一种新型合成氨系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型合成氨系统，包括制氮系统、制氢系统和合成氨系统，所述制氮系统包括空气压缩单元、空气净化单元、空气分离单元和液氮汽化单元，所述制氢系统包括预处理单元、脱苯单元、变压吸附单元和精脱硫、脱氧、干燥单元；所述合成氨系统包括加压设备和合成塔。本发明专利技术的制氮系统以空气为原料采用深冷法制备高纯度氮气，制氢系统以来自焦化装置的全部焦炉尾气为原料气采用变压吸附制氢工艺制备高纯度氢气，变压吸附装置再生的解析气再返回焦化作为炉膛燃烧气，在合成氨系统中，合成氨的原料气全是高纯气体，几乎没有惰性气体以及杂质气体，极大的降低了能耗，同时保证了氨合成系数维持在较高的生产水平，有效提高了企业市场竞争力。业市场竞争力。业市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型合成氨系统


[0001]本专利技术具体涉及合成氨
，具体是一种新型合成氨系统。

技术介绍

[0002]合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。
[0003]合成系统中惰性气体含量的高低，直接影响到合成有效气体成分的高低，惰性气体含量降低，可以相对提高氢、氮气体的分压，有利于氨合成反应的平衡及氨合成反应的速度，即有利于提高合成塔的氨净值及产量，但排放过多会增加新鲜气的消耗量，损失原料气有效成分，但排放过少会增加循环气量，增加压缩能耗。惰性气不参加反应，也不毒害触媒，但由于他的存在会降低氢氮气的分压，氨的生成率也会降低，惰性气含量愈高，氨的生产率下降也愈多，同时，由于惰性气不参加反应，当通过合成塔时，会将塔中的热量带走，造成触媒层温度下降，而且会使高压机和循环机作虚功。
[0004]普遍的合成系统中惰性气体含量，取决于合成气工艺过程所需加入的工艺新鲜气中惰性气体的多少和从合成系统中排出的气量，因此惰性气体给合成系统带来的影响还是比较明显的，如何降低合成系统中的惰性气体及杂质气体含量是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型合成氨系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种新型合成氨系统，包括制氮系统、制氢系统和合成氨系统，所述制氮系统和制氢系统的气体排出端与合成氨系统的气体进入端连通，制氮系统和制氢系统为合成氨系统提供高纯度原料气以进行氨合成，其中：
[0008]制氮系统，所述制氮系统以空气为原料制备高纯度氮气，所述制氮系统包括空气压缩单元、空气净化单元、空气分离单元和液氮汽化单元；
[0009]制氢系统，所述制氢系统以来自焦化装置的焦炉尾气为原料气制备高纯度氢气，所述制氢系统包括预处理单元、脱苯单元、变压吸附单元和精脱硫、脱氧、干燥单元；
[0010]所述合成氨系统包括加压设备和合成塔。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述空气压缩单元与空气净化单元连接，空气净化单元与空气分离单元连接，空气分离单元与液氮汽化单元连接。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述空气压缩单元包括自洁式过滤器和空气压缩机，空气经自洁式过滤器过滤后进入空气压缩机，得到压缩空气。
[0013]作为本专利技术再进一步的方案：所述空气净化单元包括预冷机组和分子筛纯化器，压缩空气进入预冷机组后被冷却，排出大量水分，冷却除水后的压缩空气进入分子筛纯化器，除去空气中的剩余水蒸汽和二氧化碳，得到净化后的空气。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：所述空气分离单元包括主换热器，净化后的空气在主换热器中与返流的富氧空气、产品氮气换热，被冷却到液化温度，出主换热器后空气分成两股，一股经节流后进入高压塔的底部作为上升气流进行分离；另一股空气送入低压塔下部参加精馏，塔底富氧液空被蒸发作为上升蒸汽，上升蒸汽与下流液体在每块塔板上进行热质交换，最后在低压塔顶部得到纯氮气，低压塔底部得到富氧液空。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：来自焦化装置的焦炉尾气首先通过原料气升压风机进行加压后再进入预处理单元，经过变温吸附工序后脱除焦炉气中对后续工序有害的焦油、苯、萘等杂质；随后经压缩机升压后进入脱苯单元吸附苯、水分；粗提纯后的氢气经过再次压缩进入变压吸附单元粗提纯后进入脱硫脱氧工序，经两级精脱硫和脱氧处理将总硫含量和氧含量控制到指标要求的范围内，然后进入脱水单元精提氢，得到99.99％的高纯氢气。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：高纯氮气与高纯氢气通过专用加压设备加压后按比列混合均匀后升压进入合成塔，当高纯度的氢和氮经过压缩进入合成塔后，经过合成塔在高温高压与催化剂的反应下会生成气态的氨，该部分气氨与还来不及反应的氢、氮气一同进入后工序的各项冷却装置，冷却为液态的氨汇入氨分离器，最后统一送往产品储槽。