[发明专利]氨合成循环气中甲烷气体放空节能装置

说明书

技术领域

本发明属于合成法制氨领域，具体地说，涉及一种氨合成甲烷气体放空节能装置。

背景技术

由氮氢气合成为氨的生产过程中，氨合成系统循环气中甲烷等气体含量的控制，是合成氨生产中有效氮氢气利用率高低的关键因素之一，是氮氢气制备合成氨的资源能源节约利用技术的重要手段之一，是降低生产成本的重要措施之一。

生产中，氨合成系统循环气中甲烷含量主要来源于原料气制备过程带入，以及微量CO+CO₂在本系统生成积累，虽然甲烷本身对生产无害，但实现经济运行，氨合成循环气中甲烷含量要控制在一定指标之内，含量过高，氮氢气资源利用率就相对高，但过高就会造成整个生产系统动力消耗上升，成本增加；含量低则动力消耗下降，但宝贵的氮氢气资源浪费严重，同样会导致成本升高。如何做到既不浪费氮氢气资源，又不增加动力消耗，氨合成循环气中甲烷含量的控制对最终产品成本起着举足轻重的作用。

对氨合成循环气中甲烷含量的控制，常规的方法是补充新鲜氮氢气体进入氨合成系统后与分离完氨的循环气体混合后设置甲烷气体放空，入塔循环气放空气中甲烷含量18-20％，有80％以上的气体为有效的氮氢气随放空气体一起损失掉，导致资源能源浪费，单位产品成本升高，企业市场竞争力低下。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能在保持氨合成工序入塔循环气体甲烷含量不变的前提下，提高放空气中甲烷气体比例、减少甲烷放空气带走的有效氮氢气体含量的氨合成循环气中甲烷气体放空节能装置，其能够提高有效气体利用率，增加单位时间产量，降低生产成本。

本发明所述的氨合成循环气中甲烷气体放空节能装置，包括氨合成塔、入塔管线和出塔管线，以及设置在出塔管线上的合成气体冷却器，出塔管线上设有与合成气体冷却器并行的管线Ⅰ，管线Ⅰ上设有氨冷却回收器、取样阀Ⅰ和放空阀。

本发明设置的与合成气体冷却器并行的管线Ⅰ，以及管线Ⅰ上设置的氨冷却回收器、放空阀，其将放空阀设置在氨冷却回收器之后，能够将放空气中未冷却的氨冷却回收，进而放空气中甲烷的含量提高，甲烷含量能够提高10％，放空气中甲烷含量的提高，能够有效的避免氮氢气因甲烷放空造成的损失，能够提高氮氢气资源利用率，降低成本，同时该效果的取得并未改变入塔循环气的成分。

进一步的，与管线Ⅰ并行的出塔管线上设有气液分离器，所述气液分离器设置在合成气体冷却器后。

进一步的，所述合成气体冷却器和气液分离器之间的管线上连接有管线Ⅱ，管线Ⅱ上设有补气阀门。

进一步的，出塔管线上氨合成塔和合成气体冷却器之间设有塔后预热回收器和换热器，气液分离器后通过管线依次连接循环机、油水分离器、换热器和氨合成塔。

进一步的，换热器设置在塔后预热回收器之后，油水分离器和换热器之间的管线上设有换热器入口阀门和取样阀Ⅱ,取样阀Ⅱ靠近油水分离器设置，换热器入口阀门靠近换热器设置。

进一步的，氨合成塔顶部入塔管线上设有入塔主阀，氨合成塔底部入塔管线上设有入塔副阀。入塔主阀进入的气体，进入氨合成塔的桶体与内件之间的环隙冷却塔壁，使塔温不高于工作温度，例如120℃，其与塔底的入塔副阀进入的气体混合后，进入塔内在催化剂的作用下产生氨，反应后的气体由塔底部出来。

从氨合成塔塔底出来的合成气首先经预热回收器冷却降温，后经换热器进一步降温，从换热器出来的气体在合成气体冷却器被第一次分氨，被冷凝后的气体与通过管线Ⅱ补入的气体一同进入气液分离器中进行二次冷凝分氨，二次分氨后的气体进入循环机，出循环机的循环气经油水分离器分离油水后进入换热器中升温，然后通入到氨合成塔中进行氨合成。而与合成气体冷却器及气液分离器并行的管线Ⅰ上设置的氨冷却回收器，兼有分离器的作用，在氨冷回收后放空，甲烷含量升高，所以放空量减少，氢、氮气损失少，同时夹带的氨少。