三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离装置及方法与流程

本发明涉及三胺尾气处理，特别是一种三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离装置及方法。

背景技术：

1、目前三聚氰胺生产过程主要采用尿素为原料，转化率仅为30%左右，而三分之二以上的尿素原料被分解为氨、二氧化碳混合气。对于尾气的回收利用，主要采用水溶液循环法和无水循环法。无水循环法工艺复杂，而水溶液循环法中主要采用的是平衡级分离原理。目前为止，非平衡级分离仅仅停留在理论研究上，非平衡级分离的基本原理是通过缩短气液接触时间，在氨碳混合气体的分离中优先选择吸收氨，使得吸收液中氨碳比较高。

2、吸收过程是放热的化学反应过程，反应如下：

3、nh3+h2o<＝>nh4oh+q

4、2nh3+ co2+ h2o<＝>（nh4）2co3+ q

5、当用水分别吸收氨和二氧化碳时，氨不仅溶解度大，而且溶解速度也快得多。但若用水吸收氨和二氧化碳的混合气体，由于二者在水中能发生化合反应，当气液达到平衡时，气体与液体中氨与二氧化碳的比例几乎相等，即不能使氨与二氧化碳分离。若当气液还远未达到平衡时，就使气液脱离接触，结果将大不一样。开始吸收时，吸收液中氨的浓度上升很快，而二氧化碳的浓度则上升较慢。即在接触时间很短时，氨的吸收速率比二氧化碳的大得多，随着时间的延长，二者的吸收速度都逐渐减小，但二氧化碳减小的慢。当时间进一步延长，二者的吸收速率相等，浓度趋于饱和，气液达到平衡时，二者的浓度将相等。由此可见，只要控制吸收接触时间，就可利用速率的差异实现氨碳的分离。

6、目前，对于三胺尾气的非平衡吸收分离的工程装置较少，而三胺尾气非平衡吸收工程化应用的难点也主要集中在非平衡吸收系统上，核心问题是控制吸收接触时间以达到分离要求，以及如何使得吸收液中的氨气能够快速有效的分离出来。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离装置及方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离装置，包括有

3、尾气洗涤系统：用于去除尾气中的非挥发性物质；

4、非平衡吸收系统：用于分离尾气中的nh3和co2，获得非平衡吸收液和co2气体；

5、氨分离系统：用于解吸来自非平衡吸收系统的非平衡吸收液，以分离氨气和水分并排出氨碳循环液；

6、脱碳系统：用于处理氨分离系统排出的氨碳循环液；

7、所述非平衡吸收系统包括吸收器、吸收液贮罐、冷却器；所述非平衡吸收系统还连接有碳洗塔；

8、所述吸收器包括串联的第一吸收组、第二吸收组、第三吸收组；所述氨分离系统分离出的水分依次逆流经过第三吸收组、第二吸收组和第一吸收组；

9、所述吸收液贮罐包括依次溢流连接第一贮存段、第二贮存段和第三贮存段；所述第一贮存段用于接收第三吸收组的吸收液；所述第二贮存段用于接收第二吸收组的吸收液；所述第三贮存段用于接收第一吸收组的吸收液并与氨分离系统连接；

10、所述冷却器采用冷水降温，所述冷却器用于对非平衡吸收过程降温。

11、所述是第一吸收组由六个吸收器并联组成；所述第二吸收组由四个吸收器并联组成；所述第三吸收组由三个吸收器并联组成。

12、所述尾气洗涤系统包括有尾气洗涤塔和排放液蒸发器；所述尾气洗涤塔的气相出口与非平衡吸收系统连接；所述尾气洗涤塔的液相出口与排放液蒸发器连接。

13、所述氨分离系统包括解吸塔和精馏塔；所述第三贮存段的排出口分别与解吸塔和精馏塔连接；所述解吸塔的液相出口且与第三吸收器连接；所述解吸塔的气相出口通过空冷器连接至精馏塔气相进口；所述精馏塔的液相出口与脱碳系统连接。

14、所述精馏塔的气相出口依次连接有前置冷却器、气液分离器、螺杆式氨压缩机、蒸发式冷凝器、贮氨器；

15、所述前置冷却器用于对氨气进行降温；

16、所述气液分离器用于脱去氨气中的水分；

17、所述螺杆式氨压缩机用于对氨气进行加压；

18、所述蒸发式冷凝器用于冷凝氨气形成液氨；

19、所述前置冷却器采用冷水降温。

20、所述氨分离系统还包括有解吸塔再沸器、解吸气换热器、解吸液换热器；所述解吸塔再沸器用于向解吸塔提供热量；第三贮存段的吸收液排出口还连接有解吸塔回冷器和解吸液换热器；所述解吸塔的液相出口还连接有解吸塔回冷器和解吸液换热器；所述解吸塔的气相出口与解吸气换热器连接。

