Способ извлечения аммиака из продувочных газов

Способ извлечения NH3 из продувочных газов - состава, об.%: аммиак - 0,1-15, водород - 20-55, другие газы - остальное, включает промывку продувочного газа в скруббере и стадию выделения аммиака. Промывка продувочных газов проводится в многоступенчатом скруббере, с охлаждением аммиачного раствора между ступенями абсорбции, а выделение аммиака после первой ступени скруббера осуществляется методом выпаривания в аппарате объемного или пленочного типа при давлении синтеза или хранения аммиака в продуктовых емкостях с последующей его осушкой и сжижением. Технический результат - улучшение экономических и экологических показателей производства. 2 ил.

 

Изобретение относится к области химико-технологических энергосберегающих процессов, в которых используются газовые смеси, содержащие такие ценные продукты, как аммиак и водород. Оно может найти применение при реконструкции существующих и создании новых высокоэффективных аммиачных производств.

Известные способы выделения водорода, азота, аргона и криптоно-ксеноновой смеси из продувочных газов синтеза аммиака предусматривают их предварительную очистку от аммиака. Это связано с тем, что попадание аммиака на мембраны вызывает их необратимое уплотнение; в криогенных системах аммиак может переходить в твердое состояние; в адсорбционных установках наличие аммиака в перерабатываемом газе снижает активность адсорбентов.

Известен способ извлечения аммиака из продувочных и танковых газов [RU 2217669, кл. F25J 3/06], который предусматривает их охлаждение потоками хладагента с целью конденсации жидкого NH3.

Недостатком известного способа являются большие затраты холода, вызванные тем, что для частичной конденсации аммиака с объемной концентрацией 0,5-10% необходимо охлаждать весь газовый поток.

Наиболее близким по технической сущности является метод отделения аммиака, описанный в кн.: Справочник азотчика. 2-е изд. перераб., М.: Химия. 1986. С.385. Он включает абсорбцию газов водой в аппаратах колонного типа и сжигание очищенной газовой смеси в трубчатой печи. Производимая аммиачная вода содержит около 25 мас.% аммиака и используется преимущественно в качестве азотного удобрения при посевных работах. Спрос на нее ограничен, а транспортирование данного вида удобрения на дальние расстояния нерентабельно из-за низкого содержания в нем питательных веществ. Таким образом, большая часть производимой аммиаксодержащей воды из системы абсорбции продувочных газов сбрасывается в канализацию, что приводит к увеличению затрат на переработку промышленных стоков.

Технической задачей изобретения является дальнейшее усовершенствование процесса очистки продувочных газов от аммиака с получением товарного аммиака в жидком виде.

Поставленная задача достигается тем, что поглощение NH3 осуществляется промывкой продувочного газа в скруббере с охлаждением аммиачного раствора между ступенями абсорбции и выделением аммиака после первой ступени скруббера методом выпаривания в аппарате объемного или пленочного типа с последующей его осушкой и сжижением.

Сущностью предлагаемого изобретения является способ извлечения NH3 из продувочных газов состава, об.%:

аммиак 0,1-15
водород 20-55
другие газы остальное

включающий промывку продувочного газа в скруббере и стадию выделения аммиака, причем промывка проводится в многоступенчатом скруббере, с охлаждением аммиачного раствора между ступенями абсорбции, а выделение аммиака после первой ступени скруббера осуществляется методом выпаривания в аппарате объемного или пленочного типа при давлении, синтеза или хранения аммиака в продуктовых емкостях с последующей его осушкой и сжижением.

Заявленное изобретение может быть реализовано следующим образом.

Продувочные газы синтеза аммиака, содержащие водород, метан, азот, аммиак и примеси инертных газов, подаются в насадочный скруббер на отмывку аммиака водой. Указанный скруббер состоит как минимум из двух ступеней. При этом на орошение насадки первой ступени направляется слабый водоаммиачный раствор после второй ступени, на орошение которой подается вода из системы очистки или свежая вода. С целью повышения скорости хемосорбции и абсорбционной емкости по целевому компоненту (аммиаку) в скруббере предусмотрено межступенчатое охлаждение воды. После последней ступени скруббера продувочные газы, очищенные от пыли и аммиака, поступают в систему выделения водорода, базирующуюся на одном из описанных ранее принципов.

Использование многоступенчатого скруббера с увеличенной площадью массообмена, позволяет получить на выходе из первой ступени крепкий водоаммиачный раствор с концентрацией аммиака, близкой к 25 мас.%, что минимизирует затраты тепловой энергии на его выпаривание.

