專利名稱：一種無動力低溫等壓氨回收方法及等壓氨回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氨回收工藝和設(shè)備，即合成氨廠弛放氣無動力低溫等壓氨回收方法及等壓氨回收裝置。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)中，在等壓氨回收的工藝技術(shù)方面，各種等壓氨回收塔的塔內(nèi)、塔外的各種冷卻器都是用常溫的循環(huán)冷卻水或用溫度低些的深井水冷卻氨水，循環(huán)冷卻水的涼水和循環(huán)、輸送要消耗動力，深井水的提取和輸送也要消耗動力。吸收氨要用軟水或除鹽水， 制備軟水或除鹽水需要消耗動力，而將軟水或除鹽水用泵再加壓送到等壓氨回收塔頂，也要消耗動力，排到氨水槽的氨水還要消耗動力送出。即目前的等壓氨回收在吸收氨制備氨水的過程要消耗動力。等壓氨回收塔制備的氨水濃度低，濃度低的在12% (重量)以下，高一些的一般在 18% (重量)左右。生產(chǎn)尿素的合成氨廠回收的氨水基本都去尿素車間的解吸系統(tǒng)和深度水解系統(tǒng)，將氨水蒸餾、提濃，提濃后的氨水和含有水蒸氣的氣氨去低壓氨吸收系統(tǒng)再次吸收氨，增加了解吸的低壓蒸汽消耗和深度水解的高壓蒸汽消耗，也增加了電耗，又增加了低壓氨吸收冷卻水的電耗，也增加了低壓吸收的負(fù)荷，蒸餾、提濃、回收、利用等壓氨回收的氨水也要消耗大量的蒸汽和動力。一些等壓氨回收塔出口尾氣中氨含量較低，但高于變壓吸附法和膜分離法回收氫氣對進(jìn)氣氨含量的要求?；厥粘诜艢庵械臍錃?，還要將尾氣去凈氨塔凈氨，用較多的軟水或除鹽水再次吸收弛放氣尾氣中的氨，進(jìn)一步降低弛放氣尾氣中的氨含量，要排出比氨水還多的稀氨水，這些很稀的氨水也要去尿素解吸系統(tǒng)和深度水解系統(tǒng)蒸餾、提濃，蒸餾、提濃、 回收、利用這些稀氨水還要消耗蒸汽和動力?；厥粘诜艢庵邪钡牡葔喊被厥针m然回收了氨，但回收的氨水不能直接用于生產(chǎn)， 凈氨塔排出的很稀的稀氨水更不能用于生產(chǎn)，要消耗大量的蒸汽和電，將氨水和稀氨水蒸餾、提濃后才能回收、利用，產(chǎn)生大量的含有少量殘留氨的解吸廢水，加重了環(huán)保壓力，增加了能耗，提高了生產(chǎn)成本，降低了氨回收的經(jīng)濟效益。目前的無動力氨回收也是弛放氣氨回收的一種方法。無動力氨回收出口尾氣中氨含量高，一般在1.2% (體積)左右，氨的回收率低，其技術(shù)指標(biāo)與屬于被淘汰的傳統(tǒng)的等壓氨回收塔相當(dāng)。無動力氨回收增加了冷凍工序氨壓縮機的電耗，也增加了冷卻水的電耗，回收尾氣的氫氣還要去凈氨塔凈氨，還要增加電耗，又產(chǎn)生了稀氨水。所謂的無動力氨回收， 實際是消耗動力的，只是在氨回收工序不消耗動力或少消耗動力，而移到冷凍工序消耗動力。可見，目前的等壓氨回收在軟水或除鹽水的制備和輸送、加壓，在吸收氨的冷卻過程，在回收的氨水和凈氨排出的稀氨水的輸送、蒸餾、提濃、回收、利用過程，全部的氨回收過程都要消耗動力，尤其在氨水、稀氨水的蒸餾、提濃過程能耗更高。目前的等壓氨回收入口弛放氣氨含量在50% (體積)左右，弛放氣從液氨儲槽帶入的氨很多，生成的氨水也就很多，對生產(chǎn)很不利。