一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，该方法回收了合成氨放空气、驰放气中的氢气、氨、CH4、氩气，减少了环境污染，达到放空气、驰放气的资源化利用。
【专利说明】一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工尾气回收及综合利用领域，尤其涉及一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法。
【背景技术】
[0002] 合成氨厂排放的尾气中含甲烷、氮气、氢气、氩气及氨气等，同时合成氨生产中还排放二氧化碳。而国内还没有较好的处理合成氨尾气的方法，目前氮肥厂的合成氨尾气都采取燃烧或直接放空的方法，这种做法不仅浪费了能源、污染了环境，同时也降低了氮肥厂的经济效益。其中的有益的甲烷与氩气无法得到回收。
[0003]迫于目前环境污染的日益严重，能源的日益匮乏，业界急需一种处理合成氨尾气的方法，可以将尾气中的氨、甲烷、氢气回收，变废为宝，避免环境的污染及能源的浪费。
【发明内容】
[0004]本明所要解决的技术问题在于提出一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0005]步骤一:
[0006]合成氨放空气、驰放气的净化:压力为25_30MPa合成氨放空气经薄膜调节阀减压至6-12MPa，氨库来的驰放气进入无动力氨回收系统回收其中的氨后与减压后的放空气混合一起进入高压水洗塔，除去气体中剩余氨，除氨的气体经气液分离器、加热器，温度由水洗后的30°C左右升至40_55°C,氨含量小于50ppm,进入膜分离系统,提取混合气中的氢气，压力为1.5-1.8Mpa，提氢后的混合气压力降为4.0-4.5Mpa，进入分子筛吸附系统除去其中的水分，水分含量< lppm。
[0007]步骤二:
[0008]净化后的混合气的深冷液化:净化后的混合气进入主换热器，被冷却到-13 7 °C — 14 (TC，然后进入气液分离器，出气液分离器的液体进入精馏塔底部的蒸发器进一步降温后(温度降至_148°C )，进入过冷器，与出精馏塔的尾气进行换热，经减压节流与出气液分离器经减压节流的气体混合进入精馏塔，混合气体的温度降至-159°C -162°C，进入精馏塔的物料经传质、传热，液态甲烷由精馏塔底部排出，不凝的氮气、氩气从精馏塔顶部排出，经过冷器、主换热器回收冷量复热后送出。
[0009]步骤三:
[0010]复热后，所述复热后气体温度20°C -25°C，气体经加热器加热到180-210°c后，送入分子筛吸附系统中作为再生气使用。
[0011]还包括步骤四，将步骤二中从精馏塔顶部分离出来的不凝气体(甲烷含量(lppm)送入氩气液化装置，通过冷却、精馏工艺将其中的氩气液化，并将液化氩气从氩气液化装置中分离出来。
[0012]所述分子筛吸附系统，由两台分子筛吸附器组成，分子筛吸附器为立式圆筒体、筒体里面装填5A球型8X 12日分子筛，当净化后的混合气通过分子筛吸附器时，装填的分子筛将混合气中的水分吸附，吸附饱和后，切换到另一分子筛吸附器继续吸附，吸附水分后的分子筛由180-210°C的再生气反向再生，分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。(吸附温度40°C，压力4.5MPa，再生温度180-210°C )
[0013]所述主换热器、过冷器所需要的冷量由混合制冷剂N2-CH4提供，节能10% -20%。
[0014]所述氩气液化装置所需冷量由混合制冷剂N2-CH4提供，节能10% -20%。
[0015]从氩气液化装置中分离出来的液化氩气的温度为_185°C —195°C，压力为0.24MPa,液IS含量大于99%。
[0016]有益效果:
[0017]1、甲烷回收率高于90%，液化甲烷纯度大于95% ；
[0018]2、氩气回收率高于90%，液氩纯度大于99% ;
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0020]图1为本发明的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷流程图
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0022]图1为本发明的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷及液氩的系统的示意图，如图1所示，该装置主要包括:无动力氨回收装置、高压水洗塔、汽水分离器、加热器、膜分离系统、分子筛吸附系统、主换热器、气液分离器、精馏塔、液态甲烷储罐、膨胀机、过冷器、N2-CH4冷却循环系统、IS气液化装置。
[0023]所述无动力氨回收装置，脱除驰放气氨气，与高压水洗塔连接，所述高压水清洗塔，脱除合成氨放空气中的氨气；汽水分离器，与所述高压水清洗塔连接将除氨后的混合气中的水分分离，加热器，与所述的高压水清洗塔连接将水洗后混合气由30°C加热到400C _55°C，膜分离系统，与所述加热器连接，提取混合气中的氢气；分子筛吸附系统，与所述膜分离系统连接，经所述分子筛吸附系统除去混合气中的H2O,净化后的气体进入主换热器进行换热冷却，一部分甲烷被冷却成为液体，出主换热器后进入气液分离器，出气液分离器的液体进入精馏塔底部蒸发器进一步降温后，进入过冷器，与出精馏塔的尾气进行换热，经减压节流与出气液分离器经减压节流的气体混合进入精馏塔，进入精馏塔的物料经传质、传热，液态甲烷由精馏塔底部排出进入液态甲烷储罐，精馏塔顶部出来的未被冷凝的氮气、氩气经过冷器、主换热器回收冷量后进入分子筛吸附系统用作分子筛吸附系统再生气，或者精馏塔顶部出来的未被冷凝的氮气、氩气进入氩气液化装置冷却，液化精馏，以制取液化氩气。
[0024]所述N2-CH4膨胀制冷系统，与所述过冷器及所述氩气液化装置分别连接，以提供所述过冷器与所述氩气液化装置所需要的冷量。
[0025]一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0026]步骤一:[0027]合成氨放空气、驰放气的净化:压力为25_30MPa合成氨放空气经薄膜调节阀减压至6_12MPa，氨库来的驰放气进入无动力氨回收系统回收其中的氨后与减压后的放空气混合一起进入高压水洗塔，除去气体中剩余氨，除氨的气体经气液分离器、加热器，温度由水洗后的30°C左右升至40_55°C,氨含量小于50ppm,进入膜分离系统,提取混合气中的氢气，压力为1.5-1.8Mpa，提氢后的混合气压力降为4.0-4.5Mpa，进入分子筛吸附系统除去其中的水分，水分含量< lppm。
[0028]步骤二:
[0029]净化后的混合气的深冷液化:净化后的混合气进入主换热器，被冷却到-13 7 °C — 14 (TC，然后进入气液分离器，出气液分离器的液体进入精馏塔底部的蒸发器进一步降温后(温度降至_148°C )，进入过冷器，与出精馏塔的尾气进行换热，经减压节流与出气液分离器经减压节流的气体混合进入精馏塔，混合气体的温度降至-159°C -162°C，进入精馏塔的物料经传质、传热，液态甲烷由精馏塔底部排出，不凝的氮气、氩气从精馏塔顶部排出，经过冷器、主换热器回收冷量复热后送出。
[0030]步骤三:
[0031]复热后，所述复热后气体温度20°C _25°C，气体经加热器加热到180-210°C后，送入分子筛吸附系统中作为再生气使用。
[0032]还包括步骤四，将步骤二中从精馏塔顶部分离出来的不凝气体(甲烷含量(lppm)送入氩气液化装置，通过冷却、精馏工艺将其中的氩气液化，并将液化氩气从氩气液化装置中分离出来。
[0033]所述分子筛吸附系统，由两台分子筛吸附器组成，分子筛吸附器为立式圆筒体、筒体里面装填5A球型8 X 12目分子筛，当净化后的混合气通过分子筛吸附器时，装填的分子筛将混合气中的水分吸附，吸附饱和后，切换到另一分子筛吸附器继续吸附，吸附水分后的分子筛由180-210°C的再生气反向再生，分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。(吸附温度40°C，压力4.5MPa，再生温度180-210°C )。
