合成氨工艺的四个基本流程，氨合成流程工艺基本要求

本发明属于合成氨生产领域，具体而言，本发明涉及合成氨分离的方法和系统。

背景技术：

氨的合成分离流程主要含有：氨的合成；氨的分离；未反应气体的补气、惰性气体的放空、增压和循环。氢氮混合气经过合成塔催化剂反应之后，只有很少部分氢氮气合成了气氨，生成的混合气体必须经过一系列冷却分离处理后才能使气氨冷凝为液氨并与混合氢氮气分离，该过程成为氨的分离。合成氨部分的制冷主要用于氨的分离工程，将从合成塔出口约140～200℃(余热回收后为70～110℃)的热气体冷却至0～-10℃。

传统工艺上，氨的分离主要分为两部分，一部分是水冷分离，将合成塔出口约140～200℃(余热回收后为70～110℃)的混合气体用循环冷却水间接冷却，使温度降至35℃左右；另一部分是氨冷分离，利用液氨在低压下吸热蒸发为气氨，将高压管内约5～20℃的混合气降温至0～-10℃。

传统工艺中，工艺混合气经水冷器，部分氨合成气液化，形成液氨和工艺混合气，温度为35℃。该工质流经氨分离器分离出液氨，剩下的工艺混合气进入循环压缩机压缩，使得工质流增压增温。而该工质流最终是要冷却到0～-10℃，将氨气冷凝成液氨，进一步分离出混合气中的氨气。

按照传统工艺流程，从水冷器出来的工质流温度仍较高，通过氨冷器换热将部分热量带走，使工质降温。工艺过程中产生的热量没有得到充分利用，造成能量浪费；经过压缩机压缩后工质温度更高，亦使氨冷器需要消耗的冷量更大。因此传统冷冻工艺存在能量浪费的情况，需要进一步精益利用工艺过程中的产生能量。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种合成氨分离的方法和系统，利用该方法和系统可以进一步降低工艺混合气的温度，使混合气中更多氨气液化，更好达到混合气与氨气分离的效果。

根据本发明的一个方面，本发明提出一种合成氨分离的方法，根据本发明的具体实施例，该方法包括：

(1)将由合成塔排出的工艺混合气通入水冷器中进行第一降温，部气氨冷凝成液氨；

(2)将经过所述第一降温的工艺混合气通入溴化锂机组中进行第二降温，并为溴化锂机组内的蒸发器提供低温热源；

(3)将经过所述第二降温的工艺混合气和液氨通入氨分离单元中进行分离处理，以便分别得到液氨和混合气。

由此通过采用本发明上述实施例的合成氨分离的方法，首先可以进一步降低工艺混合气的温度，使混合气中更多氨气液化，更好达到混合气与氨气分离的效果；其次能够降低进入压缩机时工质流的温度，压缩机压缩混合气至相同压力时，压缩机出口温度更低，减少后续氨冷器消耗的冷量；第三还可以充分利用了工艺过程中的余热，提高工艺的能源利用率。

另外，根据本发明上述实施例的合成氨分离的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，由合成塔排出的工艺混合气的温度为260-285摄氏度。

在本发明的一些实施例中，经过所述第一降温后的工艺混合气的温度为不高于35摄氏度。

在本发明的一些实施例中，经过所述第二降温后的工艺混合气的温度为不高于20摄氏度。

在本发明的一些实施例中，所述分离处理包括将所述工艺混合气和液氨依次通入氨分离器、循环增压机、冷交换器和氨冷器中进行所述分离处理，以便分别得到液氨和混合气。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种合成氨分离的系统，根据本发明的具体实施例，该系统包括：

水冷器，所述水冷器具有换热介质进口和换热介质出口，所述换热介质进口与氨合成塔的工艺混合气出口相连，所述水冷器适于对所述工艺混合气进行第一降温；

溴化锂机组，所述溴化锂机组内的蒸发器与换热介质出口相连，所述溴化锂机组适于对所述工艺混合气进行第二降温；

氨分离单元，所述氨分离单元具有进口、液氨出口和混合气出口，所述进口与所述溴化锂机组相连，所述氨分离单元适于将经过所述第二降温的工艺混合气和液氨进行分离，以便分别得到液氨和混合气。

在本发明的一些实施例中，所述氨分离单元包括依次相连的氨分离器、循环增压机、冷交换器和氨冷器。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的合成氨分离的方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的合成氨分离的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出一种合成氨分离的方法，根据本发明的具体实施例，该方法包括：(1)将由合成塔排出的工艺混合气通入水冷器中进行第一降温，部气氨冷凝成液氨；(2)将经过第一降温的工艺混合气通入溴化锂机组中进行第二降温，并为溴化锂机组内的蒸发器提供低温热源；(3)将经过第二降温的工艺混合气和液氨通入氨分离单元中进行分离处理，以便分别得到液氨和混合气。