21、所述脱碳系统包括脱碳塔和脱碳塔再沸器；所述脱碳塔的中部与精馏塔的液相出口连接；所述脱碳塔气相出口连接与非平衡吸收的第一吸收组连接；所述脱碳塔的液相出口与氨分离系统连接；所述脱碳塔再沸器用于向脱碳塔提供热量。

22、本发明还提供一种三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离方法，采用上述的三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离装置，具体包括如下步骤：

23、1）三聚氰胺尾气进入尾气洗涤塔，与尾气洗涤塔喷入的洗涤液逆流接触，尾气降温至60℃～70℃，尾气从尾气洗涤塔顶部排出，排出液进入排放液蒸发器；

24、2）从尾气洗涤塔排出的尾气和脱碳塔排出的气体汇合后，进入非平衡吸收系统；

25、3)来自尾气洗涤塔和脱碳塔的混合气体，依次流经第一吸收组、第二吸收组、第三吸收组；来自解吸塔液相出口的水分经过解吸塔回冷器和解吸液换热器降温至40±5℃后，依次逆流经过第三吸收组、第二吸收组和第一吸收组；非平衡吸收的操作温度为35℃～50℃；℃～

26、4）第三吸收组产生的吸收液流入第一贮存段；第二吸收组产生的吸收液流入第二贮存段；第一吸收组产生的吸收液流入第三贮存段；第一贮存段液位达到溢流量时，溢流至第二贮存段；第二贮存段液位达到溢流量时，溢流至第三贮存段；第三贮存段液位到达溢流量时，溢流出的吸收液由泵送入解吸塔；

27、5）第三吸收组排出气体中co2含量为96±1%，并将其送入碳洗塔，经过碳洗塔后的纯净co2作为尿素生产原料；

28、6）第三贮存段的吸收液一部分经过解吸塔回冷器和解吸液换热器升温至93±1℃，进入解吸塔，解吸塔釜内压力为20kpa～22kpa，温度为100℃～105℃，塔顶压力14kpa～18kpa，温度为80℃～82℃；解吸塔液相出口排出水，经过解吸塔回冷器和解吸液换热器换热后，送入非平衡吸收工序作为吸收介质；解吸塔气相出口通过空冷器冷凝，然后进入精馏塔；

29、7）第三贮存段的吸收液另一部分直接进入精馏塔，精馏塔内压力为10kpa～14kpa，温度为50℃～54℃，塔顶压力为4kpa～6kpa，温度为14℃～16℃，从精馏塔塔顶排出纯净的氨气；从精馏塔塔底排出氨碳循环液送入脱碳系统；

30、8）氨气经过前置冷却器降温至-8℃～-6℃，经气液分离器脱去其中水分后进入螺杆式的氨压缩机，加压至1400kpa，再经蒸发式冷凝器冷凝成液氨后进入贮氨器，最终通过屏蔽式气液分离器内的浓氨水返回精馏塔塔顶；

31、9）脱碳塔再沸器控制脱碳塔内温度为80℃～82℃，脱碳塔内压力为52kpa～54kpa，在脱碳塔内加热的作用下，氨碳循环液中的nh3和co2被解析进入气相，送入非平衡吸收系统，继续分离；脱碳塔的液相出口送入解吸塔继续解吸。

32、本发明具有以下优点：

33、1、本发明的三聚氰胺尾气非平衡吸收氨碳分离装置设置有尾气洗涤系统，除去尾气中的非挥发性物质，同时降低尾气温度，解决非平衡吸收器管线容易堵塞的问题，提高非平衡吸收系统工作的流畅性，达到更好的吸收分离效果；

34、2、本发明的非平衡吸收系统中，第一吸收组、第二吸收组和第三吸收组共用一个吸收液贮罐，而不是分别各自对应一个吸收液储存装置，吸收介质在非平衡吸收系统中逆流经过，吸收液在吸收液贮罐中的各贮存段也连续溢流，且最终溢流至第三贮存段，并将第三贮存段中的吸收液送入氨分离，这样的设计有利于实现非平衡吸收的连续性，达到更好的氨分离效果，从非平衡系统排出的气相中co2的含量就能够达到96%。