Способ удаления инертных примесей из продувочного газа производства аммиака Советский патент 1984 года по МПК C01C1/04 

Изобретение относится к способам производства синтетического аммиака а именно к удалению инертных примес например аргона и метана, из циркуляционного газа. Известен способ извлечения инерт ных примесей из циркуляционного газ синтеза , включающий стадии абсорбции из 0,01-0,9 циркуляционно газа инертных газов аргона и метана жидким агЛмиаком при ЗО-ЮО С, десор ции и отдувки растворенных газов из аммиака при пониженной температуре, возврата очищенной от инертов азото водородной смеси в цикл синтеза и подачи очищенного жидкого аммиака на рециркуляцию flj. Недостатком известного способа является низкая степень очистки газ от инертных примесей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ извле чения инертных примесей из циркуляционного газа синтеза аммиака, вклю чающий стадию абсорбции из циркуляционного газа, подаваемого в низ зо абсорбции, инертных газов аргона и метана при повышенной температуре жидким подогретым до 25-100 с проду ционным ajviMHaKOM, к которому добавляют циркуляционный аммиак и конден сат очищенного газа, подаваеглые в верх зоны абсорбции, двухступенчатой десорбции растворенных газов из насыщенного примесями жидкого аммиака сначала отдувкой легколетучих газов водорода и азота.и затем десорбции охлаждением от -20 до , возврата обогащенной азотом и водородом очищенной газовой смеси в цикл синтеза аммиака, дросселирования жидкого аммкака после стадии десорбции с выделением в газовой фазе обогащенной аргоно-метановой фракции, подачей на отдувку в зону десорбции газа, рециркуляцией жидкого аммиака в цикл очистки 23. Недостатком известного способа является низкая степень очистки газа Mi-22, CHi, -69,4%) из-за резкого снижения температуры абсорбции f на 30-40-0 при подаче в горячую зону абсорбции продувочного газа. Целью изобретения является повышение степени очистки газа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу удгшения инертных примесей из продувочног9 газа производства аммиака, включающему абсорбцию инертных примесей жкдким аммиаком, десорбцию растворен ных газов из жидкого аммиака и возврат очищенной газовой смеси в цикл производства аммиака, продувочный .газ перед абсорбцией насыщают парами аммиака на стадии десорбции растворенных газов из жидкого аммиака. Подача продувочного газа в зону десорбции позволяет за счет самоиспарения Насыщающего егоаммиака снизить температуру растворителя в этой ступени со 125-120° до--ЮО С с одновременными уменьшением объема растворителя, увеличением за счет насыщенных парой аммиака объема газовой фазы (примерно вдвое-) и избирательной десорбции из него водорода и азота, исключив вредное охлаждение зоны абсорбции при насыщении в ней парами аммиака циркуляционного газа. На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа. Технология способа состоит в следующем. Продувочный газ 1, отбираемЕлй из линии выхода циркуляционного газа конденсационной колонны агрегата синтеза, содержащий, согласно материальному балансу, в азртводородной смеси 4,745 об. % , 27% СН и 12,35%/VWj при температуре 40 °С и давлении 30О ата поступает в верхнюю часть сатурационно-насытительной ступени зоны, десорбции абсорбционно-десорбционной колонны 2, в которой он нагревается до 125-127 С и насыщается парами . Термостатирование заданшлх температур нагрег ва (125-127 С) при наличии недорекуперации и потерь тепла компенсируется в паровых подогревателях 3. Затем насыщенный газ (50-60% з) проходит при указанных температурах конденсационно-абсорбционную зону колонны 2. Выходяи; й из узла 4 очищенный газ 5, содержащий 0,452 o6.%XJy и 0,089% при температуре и ата поступает в линию всаса циркуляционной ступени компрессора агрегата синтеза. Растворитель - жидкий аммиак двумя потоками б и 7 соответственно из сепаратора блока воздушного охлаждения и конденсационной колонны агрегата синтеза, регенерированный чистый жидкий аммиак 8 из сборника 9 отпарной колонны 10, подаваемый насосом 11, проходят сначала теплообменник 12 и затем паровой подогреватель 13. перед которым к регенерированному аммиаку 8 добавляется конденсат очищенного газа 14 узла 4, и поступают отдельными потоками на тарелки 15-17 зоны абсорбции колонны 2. Для поддержания постоянной степени абсорб ции по мере уменьшения объема сухих газов при движении их по тарелкам и конденсации образукяцихся избыточ-ч ных насыщающих их паров аммиака соответственно уменьшается суммарная подача горячего 18-20 и холодного 21-23 аммиака, подаваемого для поглощения теплоты конденсации избыточных паров аммиака.

