合成氨廢氣回收利用裝置及其回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合成氨廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種合成氨廢氣回收利用裝置及其回收利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨是典型的有毒有害工業(yè)氣態(tài)污染物之一，大量含氨工業(yè)尾氣直接排入大氣，不僅造成合成氨產(chǎn)品的損失，而且惡化了人們的生存環(huán)境。氨在大氣中被氧化生成NOx，形成酸雨，進(jìn)而氧化成硝酸鹽，進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)，污染地下水。另外，氨對(duì)人體健康會(huì)造成危害，嚴(yán)重者會(huì)引發(fā)肺部感染和呼吸衰竭導(dǎo)致死亡。
[0003]氨污染主要來(lái)源于合成氨生產(chǎn)的弛放氣和放空氣以及尿素造粒塔的高空排放尾氣等，其中80%以上的含氨廢氣來(lái)自于合成氨氨罐弛放氣及合成放空氣。隨著我國(guó)合成氨工業(yè)的快速發(fā)展，合成氨產(chǎn)量持續(xù)上升，含氨廢氣的排放量也將進(jìn)一步增加，因此，一種能夠?qū)⒑铣筛邏悍趴諝饽芰康霓D(zhuǎn)化回收、氫氣的分離利用，氨的凈化吸收、零排放無(wú)污染的系統(tǒng)及工藝成為一種迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷而提供一種提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、可將多種氣體通過(guò)高壓來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，且可達(dá)到無(wú)污染和零排放的合成氨廢氣回收利用裝置及其回收利用方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括氨罐馳放氣管道和合成放空氣進(jìn)氣管道，氨罐馳放氣管道通過(guò)第一凈氨塔、第二凈氨塔、第一三通和洗氨塔與膜分離裝置相連，所述膜分離裝置頂部通過(guò)氫氣管道與合成氨系統(tǒng)相連，膜分離裝置底部通過(guò)管道與LNG儲(chǔ)存裝置相連；脫鹽水管道通過(guò)第一栗與洗氨塔中部的脫鹽水進(jìn)口相連，洗氨塔底部液體出口通過(guò)第二三通和第二栗與第二凈氨塔中部的液體進(jìn)口相連，第二凈氨塔底部液體出口通過(guò)第三栗與第一凈氨塔中部的液體進(jìn)口相連，第一凈氨塔底部液體出口通過(guò)第四栗與蒸氨塔上部的進(jìn)液口相連，蒸氨塔底部的出液口通過(guò)管道與第二三通的第三端相連，蒸汽進(jìn)口管道通過(guò)再沸器殼程與蒸汽出口管道相連，蒸氨塔下部的出口通過(guò)再沸器管程與蒸氨塔下部的進(jìn)口相連；所述合成放空氣進(jìn)氣管道通過(guò)膨脹透平機(jī)依次與氨分離器和換熱器的管程相連，換熱器的管程出口通過(guò)管道與第一三通的第三端相連，所述膨脹透平機(jī)的動(dòng)力輸出端通過(guò)減速箱與發(fā)電機(jī)相連，所述蒸氨塔的內(nèi)上部設(shè)有冷媒殼層進(jìn)口和冷媒殼層出口，蒸氨塔的頂部設(shè)有氣氨出口管道，所述冷媒殼層出口通過(guò)管道與換熱器的殼程進(jìn)口相連，換熱器的殼程出口與冷媒殼層進(jìn)口相連；所述氨分離器底部的液氨出口和氣氨出口管道分別通過(guò)管道與尿素合成系統(tǒng)相連。所述氨罐馳放氣管道與第一凈氨塔之間設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥和第一流量計(jì)；所述合成放空氣進(jìn)氣管道與膨脹透平機(jī)之間設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥和第二流量計(jì)。
[0006]—種合成氨廢氣回收利用裝置的回收利用方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:氨罐馳放氣管道內(nèi)的馳放氣，其壓力為:2.5MPa，氨含量為:17%，其經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后壓力為:2.5MPa，流量為:5000Nm3/h，然后進(jìn)入第一凈氨塔內(nèi)與第一凈氨塔中部液體進(jìn)口中的低濃度氨水逆向吸收氨后廢氣通過(guò)管道進(jìn)入第二凈氨塔內(nèi)，所述廢氣中氨含量降低至2.5% ；
[0008]步驟二:使步驟一中所述進(jìn)入第二凈氨塔內(nèi)的廢氣與第二凈氨塔中部的液體進(jìn)口的低濃度氨水逆向吸收氨后氨含量為I %的馳放氣進(jìn)入第一三通；
[0009]步驟三:合成放空氣進(jìn)氣管道內(nèi)的放空氣，其壓力為:18.5MPa，氨含量為5%，經(jīng)過(guò)流量調(diào)節(jié)閥后氣量為:氣量:12000Nm3/h，然后進(jìn)入膨脹透平機(jī)內(nèi)，在膨脹機(jī)內(nèi)經(jīng)膨脹噴射后，帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使膨脹透平機(jī)的動(dòng)力輸出端帶動(dòng)減速箱和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)膨脹透平機(jī)的放空氣溫度降至:-30°C，壓力降至:2.5MPa，此時(shí)放空氣中氨為液相，所述液相放空氣進(jìn)入氨分離器內(nèi)；
