合成氨废气回收利用装置及其回收利用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合成氨废气处理技术领域，具体涉及一种合成氨废气回收利用装置及其回收利用方法。
【背景技术】
[0002]氨是典型的有毒有害工业气态污染物之一，大量含氨工业尾气直接排入大气，不仅造成合成氨产品的损失，而且恶化了人们的生存环境。氨在大气中被氧化生成NOx，形成酸雨，进而氧化成硝酸盐，进入水循环系统，污染地下水。另外，氨对人体健康会造成危害，严重者会引发肺部感染和呼吸衰竭导致死亡。
[0003]氨污染主要来源于合成氨生产的弛放气和放空气以及尿素造粒塔的高空排放尾气等，其中80%以上的含氨废气来自于合成氨氨罐弛放气及合成放空气。随着我国合成氨工业的快速发展，合成氨产量持续上升，含氨废气的排放量也将进一步增加，因此，一种能够将合成高压放空气能量的转化回收、氢气的分离利用，氨的净化吸收、零排放无污染的系统及工艺成为一种迫切需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷而提供一种提供结构简单、设计合理、可将多种气体通过高压来实现能量转换，且可达到无污染和零排放的合成氨废气回收利用装置及其回收利用方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的:包括氨罐驰放气管道和合成放空气进气管道，氨罐驰放气管道通过第一净氨塔、第二净氨塔、第一三通和洗氨塔与膜分离装置相连，所述膜分离装置顶部通过氢气管道与合成氨系统相连，膜分离装置底部通过管道与LNG储存装置相连；脱盐水管道通过第一栗与洗氨塔中部的脱盐水进口相连，洗氨塔底部液体出口通过第二三通和第二栗与第二净氨塔中部的液体进口相连，第二净氨塔底部液体出口通过第三栗与第一净氨塔中部的液体进口相连，第一净氨塔底部液体出口通过第四栗与蒸氨塔上部的进液口相连，蒸氨塔底部的出液口通过管道与第二三通的第三端相连，蒸汽进口管道通过再沸器壳程与蒸汽出口管道相连，蒸氨塔下部的出口通过再沸器管程与蒸氨塔下部的进口相连；所述合成放空气进气管道通过膨胀透平机依次与氨分离器和换热器的管程相连，换热器的管程出口通过管道与第一三通的第三端相连，所述膨胀透平机的动力输出端通过减速箱与发电机相连，所述蒸氨塔的内上部设有冷媒壳层进口和冷媒壳层出口，蒸氨塔的顶部设有气氨出口管道，所述冷媒壳层出口通过管道与换热器的壳程进口相连，换热器的壳程出口与冷媒壳层进口相连；所述氨分离器底部的液氨出口和气氨出口管道分别通过管道与尿素合成系统相连。所述氨罐驰放气管道与第一净氨塔之间设有压力调节阀和第一流量计；所述合成放空气进气管道与膨胀透平机之间设有流量调节阀和第二流量计。
[0006]—种合成氨废气回收利用装置的回收利用方法，包括如下步骤:
[0007]步骤一:氨罐驰放气管道内的驰放气，其压力为:2.5MPa，氨含量为:17%，其经过压力调节阀调节后压力为:2.5MPa，流量为:5000Nm3/h，然后进入第一净氨塔内与第一净氨塔中部液体进口中的低浓度氨水逆向吸收氨后废气通过管道进入第二净氨塔内，所述废气中氨含量降低至2.5% ；
[0008]步骤二:使步骤一中所述进入第二净氨塔内的废气与第二净氨塔中部的液体进口的低浓度氨水逆向吸收氨后氨含量为I %的驰放气进入第一三通；
[0009]步骤三:合成放空气进气管道内的放空气，其压力为:18.5MPa，氨含量为5%，经过流量调节阀后气量为:气量:12000Nm3/h，然后进入膨胀透平机内，在膨胀机内经膨胀喷射后，带动叶轮高速旋转，驱使膨胀透平机的动力输出端带动减速箱和发电机转动，经过膨胀透平机的放空气温度降至:-30°C，压力降至:2.5MPa，此时放空气中氨为液相，所述液相放空气进入氨分离器内；
