一种氨碳分离装置及其分离工艺

摘要

本发明公开了一种氨碳分离装置及其分离工艺，包括一级压缩系统、两级CO

说明书

技术领域

本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种一段压缩两段分离CO₂的氨碳分离装置及其分离工艺。

背景技术

    目前国内外均采用尿素为原料通过高压法或低压法生产三聚氰胺，其副产尾气主要含氨和二氧化碳。对于尾气的分离处理好坏直接影响三胺生产企业的整体效益。在氨碳分离中，如何降低能耗，提高分离效率，是近年来业内的急需解决的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够减少压缩功、节约电耗，同时有效提高CO₂分离效率的氨碳分离装置及其分离工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：一种氨碳分离装置，其特征在于：包括一级压缩系统、两级CO₂分离系统以及氨分离系统，所述一级压缩系统包括压缩机，所述两级CO₂分离系统包括一级CO₂分离塔和二级CO₂分离塔，所述氨分离系统包括解吸塔和氨精馏塔，所述压缩机的进口通过管道与尾气排放口连通，其出口通过管道与一级CO₂分离塔下部连通，所述一级CO₂分离塔顶部通过管道与CO₂洗涤塔连通，所述一级CO₂分离塔底部以及CO₂洗涤塔底部通过设置有甲铵液加压泵的管道与解吸塔连通，所述CO₂洗涤塔顶部将洗涤后的CO₂气排出，所述解吸塔底部通过CO₂分离塔给水泵并经预热器回收热量并冷却后分别与一级CO₂分离塔、二级CO₂分离塔以及CO₂洗涤塔连通，所述解吸塔顶部通过管道依次与相互串联的至少三级解吸气吸收器连通，最下面一级的解吸气吸收器底部通过吸收液循环泵并经预热器加热后与二级CO₂分离塔连通，所述二级CO₂分离塔底部通过管道与解吸塔连通，所述二级CO₂分离塔顶部将分离后的CO₂排出，最上面一级的解吸气吸收器顶部通过管道与氨精馏塔连通，所述氨精馏塔底部与解吸气吸收器连通形成循环回路，所述氨精馏塔顶部通过管道与氨压缩冷凝系统连通。

本发明所述的氨碳分离装置，其所述解吸塔顶部通过管道依次与串联的解吸气吸收器A、B、C连通，所述由解吸塔解吸的气体依次通过解吸气吸收器A、B、C流入到氨精馏塔下部，所述氨精馏塔底部的液体则依次通过解吸气吸收器C 、B、A流出。

本发明所述的氨碳分离装置，其所述氨压缩冷凝系统包括氨压缩分离罐、氨压缩机、氨冷凝器、液氨缓冲槽以及液氨贮罐，所述氨精馏塔顶部通过管道与氨压缩分离罐连通，所述氨压缩分离罐底部与氨水池连通，其顶部通过氨压缩机与氨冷凝器连通，所述氨冷凝器通过管道与液氨缓冲槽连通，所述液氨缓冲槽通过管道与液氨贮罐连通。

一种采用上述所述的氨碳分离装置的分离工艺，其特征在于：将三胺尾气经压缩机压缩后，送入一级CO₂分离塔，所述一级CO₂分离塔顶部分离出大部分CO₂和少量NH₃混合气后送入CO₂洗涤塔，经水洗后将NH₃洗涤下来，CO₂洗涤塔塔顶得到纯度较高的CO₂产品气，塔底则为NH₃浓度较高的甲铵液，所述一级CO₂分离塔塔底和CO₂洗涤塔塔底得到的甲铵液经甲铵液加压泵送入解吸塔，进行解吸分NH₃和CO₂，解吸塔塔底的洗涤液通过CO₂分离塔给水泵并经预热器回收热量并冷却后送回一级CO₂分离塔、二级CO₂分离塔以及CO₂洗涤塔作洗涤液，解吸塔塔顶的气体经三级串联解吸气吸收器解吸冷凝后，其底部甲铵液通过吸收液循环泵并经预热器加热后送二级CO₂分离塔进行二级分离，所述二级CO₂分离塔分离出的CO₂由其塔顶排出，其塔底的甲铵液再送回解吸塔，所述解吸气吸收器的顶部气相送氨精馏塔，经过氨精馏、压缩、冷凝后得到纯度较高的液氨产品。