Метаново-аргоновая фракция 24, содержащая в сухом газе (без учета napoB/vMj)15,7 об. % Л/7,51,45% CHj, 1,45% Hj и 31,4% Лг , вьщеляемая в колонне 10 при , выходит из нее при и 50 ата.

Подача двумя потоками основной части растворителя (сырого продукционного и смененного с частью циркуляционного аммиака) в низ зоны абсорбции позволяет поглотить там ocHOBHqe количество примесей газов, поступающих из зоны десорбции дополнительно к растворенным газам, содержащимся в сыром продукционном аммиаке, и затем в зоне десорбции полностью освободить насыщенный растворитель от плохо растворимого водорода, увеличив выход его по отношению к продувочному газу за счет танковых газов, например, на 15%. Подача в верх зоны абсорбции насыщенного прпрймесями конденсата очищенного газа вместе с циркуляционным аммиаком при соотношении потоков в верх и низ зоны абсорбции 1:4 позволяет почти полностью удалить остатки примесей из очищаемого газа, достигая высокой стстепени его очистки. При этом в зоне абсорбции конденсат очищенного газа дополняют конденсатом рецикла, образующимся за счет отвода теплот абсорбции компонентов газа. Высокая степень очистки позволяет снизить долю отдуваемого циркуляционного синтез/газа по отношению к прототипу в четыре раза с соответствующим уменьшением расходных коэффициентов и объемов аппаратов данной абсорбционной установки. Подогрев всего подаваемого в колонну растворителя до 125 С с поддержанием в зоне аб- сорбции температуры 125-120°С при помощи дополнительного охлаждения или при необходимости подогрева, компенсирующих приход теплот -абсорбции компонентов газа и конденсации насыщенных паров аммиака, уменьшает

расход лимитирующего циркуляционного аммиака по сравнению с известным способом.

Пример . Продувочный газ агрегата синтеза aNBinaKa в количестве 150,4 нм тл«;,содержащий ,694 им, Лг- 26,550 нм, АЧ7,136 нм, CHv- 18,450 НМ ИА/МЛ18,57 нм, подают в насытительно-охладительную ступень зоны десорбции колонны. Растворитель в количестве 2250 ЛЛ1 состоящий из конденсата очищенного газа и рецикла, циркуляционного и сырого продукцион- ного аммиака агрегата синтеза, подаваемый через теплообменник и подогреватель, поступает при температуре тремя потоками в верх и низ зоны абсорбции в примерных мольных долях от общей подачи - верх, середина, низ:. 0,242, 0,313 и.0,445. При этом из сырого продукционного аммиака, подаваемого в низ абсорбционной зоны, дополнительно выделяют в зоне десорбции 25, 6955 газа состава 11,861 нм, /Vj - 3,953 нм /5t- 1,4765 нм и СН - 8,405 нм. Суммарное количество поступающего газа (без учета аммиака, возвращаемого в цикл синтеза аммиака), сое тавляет 157,5255 А,состава Нд- 91,555 нм-, Лг-30,503 нм , т 8,0125 нм- и - 26,855 нм.

Выходящую после теплообменни1 а .очищенную азотводородную смесь в количестве 105,541 «j,содер жащую Hj. - 90,8 нмл2-14,2 нм Лт0,452 нм и CHv - 0,089 нм возвращают в цикл синтеза аммиака.

Использование способа согласно изобретению позволяет уменьшить содержание инертов(сравнительные данные представлены в таблице).

Предлагаемый способ позволяет поднять степень извлечения водорода продувочных газов до 99%. Расход продувочного газа по сравнению с известным способом уменьшается в 4 раза, а расход растворителя - аммиака - более чем в 4 раза.

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ИНЕРТНЫХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ПРОДУВОЧНОГО ГАЗА ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА,включающий абсорбцию инертных примесей жидким аммиаком, десорбцию растворенных газов из жидкого амммиака и возврат очищенной газовой смеси в цикл производства аммиака, отличающийся, тем, что, с целью повьвиения степени очистки газа, продувочный газ перед абсорбцией насыщают парами аммиака на стадии десорбции растворенных газов из жидкого аммиака. О э х it