一种利用氰化钠尾气生产合成氨的装置
技术领域
本实用新型涉及化工装备技术领域，尤其涉及一种利用氰化钠尾气生产合成氨的装置。
背景技术
轻油裂解法氰化钠生产装置尾气的主要组份为氢气(80％左右)和氮气(15％左右),还有氧气、氨、甲烷、乙烷、丁烷、硫化物等其他杂质，该部分尾气一般作为燃料使用。
近年来，一些厂家以此尾气作为原料生产合成氨产品，其工艺主要是：尾气经脱氧脱硫后，通过变压吸附将其中的氢气提纯出来，再与制氮装置制取的氮气按氢氮比3:1的比例送至氨合成装置，生产液氨产品。采用该工艺只能回收氰化钠尾气中的氢气，且回收率较低，另一主要组份也是氨合成的主要原料之一的氮气则全部无法回收利用，造成原料气的极大浪费，也直接导致需要制氮装置供给的氮气量大大增加，使得装置的投资和生产运行成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用氰化钠尾气生产合成氨的装置，包括原料气压缩单元、洗氨单元、脱氧脱硫单元、变压吸附净化单元、变压吸附制氮单元、合成气精制单元、氢氮气压缩单元与氨合成单元；所述原料气压缩单元、洗氨单元、脱氧脱硫单元、变压吸附净化单元输入端依次相连；所述变压吸附制氮单元输出端、所述变压吸附净化单元输出端与合成气精制单元输入端连接；所述合成气精制单元输出端、氢氮气压缩单元、氨合成单元依次相连；所述洗氨单元设置有脱盐水；所述变压吸附制氮单元用于提纯空气中的氮；所述原料气压缩单元用于原料气输入；所述脱氧脱硫单元包括依次相连的粗脱硫装置与精脱硫装置；所述变压吸附净化单元用于去除杂质。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型针对氰化钠尾气的特点，通过精制净化，脱除其中的氧气、烃类和硫化物等污染物和无效组份，保留了尾气中绝大部分的氢气和氮气，再配入部分空分装置生产的氮气，调整氢氮比例后送至氨合成装置，生产液氨产品，使得氰化钠尾气中的氢气回收率达到99％及以上，氮气回收率达到90％及以上，尾气的利用率大大提高，制氮装置的规模也可以大幅度的降低，节约了成本；
(2)本实用新型采用活性炭脱硫剂与氧化锌精脱硫剂联合脱除尾气中的硫化物杂质，能够确保将硫化物脱除至≤0.1PPM；
(3)本实用新型采用低温循环的脱氧，脱氧后的气体经过换热将至常温后，在循环至脱氧塔入口与原料气混合，从而降低脱氧塔入口气的氧含量，达到确保脱氧塔不超温的目的。
附图说明
图1是本实用新型的系统图；
图2是本实用新型的工作原理图；
图3是先脱硫后脱氧的原理图；
图4是先脱氧后脱硫的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如附图1所示，本实用新型包括原料气压缩单元、洗氨单元、脱氧脱硫单元、变压吸附净化单元、变压吸附制氮单元、合成气精制单元、氢氮气压缩单元与氨合成单元；所述原料气压缩单元、洗氨单元、脱氧脱硫单元、变压吸附净化单元输入端依次相连；所述变压吸附制氮单元输出端、所述变压吸附净化单元输出端与合成气精制单元输入端连接；所述合成气精制单元输出端、氢氮气压缩单元、氨合成单元依次相连；所述洗氨单元设置有脱盐水；所述变压吸附制氮单元用于提纯空气中的氮；所述原料气压缩单元用于原料气输入；所述脱氧脱硫单元包括依次相连的粗脱硫装置与精脱硫装置；所述变压吸附净化单元用于去除杂质。本实用新型工作原理图如附图2所示。
原料气压缩单元包括缓冲罐、原料气压缩机与原料气净化单元；所述缓冲罐设置于原料气压缩机前端并与压缩机相连，所述原料气压缩机、所述原料气净化单元与所述洗氨单元依次相连。氰化钠尾气经缓冲罐缓冲后，经原料气压缩单元升压至1.8MPa.G，进入原料气净化单元。
洗氨单元工作过程：经升压净化后的气体自洗氨塔底进入洗氨塔，自下而上通过洗氨塔，与自上而下的脱盐水在吸收塔内填料表面逆向流动、进行充分传质传热，气体中的NH3被脱盐水吸收进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部流出进入脱氧脱硫单元。
脱氧脱硫单元可根据原料气硫含量选择适合的工艺，如原料气中硫含量≤20ppm，可采用先脱硫后脱氧工艺；如原料气中硫含量＞20ppm，则采用先脱氧后脱硫工艺。
