[发明专利]一种分离含NH3和CO2混合气的装置及其分离工艺

说明书

技术领域

本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种采用两次压缩、变压分离的方法分离含NH₃和CO₂混合气的装置及其分离工艺。

背景技术

目前国内外均采用尿素为原料生产三聚氰胺，通常每生产1吨三聚氰胺，同时副产约2吨尾气。这些尾气主要是氨及二氧化碳的混合气体，如何分离混合气体，并加以利用，是近年来困扰企业的技术难点。

传统的氨及二氧化碳混合气分离方法是将混合气以水溶液形式送入CO₂分离塔，通过塔底蒸汽加热，塔顶分离出含少量水蒸气的CO₂气体，塔底的甲铵液送水分离塔，经加热彻底解吸，塔底得到的解吸水，经降温后作为三胺尾气的吸收水，塔顶得到的解吸气，送氨精馏塔，通过氨精馏塔精馏操作，塔顶得到高纯的氨气，塔底甲铵液再送回CO₂分离塔进行脱碳操作。

但上述方法能耗上很不经济，针对这个问题，现有氨碳分离工艺技术，有采用以下的分离工艺：首先对氨和二氧化碳混合气体采用连续的两级压缩加压到15～25bar后，送入二氧化碳分离塔，然后再依次进入水分离塔和氨分离塔。通过这样设置，压缩尾气所消耗的电能转化为尾气的焓，因此当尾气进入二氧化碳分离塔时，氨溶于水中所释放的大量热源能够得到有效的利用，节约了电耗。同时通过多段压缩，段间采用喷液冷却，而非水冷却法，使得显热转化为潜热。此外，采用空冷器代替循环冷却水的冷却器，从而降低了能耗。但对尾气进行连续两级压缩的设置，压缩功耗过大，同时压缩机段间容易结晶的问题亟待业内解决。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效解决压缩机段间喷液及出口气结晶问题，同时提高尾气脱碳效率，降低压缩机功耗的分离含NH₃和CO₂混合气的装置及其分离工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：一种分离含NH₃和CO₂混合气的装置，其特征在于：包括两段压缩系统、两级CO₂分离系统以及氨分离系统，所述两段压缩系统包括一段压缩机和二段压缩机，所述两级CO₂分离系统包括一级CO₂分离塔和二级CO₂分离塔，所述氨分离系统包括解吸塔和氨精馏塔，所述一段压缩机的进口通过管道与尾气排放口连通，其出口通过管道与一级CO₂分离塔连通，所述一级CO₂分离塔顶部通过管道与二段压缩机的进口连通，所述二段压缩机的出口与二级CO₂分离塔连通，所述二级CO₂分离塔顶部将分离后的CO₂排出，所述一级CO₂分离塔塔底和二级CO₂分离塔塔底通过设置有甲铵液加压泵的管道与解吸塔连通，所述解吸塔底部通过CO₂分离塔给水泵并经预热器回收热量并冷却后分别与一级CO₂分离塔和二级CO₂分离塔上部连通，所述解吸塔顶部通过管道依次与相互串联的至少三级解吸气吸收器连通，最下面一级的解吸气吸收器底部通过吸收液循环泵并经预热器加热后与二级CO₂分离塔连通，最上面一级的解吸气吸收器顶部通过管道与氨精馏塔连通，所述解吸塔下部与解吸塔换热器连接，所述氨精馏塔底部与解吸气吸收器连通形成循环回路，所述氨精馏塔顶部通过管道与氨压缩冷凝系统连通。

本发明所述的分离含NH₃和CO₂混合气的装置，其所述解吸塔顶部通过管道依次与串联的解吸气吸收器A、B、C连通，所述由解吸塔解吸的气体依次通过解吸气吸收器A、B、C流入到氨精馏塔下部，所述氨精馏塔底部的液体则依次通过解吸气吸收器C、B、A流出。

本发明所述的分离含NH₃和CO₂混合气的装置，其所述氨压缩冷凝系统包括氨压缩分离罐、氨压缩机、氨冷凝器、液氨缓冲槽以及液氨贮罐，所述氨精馏塔顶部通过管道与氨压缩分离罐连通，所述氨压缩分离罐底部与氨水池连通，其顶部通过氨压缩机与氨冷凝器连通，所述氨冷凝器通过管道与液氨缓冲槽连通，所述液氨缓冲槽通过管道与液氨贮罐连通。