专利名称：合成氨驰放气的回收设备及包含其的铜氨液再生系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及合成氨驰放气的回收设备及包含其的铜氨液再生系统，主要应用于合成氨生产工艺等领域。
背景技术：
传统的合成氨生产工艺发展了多年，包括原料气制备阶段，原料气净化阶段，合成反应阶段，氨分离阶段等。而氨分离阶段通过冷却将氨气转化为液氨，在此过程中产生的经氨分离，送氨储槽后不能液化的气体叫驰放气，其主要含有CH4,H2A2，Ar等成分。根据氨分压原理，放出此部分气体时，不可避免地有气氨带出，直接送三气锅炉燃烧损耗大，浪费原料，且因气体中的NH3含量高，直接送三气锅炉燃烧极不安全。直至今日，合成氨驰放气的利用一直是一个难以有效解决的问题，目前，大部分驰放气中的气氨用于转化为液氨，进而制备尿素。现有技术中通常采用氨水精馏的方式将气氨转化为液氨，其消耗蒸汽和动力。无动力氨回收方法是新兴的气氨转化为液氨的方式，但因其设备投资较大，维护费用高。上述方法都存在着缺陷。醋酸铜氨液(以下简称铜氨液)其由醋酸、铜、氨气和水配制而成，主要成分是醋酸二氨合铜(I) [Cu (NH3)2Ac],醋酸四氨合铜(II) [Cu (NH3)4Ac2],醋酸铵(NH3Ac)和未反应的游离氨，铜在两种配合物中分别以低价铜离子(Cu+)和高价铜离子(Cu2+)两种形态存在， 两者的浓度之比(Cu7Cu2+)称为铜比，高价铜离子无吸收一氧化碳的能力，因此铜氨液铜比的高低可以反应铜氨液吸收一氧化碳的能力。一般来说，铜比在5 7为合适的比例。铜氨液作为合成氨原料气体精炼过程中吸收H2S、CO2, CO、O2等少量杂质气体的液体，可通过减压加热放出所吸收的气体，并经过铜氨液再生系统再生，而由于在加热过程中会有氨损失，因此需要在其中补充气氨后才能循环利用。其中，补充的气氨由来自氨分离阶段的经过冷却后的纯液氨转化得到。铜氨液使用和再生的具体流程为铜液泵(以下简称铜泵)将低压新鲜铜氨液增压后送入铜氨塔内，从塔顶喷淋而下，吸收从塔底逆向上升的合成所需的H2A2气中的杂质气，吸收完杂质气后铜氨液从塔底排出。铜液由节流减压阀降压后，送入再生系统。合成氨铜洗系统中的铜氨液再生设备，为卧式容器。铜氨液送入铜氨液再生器后， 由于该设备底部设有均布的折流板，工作时，迫使洗涤合成氨用的工艺气体从洗涤塔经还原器还原而成铜氨液。铜氨液在铜氨液上加热器的蒸汽加热下形成喘流，将其吸收的CO、 CO2, H2、N2, O2在容器上部蒸发析出，得到再生的铜氨液，再生后的铜氨液从容器底部流出分别进行水冷、氨冷、过滤后再投入系统循环使用。经再生后的低压新鲜铜氨液又经铜泵增压，送入塔内循环使用。
实用新型内容如何能够在不需要任何额外动力和蒸汽消耗的基础上充分利用驰放气中的气氨，是亟待解决的问题。本实用新型的思路是通过设备的组合，将驰放气中的气氨用以补充铜氨液损失的氨，充分利用了驰放气中的氨，又节省了原先用来补充铜氨液的从合成岗位换热之后的液氨。将驰放气通过减压阀调节压力，通过加热器再生完全的在用铜氨液进行微负压吸收，然后在接近于常压下将惰性气体如CH4,H2,N2,Ar等分离出来，洗涤后送造气三气锅炉作原料气用，吸收气氨后的铜氨液经过冷却进铜液泵进行循环利用，不增加电能、蒸汽和铜氨液，设备投资少，易于操作和控制，无环境污染。本实用新型提供一种合成氨驰放气的回收设备，其特征在于，包含依次相连的以下设备驰放气调压装置、驰放气与铜氨液混合装置和铜氨液解析分离装置。所述驰放气调压装置包含缓冲罐11和自调阀12。所述驰放气与铜氨液混合装置包含气液混合槽21。所述气液混合槽21为大口朝上的喇叭口形状。所述铜氨液解析分离装置包含依次相连接的铜液分离器31，液体处理装置和气体
