[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

说明书

技术领域

本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及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。

背景技术

目前三聚氰胺生产过程主要采用尿素为原料，转化率仅为30%左右，而三分之二以上的尿素原料被分解为氨、二氧化碳混合气。对于尾气的回收利用，主要采用水溶液循环法和无水循环法。无水循环法工艺复杂，而水溶液循环法中主要采用的是平衡级分离原理。目前为止，非平衡级分离仅仅停留在理论研究上，非平衡级分离的基本原理是通过缩短气液接触时间，在氨碳混合气体的分离中优先选择吸收氨，使得吸收液中氨碳比较高。

由于氨和二氧化碳混合气在水中的吸收速率差异很大，在远离吸收平衡的条件下，氨和二氧化碳在水中的吸收速率差值约在1个数量级左右。因此若氨、二氧化碳混合气在高速喷射下，气液接触时间非常短的情况下，氨在水中仍易溶解，二氧化碳则来不及溶解于水中，这样气液两相在高速湍动态下，形成的吸收速率上的时间差，即可实现氨、二氧化碳的非平衡级吸收。

但到目前为止，对于三胺尾气的非平衡级分离，工程化装置的报道仍未出现，因此非平衡级尾气分离技术工程化成为近年来企业亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种采用多级非平衡吸收方法得到高纯度的液氨产品和二氧化碳产品，同时极大地降低了蒸汽消耗和电耗的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。

本发明的技术方案是这样实现的：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、分氨塔、二氧化碳解吸塔以及氨精馏塔，所述多级非平衡吸收系统由多个非平衡吸收系统串联构成，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的管道经冷却器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连通，所述尾吸塔顶部将分离后的CO₂气排出，其底部通过循环泵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的管道经冷却器与甲铵液槽连通，所述甲铵液槽通过设置有甲铵泵的管道与分氨塔连通，所述分氨塔的顶部排气口通过管道与氨精馏塔连通，其底部通过设置有稀氨水冷却器的管道经稀氨水泵分别与尾吸塔和二氧化碳解吸塔连通，所述氨精馏塔底部通过设置有塔循环泵的管道与二氧化碳解吸塔连通，所述二氧化碳解吸塔的顶部将解吸后的CO₂气排出，其底部通过管道与分氨塔连通，所述氨精馏塔顶部通过管道与氨压缩冷凝系统连通。

本发明所述的多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其所述非平衡分离装置包括气液喷射吸收器、旋风分离器以及碳氨液储罐，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的气相进口连通，所述气液喷射吸收器的液相进口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的出口端与旋风分离器连通，所述旋风分离器上端的气相出口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的气相进口连通，所述旋风分离器下端的液相出口与碳氨液储罐连通，所述碳氨液储罐的底部出液口通过循环泵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的液相进口连通，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上端的气相出口通过管道与尾吸塔连通，所述尾吸塔底部通过循环泵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的液相进口连通。

本发明所述的多级非平衡吸收方法分离NH₃和CO₂混合气体的装置，其所述气液喷射吸收器包括喷射吸收器主体和液相进口管，所述喷射吸收器主体分为依次连通的吸入段、喉管段、混合管段以及扩压管段，所述喉管段为缩颈结构，其管径较小端与混合管段一端连通，所述扩压管段为扩径结构，其管径较小端与混合管段另一端连通，所述吸入段为三通套筒结构，在所述吸入段侧面设置有与之连通的气相进气管，所述液相进口管插入吸入段内并与之连通。