[0034]所述主换热器、过冷器所需要的冷量由混合制冷剂N2-CH4提供，节能10% -20%。
[0035]所述氩气液化装置所需冷量由混合制冷剂N2-CH4提供，节能10% -20%。
[0036]从氩气液化装置中分离出来的液化氩气的温度为_185°C —195°C，压力为
0.24MPa,液IS含量大于99%。
[0037]本发明的方法回收了合成氨放空气、驰放气中的能源，并减少了温室气体排放，有效的回收了合成氨尾气中的甲烷，制得了液化甲烷；并且回收了合成氨尾气中的氩气，制得了液氩；减少了合成氨厂甲烷排放量，降低了污染。
[0038]应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一: 合成氨放空气、驰放气的净化:压力为25-30MPa合成氨放空气经薄膜调节阀减压至6-12MPa，氨库来的驰放气进入无动力氨回收系统回收其中的氨后与减压后的放空气混合一起进入高压水洗塔，除去气体中剩余氨，除氨的气体经气液分离器、加热器，温度由水洗后的30°C左右升至40_55°C,氨含量小于50ppm,进入膜分离系统,提取混合气中的氢气,压力为1.5-1.8Mpa，提氢后的混合气压力降为4.0-4.5Mpa，进入分子筛吸附系统除去其中的水分，水分含量< lppm。 步骤二: 净化后的混合气的深冷液化:净化后的混合气进入主换热器，被冷却到-137°C -140°C，然后进入气液分离器，出气液分离器的液体进入精馏塔底部的蒸发器进一步降温后(温度降至_148°C )，进入过冷器，与出精馏塔的尾气进行换热，经减压节流与出气液分离器经减压节流的气体混合进入精馏塔，混合气体的温度降至-159°C _162°C，进入精馏塔的物料经传质、传热，液态甲烷由精馏塔底部排出，不凝的氮气、氩气从精馏塔顶部排出，经过冷器、主换热器回收冷量复热后送出。 步骤三: 复热后，所述复热后气体温度 20°C _25°C，气体经加热器加热到180-210°C后，送入分子筛吸附系统中作为再生气使用。
2.根据权利要求1所述的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，还包括步骤四，将步骤二中从精馏塔顶部分离出来的不凝气体(甲烷含量< lppm)送入氩气液化装置，通过冷却、精馏工艺将其中的氩气液化，并将液化氩气从氩气液化装置中分离出来。
3.根据权利要求1所述的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，所述分子筛吸附系统，由两台分子筛吸附器组成，分子筛吸附器为立式圆筒体、筒体里面装填5A球型8 X 12日分子筛，当净化后的混合气通过分子筛吸附器时，装填的分子筛将混合气中的水分吸附，吸附饱和后，切换到另一分子筛吸附器继续吸附，吸附水分后的分子筛由180-210°C的再生气反向再生，分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。(吸附温度40°C，压力4.5MPa，再生温度180-210°C )
4.根据权利要求1所述的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，所述主换热器、过冷器所需要的冷量由混合制冷剂N2-CH4提供，节能10% -20%。
5.根据权利要求2所述的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，所述氩气液化装置所需冷量由混合制冷剂N2-CH4提供，节能10% -20%。
6.根据权利要求2所述的利用合成氨放空气、驰放气制取液化甲烷的方法，其特征在于，从氩气液化装置中分离出来的液化氩气的温度为_185°C —195°C，压力为0.24MPa，液IS含量大于99%。
【文档编号】C01C1/12GK103539603SQ201310467844
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】孟广银, 吴文慧, 王志勇, 张成胜, 何树文, 陈振伟, 王绪春 申请人:山东润银生物化工股份有限公司