本发明属于合成氨领域，特别是涉及氨合成系统新鲜气中含有惰性气(主要为CH4)的情况，将氨合成系统放空气进行合理回收利用。
背景技术：
氨合成反应是放热、缩小体积的可逆反应，温度、压力对此反应的化学平衡有影响。
氨合成的反应式为：
目前，工业上在使用的氨合成工艺，根据净化工艺不同主要分为两种。
一种是采用深冷净化工艺，特点是氨合成新鲜气中惰性气几乎为零，这种氨合成工艺的特点是：
①氨合成压力可以控制在10.0～15.0MPa下；
②氨合成塔的氨净值较高、阻力相对比较低；
③系统没有放空气，只有少量闪蒸气排放，排放量较少；
④实现大型氨合成系统低阻力、低能耗、高氨净值、低压运行的设计理念。
另一种是采用双甲净化工艺，由于氨合成催化剂要求合成气中的毒物CO和CO2含量必须≤10ppm，因此需要对合成气中CO和CO2毒物进行净化，采用双甲净化特点是产生少量对氨合成催化剂无影响的CH4，这种氨合成工艺根据氨合成操作压力的不同的分为两种：
一种方法是全部在10.0～15.0MPa下，完成氨合成工艺。这种方法的特点是：
①氨合成压力控制在10.0～15.0MPa下，压缩功耗相对较低；
②循环气量过大，循环功耗加大；
③氨净值相对要低，设备很大，使用催化剂量多，因此投资较高。
④放空气量大。
另一种方法是全部提升压力至20.0～32.0MPa下氨合成。此方法的缺点是：
①氢气和氮气压缩至高压进行合成，会明显增加压缩功；
②对设备材料要求比较高，不利于氨合成装置大型化发展；
因此采用双甲净化工艺时使用不同的压力的两种氨合成工艺都存在明显的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种提高氢氮气的利用率、降低生产成本的非等压氨合成联产液 化天然气(LNG)新工艺。
本发明的技术方案是将整个工艺安排在不同优势的压力下进行，即第一步氨合成首先是放在低压下完成，然后深度的氨合成放在高压下完成。工艺流程见图1。
本发明的目的可以通过下列技术方案实现：
一种非等压氨合成联产液化天然气(LNG)新工艺，其包含下列步骤：
a.将合成新鲜气进行压缩，然后通入低压氨合成塔进行低压氨合成；
b.将低压氨合成塔中的放空气与步骤a中被压缩过的合成新鲜气进行混合；
c.对混合后的放空气与合成新鲜气进行再压缩增压，然后通入高压氨合成塔进行高压氨合成；
d.对合成氨尾气回收制液化天然气(LNG)。
进一步的，所述低压氨合成阶段压力控制在10.0～15.0MPa，入塔温度控制在180～230℃，热点温度控制在330～530℃，新鲜气中的惰性气体(主要为CH4)含量控制在1～5％，入塔惰性气体含量控制在8～15％，放空气中的惰性气体含量控制在15～22％。
进一步的，所述高压氨合成阶段压力控制在20.0～32.0MPa，入塔温度控制在150～200℃，热点温度控制在300～500℃，新鲜气中的惰性气体(主要为CH4)含量控制在5～9％，入塔惰性气体含量控制在15～23％，放空气中的惰性气体含量控制在25～28％。
进一步的，所述合成氨尾气回收制液化天然气(LNG)阶段是根据合成放空气中各组分的沸点的差异，通过低温精馏的方法将气体中的组分分离出来；其中产品液化天然气(LNG)压力控制在0.1～0.4MPa，温度控制在-140～－162℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明提出的合成氨新工艺在不同压力下进行，大幅度降低放空气量，降低消耗，提高生产能力，达到节能降耗目的；
2、生产负荷得到提高，氨产量增加，由于返回压缩机的气量的减少，压缩机的有效功得到提高；
3、最大程度地利用了合成氨放空气，降低能耗并拓展合成氨的产业链，减少排放和环境污染；
4、本发明提出的合成氨新工艺对氨合成新鲜气的要求放宽，利于氨合成装置大型化。
5、本发明设置低压氨合成的优点有：
①利于氨合成项目大型化发展；
②氨合成系统阻力低、能耗低，检修方便；
③新鲜气不全部去低压氨合成系统，降低了低压氨合成系统的设备投资。
6、本发明设置高压氨合成的优点有：
①提高了低压氨合成放空气的利用率，降低消耗；
②同等气量的情况下，氨净值高；
③设备大小相对小一些，投资省。
7、本发明设置联产液化天然气(LNG)的优点有：
①工艺流程简单，生产成本低，产品效益好，具有较强抵御市场风险的能力；
②解决如何以较小的能耗实现尾气的净化和分离问题。
附图说明
图1是非等压氨合成联产液化天然气(LNG)新工艺的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种非等压氨合成联产液化天然气(LNG)新工艺，其主要包含的步骤为：a.低压氨合成；b.增压；c.高压氨合成；d.合成氨尾气回收制液化天然气(LNG)。
实施例1
将合成新鲜气压缩至14MPa后分两路，一路通入φ2600mm低压氨合成塔，入塔温度控制在180～230℃，惰性气体含量约10％，合成塔热点温度控制在360～400℃下合成氨，放空气中CH4含量控制在约18％；低压氨合成放空气与另一路合成新鲜气增压至28.5MPa，通入φ1200mm高压氨合成塔，入塔温度控制在180～230℃，惰性气体含量约22％，高压下合成氨；高压氨合成放空气中CH4含量约28％，去除回收制液化天然气(LNG)，其余的氢氮气回系统，作为氨合成的新鲜气。
实施例2
将合成新鲜气压缩至13.5MPa后分三路，一路、二路分别通入φ1800mm低压氨合成塔，入塔温度控制在180～230℃，使含有约8％惰性气的合成新鲜气在低压下合成氨，两路中放空气中惰性气含量控制在约10％，将两路放空气与第三路合成新鲜气增压至28.5MPa，通入φ1200mm高压氨合成塔，入塔温度控制在180～230℃，惰性气体含量约22％，高压下合成氨。高压氨合成放空气中CH4含量约27％，去除回收制液化天然气(LNG)，其余的氢氮气回系统，作为氨合成的新鲜气。
实施例3
将合成新鲜气压缩至13.5MPa后分三路，一路、二路分别通入φ1800mm低压氨合成塔，入塔温度控制在180～230℃，使含有约8％惰性气的合成气在低压下合成氨，两路中放空气中惰性气含量控制在约15％，将两路放空气与第三路合成新鲜气增压至20.0MPa， 通入φ1600mm，入塔温度控制在180～230℃，惰性气体含量约20％，高压下合成氨。高压氨合成放空气中CH4含量约26％，去除回收制液化天然气(LNG)，其余的氢氮气回系统，作为氨合成的新鲜气。
实施例4
将合成新鲜气压缩至14MPa后分两路，一路通入φ2600mm低压氨合成塔，入塔温度控制在180～230℃，惰性气体含量约8％，合成塔热点温度控制在360～400℃下合成氨，放空气中CH4含量控制在约16％；低压氨合成放空气与另一路合成新鲜气增压至20MPa，通入φ1600mm，入塔温度控制在180～230℃，惰性气体含量约20％，高压下合成氨；高压氨合成放空气中CH4含量约26％，去除回收制液化天然气(LNG)，其余的氢氮气回系统，作为氨合成的新鲜气。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。