CN216662494U - 纯氢气生产合成氨*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了纯氢气生产合成氨***，属于化工产品合成***技术领域，其包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽和氨合成装置，脱氧槽上连通有氮气进气管，脱氧槽通过第一压缩段与脱硫槽连通，脱硫槽上连通有氢气进气管，脱硫槽通过第二压缩段与氨合成装置连通。本实用新型将现有技术中的焦炉煤气替换为纯氢气，通过改造升级满足安全生产、环保、生产能力和节能的要求。

Description

纯氢气生产合成氨***

技术领域

本实用新型属于化工产品合成***技术领域，涉及合成氨***，具体为纯氢气生产合成氨***。

背景技术

参见图1，现有技术中的合成氨联产***，其主要是以焦炉煤气以及甲醇驰放气为原料，将从气柜出来的焦炉煤气依次经罗茨机加压和变温吸附预处理进行脱焦油、脱苯、脱硫，将焦炉煤气中的氢提炼出来，提炼出来的氢经压缩机压缩后与甲醇驰放气混合，之后经变压吸附、水解加氢脱硫后进入压缩机进行压缩，压缩完之后进行甲醇合成，氢气和氮气再次压缩后进行甲烷化，甲烷化之后进入合成***进行氨合成。此种***在合成氨过程中主要存在以下缺陷：

1、焦炉煤气以及甲醇合成驰放气为原料，其工艺气净化不彻底，工艺气微量指标高，即硫微量和氧微量均超标，一般要控制硫微量＜0.1ppm和氧微量＜1ppm。

2、***中的甲醇化铜基催化剂的使用年限为2年，甲烷化镍基催化剂的使用年限为4年，在使用过程中需要频繁更换，且两种催化剂的价格昂贵，生产成本高。

3、***中的氨合成压力高，***阻力大。由于全冷激塔原氨合成内件是按照甲醇等惰性气体含量高的工况下设计的内件，运行压力21-22Mpa，***阻力为2-2.5Mpa。高压下的反应温度高，催化剂易粉化、使用寿命短，操作控制手段少，安全管理难度大。

4、氨合成产能低，生产成本高。

实用新型内容

针对上述现有技术中的生产合成氨***，其工艺气净化不彻底，工艺气微量指标高的问题，本实用新型提出了纯氢气生产合成氨***。本实用新型的纯氢气生产合成氨***不需要提取氢，且增加了脱氧槽和脱硫槽，使得工艺气中的硫微量＜0.1ppm和氧微量＜1ppm，其具体技术方案如下：

纯氢气生产合成氨***，包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽和氨合成装置，所述脱氧槽上连通有氮气进气管，所述脱氧槽通过第一压缩段与脱硫槽连通，所述脱硫槽上连通有氢气进气管，所述脱硫槽通过第二压缩段与氨合成装置连通。

进一步限定，所述纯氢气生产合成氨***还包括氢氮混合器，所述第一压缩段与氢氮混合器连通，所述氢气进气管与氢氮混合器连通，所述氢氮混合器依次经过脱硫槽和第二压缩段与氨合成装置连通。

进一步限定，所述纯氢气生产合成氨***还包括补气油分离器，所述第二压缩段通过补气油分离器与氨合成装置连通。

进一步限定，所述纯氢气生产合成氨***还包括氨冷却装置和氨收集装置，所述氨收集装置通过氨气冷却装置与氨合成装置连通。

进一步限定，所述氨冷却装置包括热交换器、废热回收器、软水加热器、合成水冷器和冷交换器，所述补气油分离器通过热交换器与氨合成装置连通，所述氨合成装置依次经过废热回收器、软水加热器、热交换器、合成水冷器和冷交换器与氨收集装置连通。