处理装置。所述气体处理装置包括洗涤塔32。所述液体处理装置包括依次相连的水冷却器34，氨冷却器35。所述洗涤塔32可用于合成氨工艺中的造气三气锅炉33。本实用新型的装置可与合成氨工艺的铜氨液再生系统联合使用，形成包含合成氨驰放气的回收设备的铜氨液再生系统。该铜氨液再生系统包含依次相连的以下装置铜泵36，铜氨塔37，调压阀1，回流塔2，铜氨液再生器13，上加热器5，下加热器6，其特征在于，还包含依次相连的以下设备 驰放气调压装置、驰放气与铜氨液混合装置和铜氨液解析分离装置，所述驰放气调压装置包含缓冲罐11和自调阀12，所述驰放气与铜氨液混合装置包含气液混合槽21，所述铜氨液解析分离装置包含依次相连接的铜氨液分离器31，含依次相连的水冷却器34、氨冷却器35 的液体处理装置和含洗涤塔32的气体处理装置。优选的，所述铜氨液再生器13的出口 al和气液混合槽21的入口 a2相连接，再连接下加热器6，所述下加热器6的出口 bl与铜氨液分离器31的入口 1^2连接，所述氨冷却器 35与铜泵36相连接。优选的，所述气液混合槽为上口大的喇叭口形状。优选的，所述铜氨液再生器出口 al与铜氨液分离器入口 1^2之间的位差大于等于 10米。本实用新型是通过下述流程实现的来自合成氨工艺的氨分离阶段的冷却装置的液氨槽中的驰放气，一般气氨体积百分含量为30 40%，温度为20-30°C，将其通过驰放气缓冲罐缓冲后，经过自调阀将2. 左右的驰放气压力减压至0. IMPa,以达到出加热器后的铜氨液由于位差和自重产生的真空，形成微负压，使驰放气能够顺利被高速流动的铜氨液直接吸入，将驰放气吸入经铜氨液再生器再生后的铜氨液中，经过铜氨液分离器，在 0. 02-0. 05MPa的压力下将驰放气中未被铜氨液吸收的气体如H2、N2, CH4等解析出来，铜氨液经水冷却器(水冷排)、氨冷却器降温，铜氨液温度从65°C下降到10-15°C，送铜液泵循环使用。解析后的气体经洗涤塔洗涤，与造气吹风气混合后，送造气三气锅炉燃烧副产蒸汽， 蒸汽可送合成氨工艺使用，这样既得到了铜氨液所需要补充的气氨，又提高了入三气锅炉气体中高热值的CH4的比例，使三气锅炉能够稳定安全运行。由于本实用新型的设备有效地利用了驰放气中的氨，补充铜氨液所需的氨，不需要利用氨水精馏法所生成的合成换热后的气氨，或无动力氨产生的氨气，所转化成的液氨， 减少了气氨转化的液氨的量，节约了能量。原先需要补充铜氨液中氨损失的这部分的液氨可用来制备尿素，从而增加了尿素产量。本实用新型的设备仅依靠铜泵的动力为铜氨液循环补充氨，不增加其他动力设施。本实用新型的驰放气吸收，是依靠位差(势能)转化为动能，就是利用高速流动的铜氨液产生的负压，自动将驰放气吸入铜氨液，以补充铜氨液解析出的气氨。本实用新型改变了浓氨水精馏需要蒸汽和动力的缺陷，同时减少了无动力氨回收所必须的设备投资；解决了合成驰放气中气氨转化液氨的诸多负面不利因素，不仅达到了提高液氨产量、提高企业效益的目的；还使废气得到了净化，同时减少了能耗和损失，生产工艺流程简便，易操作，达到了清洁生产的目的。
图1为铜氨液吸收及再生系统工艺流程简图。图2为本实用新型的驰放气回收工艺流程图。附图标记1—一调压阀[0033]2——一回流塔[0034]3——一截止阀[0035]4——一截止阀[0036]5——一上加热器[0037]6——一下加热器[0038]bl-一下加热器出口[0039]7——一再生气氨回收塔[0040]ΙΟ-一氨储槽[0041]Ι 1-一驰放气缓冲罐[0042]12-一自调阀[0043]13-一铜氨液再生器[0044]al-一铜氨液再生器出口[0045]21-一气液混合槽[0046]a2—一气液混合槽入口[0047]34-一水冷排[0048]35-一氨冷却器[0049]36-—铜泵[0050]37-一铜氨塔[0051]31——铜氨液分离器b2——铜氨液分离器入口32——洗涤塔33——造气三气锅炉PI, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, ΡΙΟ, Pll, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18, P19, P20, P21, P22, P23, P24, P25, P26-管道
