利用合成氨尾氣制備高純度液化天然氣的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用合成氨尾氣制備高純度液化天然氣的方法。首先將合成氨尾氣通入分子篩吸附器進行凈化處理，凈化處理后的尾氣依次送入主換熱器和蒸發器進行冷卻，冷卻后的尾氣進入脫氫精餾塔進行精餾分離，分離后塔頂排出富氫氣體，底部得到富甲烷液體；將富甲烷液體送入產品精餾塔進行進一步精餾分離，精餾后在產品精餾塔底部得到高純度液化天然氣LNG產品。本發明專利技術能夠有效回收尾氣中的甲烷、氫氣等資源，使其資源得到回收再利用，減少資源浪費，變廢為寶，避免環境的污染及能源的浪費。因此，本發明專利技術具有顯著的經濟效益和社會效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及合成氨尾氣回收及綜合利用
，尤其是涉及一種利用合成氨尾氣制備高純度液化天然氣LNG的方法。
技術介紹
合成氨裝置排放出的尾氣中含甲烷(含量約為40%)、氮氣(含量約為39. 2%)、氫氣(含量約為20%)、氬氣(含量約為O. 8%)及氨氣等可利用資源，同時合成氨生產中還排放二氧化碳。對于合成氨排放出的尾氣國內大部分廠家將該部分尾氣送到鍋爐燃燒回收利用，既不經濟又不環保。將合成氨尾氣采用燃燒或者直接放空的方法，不僅浪費了能源、污染了環境，同時也降低了氮肥廠的經濟效益。其中含有的有益的甲烷與氬氣無法得到回收利用。另外，合成氨生產中產生的二氧化碳通常也是直接放空，破壞了環境，影響了人類的身體健康。 迫于目前環境污染的日益嚴重，能源的日益匱乏，業界急需一種有效處理合成氨尾氣的有益方法，可以將尾氣中的可利用資源回收利用，變廢為寶，避免環境的污染及能源的浪費。目前關于合成氨尾氣的綜合利用也有相關的文獻報道。例如1、申請號為201010034235. 4、專利技術名稱為“利用合成氨尾氣制取液化甲烷的方法及裝置”的專利技術專利，該專利公開的制取方法包括步驟I :除去合成氨尾氣以及合成氨生產中排放的二氧化碳氣體中的有害氣體，將合成氨尾氣及/或二氧化碳氣體進行增壓處理，使兩股氣體壓力一致，并混合；步驟2 :混合后的氣體送入甲烷反應爐進行反應，使二氧化碳和氫氣反應生產甲烷和水；步驟3 :反應后的氣體送入氣體凈化裝置除去其中的水和二氧化碳；步驟4 :凈化后的氣體送入甲烷液化裝置，通過冷卻、精餾工藝將甲烷氣體液化裝置，并將液化甲烷從甲烷液化裝置中分離出來，貯存充裝。該方法回收了放空尾氣中的能源，并減少了溫室氣體排放。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種利用合成氨尾氣制備高純度液化天然氣LNG的方法。本專利技術技術方案能夠有效解決合成氨尾氣燃燒或放空造成的污染環境、浪費能源、加重溫室效應等問題，并且制備出了高純度的液化天然氣LNG。本專利技術方法是采用低溫精餾的方式將合成氨尾氣中的甲烷分離出來，生產出高純度的液化天然氣LNG，所得產品液化天然氣中甲烷純度大于99. 9998%，其他雜質如氮、氬、氫總含量小于2ppm。所得產品高純度液化天然氣LNG產品可廣泛用于工業、民用等領域，特別是在目前全球能源緊張的環境下更加具有重大的開發利用價值。其余含氫廢氣返回鍋爐燃燒，從而達到節能環保、減排增效的目的。