[发明专利]一种多级非平衡吸收方法分离NH3和CO2混合气体的装置及其分离工艺

权利要求书

1.一种多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其特征在于：包括多级非平衡吸收系统、尾吸塔（1）、分氨塔（2）、二氧化碳解吸塔（3）以及氨精馏塔（4），所述多级非平衡吸收系统由多个非平衡吸收系统（26）串联构成，每个非平衡吸收系统由多个非平衡分离装置并联构成，尾气排放出口通过管道与第一级非平衡吸收系统连通，所述多级非平衡吸收系统中，上一级非平衡吸收系统顶部排气口与下一级非平衡吸收系统连通，下一级非平衡吸收系统底部通过设置有循环泵（5）的管道经冷却器（11）与上一级非平衡吸收系统连通，最后一级非平衡吸收系统的顶部排气口通过管道与尾吸塔（1）连通，所述尾吸塔（1）顶部将分离后的CO₂气排出，其底部通过循环泵（5）与最后一级非平衡吸收系统连通，所述第一级非平衡吸收系统通过设置有循环泵（5）的管道经冷却器（11）与甲铵液槽（6）连通，所述甲铵液槽（6）通过设置有甲铵泵（7）的管道与分氨塔（2）连通，所述分氨塔（2）的顶部排气口通过管道与氨精馏塔（4）连通，其底部通过设置有稀氨水冷却器（8）的管道经稀氨水泵（9）分别与尾吸塔（1）和二氧化碳解吸塔（3）连通，所述氨精馏塔（4）底部通过设置有塔循环泵（10）的管道与二氧化碳解吸塔（3）连通，所述二氧化碳解吸塔（3）的顶部将解吸后的CO₂气排出，其底部通过管道与分氨塔（2）连通，所述氨精馏塔（4）顶部通过管道与氨压缩冷凝系统连通。

2.根据权利要求1所述的多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其特征在于：所述非平衡分离装置包括气液喷射吸收器（12）、旋风分离器（13）以及碳氨液储罐（14），所述尾气排放出口通过管道分别与第一级非平衡吸收系统的各平衡分离装置中气液喷射吸收器（12）的气相进口（15）连通，所述气液喷射吸收器（12）的液相进口（16）通入下一级非平衡吸收系统产生的甲铵液，所述气液喷射吸收器（12）的出口端与旋风分离器（13）连通，所述旋风分离器（13）上端的气相出口（17）通过管道与下一级非平衡吸收系统的各平衡分离装置中气液喷射吸收器（12）的气相进口（15）连通，所述旋风分离器（13）下端的液相出口（18）与碳氨液储罐（14）连通，所述碳氨液储罐（14）的底部出液口通过循环泵（5）与上一级非平衡吸收系统的各平衡分离装置中气液喷射吸收器（12）的液相进口（16）连通，所述最后一级非平衡吸收系统的各平衡分离装置中旋风分离器（13）上端的气相出口（17）通过管道与尾吸塔（1）连通，所述尾吸塔（1）底部通过循环泵（5）与最后一级非平衡吸收系统的各平衡分离装置中气液喷射吸收器（12）的液相进口（16）连通。

3.根据权利要求2所述的多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其特征在于：所述气液喷射吸收器（12）包括喷射吸收器主体（19）和液相进口管（20），所述喷射吸收器主体（19）分为依次连通的吸入段（19a）、喉管段（19b）、混合管段（19c）以及扩压管段（19d），所述喉管段（19b）为缩颈结构，其管径较小端与混合管段（19c）一端连通，所述扩压管段（19d）为扩径结构，其管径较小端与混合管段（19c）另一端连通，所述吸入段（19a）为三通套筒结构，在所述吸入段（19a）侧面设置有与之连通的气相进气管（21），所述液相进口管（20）插入吸入段（19a）内并与之连通。

4.根据权利要求3所述的多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其特征在于：所述喉管段（19b）以60°锥度缩颈与混合管段（19c）一端连通，所述扩压管段（19d）以7.5°锥度扩径与混合管段（19c）另一端连通，所述液相进口管（20）置于喉管段（19b）内的喷嘴（20a）以60°锥度缩颈。

5.根据权利要求4所述的多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其特征在于：所述混合管段（19c）的直径Dm为喷嘴（20a）端部直径的3～5倍，所述液相进口管（20）的喷嘴（20a）的孔径为2mm～15mm，所述喷嘴（20a）与其对应的喉管段（19b）端部之间的距离Le=2Dm，所述混合管段（19c）的长度Lm=3～6Dm。