixture generated by the catalytic production of ammonia at low pressures. The gas mixture mainly consists of unreacted synthesis gas, a part of ammonia, inert gases and possibly also water.

Аммиак получают каталитической реакцией между азотом и водородом. Обычно используется давление около 200 бар. Реакция не протекает полностью, и непрореагировавший синтез-газ необходимо рециркулировать обратно в реактор. Полученный аммиак соответственно должен быть отделен от газовой смеси. Часть аммиака может быть рециркулирована. Проблема заключается в том, чтобы как можно больше удалить аммиак экономичным способом, в особенности важно иметь эффективное удаление аммиака при проведении синтеза при относительно низком давлении. Другая проблема связана с водой, которая проникает в газовую смесь на ранних этапах получения аммиака, в особенности на этапе метанирования. Присутствие воды в синтез-газе дезактивирует катализатор. Соответственно желательно удалить как можно больше воды, которая присутствовать, до подачи газа в реактор синтеза. Ammonia is produced by a catalytic reaction between nitrogen and hydrogen. Typically a pressure of about 200 bar is used. The reaction does not proceed completely, and unreacted synthesis gas must be recycled back to the reactor. The resulting ammonia should accordingly be separated from the gas mixture. Part of the ammonia can be recycled. The problem is to remove ammonia as much as possible in an economical way, it is especially important to have effective ammonia removal during the synthesis at relatively low pressure. Another problem is related to water, which penetrates into the gas mixture in the early stages of ammonia production, especially in the methanation step. The presence of water in the synthesis gas deactivates the catalyst. Accordingly, it is desirable to remove as much of the water that is present as possible before the gas is supplied to the synthesis reactor.

Аммиак может быть удален из указанной газовой смеси несколькими путями. Один известный способ заключается в отмывке аммиака водой, например, как это описано в [1] Аммиак может быть отделен от воды перегонкой. Ammonia can be removed from the specified gas mixture in several ways. One known method consists in washing ammonia with water, for example, as described in [1], Ammonia can be separated from water by distillation.

Главный недостаток этого способа заключается в том, что газовая смесь увлажняется водой. Результат этого приводит к тому, что для исключения деактивации катализатора газовая смесь требует сушки перед удалением аммиака. Для удаления воды из газовой смеси используется молекулярное сито. Другим недостатком способов этого типа является то, что теплота абсорбции и теплота десорбции для аммиака в воде являются высокими. Результат этого приводит к тому, что для отделения аммиака от воды требуется большое количество энергии. The main disadvantage of this method is that the gas mixture is moistened with water. The result of this leads to the fact that to avoid deactivation of the catalyst, the gas mixture requires drying before removing ammonia. A molecular sieve is used to remove water from the gas mixture. Another disadvantage of this type of process is that the heat of absorption and the heat of desorption for ammonia in water are high. The result of this is that a large amount of energy is required to separate ammonia from water.

Из [2] известна возможность удаления аммиака из частично прореагировавшего синтез-газа при помощи абсорбции в растворителе, например в этиленгликоле. Растворитель может быть регенерирован при нагреве паром. Десорбция протекает в колонне, имеющей более низкое давление. It is known from [2] that ammonia can be removed from a partially reacted synthesis gas by absorption in a solvent, for example, ethylene glycol. The solvent can be regenerated by heating with steam. Desorption occurs in a column having a lower pressure.

Недостаток этого способа заключается в том, что десорбция протекает при таком низком давлении, что конденсация аммиака становится невозможной при использовании охлаждающей воды. Для получения жидкого аммиака он должен быть сжат или повторно абсорбирован, но это дорого. Другая проблема данного способа заключается в том, что при использовании гликоля температура десорбции ограничена верхним пределом 170^оС, что обусловлено опасностью разложения. То, что в процессе десорбции используется такое большое давление, делает возможным для конденсации аммиака использовать охлаждающую воды, причем растворитель не будет полностью регенерирован и соответственно часть аммиака будет рециркулирована обратно в зону синтеза.The disadvantage of this method is that the desorption proceeds at such a low pressure that the condensation of ammonia becomes impossible when using cooling water. To produce liquid ammonia, it must be compressed or reabsorbed, but it is expensive. Another problem of this method lies in the fact that when using the glycol desorption temperature is limited to an upper limit of 170 ^{° C,} due to the danger of decomposition. The fact that such a high pressure is used in the desorption process makes it possible to use cooling water for the condensation of ammonia, moreover, the solvent will not be completely regenerated and, accordingly, part of the ammonia will be recycled back to the synthesis zone.