进一步限定，所述氨冷却装置还包括氨冷器和氨分离器，所述冷交换器依次经过氨冷器和氨分离器与氨收集装置连通。

进一步限定，所述氨冷却装置还包括冷冻***，所述氨冷器和氨收集装置均与冷冻***连通。

进一步限定，所述冷冻***包括第三压缩段、冷凝器和液氨储罐，所述氨冷器、第三压缩段、冷凝器、液氨储罐和氨冷器自前往后依次连通，所述液氨储罐与氨收集装置连通。

进一步限定，所述纯氢气生产合成氨***还包括循环机，所述冷交换器通过循环机与热交换器连通。

进一步限定，所述氮气进气管上连通有空气分离器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的纯氢气生产合成氨***，其包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽和氨合成装置，通过脱氧槽对氮气中的氧气进行脱除，通过脱硫槽对氢气中的硫进行脱除，使得氮气中的氧气含量小于1ppm，氢气中的硫含量小于0.1ppm；本实用新型去掉了罗茨机加压、变温吸附、变压吸附等过程，将现有技术中的焦炉煤气替换为纯氢气，通过改造升级满足安全生产、环保、生产能力和节能的要求。

2、本实用新型的纯氢气生产合成氨***，将焦炉煤气替换为纯氢气，将甲醇驰放气替换为氮气，直接采用氢气和氮气作为氨合成的原料，整个***中不需要使用甲醇化铜基催化剂和甲烷化镍基催化剂，降低了生产成本。

3、本实用新型的纯氢气生产合成氨***，其运行压力小于16Mpa，***阻力小于2Mpa，年产量由之前的9万吨提升至10-12万吨，提高了氨合成产能，实现了在低压运行下安全生产，使经济效益最大化。

附图说明

图1为现有技术中生产合成氨的***图；

图2为本实用新型生产合成氨的***图；

图3为冷冻***的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行进一步的解释说明，但本实用新型并不限于以下说明的实施方式。

本实用新型纯氢气生产合成氨***，包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽和氨合成装置，脱氧槽上连通有氮气进气管，脱氧槽通过第一压缩段与脱硫槽连通，脱硫槽上连通有氢气进气管，脱硫槽通过第二压缩段与氨合成装置连通。纯氢气生产合成氨***还包括氢氮混合器，第一压缩段与氢氮混合器连通，氢气进气管与氢氮混合器连通，氢氮混合器依次经过脱硫槽和第二压缩段与氨合成装置连通。纯氢气生产合成氨***还包括补气油分离器，第二压缩段通过补气油分离器与氨合成装置连通。纯氢气生产合成氨***还包括氨冷却装置和氨收集装置，氨收集装置通过氨气冷却装置与氨合成装置连通。氨冷却装置包括热交换器、废热回收器、软水加热器、合成水冷器和冷交换器，补气油分离器通过热交换器与氨合成装置连通，氨合成装置依次经过废热回收器、软水加热器、热交换器、合成水冷器和冷交换器与氨收集装置连通。氨冷却装置还包括氨冷器和氨分离器，冷交换器依次经过氨冷器和氨分离器与氨收集装置连通。氨冷却装置还包括冷冻***，氨冷器和氨收集装置均与冷冻***连通。冷冻***包括第三压缩段、冷凝器和液氨储罐，氨冷器、第三压缩段、冷凝器、液氨储罐和氨冷器自前往后依次连通，液氨储罐与氨收集装置连通。纯氢气生产合成氨***还包括循环机，冷交换器通过循环机与热交换器连通。氮气进气管上连通有空气分离器。

实施例1

参见图2，本实施例纯氢气生产合成氨***，其包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽、氢氮混合器、补气油分离器、氨合成装置和氨收集装置，其中，第一压缩段为第一压缩机，第二压缩段为第二压缩机，氨收集装置为液氨球罐，氨合成装置为合成塔，在脱氧槽上连通有氮气进气管，脱氧槽通过第一压缩段与氢氮混合器连通，在氢氮混合器上连通有氢气进气管，氢氮混合器与脱硫槽连通，脱硫槽与第二压缩段连通，第二压缩段与补气油分离器连通，补气油分离器与氨合成装置连通。