為了解決上述問題，本專利技術采用的技術方案為本專利技術提供一種，所述方法包括以下步驟 a、尾氣的凈化處理首先將合成氨裝置排出的尾氣通入分子篩吸附器進行吸附分離，經過分子篩吸附器吸附分離，除去尾氣中含有的微量水和微量氨； b、尾氣的冷卻處理將步驟a經過凈化處理的尾氣依次送入主換熱器和蒸發器進行冷卻，所述蒸發器位于產品精餾塔的底部，經過凈化的尾氣首先送入主換熱器進行初步冷卻，然后再進入蒸發器被冷卻，冷卻至液化溫度； C、尾氣初步精餾將步驟b經過冷卻的尾氣進入脫氫精餾塔的下部，脫氫精餾塔的頂部是來自主換熱器的液氮，通過脫氫精餾塔的精餾，使其來自于脫氫精餾塔塔底的氣相組分中甲烷的含量越來越少，尾氣中的氫氣、氬氣和氮氣組分隨著氣相在精餾塔內的精餾，最終在脫氫精餾塔頂部排出，排出富氫氣體；來自于脫氫精餾塔頂部噴淋的液相隨著精餾的不斷進行，液相組分中的甲烷含量越來越多，液相中含有的氫氣、氮氣和氬氣越來越少，精餾結束后在脫氫精餾塔底部得到富甲烷液體； d、富甲烷液體的精餾從脫氫精餾塔底部得到的富甲烷液體送入產品精餾塔中部，產品精餾塔底部設有蒸發器，頂部設有冷凝器，富甲烷液體沿著產品精餾塔由塔體中部流向塔底，在塔底被蒸發器蒸發出來的氣體沿著產品精餾塔流向塔頂；產品精餾塔頂部設置的冷凝器用來冷凝塔頂的上升氣，上升到塔頂的氣體一部分被冷凝成液相作為產品精餾塔頂部的回流液體，沒有被冷凝下來的氣體作為廢氣放出，這部分廢氣從精餾塔頂部排出，廢氣依次通過過冷器和主換熱器，復熱后送出；精餾后在產品精餾塔底部得到高純度液化天然氣LNG產品，經過過冷器冷卻排出收集。 根據上述的，步驟a中所述合成氨裝置排出的尾氣中主要含有氫氣、甲燒、IS氣和氮氣，其中氫氣含量約為20%、甲燒含量約為40%、氬氣含量約為O. 8%、氮氣的含量約為39. 2%。根據上述的，步驟b中所述經過凈化的尾氣首先送入主換熱器進行初步冷卻，尾氣進入主換熱器是被來自下一工序脫氫精餾塔及膨脹后的返流氣體冷卻。根據上述的，步驟b中主換熱器所需的冷量補充是由氮氣在膨脹機中等熵膨脹和等溫節流效應獲得；膨脹氮氣來自于循環氮氣壓縮機，經氮氣壓縮機壓縮的氮氣首先經過透平膨脹機增壓端增壓，增壓后的氮氣再經主換熱器冷卻，冷卻后的氮氣大部分進入膨脹機膨脹制冷，剩余小部分氮氣被冷卻成為液體，冷卻后的液氮分別進入下一工序脫氫精餾塔和產品精餾塔被利用。根據上述的，步驟c中所述富氫氣體中氫氣的摩爾百分含量為31 34% ;甲燒摩爾百分含量< O. 2%。根據上述的，步驟c中所述富甲烷液體中甲烷的摩爾百分含量> 82%。根據上述的，步驟d中所述高純度液化天然氣LNG產品中甲烷的摩爾百分含量彡99. 9998%。本專利技術產品精餾塔精餾過程中需求的熱量和冷量分別有塔底的冷凝器和塔頂所的蒸發器來提供。本專利技術的積極有益效果I、本專利技術技術方案將合成氨裝置排出的尾氣經過分子篩吸附器凈化、主換熱器和蒸發器的冷卻、脫氫精餾塔和產品精餾塔的精餾，最后得到高純度液化天然氣LNG，制取的高純度液化天然氣中甲烷摩爾百分含量大于99. 9998%，其他雜質如氮、氬、氫總含量小于2ppm ；另外經過脫氫精餾塔分離可以得到富氫氣體。因此，通過本專利技術技術方案可以有效回收尾氣中的甲烷、氫氣等資源，使其資源得到回收再利用，減少資源浪費，變廢為寶，避免環境的污染及能源的浪費。因此，本專利技術具有顯著的經濟效益和社會效益。