如果用本人另外的新技術(shù)在等壓氨回收系統(tǒng)之前將弛放氣氨含量降到20% (體積)左右，弛放氣帶入的氨量將減少到四分之一，這對生產(chǎn)很有利，但在常溫或略高于常溫下，45% (重量)氨水氨的蒸汽壓達(dá)到、甚至超過含氨20% (體積)弛放氣在2. 2PMa總壓下氨的分壓，在此工藝條件下又不可能將氨水濃度提高到45% (重量)左右，在常溫下吸收氨，影響了回收、利用氨水方式的改進(jìn)。目前的等壓氨回收都用冷卻水冷卻氨水，在常溫或略高于常溫下吸收氨，由于制備的氨水濃度低，在常溫或略高于常溫下，低濃度氨水氨的蒸汽壓低，氨水溫度對吸收氨的影響小；但在制備45% (重量)左右的高濃度氨水時，氨水溫度對吸收氨的影響卻很大，在低溫下吸收氨，氨水中氨的蒸汽壓低，吸收氨的推動力大，在低溫下吸收氨，可以制備比在常溫或略高于常溫下吸收氨濃度更高的氨水，尾氣中的氨含量也更低。目前由弛放氣帶入等壓氨回收的氨多，而氨水濃度又很低，由此導(dǎo)致制備的氨水量大，總的水量也多，這些氨水的濃度又遠(yuǎn)低于一甲液的氨含量，無法將帶有很多水的濃度不高的氨水加入到尿素的一吸塔，只能去尿素的解吸系統(tǒng)和深度水解系統(tǒng)蒸餾、提濃后再回收、利用，要消耗大量的蒸汽和動力。目前的等壓氨回收裝置塔板數(shù)少，吸收氨的級數(shù)少，凈化度和氨回收率都不高，回收的氨水濃度不高。氨回收效果較好的塔，在上部筒體內(nèi)的上部安裝的是無冷卻器的塔板，主要起絕熱吸收氨的凈氨作用。由于單位高度筒體內(nèi)的塔板層數(shù)少，受筒體高度的限制，無冷卻器的塔板數(shù)少，凈氨不徹底。采用無冷卻器塔板凈氨的方式，影響和限制了凈氨效果；回收出口尾氣的氫氣時，出口的尾氣還要再次去凈氨塔凈氨，要再次加軟水或除鹽水，再次排出(稀)氨水。二次凈氨、二次加水、二次排出(稀)氨水的工藝不合理，不但多消耗了除鹽水，又要排出稀氨水；各層塔板上冷卻器的面積不是按其各層塔板上吸收氨量的多少、放出氨的溶解熱的多少、冷卻負(fù)荷的高度分配的，冷卻面積分配的很不合理，影響各塔板吸收能力的發(fā)揮， 也影響氨回收效果。在已有技術(shù)中，等壓氨回收的工藝技術(shù)存在以下不足1、目前的等壓氨回收塔要用冷卻水冷卻塔內(nèi)或塔外的氨水，要消耗動力；2、等壓氨回收塔用冷卻水冷卻塔內(nèi)或塔外的氨水，由于冷卻水的溫度相對較高， 等壓氨回收塔內(nèi)的氨水溫度將更高些。在較高的溫度下吸收氨，對進(jìn)一步提高氨水濃度，降低尾氣中氨含量不利；3、吸收氨要用軟水或除鹽水，要消耗動力制備、輸送，并將其加入塔內(nèi)；4、吸收氨用的軟水或除鹽水的溫度也相對較高，影響洗滌氨、凈氨的效果，尾氣中
氨含量較高；5、等壓氨回收塔所回收的氨水濃度低，氨水量大，總的水量大，氨水只能去尿素的解吸系統(tǒng)和深度水解系統(tǒng)蒸餾、提濃后回收、利用，要消耗大量的蒸汽和電，這些都要消耗動力；6、無動力氨回收增加了冷凍工序氨壓縮機的電耗，無動力氨回收其實也要消耗大量的動力。7、無動力氨回收和絕大部分的等壓氨回收塔出口尾氣中氨含量較高，尾氣去氫氣回收之前還要去凈氨，還要消耗蒸汽和電，也要消耗動力；8、等壓氨回收塔的塔板數(shù)少，吸收能力低，氨回收效果差，制備的氨水濃度低，出