После первой ступени скруббера промывочная вода, содержащая аммиак, направляется в систему выделения аммиака, работающую по принципу выпаривания. Предлагаемый способ предусматривает два варианта ее подачи в выпарной аппарат:

1) с давлением синтеза аммиака;

2) с давлением хранения жидкого аммиака в продуктовых емкостях путем расширения аммиачного раствора в гидравлической турбине.

В первом варианте (фиг.1) промывочная вода после первой ступени скруббера 1 поступает в выпарной аппарат 13 через рекуперативный теплообменник 14. В качестве выпарного аппарата может применяться аппарат объемного или пленочного типа, в котором за счет подвода теплоты от стороннего источника происходит выпаривание аммиака. В качестве источника теплоты может использоваться любой технологический поток пара или конденсата. Выделившийся из воды аммиак последовательно проходит рекуперативный теплообменник 14 и влагоотделитель 15, после чего он поступает в один из двух попеременно работающих адсорберов блока глубокой осушки 10. Осушенный до температуры точки росы (минус 40°С) аммиак дросселируется через вентиль 11 до давления в продуктовых емкостях жидкого аммиака (1,8 МПа) и сжижается. Для регенерации адсорбентов блока глубокой осушки аммиака 10 используется предварительно подогретый технический воздух или любой другой технологический поток нагретого свободного от влаги газа. Вода из нижней части выпарного аппарата 13 насосом 12 подается в рекуперативный теплообменник 14, затем через охладитель 4 на орошение во вторую ступень скруббера 1. Насос 12 используется только для компенсации потерь давления в соответствующих аппаратах установки. После второй ступени скруббера 1 слабый водоаммиачный раствор поступает в буферную емкость 2, из которой насосом 5 через охладитель 3 подается на орошение первой ступени скруббера 1. Крепкий водоаммиачный раствор после первой ступени скруббера 1 подается в систему извлечения аммиака методом выпаривания. Цикл замыкается.

Во втором варианте (фиг.2) крепкий водоаммиачный раствор из первой ступени скруббера 1 поступает в гидравлическую турбину 6, в которой расширяется до давления, равного давлению хранения жидкого аммиака в продуктовых емкостях. После этого крепкий водоаммиачный раствор через рекуперативный теплообменник 15 подается в выпарной аппарат 14, где за счет подвода теплоты от стороннего источника происходит выпаривание аммиака. Выделившийся из воды аммиак последовательно проходит рекуперативный теплообменник 15 и влагоотделитель 9, после чего он поступает в один из двух попеременно работающих адсорберов блока глубокой адсорбционной осушки 11. Осушенный до температуры точки росы минус 40°С аммиак конденсируется в воздушном конденсаторе 12 при обдувании вентилятором 13. Циркуляция промывочной воды во втором случае осуществляется по аналогичной схеме, за исключением того, что перед подачей воды в скруббер 1 ее давление должно быть повышено до исходного значения (давления продувочных газов). Для этого предусмотрен насос 7, находящийся на одном валу с гидравлической турбиной 6. Как и в первом случае, для компенсации потерь для привода насоса 7 используется дополнительный электродвигатель 8.

Производительность установки, реализующей заявленный способ, по аммиаку в пересчете на 1000 нм3/ч перерабатываемых продувочных газов, содержащих 1,5 об.% аммиака, составит приблизительно 10 кг/ч. Соответственно, для установки синтеза аммиака АМ-76, расход продувочных газов в которой равен 4000…6000 нм3/ч, количество аммиака составит 40…60 кг/ч или 350…480 тонн в год.

Удельный расход воды на промывку продувочных газов, как правило, не превышает 0,15 кг/нм3, что для агрегатов аммиака типа АМ-76 соответствует расходу воды на скруббер 600…900 кг/ч. В случаях, когда аммиачная вода не выдается потребителям, общий расход свежей воды на подпитку не превышает 2% от ее указанного расхода в аппарате.

Основным электропотребляющим оборудованием установки очистки продувочных газов от аммиака являются водяные насосы. Расход электрической энергии на их привод при использовании для расширения крепкого водоаммиачного раствора гидравлической турбины оказывается незначительным.

Дополнительным эффектом от внедрения предложенного способа извлечения аммиака из продувочных газов является исключение сбросов в канализацию аммиаксодержащей воды, что способствует улучшению экологической обстановки региона и снижению затрат на утилизацию сточных вод предприятия.

Способ извлечение NH3 из продувочных газов состава, об.%:

аммиак 0,1-15
водород 20-55
другие газы остальное,

включающий промывку продувочного газа в скруббере и стадию выделения аммиака, отличающийся тем, что промывка продувочных газов проводится в многоступенчатом скруббере с охлаждением аммиачного раствора между ступенями абсорбции, а выделение аммиака после первой ступени скруббера осуществляется методом выпаривания в аппарате объемного или пленочного типа при давлении синтеза или хранения аммиака в продуктовых емкостях с последующей его осушкой и сжижением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химико-технологических энергосберегающих процессов, в которых образуются газовые смеси, содержащие аммиак, водород, метан и инертные газы.

