张全明

［甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃永靖 731603］

0 引 言

氨合成反应过程中，CH4为惰性气，随着反应的进行，CH4在系统内积累，过多的CH4会造成氨合成系统压力升高、动力消耗增大、氨合成率下降，为降低合成气中的惰性气含量以提高氨合成率，须由氨合成系统内排放出富集了惰性气的氢氮气，这部分气体称为弛放气；液氨贮罐系统也需排放一部分惰性气，称为贮罐气。弛放气和贮罐气总称为合成氨尾气，合成氨尾气中含有大量的H2、NH3、CH4等有效气，为实现清洁生产，对合成氨尾气中的有效成分予以回收利用，是合成氨企业重要的节能减排措施。

1 合成氨尾气回收背景及思路

甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称甘肃刘化）400kt／a合成氨装置（其转化系统、净化系统均为1套；氨合成系统分为3套，包括120kt／a氨合成系统2套和160kt／a氨合成系统1套），以天然气为原料，3套高压氨合成系统均采用湖南安淳高新技术有限公司生产的ⅢJD型氨合成塔，氨合成塔压力32MPa，以合成氨产量为50t／h计，弛放气（总）量约2500m3／h，主要成分约为H260.0% ～64.5%、N220.0% ～24.0%、NH35.0% ～7.0%、CH412.0% ～18.0%、Ar2.3% ～4.5%；液氨球罐压力2.0 MPa，与低压氨合成工艺相比，高压氨合成工艺液氨中溶解的H2、N2、CH4气量相对较大，贮罐气（总）量约1800m3／h，主要成分约为NH332% ～40%、H226% ～32%、N29% ～12%、CH412% ～18%、Ar3% ～6%。合成氨尾气的回收包括NH3的回收、H2的回收、CH4和N2的回收，据弛放气和贮罐气成分及压力等级的不同，所采用的回收工艺也有所不同。

高压弛放气中H2的回收，目前通常采用的方法有膜分离工艺、变压吸附工艺2种，两者各有特点：膜分离氢回收系统占地面积小、运行费用低、投资成本低，但回收的H2纯度较低；……