本发明所述的氨碳分离工艺，其所述三胺尾气为NH₃、CO₂和H₂O的混合气体，其中NH₃：CO₂为2～2.5，所述混合气体经压缩机压缩后压力升至8～12BAR，其在一级CO₂分离塔中的操作压力也为8～12BAR，所述二级CO₂分离塔中的操作压力为18～25BAR，所述解吸塔中的操作压力为2～7BAR。

本发明所述的氨碳分离工艺，其所述一级CO₂分离塔、二级CO₂分离塔以及CO₂洗涤塔的塔顶均采用解吸塔解吸后的较为纯净水对混合气体进行洗涤，温度均为38～42℃。

本发明采用一段压缩三胺尾气，可以减少压缩功，节约了电耗，同时解决了现有技术中采用多段直接压缩中段间喷液降温带来的问题，而且两段分离CO₂的设置，负荷可以在一定范围内进行调节，操作弹性及范围更大，二段分离CO₂作为一段分离的补充，其效率更高。在本发明中每回收一吨液氨，约消耗2.5～3.8吨蒸汽、160～260 KWH度电，工程化更易实现，相对现有三聚氰胺尾气处理方法真正达到了节能减排的目的。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中标记：1为压缩机，2为一级CO₂分离塔，3为二级CO₂分离塔，4为解吸塔，5为氨精馏塔，6为尾气排放口，7为CO₂洗涤塔，8为甲铵液加压泵，9为CO₂分离塔给水泵，10为预热器，11为吸收液循环泵，12a、12b、12c为解吸气吸收器A、B、C，13为氨压缩分离罐，14为氨压缩机，15为氨冷凝器，16为液氨缓冲槽，17为液氨贮罐，18为解吸塔换热器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种氨碳分离装置，包括一级压缩系统、两级CO₂分离系统以及氨分离系统，所述一级压缩系统包括压缩机1，所述两级CO₂分离系统包括一级CO₂分离塔2和二级CO₂分离塔3，所述氨分离系统包括解吸塔4和氨精馏塔5，所述压缩机1的进口通过管道与尾气排放口6连通，其出口通过管道与一级CO₂分离塔2下部连通，所述一级CO₂分离塔2顶部通过管道与CO₂洗涤塔7连通，所述一级CO₂分离塔2底部以及CO₂洗涤塔7底部通过设置有甲铵液加压泵8的管道与解吸塔4连通，所述CO₂洗涤塔7顶部将洗涤后的CO₂排出，所述解吸塔4底部通过CO₂分离塔给水泵9并经预热器10回收热量并冷却后分别与一级CO₂分离塔2、二级CO₂分离塔3以及CO₂洗涤塔7连通，所述解吸塔4顶部通过管道依次与串联的解吸气吸收器A12a、B12b、C12c连通，所述由解吸塔4解吸的气体依次通过解吸气吸收器A、B、C流入到氨精馏塔5下部，其中所述解吸塔与解吸塔换热器18连通，所述氨精馏塔5底部的液体则依次通过解吸气吸收器C 、B、A流出，解吸气吸收器A12a底部通过吸收液循环泵11并经预热器10加热后与二级CO₂分离塔3连通，所述二级CO₂分离塔3底部通过管道与解吸塔4连通，所述二级CO₂分离塔3顶部将分离后的CO₂排出，最上面一级的解吸气吸收器顶部通过管道与氨精馏塔5连通，所述氨精馏塔5底部与解吸气吸收器连通形成循环回路，所述氨精馏塔5顶部通过管道与氨压缩冷凝系统连通，所述氨压缩冷凝系统包括氨压缩分离罐13、氨压缩机14、氨冷凝器15、液氨缓冲槽16以及液氨贮罐17，所述氨精馏塔5顶部通过管道与氨压缩分离罐13连通，所述氨压缩分离罐13底部与氨水池连通，其顶部通过氨压缩机14与氨冷凝器15连通，所述氨冷凝器15通过管道与氨缓冲槽16连通，所述氨缓冲槽16通过管道与液氨贮罐17连通。

如图1所示，一种氨碳分离工艺，本工艺的技术原料为低压法三胺装置的尾气，即NH₃、CO₂和H₂O的混合气体或其他NH₃及CO₂混合气体，其中NH₃：CO₂（分子比）为2～2.5，温度为140℃，压力为4 BAR。将所述混合气体经压缩机压缩压力升至8～12BAR后，送入一级CO₂分离塔，在一级CO₂分离塔中的操作压力也为8～12BAR，通过塔底再沸器提供部分热量，上部采用解吸后冷却的、温度约为40℃的较纯净水洗涤，在所述一级CO₂分离塔顶部可分离出大部分CO₂和少量NH₃混合气后送入CO₂洗涤塔，经水洗后将NH₃洗涤下来，所述CO₂洗涤塔采用解吸后的、温度约为40℃的较纯净水洗涤，洗涤后得CO₂为纯度较高的CO₂产品气并由CO₂洗涤塔塔顶排出，塔底则为NH₃浓度较高的甲铵液，所述一级CO₂分离塔塔底和CO₂洗涤塔塔底得到的甲铵液经甲铵液加压泵送入解吸塔，经加热方式进行解吸分NH₃和CO₂，所述解吸塔中的操作压力为2～7BAR，解吸塔塔底的洗涤液通过CO₂分离塔给水泵并经预热器回收热量并冷却后送回一级CO₂分离塔、二级CO₂分离塔以及CO₂洗涤塔作洗涤液，解吸塔塔顶的气体经三级串联解吸气吸收器A、B、C解吸冷凝，气体依次通过A-B-C流出，而液体则通过C-B-A流出，B和A内的溶液具有较高的饱和温度，因此B和A可采用调温水作冷却介质，解吸气吸收器A底部的甲铵液通过吸收液循环泵并经预热器加热后送回二级CO₂分离塔进行二级分离，在二级CO₂分离塔中进一步将残余的CO₂（甲铵液中的CO₂）通过加热分解出来，所述二级CO₂分离塔中的操作压力为18～25BAR，并通过二级CO₂分离塔上部水段得到高纯度的CO₂并从塔顶排出，一级CO₂分离塔和二级CO₂分离塔排出的CO₂气体混合，作为纯净CO₂气体输出或分别输出，所述二级CO₂分离塔上部仍然采用解吸后的、温度约为40℃的较纯净水洗涤，其塔底为甲铵液则再送回解吸塔，解吸气吸收器的顶部气相送氨精馏塔，由氨精馏塔顶部送出的氨气气体压力为5.8 BAR，温度为16℃，通过氨压缩分离罐进入氨压缩机，氨压缩机为螺杆式，通过自动调节氨压缩机的吸入气量，以保持氨精馏的压力恒定，出氨压缩机的气体进入氨冷凝器，氨冷凝器操作压力为16～20 BAR，在此气氨被冷凝，冷凝热通过管内的冷却水移走，冷凝的液氨进入液氨缓冲槽后送至液氨贮罐，作为产品外输。其中，为了降低蒸汽消耗，可采用解吸塔采出部分侧线工艺冷凝液返回CO₂分离塔作为补充液。

在本实施例中，本分离工艺的操作条件是：原料气中NH₃：CO₂（分子比）为2.5，一级CO₂分离塔的操作压力为10BAR，二级CO₂分离塔的操作压力为19BAR，解吸塔的操作压力为5.8～6BAR。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。