由此通过采用本发明上述实施例的合成氨分离的方法，首先可以进一步降低工艺混合气的温度，使混合气中更多氨气液化，更好达到混合气与氨气分离的效果；其次能够降低进入压缩机时工质流的温度，压缩机压缩混合气至相同压力时，压缩机出口温度更低，减少后续氨冷器消耗的冷量；第三还可以充分利用了工艺过程中的余热，提高工艺的能源利用率。

根据本发明的具体实施例，由合成塔排出的工艺混合气的温度为260-285摄氏度；经过第一降温后的工艺混合气的温度为不高于35摄氏度；经过第二降温后的工艺混合气的温度为不高于20摄氏度。由此，采用本发明上述实施例的方法充分利用了工艺合成气的余热，并将工艺合成气经过水冷器进行第一降温后，再次通入溴化锂机组，为溴化锂机组内的蒸发器提供低温热源，最终将工艺混合气的温度降至不高于20摄氏度。进而能够降低进入压缩机时工质流的温度，压缩机压缩混合气至相同压力时，压缩机出口温度更低，减少后续氨冷器消耗的冷量。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，本发明上述实施例的合成氨分离的方法包括：从合成塔出来的工艺混合气温度高达260～285℃。工艺混合气进入水冷器冷却至35℃，部分气氨被冷却成液氨。工艺混合气经过以合成氨生产工艺中蒸汽锅炉烟气为高温热源的溴化锂机组，与蒸发器中的蒸汽换热，为溴化锂机组提供低温热源。工艺混合气进一步降温至20℃，混合气中的气氨部分液化成为液氨。液氨和工艺混合气入氨分离器，将工艺混合气与液氨分离，液氨成为产品输出，混合气进入压缩机压缩，为进一步冷却增压。

通过这一过程，从水冷器出来的工艺混合气热量被进一步吸收，通过溴化锂机组产生热水为外界利用。工艺混合气的温度降低，液化更多气氨，更好达到工艺混合气与氨气分离的效果。而使进入压缩机的温度更低，压缩机压缩混合气至相同压力时，压缩机出口温度更低，减少后续氨冷器消耗的冷量。

根据本发明的具体实施例，最后将经过第三降温的工艺混合气和液氨通入氨分离单元中进行的分离处理进一步包括，如图1所示，将工艺混合气和液氨依次通入氨分离器、循环增压机、冷交换器和氨冷器中进行分离处理，以便分别得到液氨和混合气。由此可以有效地分离出液氨。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种合成氨分离的系统，根据本发明的具体实施例，如图2所示，该系统包括：水冷器10、溴化锂机组20和氨分离单元30。

根据本发明的具体实施例，水冷器10具有换热介质进口11和换热介质出口12，换热介质进口11与氨合成塔的工艺混合气出口相连，水冷器10适于对工艺混合气进行第一降温；溴化锂机组250内的蒸发器与换热介质出口12相连，溴化锂机组20适于对工艺混合气进行第二降温；氨分离单元30具有进口31、液氨出口32和混合气出口33，进口31与溴化锂机组20相连，氨分离单元30适于将经过第二降温的工艺混合气和液氨进行分离，以便分别得到液氨和混合气。

上述实施例的合成氨分离的系统的具体实施方法包括：从合成塔出来的工艺混合气温度高达260～285℃。工艺混合气进入水冷器10冷却至35℃，部分气氨被冷却成液氨。工艺混合气经过以合成氨生产工艺中蒸汽锅炉烟气为高温热源的溴化锂机组20，与蒸发器中的蒸汽换热，为溴化锂机组20提供低温热源。工艺混合气进一步降温至20℃，混合气中的气氨部分液化成为液氨。液氨和工艺混合气入氨分离单元30，将工艺混合气与液氨分离，液氨成为产品输出，混合气进入压缩机压缩，为进一步冷却增压。

由此，从水冷器10出来的工艺混合气热量被进一步吸收，通过溴化锂机组20产生热水为外界利用。工艺混合气的温度降低，液化更多气氨，更好达到工艺混合气与氨气分离的效果。而使进入压缩机的温度更低，压缩机压缩混合气至相同压力时，压缩机出口温度更低，减少后续氨冷器消耗的冷量。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，氨分离单元30包括依次相连的氨分离器40、循环增压机50、冷交换器60和氨冷器70。进而将工艺混合气和液氨依次通入氨分离器40、循环增压机50、冷交换器60和氨冷器70中进行分离处理，以便分别得到液氨和混合气。由此可以有效地分离出液氨。

通过采用本发明上述实施例的合成氨分离的方法和系统，首先可以进一步降低工艺混合气的温度，使混合气中更多氨气液化，更好达到混合气与氨气分离的效果；其次，降低了进入压缩机时工质流的温度，压缩机压缩混合气至相同压力时，压缩机出口温度更低，减少后续氨冷器消耗的冷量；第三，充分利用了工艺过程中的余热，提高工艺的能源利用率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。