Целью изобретения является достижение экономичного способа удаления как можно большего количества аммиака, образующегося из непрореагировавшего синтез-газа в газовой смеси, которая возвращается в зону синтеза аммиака. В особенности требовалось удалять аммиак в условиях, которые допускают возможность эффективного использовать охлаждающую воду для конденсации аммиака. The aim of the invention is to achieve an economical way to remove as much ammonia as possible, formed from unreacted synthesis gas in a gas mixture, which is returned to the ammonia synthesis zone. In particular, it was required to remove ammonia under conditions that allow the efficient use of cooling water to condense ammonia.

Изобретение направлено на очистку газовой смеси, которая может быть возвращена обратно в зону синтеза аммиака, до такой степени, что синтез может протекать при относительно низком давлении и без существенной деактивации катализатора. Для получения этого предполагается, что концентрация аммиака в газовой смеси должна быть ниже 0,5 об. Найдено, что достижимо полное отделение аммиака конденсацией при больших затратах и большом потреблении энергии. Известно, что растворимость аммиака в воде является очень высокой, но, кроме того, абсорбция аммиака водой является экономически невыгодной, например, из-за того, что для каждой циркуляции возникает необходимость сушки газовой смеси, что связано с попаданием воды в газовую смесь в течение этапа абсорбции аммиака. Однако удаление абсорбцией некоторой части аммиака рассматривается как возможный способ, поэтому возникает вопрос определения абсорбирующего агента, который в общем обеспечит экономичный способ. Поэтому приемлемый абсорбирующий агент должен отвечать следующим требованиям: обеспечить высокую растворимость аммиака, снижать потребность в энергии, необходимой для отделения абсорбирующего агента и аммиака, иметь низкую летучесть при рабочем давлении и температуре, исключать деактивацию катализатора и вредное воздействие на человека, быть стабильным и не разлагаться, исключить по возможности проблему коррозии, иметь возможно низкую стоимость. The invention is directed to the purification of a gas mixture, which can be returned back to the ammonia synthesis zone, to such an extent that the synthesis can proceed at a relatively low pressure and without significant catalyst deactivation. To obtain this, it is assumed that the concentration of ammonia in the gas mixture should be below 0.5 vol. It was found that complete separation of ammonia by condensation is achievable at high cost and high energy consumption. It is known that the solubility of ammonia in water is very high, but, in addition, the absorption of ammonia by water is economically disadvantageous, for example, because for each circulation it becomes necessary to dry the gas mixture, which is associated with the ingress of water into the gas mixture during stage absorption of ammonia. However, removal by absorption of a portion of ammonia is considered as a possible method, therefore, the question arises of determining an absorbing agent, which generally provides an economical method. Therefore, an acceptable absorbent agent must meet the following requirements: to ensure the high solubility of ammonia, reduce the need for energy needed to separate the absorbent agent and ammonia, have low volatility at operating pressure and temperature, exclude catalyst deactivation and harmful effects on humans, be stable and not decompose. , eliminate the possible problem of corrosion, to have the lowest possible cost.

Относительно экономических аспектов проведения способа абсорбирующий агент должен отвечать следующим требованиям. Температура в башне адсорбции должна быть такой низкой, как это только возможно при использовании охлаждающей воды. Давление в башне десорбции должно быть таким низким как это только возможно, но при этом достаточно высоким для использования в холодильнике охлаждающей воды. Regarding the economic aspects of the process, the absorbent agent must meet the following requirements. The temperature in the adsorption tower should be as low as possible using cooling water. The pressure in the desorption tower should be as low as possible, but high enough to use cooling water in the refrigerator.

Температура на дне десорбционной колонны должна быть такой, чтобы допускать получение энергии для нагрева от других частей оборудования получения аммиака, например 100-150^оС. При удалении аммиака из абсорбирующего агента максимально необходимая для этого температура должна применяться, не приводя к разложению абсорбирующего агента, что определяет возможное удаление аммиака в десорбционной колонне.The temperature at the bottom of the stripping column should be such as to allow to obtain energy for heating the other parts of the equipment for producing ammonia, for example ^about 100-150 C. When removing ammonia from the absorbent required for this maximum temperature should be used without causing decomposition of the absorbent, which determines the possible removal of ammonia in the desorption column.

Исходя из вышеприведенных критерием на выбор абсорбирующего агента и условия проведения способа затем были исследованы возможные абсорбирующие агенты и условия проведения способа. Для определения возможности применения используемых агентов или условий способов для решения данной проблемы также исследовалось отделение аммиака от других газовых смесей. Based on the above criteria, the choice of an absorbing agent and the conditions of the method then investigated the possible absorbing agents and the conditions of the method. To determine the possibility of using the used agents or the conditions of the methods for solving this problem, the separation of ammonia from other gas mixtures was also investigated.

