合成氨系统放空气中气氨和氢回收系统的制作方法

本实用新型涉及一种合成氨系统放空气中气氨和氢回收系统，属于化工生产领域。

背景技术：

合成氨是国民经济的支柱产业，产量居各种化工产品首位，同时也是能源消耗大户，世界上大约有10％的能源用于合成氨。随着能源、环境双重危机的日益加剧，合成氨装置的节能减排势在必行。

目前合成氨的驰放气的氢氨回收工艺为分别用高压洗氨塔对驰放气进行洗氨，低压洗氨塔对液氨储罐、液氨排放槽以及液氨球罐出来的氨闪蒸气进行洗氨，洗氨后的驰放气进入冷却器利用循环水进行冷却，驰放气中的饱和水及雾沫经过冷却后进入分离器分离水分，然后进入预热器预热，最后进入H2/N2膜分离器，所述H2/N2膜分离器分离出来的氢气去压缩系统，未彻底分离的氮氢混合气去燃料管网。

从高压洗氨塔出来的稀氨水的浓度为7-9％，低压洗氨塔出来的稀氨水的浓度分别为10％左右，稀氨水浓度均过低，无法直接外卖。目前的做法是再将从高压洗氨塔出来的稀氨水以及从低压洗氨塔出来的稀氨水一起送入蒸氨系统蒸馏回收氨，回收的液氨去储槽，这需要消耗大量的蒸汽，造成运行费用高，不利于节能减排。

为此我们做了改进，脱盐水在高压洗氨塔中洗涤驰放气中的气氨后变成稀氨水，稀氨水浓度在10-12％左右，通过液位调节阀后进入循环冷却器的进口，氨水经过循环冷却器冷却后从低压洗氨塔的中部进入，氨水在塔内继续吸收从液氨球罐和氨车来的气氨，低压洗氨塔内的氨水浓度维持在18-25％左右，氨水从低压洗氨塔的底部出来后进入低压洗氨泵，氨水经过低压洗氨泵加压后一部分进入循环冷却器进行循环使用，一部分氨水通过流量计和流量调节阀后送到氨水储槽进行储存。在氨水管线上设置有一个现场取样分析点，用来定期对氨水浓度进行取样并分析。

在使用过程中发现该系统依然存在以下问题：

(1)、由于低压洗氨塔出来的氨水是作为产品进行外卖的，所以按照购买厂家的要求，氨水浓度必须维持在20～21％，氨水浓度＜20％，则氨水产品无法进行外卖。正常生产情况下，从高压洗氨塔底部出来的稀氨水浓度在10～12％左右，稀氨水进入低压洗氨塔再次与来自液氨球罐和氨车装氨时排出的闪蒸气进行洗涤，这样稀氨水的浓度完全能达到购买厂家的要求。但是如果外卖液氨减少，从氨车装氨时排出的闪蒸气量大幅度减少，这就造成了低压洗氨塔出口的稀氨水浓度达不到购买厂家的要求，稀氨水产品浓度指标不合格，直接造成销售收入的减少，同时也增加了处理稀氨水的生产成本。

(2)、当高压洗氨塔停车卸压时，如果此时球罐和氨车的闪蒸气还需排入低压洗氨塔进行洗涤吸收，就必须维持低压洗氨塔生产的正常运行，低压洗氨塔的操作压力控制在1.2MPa左右。由于高压洗氨塔停车泄压，导致低压洗氨塔内的氨水回灌到高压洗氨塔内，当高压洗氨塔内被氨水灌满后，氨水会溢流至后续工序，严重时会损坏H2/N2膜分离器内的膜管，造成严重的安全事故和生产事故。

(3)夏天气温高的时候，循环水的上水温度在30℃左右，从高压洗氨塔顶部出来的驰放气温度在28℃左右，这时驰放气进入原料气冷却器，驰放气的温度不但不能被循环水降温，还被循环水进行加热，导致驰放气中的饱和水和雾沫无法得到有效冷却分离，严重威胁后续工序膜分离器的运行安全。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种合成氨系统放空气中气氨和氢回收系统，保证氨水产品持续稳定的达到客户要求的浓度，避免氨水倒流回高压洗氨塔，降低生产中对H2/N2膜分离器造成的危害，解决了驰放气的冷却问题。

为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种合成氨系统放空气中气氨和氢回收系统，包括高压洗氨塔、低压洗氨塔、原料气冷却器、驰放气分离器、原料气加热器和H2/N2膜分离器，来自液氨球罐和氨车的闪蒸汽从低压洗氨塔的下部进口进入，所述低压洗氨塔的上部脱盐水进口与高压洗氨泵相连，其特征在于：所述高压洗氨塔包括第一高压洗氨塔和第二高压洗氨塔，来自合成系统的驰放气从第一高压洗氨塔下部气体进口进入，所述第一高压洗氨塔的顶部气体出口与第二高压洗氨塔下部的气体进口相连，所述第二高压洗氨塔的上部脱盐水进口与所述高压洗氨泵相连，所述第二高压洗氨塔的塔底洗氨水出口与第一高压洗氨塔的上部进水口相连，所述第二高压洗氨塔的顶部气体出口与所述原料气冷却器的热侧进口相连，所述原料气冷却器的冷侧出口与所述驰放气分离器相连，所述驰放气分离器的气体出口与所述原料气加热器相连，所述原料气加热器的气体出口与所述H2/N2膜分离器相连，所述原料气冷却器的冷侧进口与氨冷却器的冷侧出口相连，所述原料气冷却器的热侧出口与脱盐水罐相连；

