[发明专利]回收合成氨尾气生产LNG的装置及工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于涉及合成氨工业中对驰放气（尾气）的回收利用技术领域，特别涉及对合成氨尾气中的甲烷进行深冷分离提取成液化天然气LNG的一种回收合成氨尾气生产LNG的装置及工艺方法。

背景技术

在化肥工业领域，制取氨的过程中会产生约含25%甲烷的驰放气，以及在合成氨的生产过程中，也会产生约含35%甲烷的合成气，以上气体构成了合成氨尾气。为保证氨合成反应的正常进行，需排放合成氨尾气，以控制甲烷的浓度。

现今对于合成氨尾气的处置方法，最次的是直接排放到大气里，然而尾气中的甲烷是一种温室气体，它造成全球暖化的威力是二氧化碳的25倍，这造成环境污染和资源的浪费；另一种是收集后燃烧，转化为热能、电能等二次能源，然而该方法的经济效益较低，尾气中经济附加值很高的甲烷、氢气等成分无法回收利用；再有的就是使用过滤提纯技术提取尾气中的甲烷等有价值成分，而现有技术及生产工艺存在高能耗、高成本、提取率低等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种回收合成氨尾气生产LNG的装置及工艺方法，利用深冷分离合成氨尾气技术，对合成氨生产有用的氢气得到回收的同时又对甲烷进行了充分提取，并液化为高附加值的LNG，得以降低合成氨成本，在合成氨尾气资源充分回收利用和环境保护问题上做到一举两得。

为解决上述技术问题，本发明提供的回收合成氨尾气生产LNG的装置，它包括循环氮压缩机、第一冷却器、第二冷却器、第三冷却器以及设置在冷箱内的预冷换热装置、增压透平膨胀机、气液分离器、脱氢精馏塔和甲烷精馏塔，所述预冷换热装置包括二氧化碳预冷器和主换热器；所述预冷换热装置设有高压尾气入口、低压尾气入口、富氢气出口、富氮气出口、返流循环氮气出口、高压氮气入口、高压氮气出口、返流循环氮气入口、富氮气入口、富氢气入口、低压尾气出口和高压尾气出口，所述高压尾气入口、低压尾气入口、富氢气出口、富氮气出口、返流循环氮气出口和高压氮气入口分别与二氧化碳预冷器连通，所述高压氮气出口、返流循环氮气入口、富氮气入口、富氢气入口、低压尾气出口和高压尾气出口分别与主换热器连通；所述循环氮压缩机入口连通氮气源及预冷换热装置的富氮气出口，其出口经第一冷却器连通增压透平膨胀机增压端入口，增压透平膨胀机增压端出口再连通预冷换热装置的高压氮气入口，预冷换热装置的高压氮气出口处设有两条支路，一条支路连通增压透平膨胀机膨胀端入口，增压透平膨胀机膨胀端出口经过冷器再连通预冷换热装置的返流循环氮气入口，返流循环氮气出口再连通循环氮压缩机入口，另一条支路经过冷器连通甲烷精馏塔上部；所述预冷换热装置的高压尾气入口和低压尾气入口分别连通合成气源和驰放气源，其低压尾气出口经脱氢精馏塔再沸器再连通脱氢精馏塔入口，其高压尾气出口依次经甲烷精馏塔再沸器和过冷器再连通脱氢精馏塔中部；脱氢精馏塔底部富甲烷液体经脱氢精馏塔再沸器底部的富甲烷液体出口连通甲烷精馏塔入口，甲烷精馏塔底部液化天然气经甲烷精馏塔再沸器底部的液化天然气出口连通冷箱外的液化天然气储存槽；所述脱氢精馏塔顶部富氢气出口经过冷器再连通气液分离器入口，气液分离器底部的液体又连通脱氢精馏塔上部，气液分离器顶部的富氢气出口经过冷器再连通预冷换热装置的富氢气入口，预冷换热装置的富氢气出口经第二冷却器连通冷箱外的变压吸附装置；所述甲烷精馏塔顶部的富氮气出口经过冷器连通预冷换热装置的富氮气入口，预冷换热装置的富氮气出口设有两条支路，一条支路连通冷箱外的再生干燥器，另一条支路连通循环氮压缩机入口；甲烷精馏塔上部连通冷箱外的液氮储槽。高压尾气和低压尾气分别进入到冷箱中，可以有效利用高压尾气的高压能，减少循环氮压缩机的作用，降低能耗。增设气液分离器，可以使脱氢精馏塔顶部流出的含氢、氮、甲烷、氩的富氢气体中的甲烷进一步得到回收，提高甲烷的回收率。因液化天然气的最低饱和温度为-162℃，通过增设过冷器使其过冷到-165℃，使液化天然气进入到液化天然气储存槽过程中不发生气化现象，保证进入到液化天然气储存槽中的液化天然气都是液体。