当原料气中硫含量≤20ppm时：如附图3所示，脱氧脱硫单元包括用于存放活性炭的第一粗脱硫装置、用于换热升温的第一换热器、用于存放氧化锌的第一精脱硫装置、用于降温的第一水冷器、设置有脱氧催化剂的第一脱氧装置与第一循环气压缩机；所述第一粗脱硫装置经过第一换热器与第一精脱硫装置输入端相连；所述第一精脱硫装置输出端与第一水冷器第一输入端相连；所述第一水冷器第一输出端与第一脱氧装置输入端相连；所述第一脱氧装置输出端与第一水冷器第二输入端相连；所述第一水冷器第二输出端与第一循环气压缩机输入端相连；所述第一循环气压缩机输出端与所述第一换热器输入端相连；所述第一水冷器第二输出端与所述变压吸附净化单元输入端相连。
原料气中硫含量≤20ppm时，脱氧脱硫工作过程：
当来自洗氨单元的气体进入第一粗脱硫塔，通过第一粗脱硫塔内的活性炭脱硫剂初步脱硫，再经第一换热器与第一脱氧塔排出的高温气体换热升温至 250℃，进入第一精脱硫塔，通过第一精脱硫塔内的氧化锌脱硫剂进一步脱硫；脱硫后气体经第一水冷器降温至80-100℃后，与脱氧后循环气汇合，进入第一脱氧塔，在塔内装填的脱氧催化剂作用下，气体中所含O2与H2反应生成H2O，同时反应放热使温度提高，控制反应温度出脱氧塔，经第一换热器与第一脱氧塔入口气换热后气体分为两部分，一路经第一水冷器与循环水换热降至常温，经第一循环气压缩机升压后与粗脱硫后气体汇合，另一路送至变压吸附净化单元。
原料气中硫含量＞20ppm时，如附图4所示，脱氧脱硫单元包括用于换热升温的第二换热器、设置有脱氧催化剂的第二脱氧装置、用于降温的第二水冷器与设置有氧化锌脱硫剂的第二脱硫装置；所述第二换热器第一输入端与洗氨单元输出端相连；所述第二换热器第一输出端与第二脱氧装置输入端相连，所述第二脱氧装置输出端与第二换热器第二输入端相连；所述第二换热器第二输出端经过第二水冷器与第二换热器输入端相连；所述第二换热器第二输出端经过所述第二脱硫装置与所述变压吸附净化单元输入端相连。
如原料气中硫含量＞20ppm时，脱氧脱硫工作过程：
来自洗氨单元的气体，经第二换热器与第二脱氧塔排出的高温气体换热升温250℃后，进入第二脱氧塔，在第二脱氧塔内装填的催化剂作用下，气体中所含O2与H2反应生成H2O，反应放热使温度升高，气体经过第二换热器出来后分为两路，一路经第二水冷器与循环水换热降至常温，经第二循环气压缩机升压后与洗氨后的气体汇合，另一路送至第二脱硫塔，由第二脱硫塔塔顶排出，送至变压吸附净化单元。
变压吸附净化单元主要是脱除原料气中的烃类等杂质，以达到后续工序要求的同时，尽可能对的回收原料气中的氢气和氮气。变压吸附净化单元采用抽真空PSA流程，多台吸附塔经过由吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压和产品最终升压等步骤实现气体的连续净化和回收。变压吸附净化单元解吸气可以作为燃料气供合成气精制单元使用，也可以外供至其他燃料气用户。
变压吸附制氮单元包括依次相连的压缩单元、净化单元、变压吸附提纯单元，所述压缩单元用于空气压缩。变压吸附制氮单元主要是将空气中的氮气提纯出来，原料空气经压缩、净化、变压吸附提纯获得所需的产品氮气，配入变压吸附净化单元的净化气中以调节氢氮比例至3:1。
合成气精制:经净化后的气体与变压吸附制氮单元制取的氮气经混合罐混合后进入合成气精制单元，通过甲烷化反应，将原料气中所含CO、CO2和极少量O2予以脱除。
氢氮气压缩：来自合成气精制单元的合成气经压缩机升压至14.8MPa.G，进入合成氨单元。
氨合成单元包括依次相连的液氨分离器、冷交换器、循环机、第三换热器、合成塔、废热锅炉、水冷排管、冷交换器、氨冷凝器与氨分离器。
氨合成：升压后的合成气经分离器分离油水后，从液氨分离器的出口管道上补入合成循环系统，经水冷器与水冷后的合成气换热升温至250℃左右去循环机升压，升压后的合成气依次经塔前换热器、合成塔、废热锅炉、水冷排管、冷交换器、氨冷凝器、氨分离器后获得产品液氨。
本实用新型针对氰化钠尾气的特点，通过精制净化，脱除其中的氧气、烃类和硫化物等污染物和无效组份，保留了尾气中绝大部分的氢气和氮气，再配入部分空分装置生产的氮气，调整氢氮比例后送至氨合成装置，生产液氨产品，使得氰化钠尾气中的氢气回收率达到99％及以上，氮气回收率达到90％及以上，尾气的利用率大大提高，制氮装置的规模也可以大幅度的降低，节约了成本。
本实用新型采用活性炭脱硫剂与氧化锌精脱硫剂联合脱除尾气中的硫化物杂质，能够确保将硫化物脱除至≤0.1PPM。
本实用新型采用低温循环的脱氧，脱氧后的气体经过换热将至常温后，在循环至脱氧塔入口与原料气混合，从而降低脱氧塔入口气的氧含量，达到确保脱氧塔不超温的目的。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
