合成氨尾气回收制LNG技术的应用

姜传福

(北京蓝图工程设计有限公司北京100070)

合成氨尾气回收制LNG技术的应用

姜传福

(北京蓝图工程设计有限公司北京100070)

1 合成氨尾气特性

在合成氨生产过程中会产生合成(塔后)放空气和氨罐弛放气(以下简称两者为合成氨尾气)，合成氨尾气中含有一定量的甲烷和氢气、氮气，其中甲烷是一种温室气体，如果直接排放将造成环境污染。目前，合成氨企业将合成氨尾气减压送至三废锅炉作为燃料燃烧并副产蒸汽，会造成资源的较大浪费。甲烷和氢气、氮气是优质的化工原料和清洁燃料，因此，将合成氨尾气中的有效组分甲烷提纯液化后作为液化天然气(LNG)出售，副产的氢气、氮气返回系统作为合成氨原料，既可提高合成氨系统废气的附加值，又可缓解当地天然气供给压力。

理论上，吨氨耗氢氮气为2 650 m3(标态)，中、小氮肥生产企业吨氨实际消耗氢氮气为2 950 m3(标态)，其中CH4体积分数约为1.5%，折合吨氨副产甲烷量44.25 m3(标态)。由于合成氨企业原料煤质量、生产装备和管理水平不同，在合成氨尾气放空量上存在差异。典型合成氨装置吨氨产生塔后放空气80～150 m3(标态)和氨罐弛放气40～60 m3(标态)。典型的合成氨尾气组分见表1。

表1 典型的合成氨尾气的组分(体积分数) %

从表1可以看出，合成氨尾气富含甲烷，通过水洗去除氨等杂质，剩余浓缩甲烷气体非常适宜制LNG。

2 工艺流程

氨罐弛放气(2.0～2.1 MPa)经压缩升压至4.6 MPa，与经等压氨回收装置后的合成塔塔后放空气(10.0 MPa)混合后的合成氨尾气由管道输送至氨洗塔，将合成氨尾气中氨体积分数降至100×10-6以下，然后进入干燥装置进行脱水处理。干燥装置由2台吸附器组成，1台吸附器处于吸附阶段，另一台吸附器则处于吸附剂再生过程的吹冷和加热阶段。经过干燥后的合成氨尾气(温度约40 ℃，露点达-65 ℃以下)进入液化分离冷箱(由图1中5～10组成)，即依次经一级板翅式换热器、二级板翅式换热器充分换热后进入塔前分离器，以氢气、氮气为主的气体从塔前分离器顶部出来，经复温换热器A复温后送往合成氨压缩机三段入口。塔前分离器底部液相经减压后进入甲烷精馏塔进行热质交换，最后从塔底出来的液体甲烷纯度达99%(质量分数)以上，经减压送往LNG储罐储存待售。甲烷精馏塔塔顶尾气经复温换热器B后出冷箱送至合成氨压缩机一段入口。合成氨尾气回收制LNG工艺流程如图1所示。

1.合成氨压缩机 2.等压氨回收装置 3.氨洗塔 4.吸附器 5.一级板翅式换热器 6.二级板翅式换热器 7.塔前分离器 8.复温换热器A 9.甲烷精馏塔 10. 复温换热器B 11.LNG储罐 12.LNG成品泵图1 合成氨尾气回收制LNG工艺流程

3 经济效益分析

合成氨尾气回收制LNG的公用工程消耗主要辅料为循环水、蒸汽、氮气、电等。1 m3(标态)LNG生产成本见表2。每生产1 m3(标态)LNG投资(估算)：设备1.95万元，材料0.08万元，安装0.05万元，土建0.11万元，电气0.06万元，仪表0.02万元，防腐保温0.02万元，其他0.05万元，合计2.31万元。

4 结语

由北京蓝图工程设计有限公司承担设计的湖北宜化化工股份有限公司、湖北双环科技有限公司、山东联盟化工有限公司的3套合成氨尾气制LNG装置运行正常，产品质量合格，产品产量和质量均已达到设计指标；由北京蓝图工程设计有限公司承担设计的新疆宜化化工有限公司LNG装置正处于调试阶段。该技术工艺先进、流程合理，经济效益和社会效益显著。合成氨尾气制LNG装置具有相对投资小、产品市场好、风险小、能耗低、操作弹性大和投资回报率高等优势，应用前景广阔。

表2 1 m3(标态) LNG生产成本

2016- 08- 26)