[发明专利]一种分段式反应吸附耦合合成氨的方法及装置

权利要求书

1.一种分段式反应吸附耦合合成氨的方法，其特征在于，包括以下步聚：

合成气在每段反应后进入吸附，按照“反应/吸附-反应/吸附-…-反应/吸附”的方式交替进行，进行多级反应吸附耦合过程；所述的多级反应吸附耦合为2-5级，具体步骤包括：

合成气经合成气压缩机升压后与循环流股混合，再经循环压缩机进一步升压，送至前置换热器；

合成气经前置换热器、蒸汽发生器预热后进入一级反应塔；

反应塔出口物料，经换热器回收热量降温后，进入吸附塔；

吸附后得到氨气，剩余的合成气经内部热交换器升温后进入下级反应吸附耦合；

每个反应塔的入塔气体的氨体积浓度0.33%；

所述的分段式反应吸附耦合合成氨的装置包括有合成气压缩机、循环压缩机、内部热交换器、蒸汽发生器、水冷器和反应塔，所述的反应塔后设置吸附塔，按照“反应/吸附-反应/吸附-…-反应/吸附”的方式交替进行，进行多级反应吸附耦合过程，在反应塔和吸附塔之间设置有蒸汽发生器、内部热交换器和吸附塔前置换热器，合成气从反应塔出来后进入蒸汽发生器，再通过内部热交换器和吸附前置换热器后进入吸附塔，吸附塔吸附后得到99.99%的氨气，剩余的合成气经内部热交换器进入下级反应塔进行多级反应吸附耦合过程；所述的合成气压缩机为一级，在循环压缩机与一级反应塔之间设有反应塔前置换热器和蒸汽发生器，将合成气预热后送入反应塔。

2.根据权利要求1所述的分段式反应吸附耦合合成氨的方法，其特征在于，包括以下步聚：

合成气经合成气压缩机升压至2.5-3MPa后与循环流股混合，再经循环压缩机进一步升压至3.3-3.6MPa，送至前置换热器；

合成气经前置换热器、蒸汽发生器预热至 300-400 ℃后进入一级反应塔；

一级反应塔出口物料温度为400-450℃，经换热器回收热量降温至200-250℃后，进入一级吸附塔；

一级吸附塔吸附后得到99.99%的氨气，剩余的合成气经内部热交换器升温至350-400℃后进入二级反应塔，经换热器回收热量降温至200-250℃后，进入二级吸附塔；

二级吸附塔吸附后得到99.99%的氨气，剩余的合成气进入三级反应塔，进入三级反应塔温度为350-400℃，出口温度为400-450℃；三级反应塔出口物料经换热器降温至100-120℃，进入三级吸附塔，吸附后合成气返回循环压缩机。

3.一种分段式反应吸附耦合合成氨的装置，包括有合成气压缩机、循环压缩机、内部热交换器、蒸汽发生器、水冷器和反应塔，其特征在于，所述的反应塔后设置吸附塔，按照“反应/吸附-反应/吸附-…-反应/吸附”的方式交替进行，进行多级反应吸附耦合过程，在反应塔和吸附塔之间设置有蒸汽发生器、内部热交换器和吸附塔前置换热器，合成气从反应塔出来后进入蒸汽发生器，再通过内部热交换器和吸附前置换热器后进入吸附塔，吸附塔吸附后得到99.99%的氨气，剩余的合成气经内部热交换器进入下级反应塔进行多级反应吸附耦合过程；所述的合成气压缩机为一级，在循环压缩机与一级反应塔之间设有反应塔前置换热器和蒸汽发生器，将合成气预热后送入反应塔；所述的多级反应吸附耦合为2-5级，最后一级吸附塔后设置水冷器并通过管道与循环压缩机连接，将多余的合成气循环使用。

4.根据权利要求3所述的分段式反应吸附耦合合成氨的装置，其特征在于，所述的反应塔为径向绝热塔，内部装填ZA-5型催化剂，催化剂颗粒的粒径为3-5mm；吸附塔为轴向吸附塔，内部装填氨的选择性吸附材料，颗粒粒径为1-5mm。

5.根据权利要求4所述的分段式反应吸附耦合合成氨的装置，其特征在于，所述的选择性吸附材料为耐高温吸附剂介孔硅负载的氯化镁。