利用合成氨气液分离的氨水生产磷酸一铵的系统
技术领域
本实用新型属于氮肥生产设备技术领域，具体涉及一种利用合成氨气液分离的氨水生产磷酸一铵的系统。
背景技术
在可持续发展、绿色化学等理念的指引下，化工生产向着高质量发展的方向前进，既要考虑经济效益，又要注重环境保护和资源充分利用，目前还存在很多挑战。未来生态链的化工园区对化工生产要求将日趋严格，不仅要求废水、废气处理合格后才能排放，还要将原料全部转化为产品消化掉，不能有余渣堆放或填埋。以磷复肥的生产为例，常见的磷酸二氢钾、NPK复合肥以磷酸、液氨、氯化钾、氯化铵等原料为主。为了减少生产成本，化工园区必须具有这些原料中主要、价格贵的原料生产能力，少部分或价格低的原料通过外购。同时，还应考虑生产链中运行成本高、却产生效益不高的工段，比如说合成氨生产工艺中以氨水形成存在的氨的回收工段，合成氨生产中天然气脱碳过程产生的大量高浓度CO2处理排放问题，将其考虑到下一个产品的生产工艺中，可以避免这个工段的重复。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种利用合成氨气液分离的氨水生产磷酸一铵的系统。
其技术方案如下：
一种利用合成氨气液分离的氨水生产磷酸一铵的系统，其关键在于，包括合成氨模块、湿法磷酸模块、碳化反应模块和制磷酸一铵模块，所述合成氨模块包括氨气液分离装置，该氨气液分离装置设有氨水出口，所述湿法磷酸模块设有磷酸出口；
所述碳化反应模块分别设有氨水进口、二氧化碳进口、碳酸氢铵溶液出口；
所述制磷酸一铵模块分别设有碳酸氢铵溶液进口和磷酸进口；
所述氨水出口与所述氨水进口相连，所述碳酸氢铵溶液出口与所述碳酸氢铵溶液进口相连，所述磷酸出口与所述磷酸进口相连。
采用以上设计，其优点在于合成氨过程中氨水直接与二氧化碳反应生成碳酸氢铵，并进一步作为原料制备磷酸一铵，避免使用成本较高的膜分离工艺回收氨水，有利于氨水的合理、充分利用，提高了经济效益。
作为优选技术方案，上述合成氨模块还包括氨合成装置和脱碳装置；
所述氨合成装置设有原料气进口，所述氨合成装置的产品出口连接至所述氨气液分离装置的进料口；
所述脱碳装置分别设有二氧化碳出口和氢气出口，所述二氧化碳出口与所述二氧化碳进口相连，所述氢气出口与所述原料气进口相连。
采用以上设计，将甲烷脱碳反应产生的大量高浓度二氧化碳作为反应原料，避免了将二氧化碳作为废气进行后处理的难题，降低成本。
作为优选技术方案，上述脱碳装置还设有甲烷进口，该甲烷进口连接有甲烷预热装置。
采用以上设计，便于脱碳反应的顺利进行。
作为优选技术方案，上述氨合成装置还连接有制氮装置，该制氮装置设有氮气出口，该氮气出口与所述原料气进口相连。
采用以上设计，为合成氨提供原料。
作为优选技术方案，上述氨气液分离装置还设有氨气出口，该氨气出口连接有氨压缩装置，该氨压缩装置将压缩氨注入氨储罐。
采用以上设计，便于产品储存。
作为优选技术方案，上述碳化反应模块包括碳化吸收塔和碳酸氢铵缓冲槽；
所述碳化吸收塔分别设有所述氨水进口和所述二氧化碳进口，所述碳化吸收塔的出液口与所述碳酸氢铵缓冲槽的进料口相连，所述碳酸氢铵缓冲槽的出料口形成所述碳酸氢铵溶液出口。
采用以上设计，便于氨水吸收二氧化碳反应的发生，且生成的碳酸氢铵溶液直接可以用于后续反应，不需结晶处理。
作为优选技术方案，上述制磷酸一铵模块包括中和反应槽、磷酸一铵结晶槽和干燥装置，所述中和反应槽分别设有所述碳酸氢铵溶液进口、所述磷酸进口和磷酸一铵溶液出口，该磷酸一铵溶液出口与所述磷酸一铵结晶槽相连，所述磷酸一铵结晶槽的出料口连接有干燥装置。
采用以上设计，便于中和反应的发生，并且产生的副产物为二氧化碳，不污染环境。
作为优选技术方案，上述湿法磷酸模块包括磷矿浆槽、浓硫酸储罐、萃取结晶槽、磷酸过滤装置、磷酸缓冲槽，所述磷矿浆槽和所述浓硫酸储罐分别连接至所述萃取结晶槽的进料口，所述萃取结晶槽的出料口连接至所述磷酸过滤装置，所述磷酸过滤装置的出液口与所述磷酸缓冲槽连接，所述磷酸缓冲槽设有所述磷酸出口。