所述氨冷却器的热侧进口与脱盐水管相连，所述氨冷却器的冷侧进口与液氨管道相连，所述氨冷却器的热侧出口连接气氨管道；

所述第一高压洗氨塔的底部氨水出口管线与循环冷却器相连，所述第一高压洗氨塔的底部氨水出口管线上设置有液位调节阀和止回阀，所述循环冷却器的氨水出口与低压洗氨塔的中部进口相连，所述低压洗氨塔的底部稀氨水出口与低压洗氨泵相连，所述低压洗氨泵与氨水槽和循环冷却器相连。

来自合成系统的驰放气首先进入第一高压洗氨塔，与来自第二高压洗氨塔的稀氨水在塔内进行逆流接触洗涤，驰放气从第一高压洗氨塔的顶部出来后进入第二高压洗氨塔，来自高压洗氨泵的脱盐水从第二高压洗氨塔的上部进入，脱盐水与驰放气在塔内进行逆流接触洗涤，经过两次洗涤后的驰放气从第二高压洗氨塔的顶部出去。稀氨水从第二高压洗氨塔的底部出来后被送到第一高压洗氨塔继续对驰放气进行洗涤吸收，稀氨水最后从第一高压洗氨塔的底部出来后被送到低压洗氨塔继续进行使用。

采用液氨对脱盐水进行冷却(降温到8-10℃)，再将冷却后的脱盐水输送到原料气冷却器用于冷却驰放气，驰放气然后进入驰放气分离器进行水分离，分离水后的驰放气进入原料气加热器进行加热，加热后的驰放气进入H2/N2膜分离器分离氢气。分离后的氢气回压缩装置利用，分离氢气后的气体去燃料系统燃烧。

脱盐水冷却驰放气后去脱盐水罐。第一高压洗氨塔的底部氨水出口管线上设置有液位调节阀和止回阀，避免低压洗氨塔内的氨水回到高压洗氨塔内。

第一高压洗氨塔的氨水经过循环冷却器冷却后从低压洗氨塔的中部进入，氨水在塔内继续吸收从液氨球罐和氨车来的闪蒸汽的气氨，氨水从低压洗氨塔的底部出来后进入低压洗氨泵，氨水经过低压洗氨泵加压后一部分进入循环冷却器进行循环使用，一部分氨水通过流量计和流量调节阀后送到氨水储槽进行储存。在氨水管线上设置有一个现场取样分析点，用来定期对氨水浓度进行取样并分析。

原来从高压洗氨塔出来的氨水浓度在10～12％左右，经过串联改造后的洗氨流程，从第一高压洗氨塔出来的氨水浓度能提高至15～18％左右，即使在氨车闪蒸气减少的情况下，从低压洗氨塔出来的氨水浓度也能达到20～21％，符合购买厂家要求，氨水的产品质量得到保证。

上述方案中：所述第二高压洗氨塔的塔底洗氨水出口与第一高压洗氨塔的上部进水口相连的管道上设置有加压泵。

上述方案中：所述低压洗氨泵与氨水槽相连的管道上设置有流量计和流量调节阀。

有益效果：本实用新型改进后的系统能持续保证低压洗氨塔出来的氨水浓度达到20～21％，满足客户的需求，避免低压洗氨塔内的氨水倒流入高压洗氨塔，杜绝了氨水可能进入膜分离器带来的危害，决了夏天由于循环水温度高无法冷却驰放气的问题。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1所示，合成氨系统放空气中气氨和氢回收系统由第一高压洗氨塔1、第二高压洗氨塔2、低压洗氨塔3、原料气冷却器4、驰放气分离器5、原料气分离器6、H2/N2膜分离器7、高压洗氨泵8、脱盐水罐9、氨冷却器10、循环冷却器11、低压洗氨泵12、氨水槽13、加压泵14、液位调节阀16、流量计16、流量调节阀17和止回阀18组成。

来自合成系统的驰放气从第一高压洗氨塔1下部气体进口进入，第一高压洗氨塔1的顶部气体出口与第二高压洗氨塔2下部的气体进口相连，第二高压洗氨塔2的上部脱盐水进口与高压洗氨泵8相连，第二高压洗氨塔2的塔底洗氨水出口与第一高压洗氨塔1的上部进水口相连，第二高压洗氨塔2的塔底洗氨水出口与第一高压洗氨塔1的上部进水口相连的管道上设置有加压泵14。

第二高压洗氨塔2的顶部气体出口与原料气冷却器4的热侧进口相连，原料气冷却器4的冷侧出口与驰放气分离器5相连，驰放气分离器5的气体出口与原料气加热器6相连，原料气加热器6的气体出口与H2/N2膜分离器7相连，原料气冷却器4的冷侧进口与氨冷却器10的冷侧出口相连，原料气冷却器10的热侧出口与脱盐水罐9相连，脱盐水罐9内的水通过高压洗氨泵8抽到第二高压洗氨塔2和低压洗氨塔3。

氨冷却器10的热侧进口与脱盐水管相连，氨冷却器10的冷侧进口与液氨管道相连，氨冷却器10的热侧出口连接气氨管道.

第一高压洗氨塔1的底部氨水出口管线与循环冷却器11相连，第一高压洗氨塔1的底部氨水出口管线上设置有液位调节阀15和止回阀18，循环冷却器11的氨水出口与低压洗氨塔3的中部进口相连，来自液氨球罐和氨车的闪蒸汽从低压洗氨塔3的下部进口进入，低压洗氨塔3的上部脱盐水进口与高压洗氨泵8相连，低压洗氨塔3的底部稀氨水出口与低压洗氨泵12相连，低压洗氨泵12与氨水槽13和循环冷却器11相连。低压洗氨泵12与氨水槽13相连的管道上设置有流量计16和流量调节阀17。

本实用新型不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。