本發(fā)明屬于合成氨領(lǐng)域，特別是涉及氨合成系統(tǒng)新鮮氣中含有惰性氣(主要為CH4)的情況，將氨合成系統(tǒng)放空氣進(jìn)行合理回收利用。
背景技術(shù)：
氨合成反應(yīng)是放熱、縮小體積的可逆反應(yīng)，溫度、壓力對(duì)此反應(yīng)的化學(xué)平衡有影響。
氨合成的反應(yīng)式為：
目前，工業(yè)上在使用的氨合成工藝，根據(jù)凈化工藝不同主要分為兩種。
一種是采用深冷凈化工藝，特點(diǎn)是氨合成新鮮氣中惰性氣幾乎為零，這種氨合成工藝的特點(diǎn)是：
①氨合成壓力可以控制在10.0～15.0MPa下；
②氨合成塔的氨凈值較高、阻力相對(duì)比較低；
③系統(tǒng)沒(méi)有放空氣，只有少量閃蒸氣排放，排放量較少；
④實(shí)現(xiàn)大型氨合成系統(tǒng)低阻力、低能耗、高氨凈值、低壓運(yùn)行的設(shè)計(jì)理念。
另一種是采用雙甲凈化工藝，由于氨合成催化劑要求合成氣中的毒物CO和CO2含量必須≤10ppm，因此需要對(duì)合成氣中CO和CO2毒物進(jìn)行凈化，采用雙甲凈化特點(diǎn)是產(chǎn)生少量對(duì)氨合成催化劑無(wú)影響的CH4，這種氨合成工藝根據(jù)氨合成操作壓力的不同的分為兩種：
一種方法是全部在10.0～15.0MPa下，完成氨合成工藝。這種方法的特點(diǎn)是：
①氨合成壓力控制在10.0～15.0MPa下，壓縮功耗相對(duì)較低；
②循環(huán)氣量過(guò)大，循環(huán)功耗加大；
③氨凈值相對(duì)要低，設(shè)備很大，使用催化劑量多，因此投資較高。
④放空氣量大。
另一種方法是全部提升壓力至20.0～32.0MPa下氨合成。此方法的缺點(diǎn)是：
①氫氣和氮?dú)鈮嚎s至高壓進(jìn)行合成，會(huì)明顯增加壓縮功；
②對(duì)設(shè)備材料要求比較高，不利于氨合成裝置大型化發(fā)展；
因此采用雙甲凈化工藝時(shí)使用不同的壓力的兩種氨合成工藝都存在明顯的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種提高氫氮?dú)獾睦寐?、降低生產(chǎn)成本的非等壓氨合成聯(lián)產(chǎn)液 化天然氣(LNG)新工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將整個(gè)工藝安排在不同優(yōu)勢(shì)的壓力下進(jìn)行，即第一步氨合成首先是放在低壓下完成，然后深度的氨合成放在高壓下完成。工藝流程見(jiàn)圖1。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種非等壓氨合成聯(lián)產(chǎn)液化天然氣(LNG)新工藝，其包含下列步驟：
a.將合成新鮮氣進(jìn)行壓縮，然后通入低壓氨合成塔進(jìn)行低壓氨合成；
b.將低壓氨合成塔中的放空氣與步驟a中被壓縮過(guò)的合成新鮮氣進(jìn)行混合；
c.對(duì)混合后的放空氣與合成新鮮氣進(jìn)行再壓縮增壓，然后通入高壓氨合成塔進(jìn)行高壓氨合成；
d.對(duì)合成氨尾氣回收制液化天然氣(LNG)。
進(jìn)一步的，所述低壓氨合成階段壓力控制在10.0～15.0MPa，入塔溫度控制在180～230℃，熱點(diǎn)溫度控制在330～530℃，新鮮氣中的惰性氣體(主要為CH4)含量控制在1～5％，入塔惰性氣體含量控制在8～15％，放空氣中的惰性氣體含量控制在15～22％。
進(jìn)一步的，所述高壓氨合成階段壓力控制在20.0～32.0MPa，入塔溫度控制在150～200℃，熱點(diǎn)溫度控制在300～500℃，新鮮氣中的惰性氣體(主要為CH4)含量控制在5～9％，入塔惰性氣體含量控制在15～23％，放空氣中的惰性氣體含量控制在25～28％。
進(jìn)一步的，所述合成氨尾氣回收制液化天然氣(LNG)階段是根據(jù)合成放空氣中各組分的沸點(diǎn)的差異，通過(guò)低溫精餾的方法將氣體中的組分分離出來(lái)；其中產(chǎn)品液化天然氣(LNG)壓力控制在0.1～0.4MPa，溫度控制在-140～－162℃。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明提出的合成氨新工藝在不同壓力下進(jìn)行，大幅度降低放空氣量，降低消耗，提高生產(chǎn)能力，達(dá)到節(jié)能降耗目的；
