[其他]經氮洗滌凈化氣流的方法

無效

• 申請號: 87105607
• 申請日: 1987-08-12
• 公開（公告）號: CN87105607A
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 海因茨·鮑爾;漢斯·貝克爾;瓦爾特·朔爾茨
• 申請（專利權）人: 琳德股份公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;C01B3/02;C01B3/50
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 全永留

本發明涉及一種在高壓下經氮洗滌以凈化氣流的方法，本方法將氣流和氮冷卻到低溫，然后使氣流用液氮洗滌，經凈化的氣體，在用待冷卻的氣流和待冷卻的氮進行熱交換再加熱之前，和進一步冷卻的高壓氮混合形成混合物，其中部分氮呈液狀。

特別是生產氨合成氣時進行用氮洗滌，此時在粗氫氣流中仍含有少量諸如在氨合成中起干擾作用，或者以不希望有的無用物出現的一氧化碳、甲烷、氬和其他組分，將粗氫氣流用液氮洗滌。以產生經凈化的氫氣流，其基本上仍只載有部分洗滌氮。因為洗滌時氫所接受的氮量不夠，為了把氮與氫調節到氨合成所必需的化學計算的比例，按公知的方法，把自洗滌塔排出的冷氣流與進一步的冷氮混合，然后重新加熱所說的混合物（DE-PS1963297）。

在這種方法中，氫和氮以常規方式在基本相同的壓力下被冷卻，例如在10-150巴的壓力下，特別是在20-80巴的壓力下。氮在冷卻時被冷凝或者視壓力水平被超臨界地冷卻。當它供入洗滌塔時或者當與經凈化的氣體混合時，則又形成一種在任何情況中均為低于臨界點的混合物，呈液態富氮相。

公知方法的不足之處在于在該方法的冷端區，那就是說在經氮洗滌后串聯進入的熱交換器的最冷部分出現大的溫差，由此限制了混合氣中所含的液態氮部分在其相當低的分壓力下和相應于此在很低溫下蒸發。

當處于較高壓（分壓力）的待冷卻的氮在較高的溫度下冷凝及被超臨界地冷卻時，這可由圖1中Q-T曲線定性地看出。在氮冷卻曲線中，在冷凝溫度下出現尖銳的轉折點，而在氮的超臨界的狀態下轉折點接近平坦，只要不轉向很高的壓力，此時并不會在定性上起決定性的變化。相反，混合物中的氮的蒸發和在滑動的溫度下加熱和按此在加熱曲線較平坦的部分發生，因而在加熱和冷卻曲線之間的溫度必然出現大的差距。熱交換器的冷端區存在的溫差局部達20℃以上，因而能量損耗大。

本發明的目的旨在對本文開頭的已有技術的方法進行改進，以致使熱交換器的冷端區的溫差減小，從而使那里發生的有用能量損耗降低。

本發明的目的是這樣實現的：混合物中所含的液氮通過與待冷卻氣流和待冷卻的氮的熱交換而得到蒸發，此時待冷卻氮氣流本身或者氮氣流中的部分氣流或者其他過程氣流在比氮洗滌的工作壓力低的壓力下至少部分冷凝，隨后泵到較高壓力。

為此，本發明對常規工藝方法提出補充，將混合物中所包含的蒸發熱，通過降低壓力到混合物中液氮的分壓力，用于冷凝低壓過程氣流，此時首先在于選擇適合的低壓氣流有很大的自由。通過本發明的方法，使熱交換器的冷端區的溫差達到盡可能的小是可能的，在這兒有用能量節約了，此外這種能量再可加以利用，以減少總設備的能量需求量或者容許熱交換器的熱端有較大的溫差。最后，有可能性導致十分小的熱交換器。當然，為了達到經濟上的最佳狀態，可以僅僅部分地利用兩者相互相對地運行的可能性。

本發明的第一種優選的實施例中，附加的冷凝步驟可采用低壓氮。此外，使氮氣流在低壓下冷卻和冷凝，然后借助于泵達到為氮洗滌所接近的氮的壓力并且在其冷卻之后與該氮混合。這種方法實施的優點在于由此可減少接近高壓下的氮氣流，從而降低為冷凝高壓氮所需的能量。并且可以動能學上許多有利于實現冷凝低壓氮的輸送，如借助達到高壓氮的泵，代替昂貴的氣體冷凝。

本發明的另一種優選的實施例中，由高壓氮中部分氣流進行分流，并在工作線路上降低到低壓，然后按本發明冷凝。這樣分流出部分的液氮同樣也可再借助于達到高壓氮的壓力的泵輸送此時產生的液氮并且在氮洗滌之前與其混合。當本方法實施時，首先必須冷凝處于高壓的全部氮氣流，但是當分流的部分氣流在工作線路上降低壓力時會產生附加的能量和冷量。

本發明的第三種優選的實施例中，根本不需冷凝包括氮洗滌的高過程壓力的氮氣流。對本實施例來說，首先在工作線路上使在低的中間壓下提供使用的氮氣流以降低壓力，然后按本發明冷凝，其后將此時產生的液氮泵到要求的高壓。