[其他]液氨稀释法分离合成循环气中的氨

说明书

本发明提供了一类具有无毒、腐蚀性小、氨溶解量大、挥发性低的有机溶剂，作为液氨的稀释剂和吸收剂，并藉助它们的作用，高效地分离合成循环气中的氨。

本发明涉及合成循环气中氨的分离技术，在已有的技术中，合成循环气中氨的分离通常采用冷冻法，如目前国内大，中、小型合成氨厂均采用这种方法。冷冻法分氨，需消耗大量冷冻功，而且当过程压力降低时，功耗随之提高，难以适应合成压力降低和节能的要求。为此，发展了非冷冻分氨技术，如U.S.Patent 3，354，615提出了一种水洗分氨法，但该法存在一个严重缺点，即作为溶剂的水其分压大，高达100PPm以上，它的存在不仅严重地沾污了合成气，而且危及了氨合成催化剂的活性，为此必须设置一系列的庞大的脱水干燥装置来补救，但仍未能消除使催化剂失活的隐患。中国河南巩县回郭化肥厂试用了水洗分氨技术，经实践检验表明该法主要存在三大缺点：

1.虽然NH₃在水中的溶解量比较大，可是由于水的极性大，解吸困难，从而分氨效率降低。

2.需要设置庞大的干燥装置，不仅设备投资大，而且干燥剂必须经常再生，能耗大。

3.催化剂易失活，寿命较短。

因此，该法不易推广。

为了克服水洗分氨法的缺点，人们发展了有机溶剂分氨技术，如S.U.452.171专利，提出采用己二腈，N-甲基-2-吡咯烷酮有机溶剂作为氨的吸收剂，可以有效地将氨从合成循环气中分离出来，但该专利所提供的有机溶剂存在如下严重缺点：

1.毒性大，如己二腈。

2.价格贵，特别是N-甲基-2-吡咯烷酮。

3.腐蚀严重，设备不能长期运转。

因此，亦难于获得工业应用。

本发明的目的在于克服上述诸法的缺点，提供一类具有无毒、无腐蚀的、价廉、氨溶解量大、挥发性低的有机溶剂，作为液氨稀释剂和吸收剂，并藉助它们的作用高效地分离出合成循环气中的氨。

本发明的要点在于，选择一种理想的有机溶剂作为液氨稀释剂，同时兼作吸收剂;合成循环气首先在吸收塔中与塔顶流下的吸收剂接触，并连续冷却;吸收剂可采用与氨无限互溶，且蒸汽压很低的有机溶剂，在过程中起着稀释和吸收的双重作用，从而使吸收塔送往后续工序的合成气中氨的含量可显著低于常规的冷冻法，而且气体中有机溶剂的含量通常可低于1PPm;塔底流出的富液通过减压和（或）加热的方法，在再生器中将富液中的氨释放;再生过程采用连续加热可逆逆流的再生方法，在不同的再生压力下释放的氨可以是气氨或液氨，分别作为产品，而贫液则通过泵送回吸收塔循环使用。

图1为该方法的150kg/cm²大型合成氨厂工艺流程图。

图2为该方法的300kg/cm²中型合成氨厂工艺流程图。

图3为该方法的200kg/cm²小型合成氨厂工艺流程图。

在图1的流程中，合成循环气经补充新鲜气后，送入吸收塔〔2〕与吸收剂接触，完成分氨目的。经分氨后的合成气离开塔顶，通过活性碳过滤器〔1〕，清除吸收剂后进入合成塔。而富液自塔底引出，可经涡轮机〔3〕回收能量，减压至16kg/cm²，经预热器〔5〕后进入再生塔〔6〕，在塔内连续加热，贫液经热量回收和冷却后，由泵〔4〕加压送回吸收塔循环使用。释放的气氨通过回流塔〔7〕，经冷却而获得液氨，送入液氨槽〔8〕。

在图2的流程中，其吸收和再生部份的流程与大型合成氨厂大体相＊，差别在于中型合成氨厂设有钢洗工段，通常约返回350公斤/吨NH，的气氨，需要液化，其液化的方法系由吸收剂在吸收塔〔11〕中吸收自铜洗来的气氨，吸收后的富液被送入再生塔〔10〕中，再生塔〔10〕中的操作压力为16kg/cm²，用130℃～150℃热水加热，这部份热水还可继续用于再生塔〔6〕作再生热源。再生塔〔10〕出来的气氨经回流器〔9〕，冷却后液化，送入液氨槽。吸收剂经泵〔12〕和换热器〔5′〕送再生塔〔10〕，循环使用。