合成氨尾氣回收制LNG技術(shù)的應用

姜傳福

(北京藍圖工程設(shè)計有限公司北京100070)

合成氨尾氣回收制LNG技術(shù)的應用

姜傳福

(北京藍圖工程設(shè)計有限公司北京100070)

1 合成氨尾氣特性

在合成氨生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生合成(塔后)放空氣和氨罐弛放氣(以下簡稱兩者為合成氨尾氣)，合成氨尾氣中含有一定量的甲烷和氫氣、氮氣，其中甲烷是一種溫室氣體，如果直接排放將造成環(huán)境污染。目前，合成氨企業(yè)將合成氨尾氣減壓送至三廢鍋爐作為燃料燃燒并副產(chǎn)蒸汽，會造成資源的較大浪費。甲烷和氫氣、氮氣是優(yōu)質(zhì)的化工原料和清潔燃料，因此，將合成氨尾氣中的有效組分甲烷提純液化后作為液化天然氣(LNG)出售，副產(chǎn)的氫氣、氮氣返回系統(tǒng)作為合成氨原料，既可提高合成氨系統(tǒng)廢氣的附加值，又可緩解當?shù)靥烊粴夤┙o壓力。

理論上，噸氨耗氫氮氣為2 650 m3(標態(tài))，中、小氮肥生產(chǎn)企業(yè)噸氨實際消耗氫氮氣為2 950 m3(標態(tài))，其中CH4體積分數(shù)約為1.5%，折合噸氨副產(chǎn)甲烷量44.25 m3(標態(tài))。由于合成氨企業(yè)原料煤質(zhì)量、生產(chǎn)裝備和管理水平不同，在合成氨尾氣放空量上存在差異。典型合成氨裝置噸氨產(chǎn)生塔后放空氣80～150 m3(標態(tài))和氨罐弛放氣40～60 m3(標態(tài))。典型的合成氨尾氣組分見表1。

表1 典型的合成氨尾氣的組分(體積分數(shù)) %

從表1可以看出，合成氨尾氣富含甲烷，通過水洗去除氨等雜質(zhì)，剩余濃縮甲烷氣體非常適宜制LNG。

2 工藝流程

氨罐弛放氣(2.0～2.1 MPa)經(jīng)壓縮升壓至4.6 MPa，與經(jīng)等壓氨回收裝置后的合成塔塔后放空氣(10.0 MPa)混合后的合成氨尾氣由管道輸送至氨洗塔，將合成氨尾氣中氨體積分數(shù)降至100×10-6以下，然后進入干燥裝置進行脫水處理。干燥裝置由2臺吸附器組成，1臺吸附器處于吸附階段，另一臺吸附器則處于吸附劑再生過程的吹冷和加熱階段。經(jīng)過干燥后的合成氨尾氣(溫度約40 ℃，露點達-65 ℃以下)進入液化分離冷箱(由圖1中5～10組成)，即依次經(jīng)一級板翅式換熱器、二級板翅式換熱器充分換熱后進入塔前分離器，以氫氣、氮氣為主的氣體從塔前分離器頂部出來，經(jīng)復溫換熱器A復溫后送往合成氨壓縮機三段入口。塔前分離器底部液相經(jīng)減壓后進入甲烷精餾塔進行熱質(zhì)交換，最后從塔底出來的液體甲烷純度達99%(質(zhì)量分數(shù))以上，經(jīng)減壓送往LNG儲罐儲存待售。甲烷精餾塔塔頂尾氣經(jīng)復溫換熱器B后出冷箱送至合成氨壓縮機一段入口。合成氨尾氣回收制LNG工藝流程如圖1所示。

1.合成氨壓縮機 2.等壓氨回收裝置 3.氨洗塔 4.吸附器 5.一級板翅式換熱器 6.二級板翅式換熱器 7.塔前分離器 8.復溫換熱器A 9.甲烷精餾塔 10. 復溫換熱器B 11.LNG儲罐 12.LNG成品泵圖1 合成氨尾氣回收制LNG工藝流程

3 經(jīng)濟效益分析

合成氨尾氣回收制LNG的公用工程消耗主要輔料為循環(huán)水、蒸汽、氮氣、電等。1 m3(標態(tài))LNG生產(chǎn)成本見表2。每生產(chǎn)1 m3(標態(tài))LNG投資(估算)：設(shè)備1.95萬元，材料0.08萬元，安裝0.05萬元，土建0.11萬元，電氣0.06萬元，儀表0.02萬元，防腐保溫0.02萬元，其他0.05萬元，合計2.31萬元。

4 結(jié)語

由北京藍圖工程設(shè)計有限公司承擔設(shè)計的湖北宜化化工股份有限公司、湖北雙環(huán)科技有限公司、山東聯(lián)盟化工有限公司的3套合成氨尾氣制LNG裝置運行正常，產(chǎn)品質(zhì)量合格，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量均已達到設(shè)計指標；由北京藍圖工程設(shè)計有限公司承擔設(shè)計的新疆宜化化工有限公司LNG裝置正處于調(diào)試階段。該技術(shù)工藝先進、流程合理，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。合成氨尾氣制LNG裝置具有相對投資小、產(chǎn)品市場好、風險小、能耗低、操作彈性大和投資回報率高等優(yōu)勢，應用前景廣闊。

表2 1 m3(標態(tài)) LNG生產(chǎn)成本

2016- 08- 26)