10万吨合成氨驰放气的氨回收工艺与设备设计

学院毕业设计

合成氨驰放气氨回收工艺与设备设计

文献综述

学生：

学号：

专业：化学工程与工艺

班级：工艺2010.7

指导老师：

四川理工学院材料与化学工程学院

二〇一四年六月

摘要

氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。在合成氨生产中，会产生驰放气，在驰放气当中含有NH3,H2,N2,CH4,Ar等气体。它们是随着所采用合成氨流程，原料，以及操作条件不同而变化的。一般来讲每吨氨产品呢个排出180~240Nm3的驰放气。过去，这些驰放气作为燃料烧掉，近年来，随着合成氨装置的大型化，其驰放气的综合利用也逐步引起重视。从氨驰放气中不仅回收氨气，氢气，氮气等工业气体，同时还可以提取有价值的稀有气体氩，氪，及氦等。一般氨厂采用水洗法除氨，所采用的洗涤水要求使用脱氧后的软水，经过水洗后的氨驰放气含有微量水分和氢，因而分子筛（硅胶）吸附，使安驰放气中氨含量小于0.1ppm，所含水份的露点在-70℃以下。采用填料塔清水吸收合成氨驰放气当中的氨是比较成熟的工艺。

关键词：合成氨；驰放气；吸收；精馏

Abstract

Ammonia is an important chemical products, mainly for the production of chemical fertilizers.In ammonia production, will produce Chi deflated containing NH3, H2, N2, CH4, Ar and other gases in the Chi deflated them.They are used with different ammonia processes, materials, and operating conditions change. In general, the product does a ton of ammonia discharged 180 ~ 240Nm3 of Chi deflated.In the past, these Chi deflated burned as fuel in recent years, with the large-scale ammonia plant, its utilization Chi gradually deflated attention.Recycling not only ammonia, hydrogen, nitrogen and other industrial gases in the ammonia Chi deflated, but also can extract valuable rare gases argon, krypton, and helium.In addition to the general washing method using ammonia plant ammonia wash water used in soft water requires the use of deoxy later, after ammonia after washing Chi deflated contain traces of water and hydrogen, thus zeolite (silica) adsorption, ANCHI deflated ammonia content less than 0.1ppm, the moisture content below the dew point of -70 ℃. Packed column using water absorption synthetic ammonia release ammonia gas which is relatively mature technology.

Keyword:Ammonia; Chi deflated; Absorption; Distillation

1 绪论

1.1关于合成氨驰放气国内外情况简介

目前，在合成氨生产工艺中，合成氨驰放气的组成一般为H

2

，

N

2,CH

4

，Ar,NH

3

等。过去人们常将排出的合成氨驰放气直接排空或直接

引入到废气锅炉作为燃料烧掉，驰放气中的氨气排入大气或作为燃料直接烧掉，从而导致系统消耗增加，生产成本居高不下，不符合我国提倡循环经济，清洁生产的发展生产战略。按照我国目前的技术水平，没生产一吨合成氨将产生大约150~250Nm的驰放气。根据保守估计，目前我国合成氨的生产能力大约 1.5亿吨/年，若将驰放气中的氨气提纯为纯度≥90%的氨气用于合成氨生产，每年可回收100亿Nm3的驰放气，前景很大。

1.2吸收塔简介

图1-1 填料塔结构图

目前，使用的气体吸收设备大致可分为塔器和其他设备。塔器类主要包括喷淋塔(俗称空塔)、填料塔、板式塔、湍球塔、鼓泡塔等，其他

设备也很多，如列管式湿壁吸收器、文丘里喷射吸收器、喷洒式吸收器等。

吸收过程的宏观动力学特点是指在有化学反应的吸收中，吸收速率是由扩散控制还是动力学(化学反应)控制，还是两个因素共同控制。在有害气体治理中，处理的是一些低浓度气体，气量大，一般都是选择极快反应或快速反应，过程主要受扩散过程控制，因而选用气相为连续相、液相为分散相的形式较多，这种形式相界面大，气相湍动程度高，有利于吸收。喷淋塔、填料塔、湍球塔、文丘里吸收器等能满足这些要求。因此，在有害气体的治理中，填料塔、喷淋塔等应用较广，在有些场合也应用板式塔及其他塔型

1.3填料吸收塔

在化学工业中，吸收操作广泛应用于分离石油化工中气体混合物、原料气的精制及从废气回收有用组分或去除有害组分等。吸收操作中填料吸收塔以其生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大和持液量小等优点，而被广泛应用。

填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。