[发明专利]一种液氮洗尾气资源化利用系统及方法

说明书

本发明提供了一种液氮洗尾气资源化利用系统及方法，属于尾气处理及能源回收技术领域。本发明利用换热器(1)对液氮洗尾气进行换热，使其在第一催化剂(3)合适的工作温度下进行燃烧。在本发明中，第一催化燃烧塔(2)与恒温装置连通，能够保证第一催化燃烧塔(2)温度稳定在250～320℃，杜绝反应剧烈导致的安全隐患，显著降低了催化剂成本。同时，恒温装置降温后产生的蒸汽可用于企业供热、供暖，创造经济效益。本发明利用第二催化燃烧塔(4)对第一烟气中的可燃性气体进行充分催化氧化，产生的第二烟气一部分用于换热器(1)的换热，换热后的气体以及另一部分第二烟气用于磨煤机(6)的供热，实现热量的充分回收利用。

技术领域

本发明涉及尾气处理及能源回收技术领域，特别涉及一种液氮洗尾气资源化利用系统及方法。

背景技术

合成氨行业是全球化学工业的基础，我国合成氨主要以煤为原料，其中粉煤气化工艺因具有气化效率高、环境污染小、碳转化率高等优点在煤制合成氨行业所占比例不断增加。煤粉气化制合成氨工艺主要经历气化、除尘、脱硫、变换、脱碳、精脱CO、合成氨几个工段。在大型煤制合成氨行业脱碳主要采用低温甲醇洗工艺，脱除CO₂，H₂S等杂质，经过低温甲醇洗工艺获得的低温粗氢气一般配套低温液氮洗涤工艺精净化粗氢气中微量的CH₄、CO、Ar和CO₂等有害杂质以获得洁净的H₂然后用于合成氨。经液氮洗涤后吸收了有害杂质的富液经冷量回收后排出的液氮洗尾气中含有CH₄(1～2％)、CO(6～10％)、H₂(2～3％)、N₂(85～90％)和CO₂，该液氮洗尾气热值低(约为1200～2000kJ/m³)，无法直接燃烧净化。

目前合成氨液氮洗尾气利用率很低，国内企业针对该低热值液氮洗尾气的处理方法主要有热风炉掺合成气燃烧和火炬放空燃烧两种方案。因液氮洗尾气热值低，在热风炉掺烧过程为提高热值，需将大量合成气和少量液氮洗尾气混合后送至热风炉燃烧，不仅增大了锅炉引风机功耗，主要问题是大量热量被引风机带走，不但热量未被回收，反而降低了锅炉热效率。因此，多数情况下大部分液氮洗尾气只能送至火炬放空燃烧，这极大浪费了能源。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液氮洗尾气资源化利用系统及方法。本发明提供的系统和方法能够对液氮洗尾气中的热量进行回收，带来经济效益。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种液氮洗尾气资源化利用系统，包括换热器1，所述换热器1设有液氮洗尾气入口、液氮洗尾气出口、换热气入口和换热气出口；

入口与所述换热器1液氮洗尾气出口连通的第一催化燃烧塔2，所述第一催化燃烧塔2与恒温装置连通，所述恒温装置设有水入口和蒸汽出口；所述第一催化燃烧塔2内设有第一催化剂3；所述第一催化燃烧塔2与换热器1液氮洗尾气出口连通的管路间设有第一空气入口；所述第一催化燃烧塔2设有第一烟气出口；

入口与所述低温催化燃烧塔的第一烟气出口连通的第二催化燃烧塔4，所述第二催化燃烧塔4内设有第二催化剂5；所述第二催化燃烧塔4与低温催化燃烧塔第一烟气出口连通的管路间设有第二空气入口；所述第二催化燃烧塔4设有第二烟气出口；所述第二烟气出口与换热器1的换热气入口连通；

磨煤机6，所述磨煤机6设有气体入口和气体出口，所述气体入口与所述换热器1的换热气出口、第二催化燃烧塔4的第二烟气出口连通。

优选的，所述第一催化燃烧塔2的恒温装置为水幕式恒温装置；

所述水幕式恒温装置包括位于第一催化燃烧塔2外部的膨胀池7，所述膨胀池7设有水入口、水出口、蒸汽入口和蒸汽出口；

入口与所述膨胀池7水出口连通的储水室8，所述储水室8位于所述第一催化燃烧塔2内部；