Органические абсорбирующие агенты, имеющие две или более ОН-групп, например гликоль, отвечают по крайней мере части вышеприведенных требований. Несмотря на недостатки, которые имеет способ [2] изобретатели нашли, что можно попытаться использовать этот тип абсорбирующего агента, но сам способ изменен относительно использования тепла и присутствия охлаждающей воды. Organic absorbent agents having two or more OH groups, for example glycol, meet at least part of the above requirements. Despite the disadvantages that the method [2] has, the inventors have found that you can try to use this type of absorbent agent, but the method itself has been changed with respect to the use of heat and the presence of cooling water.

Дальнейшие исследования по определению приемлемого абсорбирующего агента в рамках вышеупомянутого типа показывают, что прежде всего возможно применение высококипящего гликоля, в особенности диэтиленгликоля. Затем изучалось, как протекает адсорбция и десорбция относительно утилизации охлаждающей воды. Было найдено, что проведение абсорбции при давлении, которое равно давлению синтеза аммиака, с последующей десорбцией аммиака из абсорбирующего агента по крайней мере в два этапа создает возможность утилизировать охлаждающую воду экономичным путем. Это создает возможность удаления аммиака с такой эффективностью, что возвращаемая в зону синтеза аммиака газовая смесь содержит менее чем 0,5 об. аммиака. Далее было найдено, что наиболее практично на первой стадии при 7-20 бар десорбировать основную часть аммиака, конденсировать охлаждающей водой с температурой 5-35^оС с последующим этапом десорбции аммиака при давлении 1-3 бар. Экономия энергии достигается при использовании дополнительного, следующего этапа десорбции при давлении 3-15 бар.Further studies to determine an acceptable absorbent agent within the framework of the aforementioned type show that, first of all, the use of high boiling glycol, especially diethylene glycol, is possible. Then it was studied how adsorption and desorption proceeds regarding the utilization of cooling water. It was found that carrying out absorption at a pressure that is equal to the pressure of ammonia synthesis, followed by desorption of ammonia from the absorbing agent in at least two stages, makes it possible to utilize cooling water in an economical way. This makes it possible to remove ammonia with such efficiency that the gas mixture returned to the ammonia synthesis zone contains less than 0.5 vol. ammonia. It was further found that the most practical in the first stage at 7-20 bar to desorb the main part of the ammonia condensed with cooling water having a temperature of 5-35 ^{° C,} followed by ammonia desorption stage at a pressure of 1-3 bar. Energy saving is achieved by using an additional, next stage of desorption at a pressure of 3-15 bar.

Вода, которая присутствует в газовой смеси, главным образом получается на этапе метанации. Эту воду можно удалить различными способами и на различных этапах способа. Например, этого можно достичь перед поступлением в абсорбционную колонну при помощи гликоля или от абсорбирующего агента перед десорбционной колонной. Но удаление может быть выполнено от очищенного экстрактанта до того, как смесь будет возвращена к абсорбирующей колонне. The water that is present in the gas mixture is mainly obtained in the methanation step. This water can be removed in various ways and at various stages of the process. For example, this can be achieved before entering the absorption column using glycol or from an absorption agent in front of the desorption column. But removal can be performed from the purified extractant before the mixture is returned to the absorbent column.

На фиг.1-3 представлены 1 исходная газовая смесь, 2 абсорбционная колонна, 3 абсорбирующий агент, 4 охлаждающая вода, 5 трубопровод, 6 теплообменник, 7 клапан, снижающий давление, 8 колонна десорбции, 9 теплообменник, 10 холодильник, 11 поток аммиака, 12 труба, 13 частично регенерированный абсорбирующий агент, 14 насос, 15 верхняя часть колонны, 16 охлаждающая вода, 17 очищенный синтез-газ, 18 трубопровод, 19 клапан, снижающий давление, 20 танк разделения, 21 регенерированный абсорбирующий агент, 22 насос, 23 десорбированный аммиак, 24 холодильник, 25 охлаждающая вода, 26 конденсированный абсорбирующий агент, 27 компрессор, 28 клапан, 29 танк разделения, 30 жидкий аммиачный продукт, 31 труба, 32 теплообменник, 33 неконденсированный газ, 34 танк разделения, 35 труба, 36 труба, 37 клапан, 38 труба, 39 трубопровод для жидкости, 40 танк абсорбции, 41 насос, 42 охлаждающая вода. Figure 1-3 presents 1 source gas mixture, 2 absorption column, 3 absorbing agent, 4 cooling water, 5 pipeline, 6 heat exchanger, 7 pressure reducing valve, 8 desorption column, 9 heat exchanger, 10 refrigerator, 11 ammonia stream, 12 pipe, 13 partially regenerated absorbent agent, 14 pump, 15 top of the column, 16 cooling water, 17 purified synthesis gas, 18 pipeline, 19 pressure reducing valve, 20 separation tank, 21 regenerated absorbent agent, 22 pump, 23 stripped ammonia, 24 fridge, 25 cooling water 26 condensed absorbent agent, 27 compressor, 28 valve, 29 separation tank, 30 ammonia liquid product, 31 pipe, 32 heat exchanger, 33 non-condensed gas, 34 separation tank, 35 pipe, 36 pipe, 37 valve, 38 pipe, 39 pipeline liquids, 40 absorption tank, 41 pumps, 42 cooling water.

