[实用新型]回收合成氨驰放气中甲烷和氩气的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于合成氨驰放气回收利用领域，具体涉及一种回收合成氨驰放气中甲烷和氩气的装置。

背景技术

液体甲烷是一种优质能源，具有热值高、洁净、燃烧污染小等特点，且便于运输，是21世纪中国城市民用燃气首选燃料。液体甲烷可作为优质的车用燃料，与汽车烧汽油相比，它具有热值高、抗爆性好、燃烧完全、排气污染少、发动机寿命长、降低运输成本等优点。

氩气是目前工业上应用很广的稀有气体。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门，对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施，每炼1t钢的氩气消耗量为1～3m³。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩作为保护气。由于空气中氩的含量极少（0.093%），传统空分制氩，成本很高。

合成氨生产工艺中所需的氮气来自空气，因此将随着空气带入氩气。而且由于原料中甲烷不能完全变换，或者在造气工艺中采用了甲烷化工序，而使合成原料气中增添了一些甲烷。由于氩和甲烷在合成系统中是不起反应的，所以必然会在系统中积累，因此合成系统必须经常抽出一部分驰放气。通常会将驰放气中含量较高的氢和氮大部分回收利用，将剩余含氢、氮、氩、甲烷的驰放气去锅炉燃烧，会造成资源浪费。因此开发出一种能够回收合成氨驰放气中的甲烷和氩气，实现资源的重复利用，具有重要的经济和环保价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种回收合成氨驰放气中甲烷和氩气的装置。

基于上述目的，本实用新型采用如下技术方案：回收合成氨驰放气中甲烷和氩气的装置，包括依次设置的膜分离器、纯化器和分馏系统，分馏系统上连接有深冷系统；所述深冷系统包括循环压缩机、增压机和膨胀机，循环压缩机与增压机相连接，增压机的出口连接在分馏系统上，膨胀机的进口连接在分馏系统上，膨胀机的出口与循环压缩机的进口相连通。

所述分馏系统包括连接在纯化器上的换热器，换热器的热流管路出口上连接有分馏塔，分馏塔顶部的气体出口上连接有氩气液化器，换热器的冷流管路入口与增压机相连通，换热器的冷流管路出口与膨胀机相连通。

氩气液化器顶部的气体出口上连接有氮气压缩机，氩气液化器与氮气压缩机之间的管路上设有氮气补充支管，氮气压缩机的出口与循环压缩机的进口相连通。

所述纯化器为分子筛吸附器。

本实用新型具有以下优点：本实用新型通过膨胀制冷，换热效率高，能耗低，将氮气循环使用，有效降低了制冷剂的使用量，降低了生产成本；采用两级系统回收甲烷和液氩，回收率高，实现了甲烷和液氩的资源化利用，有利于环境保护，并提高了企业的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

回收合成氨驰放气中甲烷和氩气的装置，其结构如图1所示，包括依次设置的膜分离器1、分子筛吸附器2和分馏系统，分馏系统上连接有深冷系统。

所述分馏系统包括连接在分子筛吸附器2上的换热器3，换热器3的热流管路出口上连接有分馏塔4，分馏塔4顶部的气体出口上连接有氩气液化器5。

所述深冷系统包括第一压缩机9、增压机8和膨胀机7，第一压缩机9与增压机8相连接，增压机8的出口连接在换热器3冷流管路的进口上，膨胀机7的进口与换热器3的冷流管路出口相连通，膨胀机7的出口与第一压缩机9的进口相连通。

氩气液化器5顶部的气体出口上连接有第二压缩机6，氩气液化器5与第二压缩机6之间的管路上设有氮气补充支管，第二压缩机6的出口与第一压缩机9的进口相连通。

本实用新型的工作过程为：（1）将去除氨之后的驰放气输送至膜分离器1，膜的渗透侧为氢气，回收率达98.03%，截留侧的气体继续输送至分子筛吸附器2，去除气体中的水分；

（2）去除水分后气体进入换热器3换热后进入分馏塔4，液体甲烷从塔底排出，甲烷的纯度达99.56%以上，回收率高达99.56%；塔顶的不凝气继续输送至氩气液化器5，氩气液化器5顶部排出的气体主要为氮气，与额外补充的氮气混合后进入第二压缩机6内加压，然后与通过通胀机膨胀降温后的氮气混合后依次进入第一压缩机9、增压机8加压后作为制冷剂进入换热器3。