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：其余未反应的氢、氮气继续通过压缩机复压后与前工序来的氢、氮气汇合再次进入合成系统参加反应。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述冷却装置包括废热锅炉、热交换器、水冷却器、氨分离器、氨冷却器。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种新型合成氨系统，包括有制氮系统、制氢系统和合成氨系统，制氮系统以空气为原料采用深冷法制备高纯度氮气，制氢系统以来自焦化装置的焦炉尾气为原料气采用变压吸附制氢工艺制备高纯度氢气，并且在合成氨系统中，合成氨的原料气(氢气、氮气)全是高纯气体，几乎没有惰性气体以及杂质气体，极大的降低了能耗，同时也保证了氨合成系数，维持在一个较高的生产水平，有效提高了企业市场竞争力。
附图说明
[0020]图1为新型合成氨系统的结构框图。
[0021]图2为新型合成氨系统具体结构框图。
[0022]图3为新型合成氨系统的工艺流程图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]合成系统中惰性气体含量的高低，直接影响到合成有效气体成分的高低，惰性气体含量降低，可以相对提高氢、氮气体的分压，有利于氨合成反应的平衡及氨合成反应的速度，即有利于提高合成塔的氨净值及产量，但排放过多会增加新鲜气的消耗量，损失原料气
有效成分，但排放过少会增加循环气量，增加压缩能耗。惰性气不参加反应，也不毒害触媒，但由于他的存在会降低氢氮气的分压，氨的生成率也会降低，惰性气含量愈高，氨的生产率下降也愈多，同时，由于惰性气不参加反应，当通过合成塔时，会将塔中的热量带走，造成触媒层温度下降，而且会使高压机和循环机作虚功。
[0025]普遍的合成系统中惰性气体含量，取决于合成气工艺过程所需加入的工艺新鲜气中惰性气体的多少和从合成系统中排出的气量，因此惰性气体给合成系统带来的影响还是比较明显的，如何降低合成系统中的惰性气体及杂质气体含量是亟待解决的技术问题。
[0026]请参阅图1～3，本专利技术实施例中，一种新型合成氨系统，包括制氮系统100、制氢系统200和合成氨系统300，所述制氮系统100和制氢系统200的气体排出端与合成氨系统300的气体进入端连通，制氮系统100和制氢系统200为合成氨系统300提供高纯度原料气以进行氨合成，其中：
[0027]制氮系统100，所述制氮系统100采用深冷法制氮，深冷法制氮以空气为原料，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，O2的沸点为
‑
183℃，N2的为
‑
196℃)，通过液态空气的精馏，使它们分离来获得纯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型合成氨系统，其特征在于，包括制氮系统(100)、制氢系统(200)和合成氨系统(300)，所述制氮系统(100)和制氢系统(200)的气体排出端与合成氨系统(300)的气体进入端连通，制氮系统(100)和制氢系统(200)为合成氨系统(300)提供高纯度原料气以进行氨合成，其中：制氮系统(100)，所述制氮系统(100)以空气为原料制备高纯度氮气，所述制氮系统(100)包括空气压缩单元(110)、空气净化单元(120)、空气分离单元(130)和液氮汽化单元(140)；制氢系统(200)，所述制氢系统(200)以来自焦化装置的焦炉尾气为原料气制备高纯度氢气，所述制氢系统(200)包括预处理单元(210)、脱苯单元(220)、变压吸附单元和精脱硫、脱氧、脱水单元(230)；合成氨系统(300)，用于获取高纯度氮气和高纯度氢气以进行氨合成，所述合成氨系统(300)包括加压设备(310)和合成塔(320)。2.根据权利要求(1)所述的新型合成氨系统，其特征在于，所述空气压缩单元(110)与空气净化单元(120)连接，空气净化单元(120)与空气分离单元(130)连接，空气分离单元(130)与液氮汽化单元(140)连接。3.根据权利要求2所述的新型合成氨系统，其特征在于，所述空气压缩单元(110)包括自洁式过滤器和空气压缩机，空气经自洁式过滤器过滤后进入空气压缩机，得到压缩空气。4.根据权利要求3所述的新型合成氨系统，其特征在于，所述空气净化单元(120)包括预冷机组和分子筛纯化器，压缩空气进入预冷机组后被冷却，排出大量水分，冷却除水后的压缩空气进入分子筛纯化器，除去空气中的剩余水蒸汽和二氧化碳，得到净化后的空气。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：余友元，
申请(专利权)人：四川荣威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：