На фиг.1 показано удаление аммиака из частично прореагировавшего синтез-газа, который поступает из реактора синтеза аммиака; на фиг.2 удаление аммиака из частично прореагировавшего синтез-газа, причем аммиак удаляется как продукт при атмосферном давлении; на фиг.3 удаление аммиака из частично прореагировавшего синтез-газа, причем аммиак удаляется как жидкий продукт при температуре охлаждающей воды. Figure 1 shows the removal of ammonia from a partially reacted synthesis gas that comes from an ammonia synthesis reactor; figure 2 the removal of ammonia from a partially reacted synthesis gas, and ammonia is removed as a product at atmospheric pressure; figure 3 the removal of ammonia from a partially reacted synthesis gas, and ammonia is removed as a liquid product at a temperature of cooling water.

На фиг.1 газовая смесь 1 максимально возможно освобождается от содержания аммиака, очищенный синтез-газ 17 поступает обратно в реактор синтеза аммиака (не показан). Полностью регенерированный абсорбирующий агент 21 подается в абсорбционную колонну 2 насосом 22, а частично регенерированный абсорбирующий агент 3 насосом 14. Температура в колонне 2 регулируется с помощью охлаждающей воды 4. Верхняя часть 15 колонны охлаждается охлаждающей водой 16. Абсорбирующий агент, содержащий абсорбированный аммиак, выводится через нижнюю часть колонны 2, трубопровод 5, теплообменник 6 и снижающий давление клапан 7 в колонну 8 десорбции. Аммиак 11 удаляется из верхней части колонны 8, в то время как некоторая часть аммиака конденсируется в холодильнике 10, где также могут удаляться инертные газы. Аммиак поступает на орошение через трубу 12 обратно в верхнюю часть колонны 8. Жидкость из колонны 8 нагревается в теплообменнике 9, и газ возвращается в колонну 8. Жидкость из теплообменника 9 является частично регенерированным абсорбирующим агентом 13. Главная часть абсорбирующего агента 13 поступает в трубу 13, через теплообменник 6 обратно в колонну 2 абсорбции. Некоторая часть частично регенерированного абсорбирующего агента 13 поступает через трубопровод 18 и снижающий давление клапан 19 в танк 20 разделения. Здесь абсорбирующий агент регенерируется. Регенерированный абсорбирующий агент 21 возвращается обратно в колонну абсорбции. Десорбированный аммиак 23 из танка 20 отделения первоначально охлаждается охлаждающей водой 25 в холодильнике 24. Конденсированный абсорбирующий агент 26 поступает в трубу. Десорбированный аммиак 23 сжимается в компрессоре 27 и поступает в колонну 8 десорбции. In figure 1, the gas mixture 1 is maximally freed from the ammonia content, the purified synthesis gas 17 is fed back to the ammonia synthesis reactor (not shown). The completely regenerated absorbent agent 21 is supplied to the absorption column 2 by the pump 22, and the partially regenerated absorbent agent 3 by the pump 14. The temperature in the column 2 is controlled by cooling water 4. The upper part 15 of the column is cooled by cooling water 16. The absorbing agent containing absorbed ammonia is discharged through the bottom of column 2, pipe 5, heat exchanger 6, and pressure-reducing valve 7 to desorption column 8. Ammonia 11 is removed from the top of the column 8, while some of the ammonia is condensed in the refrigerator 10, where inert gases can also be removed. Ammonia flows to the top of the column 8 for irrigation through the pipe 12. The liquid from the column 8 is heated in the heat exchanger 9 and the gas is returned to the column 8. The liquid from the heat exchanger 9 is a partially regenerated absorbing agent 13. The main part of the absorbing agent 13 enters the pipe 13 through the heat exchanger 6 back to the absorption column 2. Some of the partially regenerated absorbent 13 enters through line 18 and pressure reducing valve 19 into the separation tank 20. Here, the absorbent agent is regenerated. The regenerated absorbent agent 21 is returned back to the absorption column. The desorbed ammonia 23 from the separation tank 20 is initially cooled by cooling water 25 in the refrigerator 24. The condensed absorbent agent 26 enters the pipe. Desorbed ammonia 23 is compressed in the compressor 27 and enters the desorption column 8.