Изобретение относится к области промысловой подготовки нефтяного газа с получением товарного газа. .

Изобретение относится к способам осушки газа и может быть применено для подготовки природных и нефтяных газов к транспорту и переработке. .

Изобретение относится к способам разделения отходящих газовых смесей химического производства методом глубокого охлаждения и может быть использовано в химической промышленности для получения жидкого аммиака.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к способу выделения из природного газа сжиженных углеводородных газов, например пропанбутановых фракций. .

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для получения сжиженных газов, а также разделения компонентов газовых смесей.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к способам очистки криоагентов от примесей, и может быть использовано в установках по переработке природного газа, криогенных гелиевых и воздухоразделительных установках.

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть применено для обеспечения работоспособности холодильных устройств различного назначения при использовании в качестве рабочего тела различных жидких и газообразных веществ.

Изобретение относится к переработке нефтяных и природных газов с целью получения этана, пропан-бутановой фракции, товарного газа и может быть использовано на предприятиях газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженных газов, а также разделения компонентов газовых смесей или выделения одного или нескольких целевых компонентов

Изобретение относится к технике глубокой осушки и низкотемпературной переработки нефтяных газов и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности

Изобретение относится к дросселирующему клапану и к способу увеличения размеров капелек жидкости в протекающем через дросселирующий клапан потоке текучей среды

Изобретение относится к способам очистки гелиевого концентрата от примесей и может быть использовано в нефтегазоперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к способу выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции

Устройство предназначено для обработки газа. Устройство содержит: компрессор (1); теплообменник; разделитель; расширитель (3); клапан (22) регулирования расхода газообразного хладагента; ответвляющийся канал (13); первый теплообменник (24) ответвляющегося канала и второй теплообменник (25) ответвляющегося канала; первый выпускной канал, который соединяется с выпускным отверстием для сжиженного технологического газа в разделителе и который обходит первый теплообменник (24) ответвляющегося канала; второй выпускной канал, который соединяется с выпускным отверстием в расширителе (3) и который обходит второй теплообменник (25) ответвляющегося канала; первый термометр (23) в магистральном канале; второй термометр (26) в ответвляющемся канале (13); третий термометр (27) в разделителе; клапан (20) регулирования расхода в магистральном канале; и средство (5) регулирования, которое регулирует клапан (20) регулирования расхода и/или клапан (22) регулирования расхода газообразного хладагента на основе температур, измеренных посредством первого-третьего термометров (23, 26, 27). Технический результат - эффективное регулирование температуры газа без учета влияния нагрузки. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области газовой промышленности. Способ промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей включает первичную сепарацию пластовой смеси, охлаждение газа, его низкотемпературную сепарацию, подачу газового конденсата в колонну деэтанизации, после чего деэтанизированный газовый конденсат охлаждают на первой ступени нестабильным газовым конденсатом первичной сепарации, а затем на второй ступени его охлаждают до отрицательной температуры нестабильным газовым конденсатом низкотемпературной сепарации. Кроме того, для подачи в качестве орошения в колонну деэтанизации используют подготовленный нестабильный газовый конденсат низкотемпературной сепарации с температурой от -10 до +10°C. Установка содержит линию 24 подачи пластовой смеси, первичный сепаратор 2, выход которого для газового конденсата последовательно соединен трубопроводами для газового конденсата с первым трехфазным разделителем 3, выветривателем 4 и первым теплообменником 11, а выход первого трехфазного разделителя 3 для газа соединен с входом низкотемпературного сепаратора 6. Выход первого теплообменника 11 соединен последовательно трубопроводами для газового конденсата с первой буферной емкостью 12, вторым теплообменником 13 и зоной питания колонны 14 деэтанизации. Выход низкотемпературного сепаратора 6 для газового конденсата последовательно соединен трубопроводами для газового конденсата со вторым трехфазным разделителем 7, третьим и четвертым теплообменниками 15 и 16, второй буферной емкостью 17 и зоной орошения колонны 14 деэтанизации. Выход колонны 14 деэтанизации для газового конденсата последовательно соединен трубопроводами с охлаждающими пространствами второго, первого и четвертого теплообменников 13, 11 и 16. Изобретение позволяет охладить деэтанизированный газовый конденсат перед подачей в трубопровод внешнего транспорта до отрицательной температуры; снизить унос фракции С3+ с газами деэтанизации за счет понижения температуры верха колонны 14 деэтанизации до температуры от (плюс) 30 до (плюс) 5°C при использовании в качестве орошения нестабильного газового конденсата с температурой от (минус) 10 до (плюс) 10°C. 2 н. и 5. з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к криогенной технике и технологии, а именно к способам и устройствам осушки, очистки и сжижения природного газа, отбираемого из магистрального газопровода, и других низкомолекулярных газов, получаемых на нефтехимическом производстве газоразделения, а также при хранении и выдаче товарных сжиженных и газообразных газов на газораспределительных станциях. Согласно способу осушки и очистки природного газа с последующим сжижением в трехпоточной вихревой трубе с получением холодного, горячего газообразных и жидкого потоков проводят сепарацию образовавшегося сжиженного газа и сбор в накопительной емкости-сепараторе. При этом охлаждение или нагрев природного газа проводят до температуры максимальной конденсации углеводородной фракции C4 и выше путем подачи холодного или горячего потоков газа вихревой трубы в рекуперативные теплообменники. После этого проводят многоступенчатую центробежную сепарацию газового потока от образовавшегося углеводородного конденсата - фракции C4, водного конденсата, гидратов и механических примесей - шлама, которые выводят в емкость-сепаратор для дальнейшей переработки. Отсепарированный газ после охлаждения холодным потоком в рекуперативном теплообменнике направляют на вход вихревой трубы, а выходящий из нее холодный поток после дросселирования направляют совместно с отсепарированной жидкой фазой из горячего потока вихревой трубы в расходный сепаратор. Из верхней части расходного сепаратора отводят газообразный товарный продукт, а из нижней части - товарную сжиженную фракцию природного газа. Устройство для осушки и очистки природного газа с последующим его сжижением содержит линию подачи исходного потока природного газа, рекуперативные теплообменники с линиями подачи холодного и горячего потоков вихревой трубы, сепаратор, вихревую трубу с линиями подачи и отвода разделенных газообразного и сжиженного потоков газа, емкость-сепаратор сбора и разделения компонентов очистки газа. Устройство дополнительно содержит следующие аппараты: рекуперативный теплообменник охлаждения газа, поступающего из магистрального газопровода, рекуперативный теплообменник подогрева того же газа, многоступенчатый центробежный сепаратор, рекуперативный теплообменник охлаждения газа, поступающего в вихревую трубу, расходный сепаратор. Вихревая труба содержит сепарационное устройство. Аппараты соединены между собой трубопроводами с запорно-регулирующими вентилями. При этом многоступенчатый центробежный сепаратор имеет корпус с тангенциальным входным патрубком, сепарационный элемент, размещенный соосно корпусу с образованием кольцевого канала. Внутри сепарационного элемента размещен внутренний патрубок с тангенциальными щелями и имеющий нижний и верхний конические отражатели. В средней части патрубка имеются размещенные по периметру тангенциальные прямоугольные прорези. В верхней части патрубка установлен диффузор с коническим отражателем и находятся окна, напротив которых имеются окна сепарационного элемента. Над сепарационным элементом установлен сетчатый отбойник, над которым в корпусе установлен патрубок с коническим отражателем. В днище корпуса сепаратора установлен патрубок, соединенный через запорно-регулирующий вентиль большого сечения с емкостью-сепаратором. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение эффективности разделения тяжелой жидкой фазы от газа, а также предотвращение образования кристаллогидратов и повышение эффективности сжижения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к циклонному сепаратору для текучей среды, содержащему горловинную часть (4), которая размещается между секцией впуска сходящейся текучей среды и секцией выпуска расходящейся текучей среды. Циклонный сепаратор для текучей среды выполнен с возможностью продвигать циклонный поток через секцию впуска сходящейся текучей среды и горловинную часть к секции выпуска расходящейся текучей среды в направлении вниз по потоку. Секция выпуска расходящейся текучей среды содержит внутреннюю первичную выпускную трубу (7) для текучих компонентов, обедненных конденсирующимися парами, и внешнюю вторичную выпускную трубу (6) для текучих компонентов, обогащенных конденсирующимися парами. Циклонный сепаратор для текучей среды содержит дополнительную внешнюю вторичную выпускную трубу (16). Внешняя вторичная выпускная труба (6) размещается в первой позиции вдоль центральной оси (I) циклонного сепаратора для текучей среды, и дополнительная внешняя вторичная выпускная труба (16) размещается во второй позиции вдоль центральной оси (I) циклонного сепаратора для текучей среды. Техническим результатом является повышение производительности сепаратора и чистоты получаемых фракций. 8 н. и 19 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх