合成氨尾氣低溫深冷分離制取LNG工藝設計
發布日期:
2021-01-20

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?1.研發背景:

合成氨是化學工業的基礎,也是我國化學工業發展的重要先驅。目前,我國合成氨產業規模已居世界第一,總量占世界總量的約1 /3。據國家統計局統計,2009 年,我國共有合成氨生產企業496家,合成氨產量5135.5萬t。合成氨作為化肥工業生產的重要基礎,在我國國民經濟中發揮著重要作用。結構調整和產業技術升級是合成氨工業發展的重要內容。

在合成氨生產過程中合成氣循環使用,甲烷濃度不能過高,因此必須有部分含氨、甲烷等尾氣排放(弛放氣),以控制甲烷濃度,保證氨合成反應的正常進行。甲烷是一種溫室氣體,每噸甲烷造成全球暖化的威力比二氧化碳高出25倍,如果將弛放氣直排,會造成環境污染和資源浪費,增加合成氨消耗。因此,利用好合成氨的尾氣,是解決環境污染和資源充分利用降低合成氨成本的有效途徑。

基于以上問題,我公司開展本項目研究設計。

2.研發意義及必要性:

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞,很多國家都將LNG列為首選燃料,天然氣在能源供應中的比例迅速增加。液化天然氣正以每年約12%的高速增長,成為全球增長最迅猛的能源行業之一。近年來全球LNG的生產和貿易日趨活躍,LNG已成為稀缺清潔資源,正在成為世界油氣工業新的熱點。國際大石油公司也紛紛將其新的利潤增長點轉向LNG業務,LNG已經成為石油之后又一全球爭奪的熱門能源。

1)節能減排,解決環境污染,社會效益顯著。合成氨系統尾氣中含有一定的甲烷和氫氮氣,其中甲烷是一種溫室氣體,如果直接排放將造成環境污染。

2)變廢為寶,經濟效益顯著。合成氨系統廢氣中含有大量的甲烷和氫氮氣,是優質的化工原料和清潔燃料,如果簡單燃燒將造成資源的較大浪費。此項目的實施將充分利用合成氨系統尾氣中的有效組分,將甲烷提純液化后作為液化天然氣(LNG)出售,副產的氫氮氣返回系統作為合成氨原料,提高了合成氨系統廢氣的附加值,經濟效益可觀。

3)解決液化天然氣供給,滿足社會經濟發展需要。

以合成氨系統尾氣為原料生產LNG可解決當地天然氣,特別是液化天然氣的供給問題,滿足社會經濟發展的需要。

3.工藝路線

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本項目工藝生產裝置主要包括:原料氣壓縮、氨回收、干燥脫水、LNG液化提取及氮氫氣的分離、LNG儲存及裝車工序。

工藝流程簡圖如下圖所示:

合成氨尾氣低溫深冷分離制取LNG工藝設計?


項目設計總框架圖

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4.項目經濟及社會效益

社會效益:

通過裝置的設計建設,將合成氨系統尾氣制備成為可利用的有效能源LNG,憑借其優秀的品質及95%以上的高純度,本套裝置生產的LNG可廣泛應用到各個領域。

(1)替代燃油或燃煤。LNG作為可持續發展清潔能源,具有明顯的環境效益及社會效益,以LNG取代燃油后可以減少90%的二氧化硫排放和80%的氮氧化物排放,環境效益十分明顯,是汽車的優質代用燃料。

(2)特種燃料。由于LNG經過高度凈化,以其為燃料,在陶瓷、玻璃和煙草工業中使用,且這幾個行業屬于LNG的高端用戶,也是能源密集型的產業,LNG在該領域具有非常巨大的市場。

(3)調峰的備用氣源。LNG液化后其體積僅為氣態時的1/625,在低溫狀態下儲存量大,在用氣量大的城市,需要設置LNG調峰作為備用氣源。

(4)中小城鎮生活用LNG。天然氣燃燒后產生的二氧化碳和氮氧化合物僅為煤的50%和20%,污染為液化石油氣的1/4,煤的1/800。隨著居民生活水平的提高,中小城鎮居民更希望能用潔凈的能源,在中小城鎮可采用LNG氣化站作為氣源供居民使用。

(5)臨時性應用。低溫罐式集裝箱可以用汽車運輸,也可以作為臨時儲罐,集裝箱的這一特性為搭建短期使用的供氣設施成為可能,可以作成車裝或撬裝式的可移動設備,可用于應急。

總之,LNG對調劑國家天然氣供應起著巨大的作用,可以解決國家能源的短缺,使沒有氣源的地區和距離氣源遠的地區供氣得到保證,對有氣源的地區則可以起到調峰及補充的作用,不僅使天然氣來源多元化,而且有很大的經濟價值和社會價值。

經濟效益:

減少了合成氨系統尾氣直接排放將造成環境污染。并且變廢為寶,經濟效益顯著。將原本直接燃燒只能用于鍋爐產汽的低質能源高效化,作為運輸能源使用,提高能源的利用率。此項目的實施將充分利用合成氨系統尾氣中的有效組分,將甲烷提純液化后作為液化天然氣(LNG)出售,副產的氫氮氣返回系統作為合成氨原料,提高了合成氨系統廢氣的附加值,經濟效益可觀。以一個10萬噸/年合成氨裝置為例,采用本項目處理尾氣制取LNG,年可回收LNG300萬標方,氫氮氣841萬標方,氣氨262萬噸標方,年利潤約為650萬元,而項目投資僅約為900萬元,投資回收期為1.38年?。

這些舉措同時可為提供就業崗位、增加地方財政收入、創造稅收上做出一定的邊際貢獻。并且LNG作為清潔能源在節能減排上,解決環境污染,社會效益顯著。

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