[0010]步骤四:使步骤三中所述进入氨分离器内的液相放空气进行分离，分离后的液氨通过氨分离器底部的液氨出口进入尿素合成系统中；分离后的杂质气体通过换热器的管程与步骤二中所述氨含量为I %的驰放气在第一三通汇合成为汇合气体，所述通过换热器的管程后杂质气体的温度为10°c，压力为2.45MPa ;所述汇合气体温度为15°C，流量为16000Nm3/h，氨含量为 0.7% ;
[0011]步骤五:使所述步骤四中的汇合气体进入洗氨塔内，脱盐水通过脱盐水管道、第一栗和洗氨塔中部的脱盐水进口进入洗氨塔内，并对汇合气体进行净化，净化后的气体进入膜分离装置内进行分离，所述净化后的气体氨含量小于200ppm ;
[0012]步骤六:所述步骤五中的净化后的气体经膜分离装置分离后，氢含量在95%以上的气体通过膜分离装置顶部的氢气管道进入合成氨系统中；所述甲烷、氮气、氩气及部分未分离出的氢气通过膜分离装置底部的管道进入LNG储存装置中；
[0013]步骤七:步骤五中所述脱盐水对汇合气体净化后的氨水滴度为50滴度，50滴度的氨水与蒸氨塔底部壳程的出液口中的残液汇合后，通过第二栗和第二净氨塔中部的液体进口进入第二净氨塔内，与废气逆向吸收氨后通过第二净氨塔底部液体出口排出，此时氨水为120滴度;
[0014]步骤八:使步骤七中所述120滴度的氨水通过第三栗和第一净氨塔中部的液体进口进入第一净氨塔内，与氨罐驰放气管道中进入第一净氨塔的驰放气逆向吸收氨后通过第一净氨塔底部液体出口排出，此时氨水为200滴度；
[0015]步骤九:使步骤八中所述200滴度的氨水通过第四栗和蒸氨塔上部的进液口进入蒸氨塔内，与蒸氨塔底部上行蒸汽逆流蒸发后，残液通过蒸氨塔底部的出液口和第二三通的第三端与步骤七中所述50滴度的氨水汇合后循环使用；气相部分经过冷媒管程换热后通过气氨出口管道进入尿素合成系统中；所述蒸氨塔底部的上行蒸汽是指蒸氨塔底部进入再沸器管程内的液体与再沸器壳程内的蒸汽换热后的气液混合物中的蒸汽，所述气液混合物中的液体下行通过蒸氨塔的出液口与第二三通的第三端相连；所述上行蒸汽的温度为195 0C ；
[0016]步骤十:冷媒通过冷媒壳层出口、换热器的壳程和冷媒壳程进口形成闭路水循环系统，所述冷媒壳层进口的温度为13°C。
[0017]本发明设计合理、可将高压气体通过膨胀机来实现能量转换，以年产50万吨合成氨生产为例，氨罐驰放气流量为5000Nm3/h，合成塔后放空气流量为12000Nm3/h，在回收过程中驰放气的持续排放实现了氨罐的压力稳定和驰放气的排出，合理的合成塔后放空设置保持了合成系统惰性气体的稳定，同时保证合成塔后放空气中的氨含量保持最低；含氨废气经过氨回收利用后可达到年回收氨(含气氨及液氨)0.65*8000 = 5200t，在膜分离装置可实现氢气回收5500*8000 = 4400万Nm3，在气体膨胀发电装置中每年可发电量220*8000=176万KW *h ;具有结构简单、设计合理、可将高压气体通过膨胀机来实现能量转换，且可达到无污染和零排放的优点，另外，本发明在创造经济效益的同时，也关注了环保效益，装置中废液可以达到循环利用，气体净化后送往LNG装置后可以全部回收，更是做到零污染。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
[0020]如图1所示，本发明包括氨罐驰放气管道I和合成放空气进气管道2，其特征在于:氨罐驰放气管道I通过第一净氨塔3、第二净氨塔4、第一三通23和洗氨塔5与膜分离装置6相连，所述膜分离装置6顶部通过氢气管道7与合成氨系统8相连，膜分离装置6底部通过管道与LNG储存装置9相连；脱盐水管道10通过第一栗25与洗氨塔5中部的脱盐水进口相连，洗氨塔5底部液体出口通过第二三通24和第二栗26与第二净氨塔4中部的液体进口相连，第二净氨塔4底部液体出口通