具体实施方式
下面利用具体的实施方式阐述本实用新型，但应当理解的是，本实用新型的范围不应限制在其范围内。以下实施例中的驰放气来自浠水县福瑞德化工有限责任公司合成氨工艺的氨分离阶段的冷冻岗位的氨储槽，而铜氨液来自浠水县福瑞德化工有限责任公司合成氨工艺的氨分离阶段的铜氨塔再生器。以下实施例中所用设备均采用本领域的常规设备，水冷却器采用常用的水冷排， 造气三气锅炉是将再生气、合成驰放气、造气吹风气混合燃烧的仪器，其利用这些气体中含有的CO、NH3、H2、CH4等可燃气体的潜热，副产蒸汽和过热蒸汽，供合成工段加热使用。主要仪器请参见下表1 表 1
权利要求1.一种合成氨驰放气的回收设备，其特征在于，包含依次相连的以下设备驰放气调压装置、驰放气与铜氨液混合装置和铜氨液解析分离装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驰放气调压装置包含缓冲罐(11)和自调阀(12)。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驰放气与铜氨液混合装置包含气液混合槽01)。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述气液混合槽为上口大的喇叭口形状。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述铜氨液解析分离装置包含依次相连接的铜氨液分离器(31)，液体处理装置和气体处理装置。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述气体处理装置包括洗涤塔(32)。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述液体处理装置包括依次相连的水冷却器034)，氨冷却器(35)。
8.一种包含合成氨驰放气的回收设备的铜氨液再生系统，其包含依次相连的以下装置铜泵(36)，铜氨塔(37)，调压阀(1)，回流塔O)，铜氨液再生器(13)，上加热器(5)，下加热器(6)，其特征在于，还包含依次相连的以下设备驰放气调压装置、驰放气与铜氨液混合装置和铜氨液解析分离装置，所述驰放气调压装置包含缓冲罐(11)和自调阀(12)，所述驰放气与铜氨液混合装置包含气液混合槽(21)，所述铜氨液解析分离装置包含依次相连接的铜氨液分离器(31)，含依次相连的水冷却器(34)、氨冷却器(3 的液体处理装置和含洗涤塔(3 的气体处理装置。
9.如权利要求8所述的再生系统，其特征在于，所述铜氨液再生器(13)的出口(al)和气液混合槽的入口(a》相连接，再连接下加热器(6)，所述下加热器(6)的出口(bl) 与铜氨液分离器(31)的入口(b2)连接，所述氨冷却器(35)与铜泵(36)相连接。
10.如权利要求8或9所述的再生系统，其特征在于，所述铜氨液再生器出口(al)与铜氨液分离器入口(b2)之间的位差大于等于10米。
专利摘要本实用新型涉及合成氨驰放气的回收设备及包含其的铜氨液再生系统，其中，合成氨驰放气的回收设备包含依次相连的以下设备驰放气调压装置、驰放气与铜氨液混合装置和铜氨液解析分离装置。包含该合成氨驰放气的回收设备的铜氨液再生系统，将传统的铜氨液再生系统与合成氨驰放气的回收设备相结合。本实用新型改变了浓氨水精馏需要蒸汽和动力的缺陷，同时减少了无动力氨回收所必须的设备投资；解决了合成驰放气中气氨转化液氨的诸多负面不利因素，不仅达到了提高液氨产量、提高企业效益的目的；还使废气得到了净化，同时减少了能耗和损失，生产工艺流程简便，易操作，达到了清洁生产的目的。
文档编号B01D53/18GK202199241SQ201120241818
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者周立威, 杨晓勤, 王景平, 胡征兵, 蒋远华, 郭叙灵, 陈汉平 申请人:浠水县福瑞德化工有限责任公司