[0010]步驟四:使步驟三中所述進(jìn)入氨分離器內(nèi)的液相放空氣進(jìn)行分離，分離后的液氨通過(guò)氨分離器底部的液氨出口進(jìn)入尿素合成系統(tǒng)中；分離后的雜質(zhì)氣體通過(guò)換熱器的管程與步驟二中所述氨含量為I %的馳放氣在第一三通匯合成為匯合氣體，所述通過(guò)換熱器的管程后雜質(zhì)氣體的溫度為10°c，壓力為2.45MPa ;所述匯合氣體溫度為15°C，流量為16000Nm3/h，氨含量為 0.7% ;
[0011]步驟五:使所述步驟四中的匯合氣體進(jìn)入洗氨塔內(nèi)，脫鹽水通過(guò)脫鹽水管道、第一栗和洗氨塔中部的脫鹽水進(jìn)口進(jìn)入洗氨塔內(nèi)，并對(duì)匯合氣體進(jìn)行凈化，凈化后的氣體進(jìn)入膜分離裝置內(nèi)進(jìn)行分離，所述凈化后的氣體氨含量小于200ppm ;
[0012]步驟六:所述步驟五中的凈化后的氣體經(jīng)膜分離裝置分離后，氫含量在95%以上的氣體通過(guò)膜分離裝置頂部的氫氣管道進(jìn)入合成氨系統(tǒng)中；所述甲烷、氮?dú)?、氬氣及部分未分離出的氫氣通過(guò)膜分離裝置底部的管道進(jìn)入LNG儲(chǔ)存裝置中；
[0013]步驟七:步驟五中所述脫鹽水對(duì)匯合氣體凈化后的氨水滴度為50滴度，50滴度的氨水與蒸氨塔底部殼程的出液口中的殘液匯合后，通過(guò)第二栗和第二凈氨塔中部的液體進(jìn)口進(jìn)入第二凈氨塔內(nèi)，與廢氣逆向吸收氨后通過(guò)第二凈氨塔底部液體出口排出，此時(shí)氨水為120滴度;
[0014]步驟八:使步驟七中所述120滴度的氨水通過(guò)第三栗和第一凈氨塔中部的液體進(jìn)口進(jìn)入第一凈氨塔內(nèi)，與氨罐馳放氣管道中進(jìn)入第一凈氨塔的馳放氣逆向吸收氨后通過(guò)第一凈氨塔底部液體出口排出，此時(shí)氨水為200滴度；
[0015]步驟九:使步驟八中所述200滴度的氨水通過(guò)第四栗和蒸氨塔上部的進(jìn)液口進(jìn)入蒸氨塔內(nèi)，與蒸氨塔底部上行蒸汽逆流蒸發(fā)后，殘液通過(guò)蒸氨塔底部的出液口和第二三通的第三端與步驟七中所述50滴度的氨水匯合后循環(huán)使用；氣相部分經(jīng)過(guò)冷媒管程換熱后通過(guò)氣氨出口管道進(jìn)入尿素合成系統(tǒng)中；所述蒸氨塔底部的上行蒸汽是指蒸氨塔底部進(jìn)入再沸器管程內(nèi)的液體與再沸器殼程內(nèi)的蒸汽換熱后的氣液混合物中的蒸汽，所述氣液混合物中的液體下行通過(guò)蒸氨塔的出液口與第二三通的第三端相連；所述上行蒸汽的溫度為195 0C ；
[0016]步驟十:冷媒通過(guò)冷媒殼層出口、換熱器的殼程和冷媒殼程進(jìn)口形成閉路水循環(huán)系統(tǒng)，所述冷媒殼層進(jìn)口的溫度為13°C。
[0017]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、可將高壓氣體通過(guò)膨脹機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，以年產(chǎn)50萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)為例，氨罐馳放氣流量為5000Nm3/h，合成塔后放空氣流量為12000Nm3/h，在回收過(guò)程中馳放氣的持續(xù)排放實(shí)現(xiàn)了氨罐的壓力穩(wěn)定和馳放氣的排出，合理的合成塔后放空設(shè)置保持了合成系統(tǒng)惰性氣體的穩(wěn)定，同時(shí)保證合成塔后放空氣中的氨含量保持最低；含氨廢氣經(jīng)過(guò)氨回收利用后可達(dá)到年回收氨(含氣氨及液氨)0.65*8000 = 5200t，在膜分離裝置可實(shí)現(xiàn)氫氣回收5500*8000 = 4400萬(wàn)Nm3，在氣體膨脹發(fā)電裝置中每年可發(fā)電量220*8000=176萬(wàn)KW *h ;具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、可將高壓氣體通過(guò)膨脹機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，且可達(dá)到無(wú)污染和零排放的優(yōu)點(diǎn)，另外，本發(fā)明在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也關(guān)注了環(huán)保效益，裝置中廢液可以達(dá)到循環(huán)利用，氣體凈化后送往LNG裝置后可以全部回收，更是做到零污染。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明包括氨罐馳放氣管道I和合成放空氣進(jìn)氣管道2，其特征在于:氨罐馳放氣管道I通過(guò)第一凈氨塔3、第二凈氨塔4、第一三通23和洗氨塔5與膜分離裝置6相連，所述膜分離裝置6頂部通過(guò)氫氣管道7與合成氨系統(tǒng)8相連，膜分離裝置6底部通過(guò)管道與LNG儲(chǔ)存裝置9相連；脫鹽水管道10通過(guò)第一栗25與洗氨塔5中部的脫鹽水進(jìn)口相連，洗氨塔5底部液體出口通過(guò)第二三通24和第二栗26與第二凈氨塔4中部的液體進(jìn)口相連，第二凈氨塔4底部液體出口通