[实用新型]合成氨放空气氢氨膜回收系统

说明书

本实用新型公开了一种合成氨放空气氢氨膜回收系统，高压洗氨塔内设置有填料，填料的上方设置有除沫器，高压洗氨塔的脱盐水进水管线设置在除沫器的上方，高压洗氨塔的合成放空气的进口管线位于填料的下方，脱盐水喷头下端穿过除沫器伸到除沫器与填料之间，脱盐水喷头外套挡水环，挡水环贴在除沫器上表面，挡水环通过固定支撑架固定在除沫器上方；低压膜分离器分离完氢气后的气体进入甲烷膜分离器，甲烷膜分离器的顶部设置有放空管线；高压洗氨塔底部的氨水排放管线上设置有止回阀。延长膜管的使用寿命。解决了避免放空气中的大量N₂加入加热炉中影响燃烧效果和带走热量的问题，从而确保后续工序中催化剂的使用安全。

技术领域

本实用新型涉及一种合成氨放空气氢氨膜回收系统，属于化工领域。

背景技术

氮肥厂合成氨工艺总流程为：来自长输管线的天然气首先进入天然气配气站，天然气在配气站进行缓冲及调压后进入合成氨装置的常温脱硫系统，然后通过天然气压缩，高温脱硫，换热式一段蒸汽转化、二段富氧空气转化，一氧化碳高、低温变换，改良热钾碱法脱碳，甲烷化深度净化除去残余的CO和CO₂，合成气压缩，14.0MPa下氨合成，冷冻分离，最终得到产品液氨。

合成系统的主要目的是将氢气和氮气在氨合成塔里面经过高温高压和催化剂的共同作用，反应生成气氨，气氨通过各级冷却器冷却后变成液氨被分离出来，液氨通过管道输送进入球罐里面进行储存。进入合成系统的气体成分主要为氢气和氮气，还有部分惰性气体，如甲烷和氩气。合成系统在生产过程中，甲烷和氩气等惰性气体是不参加合成反应的，这部分惰性气体会不断的在合成系统中进行循环积累，当积累到一定量时，会大量的消耗压缩机的压缩功耗。同时惰性气体还会降低氢气和氮气在合成塔里面的合成效率。生产中，当惰性气体积累到一定量时，我们会通过设置在氨分离器后面的放空管线对合成循环气体进行部分排放，从而降低合成系统循环气中的惰性气体含量。放空气里面主要含有氢气、氨气、氮气、甲烷和氩气等。如果不通过回收直接排放，将会造成大量原料气的浪费以及对环境的污染。

为此我们设计了合成系统放空气回收系统：

合成系统的放空气(气体主要成分为：NH₃、N₂、H₂、CH₄)经过管道输送进入氢氨膜回收系统，合成放空气首先从高压洗氨塔的下部进入，塔内装有规整填料。脱盐水经过高压洗氨泵加压后通过管道输送从高压洗氨塔的上部进入，放空气与脱盐水在塔内进行逆流接触，放空气中的氨被水吸收后变成浓度为13％左右的氨水从塔的底部送出。除去氨后的放空气从塔的顶部出来后进入冷却器，气体温度降低至20℃左右后进入分离器，气体中的水分被分离出来，然后气体进入加热器加热至40℃左右后进入高压膜分离装置，分离出的高压氢气通过管道返回合成压缩机的二段进行回收使用。低压膜分离器中分离出的低压氢气通过管道返回合成压缩机的一段进行回收使用。放空气中的H₂基本上被完全分离并进行了回收利用，气体中剩下的CH₄和N₂通过管道被送入燃烧炉作为燃料进行回收使用。

从高压洗氨塔底部出来的氨水通过液位调节阀被送入循环冷却器的进口管道，高压洗氨塔的氨水与从低压洗氨塔出来的氨水一起混合后进入循环冷却器，氨水被循环冷却器冷却后从低压洗氨塔的上部进入塔内，氨水与塔顶加入的脱盐水一起在塔内与从塔下部进入的闪蒸气(气体主要成分为NH₃)进行逆流接触洗涤，闪蒸气中的氨被洗涤吸收后从低压洗氨塔的顶部出去回到燃料管网作为燃料气利用。低压洗氨塔中的一部分氨水通过低压洗氨泵加压后进行循环使用，一部分氨水通过塔底部的管道被送到氨水贮槽进行储存。

该系统存在的问题在于：