本实施例纯氢气生产合成氨***用来生产氨的工艺过程为：氮气从氮气进气管进入脱氧槽，进行脱氧处理，将氧气的含量降至1ppm以下，脱完氧的氮气在第一压缩机内压缩，将氮气压缩至2.2Mpa；纯氢气进入氢氮混合器与氮气均匀混合，混合均匀的氮气和氢气进入脱硫槽进行脱硫处理，从脱硫槽出来的氮气和氢气的混合气的压力为2.1MPa，进入第二压缩段进行压缩，将氮气和氢气的混合气的压力压缩至≤16MPa，压缩完之后的氮气和氢气的混合气进入补气油分离器，在补气油分离器将氮气和氢气的混合气内的油、水等液体进行过滤、分离，分离完之后的氮气和氢气的混合气进入氨合成装置进行氨气合成，进入氨合成装置的氮气和氢气的混合气的压力为≤16MPa，从氨合成装置出来的氨气的压力为15.5MPa，温度为373℃。

实施例2

本实施例纯氢气生产合成氨***，其包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽、氢氮混合器、补气油分离器、氨合成装置、氨冷却装置、氨收集装置、循环机和空气分离器，氨冷却装置包括热交换器、废热回收器、软水加热器、合成水冷器、冷交换器、氨冷却器、氨分离器和冷却***，参见图3，冷却***包括第三压缩段、冷凝器和液氨储罐，其中，第一压缩段和第二压缩段是集成为一体结构的氢氮联合压缩机，该氢氮联合压缩机是陕西黑猫焦化股份有限公司申请的公告为CN209195623U专利中公开的《一种氢氮联合压缩机》，第三压缩段为第三压缩机，氨收集装置为液氨球罐，氨合成装置为合成塔，氨收集装置为液氨球罐，氨合成装置为合成塔，在脱氧槽上连通有氮气进气管，在氮气进气管连通有空气分离器，通过空气分离器将空气中的氮气分离出来，脱氧槽通过第一压缩段与氢氮混合器连通，在氢氮混合器上连通有氢气进气管，氢氮混合器与脱硫槽连通，脱硫槽与第二压缩段连通，第二压缩段与补气油分离器连通，补气油分离器通过热交换器与氨合成装置连通，氨合成装置依次通过合成塔、废热回收器、软水加热器、热交换器、合成冷水器与冷交换器连通，冷交换器与氨冷器连通，氨冷器、第三压缩段、冷凝器、液氨储罐和氨冷器自前往后依次连通，液氨储罐与氨收集装置连通，氨冷器通过氨分离器与氨收集装置连通，氨分离器与冷交换器连通，冷交换器通过循环机与热交换器连通。

本实施例纯氢气生产合成氨***用来生产氨的工艺过程为：从空气中分离出来的氮气通过氮气进气管进入脱氧槽，进行脱氧处理，将氧气的含量降至1ppm以下，脱完氧的氮气在第一压缩机内压缩，将氮气压缩至2.2MPa；纯氢气进入氢氮混合器与氮气均匀混合，混合均匀的氮气和氢气进入脱硫槽进行脱硫处理，从脱硫槽出来的氮气和氢气的混合气的压力为 2.1MPa，进入第二压缩段进行压缩，将氮气和氢气的混合气的压力压缩至≤16MPa，压缩完之后的氮气和氢气的混合气进入补气油分离器，在补气油分离器将氮气和氢气的混合气内的油、水等液体进行过滤、分离，分离完之后的氮气和氢气的混合气的压力为≤16MPa，温度为30℃，进入热交换器，在热交换器内与从软水加热器出来的氨气进行换热后进行升温，将温度升至140℃，压力为16MPa，进入氨合成装置进行氨合成，从氨合成装置出来的氨气的压力为15.5MPa，温度为373℃；氨气进入废热回收器与水换热后将温度200℃，之后再进入软水加热器与水换热后，温度降至175℃，从软水加热器出来的氨进入热交换器，与从补气油分离器出来的氮气和氢气的混合气进行换热，将氨的温度降至72℃，从热交换器出来的氨进入合成水冷器，在合成水冷器内与水换热，将氨的温度降至37℃，从合成水冷器内出来的氨进入冷交换器，在冷交换器内的氨与从氨分离器中分离出来的氮气和氢气的混合气进行换热，进一步将氨的温度降至26℃，从冷交换器出来的液氨进入氨收集装置进行收集，从冷交换器出来的氨气进入氨冷器进行冷却，将氨的温度降至-8℃，从氨冷器出来的氨进入氨分离器，在氨分离器内分离出来的液氨进入氨收集装置进行收集，在氨分离器内分离出来的氮气和氢气的混合气进入冷交换器，在冷交换器内与从合成水冷器出来的氨进行换热，将温度升至30℃，升完温的氮气和氢气的混合气通过循环机进入热交换换热后进入氨合成装置进行氨合成。

