浅谈合成氨厂两气氢回收工艺技术.pdf

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1、化工设计通讯合成氨与尿素第42卷第5期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsAmmoniaandUrea2016年5月浅谈合成氨厂两气氢回收工艺技术12孙炎彬，杨　军（1.北京华福工程有限公司武汉分公司，湖北武汉430223；2.中船重工环境工程有限公司，湖北武汉420223）摘　要：简述了合成氨厂两气氢回收变压吸附法、膜分离技术、深冷分离法三种工艺技术的原理方法及其特点，并对这三种工艺技术进行了对比分析。关键词：氢回收工艺；变压吸附法；膜分离技术；深冷分离法中图分类号：TQ113.29文献标志码：B文章编号：1003–6

2、490（2016）05–0001–02AmmoniaPlantofTwoHydrogenRecoveryTechnologySunYan-bin，YangJunAbstract：ThreemethodsofhydrogenrecoveryfrompurgegasinAmmoniaplantareanalysedandcomparedinthispaper，suchaspressureswingadsorption，membraneseparation，andcryogenicseparation.Keywords：hydrogenrecoveryprocess；

3、pressureswingadsorption；membraneseparationtechnique；cryogenicseparation合成氨生产过程产生一定量的合成放空气和液氨贮罐弛深冷分离法的特点是：产品回收率及纯度高。但在操作放气（简称两气），大多数合成氨厂设有等压回收装置以回收及管理上比较麻烦，停车后再开车时间长，开车时气量不足、氨，回收后含大量氢和甲烷的两气一般或直接放空，或送锅压力较低，操作比较困难，并且投资较比较高，故未能广泛炉房作燃料，或用作生活煤气，这样既造成了有用气体的损失，应用。又造成了环境污染。众所周知，氢不仅是合成氨的主要原料，1

4、.2变压吸附法也是生产其它重要化工产品（如双氧水等）的原料，将含有变压吸附法是用分子筛为吸附剂，利用分子筛能选择性大量氢的两气用作燃料或放空显然是极不经济的。若将两气吸附尾气中的N2、Ar、CH4等组分实现氢分离。基本原理是中的氢加以分离回收返回系统，不仅具有较好的经济效益，利用在不同压力下各个气体组分在分子筛上的吸附与解吸能而且还减少了环境污染。力不同而达到分离的目的。由于氢气在吸附剂上的吸附能力1工艺技术方案远远低于CH4、N2、CO、CO2等常见的其它组分，当合成氨合成尾气主要由合成放空气和液氨贮槽驰放气两部分尾气通过分子筛层床时，所有的杂质都被分子筛吸附

5、，从而气体组成，放空气组分、驰放气组分以及经过氨洗后的气体得到高纯度的氢气，当吸附床饱和后，便将压力降低使杂质中均含有大量的NH3和H2。现在工业上氢回收方法大体流程释放。为：加压下用水吸收气体中的氨，预处理后得到氨水；出高变压吸附分离具有过程操作简单，能耗较低，氢纯度高，压水洗塔的气体经气水分离器后送加热器加热，然后送到氢自动化程度高，设备不需要特殊材料等优点。但缺点在于该分离器用于回收尾气中的氢。目前常用的氢回收技术主要有流程再生速度快，操作周期短，对程序控制阀门的质量要求高，深冷分离法、变压吸附法和膜分离法等。切换复杂，氢回收率较其它氢回收法要低。1.1深

6、冷分离法1.3膜分离法深冷分离法的工作原理是根据混合气体中各组分冷激液膜分离法即中空纤维分离技术，基本工作原理是利用一化温度的差异，将混合气体降温，使冷凝温度高于此温度的种高分子聚合物（通常是聚酰亚胺或聚砜）薄膜来选择“过气体液化而达到气体分离的目的。深冷分离法回收氢流程（见滤”进料气而达到分离的目的。当两种或两种以上的气体混图1）大致为：弛放气经过氨洗塔用水将氨脱除后再通过分合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散子筛吸附器，气体通过分子筛时压力下降到较低压力后进入系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。由此，冷箱，尾气与产品进行对流冷交

7、换后温度下降到-190℃左右，可将气体分为“快气”（如H2O、H2、He等）和“慢气”（如在此温度下冷凝并分离除去CH4等杂质。离开第一分离器的N2、CH4及其它烃类等）。当混合气体在膜两侧相应组分分压气体含有约92%的H2，在进入最终分离器前，气体通过另外差的作用下，渗透速率相对快的气体优先透过膜而被富集；两个换热器，在最终分离器得到纯度为98%的H2，返回第三而渗透速率相对较慢的气体则在膜的滞流侧被富集，从而实和第二换热器进行冷却后通过膨胀透平冷却端，膨胀后气体现混合气体分离。通过换热器提供整个装置所需的主要冷冻量。膜分离法的工艺流程（见图2）大致为：高压水

8、泵将软水打到水洗塔塔顶，