采用以上设计，利用浓硫酸萃取磷矿中P2O5，工艺成熟。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本系统将合成氨过程中氨水直接与二氧化碳反应生成碳酸氢铵，并进一步作为原料制备磷酸一铵，避免使用成本较高的膜分离工艺回收氨水，有利于氨水的合理、充分利用，提高了经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种利用合成氨气液分离的氨水生产磷酸一铵的系统，包括合成氨模块1、湿法磷酸模块2、碳化反应模块3和制磷酸一铵模块4，所述合成氨模块1包括氨气液分离装置1d，该氨气液分离装置1d设有氨水出口，所述湿法磷酸模块2设有磷酸出口。所述碳化反应模块3分别设有氨水进口、二氧化碳进口、碳酸氢铵溶液出口，所述制磷酸一铵模块4分别设有碳酸氢铵溶液进口和磷酸进口，所述氨水出口与所述氨水进口相连，所述碳酸氢铵溶液出口与所述碳酸氢铵溶液进口相连，所述磷酸出口与所述磷酸进口相连。
具体地，所述合成氨模块1还包括氨合成装置1c和脱碳装置1b。所述氨合成装置1c设有原料气进口，所述氨合成装置1c的产品出口连接至所述氨气液分离装置1d的进料口。所述氨气液分离装置1d可以是气液分离罐。所述氨合成装置1c为氨合成塔。所述脱碳装置1b包括高温变换反应器、低温变换反应器、CO2吸收塔、CO2再生塔、汽提塔、闪蒸槽，甲烷经所述高温变换反应器和低温变换反应器，发生高低变换后生成CO2和H2，送入CO2吸收塔分布，利用热钾碱溶液(半贫液)逆流与之接触，将CO2吸收，吸收二氧化碳后的热钾碱溶液(富液)，进入CO2再生塔，汽提、闪蒸，使热钾碱溶液(富液)中的CO2放出，还原热钾碱溶液(半贫液)再利用。
所述脱碳装置1b设有甲烷进口，该甲烷进口连接有甲烷预热装置1g。所述脱碳装置1b分别设有二氧化碳出口和氢气出口，所述二氧化碳出口与所述二氧化碳进口相连，所述氢气出口与所述原料气进口相连。
所述氨合成装置1c还连接有制氮装置1a，该制氮装置1a设有氮气出口，该氮气出口与所述原料气进口相连。具体地，该制氮装置1a可以是空分机。
所述氨气液分离装置1d还设有氨气出口，该氨气出口连接有氨压缩装置1e，该氨压缩装置1e将压缩氨注入氨储罐1f。
所述碳化反应模块3包括碳化吸收塔3a和碳酸氢铵缓冲槽3b。所述碳化吸收塔3a分别设有所述氨水进口和所述二氧化碳进口，所述碳化吸收塔3a的出液口与所述碳酸氢铵缓冲槽3b的进料口相连，所述碳酸氢铵缓冲槽3b的出料口形成所述碳酸氢铵溶液出口。
所述制磷酸一铵模块4包括中和反应槽4a、磷酸一铵结晶槽4b和干燥装置4c，所述中和反应槽4a分别设有所述碳酸氢铵溶液进口、所述磷酸进口和磷酸一铵溶液出口，该磷酸一铵溶液出口与所述磷酸一铵结晶槽4b相连，所述磷酸一铵结晶槽4b的出料口连接有干燥装置4c。该干燥装置4c为转鼓式干燥机。
所述湿法磷酸模块2包括磷矿浆槽2a、浓硫酸储罐2b、萃取结晶槽2c、磷酸过滤装置2d、磷酸缓冲槽2e，所述磷矿浆槽2a和所述浓硫酸储罐2b分别连接至所述萃取结晶槽2c的进料口，所述萃取结晶槽2c的出料口连接至所述磷酸过滤装置2d，所述磷酸过滤装置2d的出液口与所述磷酸缓冲槽2e连接，所述磷酸缓冲槽2e设有所述磷酸出口。所述磷酸过滤装置2d为转盘式真空过滤机。
所述碳酸氢铵缓冲槽3b、中和反应槽4a和磷酸一铵结晶槽4b内分别设有搅拌装置。所述中和反应槽4a外包覆有加热环管，以便于通入蒸汽进行加热，控制中和反应槽4a的温度。
各模块之间、各装置之间通过必要的管道和送料泵连接。
本实用新型的系统可充分利用合成氨生产工艺的中氨合成气液分离时的氨水，增加碳化工段，生产出副产品碳酸氢铵，利用它与湿化磷酸生产工艺的磷酸，生产磷酸一铵，以其作为复合肥生产原料。并且省去了原合成氨工艺中处理氨水的膜回收工段，也使甲烷脱碳的副产物二氧化碳不排放，充分利用，变废为宝，使极其低端的废水废气加以利用，生产出具有很大经济效益的高端产品。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