2、本專利技術技術方案是采用低溫精餾的方式將合成氨尾氣中的甲烷分離出來，生產出高純度的液化天然氣LNG，所得產品甲烷純度大于99. 9998%，其他雜質如氮、氬、氫總含量小于2ppm。所得產品高純度液化天然氣LNG可廣泛用于工業、民用等領域，特別是在目前全球能源緊張的環境下更加具有重大的開發利用價值。其余含氫廢氣返回鍋爐燃燒，從而達到節能環保、減排增效的目的。因此，本專利技術技術方案能夠有效解決合成氨尾氣燃燒或放空造成的污染環境、浪費能源等問題。四附圖說明 圖I本專利技術利用合成氨尾氣制備高純度液化天然氣方法的工藝流程示意圖。五具體實施例方式 以下結合實施例進一步闡述本專利技術，但并不限制本專利技術的內容。實施例 參見附圖1，圖I中A為分子篩吸附器，NC為氮氣壓縮機，ET為膨脹機，BT為增壓器，El為主換熱器，E2為過冷器，K22為蒸發器，K21為冷凝器，Cl為脫氫精餾塔，C2為產品精餾塔。本專利技術，該方法的詳細步驟如下 a、尾氣的凈化處理首先將合成氨裝置排出的尾氣通入分子篩吸附器A進行吸附分離，經過分子篩吸附器吸附分離，除去尾氣中含有的微量水和微量氨； 合成氨裝置排出的尾氣中主要含有氫氣、甲燒、IS氣和氮氣，其中氫氣含量約為20%、甲烷含量約為40%、氬氣含量約為O. 8%、氮氣的含量約為39. 2% ； b、尾氣的冷卻處理將步驟a經過凈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用合成氨尾氣制備高純度液化天然氣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：a、尾氣的凈化處理：首先將合成氨裝置排出的尾氣通入分子篩吸附器進行吸附分離，經過分子篩吸附器吸附分離，除去尾氣中含有的微量水和微量氨；b、尾氣的冷卻處理：將步驟a經過凈化處理的尾氣依次送入主換熱器和蒸發器進行冷卻，所述蒸發器位于產品精餾塔的底部，經過凈化的尾氣首先送入主換熱器進行初步冷卻，然后再進入蒸發器被冷卻，冷卻至液化溫度；c、尾氣初步精餾：將步驟b經過冷卻的尾氣進入脫氫精餾塔的下部，脫氫精餾塔的頂部是來自主換熱器的液氮，通過脫氫精餾塔的精餾，使其來自于脫氫精餾塔塔底的氣相組分中甲烷的含量越來越少，尾氣中的氫氣、氬氣和氮氣組分隨著氣相在精餾塔內的精餾，最終在脫氫精餾塔頂部排出，排出富氫氣體；來自于脫氫精餾塔頂部噴淋的液相隨著精餾的不斷進行，液相組分中的甲烷含量越來越多，液相中含有的氫氣、氮氣和氬氣越來越少，精餾結束后在脫氫精餾塔底部得到富甲烷液體；d、富甲烷液體的精餾：從脫氫精餾塔底部得到的富甲烷液體送入產品精餾塔中部，產品精餾塔底部設有蒸發器，頂部設有冷凝器，富甲烷液體沿著產品精餾塔由塔體中部流向塔底，在塔底被蒸發器蒸發出來的氣體沿著產品精餾塔流向塔頂；產品精餾塔頂部設置的冷凝器用來冷凝塔頂的上升氣，上升到塔頂的氣體一部分被冷凝成液相作為產品精餾塔頂部的回流液體，沒有被冷凝下來的氣體作為廢氣放出，這部分廢氣從精餾塔頂部排出，廢氣依次通過過冷器和主換熱器，復熱后送出；精餾后在產品精餾塔底部得到高純度液化天然氣LNG產品，經過過冷器冷卻排出收集。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張世田，魏冰，
申請(專利權)人：河南開元空分集團有限公司，
類型：發明
國別省市：