[发明专利]一种合成氨分离工艺

说明书

本发明公开了一种合成氨分离工艺，包括以下步骤：S1)对合成氨气体降温后气液分离出液氨；S2)未液化的气体进入吸收塔中溶入吸收剂形成氨溶液排出；S3)脱氨后的气体作为循环气送入合成塔；S4)氨溶液出吸收塔入解吸塔解吸，形成解吸气和再生吸收剂；S5)再生吸收剂出解吸塔入吸收塔，进一步溶解氨气；S6)解吸气出解吸塔后进行气液分离，分离出富含氨的冷凝液和富含氨气的未冷凝气体；S7)冷凝液入解吸塔参与下一循环的解吸，未冷凝气体与步骤S1中的合成氨气体混合后参与气液分离制得液氨。本发明采用二级冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的工艺，来深度分离氨合成气中的氨气，大幅降低了循环气中的残余氨气浓度，从而提高了氨净值。

技术领域

本发明涉及合成氨技术领域，具体涉及一种合成氨分离工艺。

背景技术

氨气是生产化肥的主要原料之一，与世界农业的发展密切相关。自1913 年Haber-Bosch工艺实现了氨合成的工业化后，世界粮食产量实现了跨越式增长。此外，氨气作为一种基本化工原料也被广泛应用于食品、医药、轻工、军事等行业中，这使得全球氨气需求量一直在不断增长。合成氨工业历经百余年的不懈发展取得了巨大的进步，不仅实现了反应温度、压力的大幅降低，工艺路线也在不断地向高效、节能型转变。

新型催化剂的开发在合成氨工业的发展中起到了举足轻重的作用，高性能的催化剂有助于以最少的原料、能耗使氨产量最大化，以及生产过程副产物的最小化。传统的氨合成工艺广泛使用的是铁基催化剂，但高温、高压的反应条件所带来的路线繁琐、能耗高等问题十分突出。1970年，Aika 等人率先开发出了在低温、低压下的活性可以达到传统熔铁型催化剂的10 倍以上的钌基催化剂—Ru-K/AC(Journal of Catalysis,1972,27:424–431)。而后，美国Kellogg公司与英国BP公司于1992年联合开发了一种KAAP 工艺，使用炭载钌催化剂可使氨合成所需能量降至27.2GJ/t NH3，该工艺在加拿大氨合成厂实现了工业化应用(US4568532)。中国专利CN1544328A、 CN106315619则报道了铁基催化剂串钌基催化剂的氨合成工艺，进一步降低了氨合成所需的温度和压力，有力地推动了合成氨工业的进步。

除了催化剂的研究外，如何从合成气中将氨气进行高效分离也是一个重要课题，是涉及到增产节能的一个重要环节。在氨合成过程中，受反应平衡的限制，合成气中氨气浓度一般仅为10～20％。目前，工业上普遍采用冷凝法将氨气从合成气中进行液化分离，剩余的气体作为循环气与新鲜原料气混合后送回合成塔中继续反应。然而物理冷凝的效率较低，循环气中仍会残留有约3％的氨气，这浪费了大量的氨产品、降低了氨净值，增加了循环机循环量。此外，残余的氨气随循环气返回到合成塔中，也会对原料气的平衡转化不利，使得整个合成氨工序的能耗仍然有待降低。

发明内容

本发明旨在解决现有合成氨技术中循环气残余氨气浓度高的问题，从而提供一种基于冷凝氨分离耦合吸收剂吸收—解吸氨分离的合成氨分离工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种合成氨分离工艺，包括以下步骤：

S1、新鲜原料气经加压升温后进入合成塔中进行合成氨气体，合成氨气体经降温处理后进行气液分离，并将液化后的液氨分离收集；

S2、未液化的气体经升温后进入吸收塔中，与进入吸收塔中的吸收剂逆流接触，使得未液化的气体中的剩余氨气脱离并溶入吸收剂中形成氨溶液，并从吸收塔的底部排放；

S3、脱除氨气后的气体作为循环气，部分驰放后与新鲜原料气混合形成混合气，混合气经加压升温后送入合成塔中，作为新鲜原料气的补充进行新的氨气合成；

S4、从吸收塔排出的氨溶液经升温后送入解吸塔中，氨溶液中的氨气被解吸出来，形成解吸气和再生吸收剂；

S5、再生吸收剂从解吸塔中排出，经降温处理后送入吸收塔中，进一步溶解进入吸收塔中的气体得到氨溶液；