2、生產(chǎn)負(fù)荷得到提高，氨產(chǎn)量增加，由于返回壓縮機(jī)的氣量的減少，壓縮機(jī)的有效功得到提高；
3、最大程度地利用了合成氨放空氣，降低能耗并拓展合成氨的產(chǎn)業(yè)鏈，減少排放和環(huán)境污染；
4、本發(fā)明提出的合成氨新工藝對(duì)氨合成新鮮氣的要求放寬，利于氨合成裝置大型化。
5、本發(fā)明設(shè)置低壓氨合成的優(yōu)點(diǎn)有：
①利于氨合成項(xiàng)目大型化發(fā)展；
②氨合成系統(tǒng)阻力低、能耗低，檢修方便；
③新鮮氣不全部去低壓氨合成系統(tǒng)，降低了低壓氨合成系統(tǒng)的設(shè)備投資。
6、本發(fā)明設(shè)置高壓氨合成的優(yōu)點(diǎn)有：
①提高了低壓氨合成放空氣的利用率，降低消耗；
②同等氣量的情況下，氨凈值高；
③設(shè)備大小相對(duì)小一些，投資省。
7、本發(fā)明設(shè)置聯(lián)產(chǎn)液化天然氣(LNG)的優(yōu)點(diǎn)有：
①工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品效益好，具有較強(qiáng)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力；
②解決如何以較小的能耗實(shí)現(xiàn)尾氣的凈化和分離問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1是非等壓氨合成聯(lián)產(chǎn)液化天然氣(LNG)新工藝的流程框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，一種非等壓氨合成聯(lián)產(chǎn)液化天然氣(LNG)新工藝，其主要包含的步驟為：a.低壓氨合成；b.增壓；c.高壓氨合成；d.合成氨尾氣回收制液化天然氣(LNG)。
實(shí)施例1
將合成新鮮氣壓縮至14MPa后分兩路，一路通入φ2600mm低壓氨合成塔，入塔溫度控制在180～230℃，惰性氣體含量約10％，合成塔熱點(diǎn)溫度控制在360～400℃下合成氨，放空氣中CH4含量控制在約18％；低壓氨合成放空氣與另一路合成新鮮氣增壓至28.5MPa，通入φ1200mm高壓氨合成塔，入塔溫度控制在180～230℃，惰性氣體含量約22％，高壓下合成氨；高壓氨合成放空氣中CH4含量約28％，去除回收制液化天然氣(LNG)，其余的氫氮?dú)饣叵到y(tǒng)，作為氨合成的新鮮氣。
實(shí)施例2
將合成新鮮氣壓縮至13.5MPa后分三路，一路、二路分別通入φ1800mm低壓氨合成塔，入塔溫度控制在180～230℃，使含有約8％惰性氣的合成新鮮氣在低壓下合成氨，兩路中放空氣中惰性氣含量控制在約10％，將兩路放空氣與第三路合成新鮮氣增壓至28.5MPa，通入φ1200mm高壓氨合成塔，入塔溫度控制在180～230℃，惰性氣體含量約22％，高壓下合成氨。高壓氨合成放空氣中CH4含量約27％，去除回收制液化天然氣(LNG)，其余的氫氮?dú)饣叵到y(tǒng)，作為氨合成的新鮮氣。
實(shí)施例3
將合成新鮮氣壓縮至13.5MPa后分三路，一路、二路分別通入φ1800mm低壓氨合成塔，入塔溫度控制在180～230℃，使含有約8％惰性氣的合成氣在低壓下合成氨，兩路中放空氣中惰性氣含量控制在約15％，將兩路放空氣與第三路合成新鮮氣增壓至20.0MPa， 通入φ1600mm，入塔溫度控制在180～230℃，惰性氣體含量約20％，高壓下合成氨。高壓氨合成放空氣中CH4含量約26％，去除回收制液化天然氣(LNG)，其余的氫氮?dú)饣叵到y(tǒng)，作為氨合成的新鮮氣。
實(shí)施例4
將合成新鮮氣壓縮至14MPa后分兩路，一路通入φ2600mm低壓氨合成塔，入塔溫度控制在180～230℃，惰性氣體含量約8％，合成塔熱點(diǎn)溫度控制在360～400℃下合成氨，放空氣中CH4含量控制在約16％；低壓氨合成放空氣與另一路合成新鮮氣增壓至20MPa，通入φ1600mm，入塔溫度控制在180～230℃，惰性氣體含量約20％，高壓下合成氨；高壓氨合成放空氣中CH4含量約26％，去除回收制液化天然氣(LNG)，其余的氫氮?dú)饣叵到y(tǒng)，作為氨合成的新鮮氣。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡采用等同替換等方式所獲得的技術(shù)方案，均落于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。