Фиг.2 показывает пример, в котором аммиак на конечной стадии удаляется в форме жидкости при атмосферном давлении. Аммиак из верхней части колонны 8 десорбции охлаждается и поступает по трубе через стравливающий давление клапан 28 в танк 29 разделения. Жидкий аммиачный продукт 30 удаляется из нижней части танка 29 разделения. Газообразный аммиак из танка 29 разделения поступает через трубу 31 к теплообменнику 32 и компрессору 27. Неконденсированный газ из холодильника 10 охлаждается в холодильнике 32 и поступает в танк 34 разделения. Инертные газы удаляются через трубу 35, и конденсированная жидкость поступает через трубу 36 и снижающий давление клапан 37 в танк 29 разделения. Остальная часть способа показана на фиг1. Figure 2 shows an example in which ammonia in the final stage is removed in the form of a liquid at atmospheric pressure. Ammonia from the top of the desorption column 8 is cooled and flows through the pressure-relief valve 28 into the separation tank 29 through a pressure-relief valve. The liquid ammonia product 30 is removed from the bottom of the separation tank 29. Ammonia gas from the separation tank 29 enters through the pipe 31 to the heat exchanger 32 and the compressor 27. The non-condensed gas from the refrigerator 10 is cooled in the refrigerator 32 and enters the separation tank 34. Inert gases are removed through the pipe 35, and condensed liquid enters through the pipe 36 and the pressure-reducing valve 37 into the separation tank 29. The rest of the method is shown in FIG.

Фиг. 3 показывает альтернативный путь обработки десорбированного аммиака из танка 20 разделения. Аммиак поступает в танк 40 абсорбции и охлаждается водой 42. Абсорбирующий агент поступает через трубу 38 и охлаждается в холодильнике 24. Жидкость 39 из танка 40 абсорбции перекачивается обратно в колонну 8 десорбции насосом 41 и через теплообменник 24. FIG. 3 shows an alternative way of treating desorbed ammonia from a separation tank 20. Ammonia enters the absorption tank 40 and is cooled by water 42. The absorbing agent enters through the pipe 38 and is cooled in the refrigerator 24. The liquid 39 from the absorption tank 40 is pumped back to the desorption column 8 by the pump 41 and through the heat exchanger 24.

П р и м е р 1. Он показывает способ, выполненный на оборудовании фиг.1. PRI me R 1. It shows a method performed on the equipment of figure 1.

Газовая смесь 1 при 25^оС, 50 бар, содержащая 10 об. аммиака, контактирует с этиленгликолем, содержащим некоторое количество аммиака в колонне 2. Регенерированный абсорбирующий агент 21 (0,8 мас. аммиака) поступает в верхнюю часть колонны, а частично регенерированный абсорбирующий агент 3 (6,8 мас. аммиака) поступает в центральную часть колонны 2. Охлаждающая вода 4 и 16 обеспечивает возможность сохранения температуры воды в колонне абсорбции около 25^оС.The gas mixture 1 at 25 ^about C, 50 bar, containing 10 about. ammonia in contact with ethylene glycol containing a certain amount of ammonia in column 2. The regenerated absorbent agent 21 (0.8 wt. ammonia) enters the top of the column, and partially regenerated absorbent agent 3 (6.8 wt. columns 2. Cooling water 4 and 16 provides the ability to maintain the temperature of the water in the absorption column about 25 ^about C.

Содержание аммиака в жидкости на две колонны становится около 16 мас. Поток из колонны 2 нагревается в теплообменнике 6, давление сбрасывается в клапане 7 до 11 бар и затем поток поступает в колонну 8 десорбции. Жидкость на дне колонны нагревается в теплообменнике до температуры около 130^оС. Аммиак с верхней части колонны 8 десорбции конденсируется в холодильнике 10 при ≈25^оС. Инертный газ также может удаляться в холодильнике. Некоторая часть аммиака возвращается в колонну десорбции на орошение, и остаток представляет собой аммиак при температуре 25^оС.The ammonia content in the liquid into two columns becomes about 16 wt. The flow from the column 2 is heated in the heat exchanger 6, the pressure is released in the valve 7 to 11 bar and then the flow enters the desorption column 8. The liquid in the bottom of the column is heated in a heat exchanger to a temperature of about 130 ° ^C. Ammonia from the top of desorption column 8, condensed in the condenser 10 at ≈25 ° ^C. Inert gas may also be removed in the refrigerator. Some of the ammonia is returned to the desorption column for irrigation, and the remainder is ammonia at a temperature of 25 ^about C.

Жидкий поток 13 из теплообменника 9 содержит 6,8 мас. аммиака. Поток 3 охлаждается в теплообменнике 6 и перекачивается насосом 14 обратно в центральную часть колонны 2 абсорбции. The liquid stream 13 from the heat exchanger 9 contains 6.8 wt. ammonia. The stream 3 is cooled in the heat exchanger 6 and pumped by the pump 14 back to the Central part of the absorption column 2.

Жидкий поток, поступающий по трубопроводу 18 из теплообменника, клапаном 19 освобождается от высокого давления до давления 1 бар и поступает в танк 20 десорбции. Аммиак 23 с верхней части танка десорбции охлаждается в холодильнике 24 до ≈25^оС, сжимается до давления 11 бар и поступает в колонну 8 десорбции. Конденсат 26 из холодильника 24 передается вместе с жидким потоком 21 из танка десорбции. Жидкость из танка 20 десорбции, содержащая около 0,8 мас. аммиака, перекачивается насосом 22 в верхнюю часть колонны 2 абсорбции. Концентрация аммиака в верхней части колонны абсорбции становится 0,5 об. Это означает, что около 95% аммиака в потоке 1 абсорбировалось и удаляется как продукт 11.The liquid stream coming through the pipe 18 from the heat exchanger, the valve 19 is freed from high pressure to a pressure of 1 bar and enters the desorption tank 20. Ammonia 23 from the top of the desorption tank is cooled in the refrigerator 24 to ≈25 ^о С, compressed to a pressure of 11 bar and enters the desorption column 8. Condensate 26 from the refrigerator 24 is transferred along with the liquid stream 21 from the desorption tank. The liquid from the desorption tank 20, containing about 0.8 wt. ammonia is pumped by a pump 22 to the top of the absorption column 2. The concentration of ammonia in the upper part of the absorption column becomes 0.5 vol. This means that about 95% of the ammonia in stream 1 is absorbed and removed as product 11.

П р и м е р 2. Он показывает способ, выполненный на оборудовании фиг.2. PRI me R 2. It shows a method performed on the equipment of figure 2.

Жидкий аммиачный поток 11 из примера 1 имеет температуру 25^оС. В этом способе с помощью клапана 28 давление потока 11 снижается до 1 бар, и жидкость поступает в танк 29 разделения. Температура в танке 29 разделения затем снижается до -33^оС. Аммиачный газ из танка 29 разделения нагревается в теплообменнике 32 и поступает вместе с потоком 23 в компрессор 27. Неконденсированный газ из холодильника 10 охлаждается в теплообменнике 32 и поступает в танк 34 разделения. Газовый поток из танка 34 разделения содержит минимальные количества азота, метана и аргона. Конденсированная жидкость из танка 34 разделения расширяется в клапане 37 и поступает в танк 29 разделения. Аммиачный продукт 30 представляет собой жидкость при температуре 33^оС. Концентрация аммиака в газовой смеси, возвращаемой в зону синтеза, составляет 0,5 об. Это означает, что около 95% всего аммиака в газовой смеси, полученной при синтезе, абсорбируется и удаляется как продукт 30.Liquid ammonia stream 11 from Example 1 at a temperature of 25 ^C. In this process, the valve 28 via stream 11 pressure is reduced to 1 bar, and liquid enters the separation tank 29. The temperature in the separation tank 29 is then lowered to -33 ^C. Ammonia gas from the separation tank 29 is heated in heat exchanger 32 and fed together with stream 23 to compressor 27. The uncondensed gas from the cooler 10 is cooled in heat exchanger 32 and enters the separation tank 34. The gas stream from the separation tank 34 contains minimal amounts of nitrogen, methane and argon. The condensed liquid from the separation tank 34 expands in the valve 37 and enters the separation tank 29. Ammonia product 30 is a liquid at a temperature of 33 ^about C. The concentration of ammonia in the gas mixture returned to the synthesis zone is 0.5 vol. This means that about 95% of all ammonia in the gas mixture obtained by synthesis is absorbed and removed as product 30.

П р и м е р 3. Он показывает способ, выполненный на оборудовании фиг.3. Различие между этим способом и способом примера 1 заключается в том, что аммиачный газ возвращается обратно на синтез. PRI me R 3. It shows a method performed on the equipment of figure 3. The difference between this method and the method of example 1 is that the ammonia gas is returned back to the synthesis.

Способ является аналогом примера 1, за исключением того, что теплообменник 9 действует при ≈105^оС, при этом частично регенерированный диэтиленгликоль содержит около 5,3 мас. аммиака. Из танка 20 разделения аммиачный газ 23 поступает в танк 40 абсорбции. Частично регенерированный диэтиленгликоль 38 охлаждается в теплообменнике 24 и поступает в танк 40 абсорбции. Танк 40 абсорбции охлаждается охлаждающей водой 42 таким образом, чтобы температура сохранялась при ≈25^оС. Жидкость 39 из танка 40 абсорбции, содержащая около 8,5 мас. аммиака, перекачивается при давлении 11 бар насосом 41, нагревается в теплообменнике 24 и поступает в колонну 8 десорбции.The method is analogous to example 1, except that the heat exchanger 9 operates at ≈105 ^о С, while partially regenerated diethylene glycol contains about 5.3 wt. ammonia. From the separation tank 20, ammonia gas 23 enters the absorption tank 40. The partially regenerated diethylene glycol 38 is cooled in the heat exchanger 24 and enters the absorption tank 40. Absorption tank 40 is cooled with cooling water 42, so that the temperature was maintained at ≈25 ° ^C. The liquid 39 from the absorption tank 40 containing about 8.5 wt. ammonia, is pumped at a pressure of 11 bar by the pump 41, is heated in the heat exchanger 24 and enters the desorption column 8.

П р и м е р 4. Он показывает способ по примеру 1, за исключением того, что охлаждающая вода имеет температуру 35^оС. Это приводит к следующим изменениям параметров данного способа. Колонна 8 и холодильник 10 работают под давлением 20 бар, чтобы обеспечить экономичный перепад температуры между охлаждающей водой и конденсирующимся аммиаком в холодильнике 10. Давление в танке 20 и в холодильнике 24 увеличено до 3 бар с тем, чтобы минимизировать количество аммиака, которое повторно возвращается в колонку 8 компрессором 27. Температура в десорбционной колонне 150^оС.PRI me R 4. It shows the method of example 1, except that the cooling water has a temperature of 35 ^about C. This leads to the following changes in the parameters of this method. Column 8 and refrigerator 10 operate at a pressure of 20 bar to provide an economical temperature difference between cooling water and condensing ammonia in the refrigerator 10. The pressure in the tank 20 and in the refrigerator 24 is increased to 3 bar in order to minimize the amount of ammonia that returns to column 8 by compressor 27. The temperature in the desorption column 150 ^about C.

П р и м е р 5. Он показывает способ по примеру 1, за исключением того, что охлаждающая вода имеет температуру 5^оС. Это приводит к следующим изменениям параметров способа. Колонна 8 и холодильник 10 работают под давлением 7 бар, чтобы обеспечить экономичный перепад температур между охлаждающей водой и конденсирующимся аммиаком в холодильнике 10, также давая максимальное количество обедненного раствора. Давление в танке 20 поддерживается 1 бар. Температура в десорбционной колонне устанавливается 100^оС.PRI me R 5. He shows the method of example 1, except that the cooling water has a temperature of 5 ^about C. This leads to the following changes in the parameters of the method. Column 8 and refrigerator 10 operate at a pressure of 7 bar to provide an economical temperature difference between cooling water and condensing ammonia in the refrigerator 10, also giving the maximum amount of lean solution. The pressure in tank 20 is maintained at 1 bar. The temperature in the desorption column is set at 100 ^about C.

П р и м е р 6. Он показывает метод, с использованием фиг.1, по которому вводят дополнительную стадию десорбции с помощью встроенного на линии дополнительного танка разделения, десорбат из которого подают в компрессор 27. Преимущества этой модификации сохранение энергии благодаря доступности десорбированного аммиака при высоком давлении, облегчающем возврат аммиака в колонну 8. Параметры процесса такие же, как в примере 4, за исключением того, что добавлена дополнительная стадия десорбции, которая проводится при 15 бар. PRI me R 6. It shows a method using figure 1, which introduces an additional stage of desorption using an on-line additional separation tank, the desorbate from which is fed to the compressor 27. The advantages of this modification are energy conservation due to the availability of desorbed ammonia at high pressure, which facilitates the return of ammonia to column 8. The process parameters are the same as in example 4, except that an additional desorption step is added, which is carried out at 15 bar.

П р и м е р 7. Он показывает способ, который проводят как в примере 6, за исключением того, что дополнительная стадия десорбции проводится при давлении 3 бар и танк 20 с холодильником 24 работают под давлением 1 бар. Этот способ приводит к удалению 98% аммиака в газовой смеси, образующейся при синтезе, причем удаление достигается абсорбцией, и аммиак удаляется как продукт 11. Концентрация аммиака в газовой смеси, которая возвращается в зону синтеза, составляет 0,2 об. PRI me R 7. It shows the method that is carried out as in example 6, except that the additional stage of desorption is carried out at a pressure of 3 bar and the tank 20 with a refrigerator 24 operate under a pressure of 1 bar. This method removes 98% ammonia in the synthesis gas, the removal being achieved by absorption, and the ammonia is removed as product 11. The concentration of ammonia in the gas mixture that returns to the synthesis zone is 0.2 vol.

При помощи данного способа можно простым и экономичным путем удалить по крайней мере 95% аммиака из смеси синтез-газа до того, как смесь будет возвращена обратно в реактор синтеза аммиака, причем это означает, что указанная газовая смесь содержит менее чем 0,5 об. аммиака. Далее его концентрация в указанной газовой смеси может быть уменьшена до одной части на миллион частей. Последовательность этих мер приводит к тому, что очищенный синтез-газ поступает в реактор, и к тому, что синтез аммиака выполняется экономическим образом при в основном более низком давлении, чем ранее это было возможно при использовании известной технологии. Using this method, at least 95% of ammonia can be removed from the synthesis gas mixture in a simple and economical way before the mixture is returned back to the ammonia synthesis reactor, which means that said gas mixture contains less than 0.5 vol. ammonia. Further, its concentration in the specified gas mixture can be reduced to one part per million parts. The sequence of these measures leads to the fact that the purified synthesis gas enters the reactor, and to the fact that ammonia synthesis is carried out economically at a substantially lower pressure than previously possible using known technology.

Побочный эффект способа, соответствующего изобретению, заключается в том, что использование очищенного газа (удаление инертного газа) может быть выполнено более просто, чем обычно из-за низкого содержания аммиака. Если это требуется, то способ может быть применен для снижения содержания воды ниже одной части на миллион частей газовой смеси до того, как она возвращается в синтез аммиака. A side effect of the method of the invention is that the use of purified gas (removal of inert gas) can be performed more simply than usual due to the low ammonia content. If required, the method can be applied to reduce the water content below one part per million parts of the gas mixture before it is returned to the synthesis of ammonia.

Claims

1. METHOD FOR REMOVING AMMONIA FROM A GAS MIXTURE obtained by synthesis of ammonia at low pressures by a catalytic method and containing unreacted synthesis gas, an admixture of ammonia, inert gases and possibly water, including contacting the gas mixture with an absorbing agent, which is a volatile organic solvent with two or more OH groups in the molecule, mainly glycol, subsequent regeneration of the absorbing agent by desorption of ammonia upon heating, and condensation of desorbed ammonia upon cooling, characterized in that the contacting of the gas mixture with the absorbing solution is carried out at a pressure equal to the pressure during the synthesis of ammonia, ammonia is desorbed in at least two stages, the main part of ammonia is desorbed in the first stage of desorption at a pressure of 7 to 20 bar, cooling of the desorbed ammonia when condensation is carried out with cooling water with a temperature of 5 35 ^o C, the residual amount of ammonia is desorbed at the final stage of desorption or a pressure of 1 3 bar, with the number of stages of desorption more than two Intermediate desorption is carried out at a pressure of 3 to 15 bar.

2. The method according to claim 1, characterized in that the desorption is carried out at a temperature of 100 to 150 ^o C in the process of heating with process heat.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ammonia desorbed in the final stage of desorption is compressed and returned to the first stage of desorption.

4. The method according to claim 1, characterized in that the ammonia desorbed at the final stage of desorption is re-absorbed, after which the absorbent solution is pumped to the first stage of desorption.

5. The method according to claim 1, characterized in that the pressure of the ammonia stream condensed after the first desorption stage is relieved, the obtained gaseous ammonia is combined with the ammonia desorbed in the final stage of desorption, compressed and fed to the first stage of desorption.