冷却***的工作过程为：氨冷器中的氨与从液氨储罐来的液氨(冷媒)进行换热，将氨冷器中的氨的温度降至-8℃后进入氨分离器；从液氨储罐分离出来的液氨(冷媒)在氨冷器内换热后将温度升至10℃成为氨气，氨气在压缩机内进行压缩，压缩后的氨气温度为70℃，压力为1.0MPa，之后进入冷凝器，该冷凝器为蒸发式冷凝器，在冷凝器内的氨气进行降温，将温度降至20℃，成为液氨，该液氨进入液氨储罐进行储存，便于后续重复利用；氨收集装置对液氨储罐内的液氨进行补充。

Claims (10)

1.纯氢气生产合成氨***，其特征在于，包括脱氧槽、第一压缩段、第二压缩段、脱硫槽和氨合成装置，所述脱氧槽上连通有氮气进气管，所述脱氧槽通过第一压缩段与脱硫槽连通，所述脱硫槽上连通有氢气进气管，所述脱硫槽通过第二压缩段与氨合成装置连通。

2.如权利要求1所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述纯氢气生产合成氨***还包括氢氮混合器，所述第一压缩段与氢氮混合器连通，所述氢气进气管与氢氮混合器连通，所述氢氮混合器依次经过脱硫槽和第二压缩段与氨合成装置连通。

3.如权利要求2所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述纯氢气生产合成氨***还包括补气油分离器，所述第二压缩段通过补气油分离器与氨合成装置连通。

4.如权利要求3所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述纯氢气生产合成氨***还包括氨冷却装置和氨收集装置，所述氨收集装置通过氨气冷却装置与氨合成装置连通。

5.如权利要求4所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述氨冷却装置包括热交换器、废热回收器、软水加热器、合成水冷器和冷交换器，所述补气油分离器通过热交换器与氨合成装置连通，所述氨合成装置依次经过废热回收器、软水加热器、热交换器、合成水冷器和冷交换器与氨收集装置连通。

6.如权利要求5所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述氨冷却装置还包括氨冷器和氨分离器，所述冷交换器依次经过氨冷器和氨分离器与氨收集装置连通。

7.如权利要求6所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述氨冷却装置还包括冷冻***，所述氨冷器和氨收集装置均与冷冻***连通。

8.如权利要求7所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述冷冻***包括第三压缩段、冷凝器和液氨储罐，所述氨冷器、第三压缩段、冷凝器、液氨储罐和氨冷器自前往后依次连通，所述液氨储罐与氨收集装置连通。

9.如权利要求8所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述纯氢气生产合成氨***还包括循环机，所述冷交换器通过循环机与热交换器连通。

10.如权利要求9所述的纯氢气生产合成氨***，其特征在于，所述氮气进气管上连通有空气分离器。

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