口氨含量較高；9、在上部筒體內(nèi)的上部安裝的是無冷卻器的塔板，采用無冷卻器塔板凈氨的方式，影響和限制了凈氨效果；10、二次凈氨、二次加水、二次排出(稀)氨水的工藝不合理；11、各層塔板上冷卻器的面積不是按其各層塔板上吸收氨量的多少、放出氨的溶解熱的多少、冷卻負(fù)荷的高度分配的，冷卻面積分配的很不合理，影響各塔板吸收能力的發(fā)揮；12、目前吸收氨的工藝條件、塔板數(shù)、各層塔板上冷卻器的面積分配、吸收氨的形式、氨回收塔的性能等，都不適合用本人另外的新技術(shù)將入口弛放氣氨含量降到20% (體積)左右后，將回收的氨水濃度由15% (重量)左右提高到45% (重量)左右，在吸收氨用的水量減少到是原來的十七分之一，對吸收氨非常不利的條件下，再將出口尾氣的氨含量由0.5% (體積)左右降到0.0020% (體積)以下的跨越，無法實現(xiàn)無動力低溫等壓氨回收的突破。在已有技術(shù)中，在等壓氨回收的設(shè)備結(jié)構(gòu)方面，等壓氨回收塔有多種形式一段吸收氨的等壓氨回收塔出口氨含量高，一般在(體積)以上，制備的氨水濃度低，一般在 12% (重量)以下，屬于落后、被淘汰的氨回收設(shè)備。效果好些的等壓氨回收塔制備的氨水濃度一般在18% (重量)左右，遠(yuǎn)低于高濃度氨水的濃度，塔出口弛放氣尾氣氨含量相對較低，一般在0.2% (體積)左右，尾氣要經(jīng)過再次用水吸收氨才能去回收氫氣。效果好些的等壓氨回收塔的下部筒體粗，直徑在Φ 1600 Φ 1800，下部筒體安裝有若干個較大的冷卻水箱；上部筒體直徑略細(xì)些，直徑也在Φ 1000 Φ 1400，上部筒體安裝有8層至18層塔板，等壓氨回收塔的性能不高。Φ 1000左右較細(xì)的上部筒體，在中部和下部的塔板上安有蛇管冷卻器，上部是無冷卻器的塔板，Φ 1400左右較粗些的上部筒體，在中部和下部的塔板上各有若干個小冷卻水箱，上部是無冷卻器的塔板；上部筒體的上部主要起絕熱吸收氨的凈氨作用，不但筒體直徑粗，在同樣的凈氨效果下，筒體高度也高，增加了設(shè)備重量和造價；由于上部筒體的塔徑粗，在1. 5MPa或2. IMPa的工作壓力下，流量很低的弛放氣流速極低，氨水的流速也非常低，塔內(nèi)的弛放氣和氨水都容易偏流，影響吸收氨的效果。不論是蛇管冷卻器，還是小冷卻水箱，在塔板之間比較低的很有限的高度內(nèi)無法布置較大的冷卻面積，也難以靈活調(diào)整或改變各塔板上冷卻器的冷卻面積；塔底一段的冷卻水箱總的冷卻面積大，而上部筒體各層塔板上的冷卻面積卻很小，塔底一段的冷卻水箱總的冷卻面積是上部筒體各單層塔板上的冷卻面積的10倍左右，塔底一段與上面相鄰塔板的冷卻面積相差非常大，且上部筒體各層塔板的冷卻面積都相同，無法將各層塔板上的冷卻器面積分配成由上而下逐漸增加，各層塔板冷卻面積分配的不合理，有些塔板的冷卻面積不足，不利于發(fā)揮這些塔板的作用，影響回收氨的效果，也影響提高氨水的濃度和降低尾氣的氨含量。采用冷卻水箱或小冷卻水箱人為地增加了設(shè)備筒體的直徑，增加了筒體的壁厚； 在筒體上安裝冷卻水箱開大孔要補強，筒體一般也要加厚，增加了設(shè)備重量；等壓氨回收塔的上段采用塔板結(jié)構(gòu)洗氨、凈氨，筒體直徑顯得太粗，有些浪費材料，增加了設(shè)備重量，也增
6加了設(shè)備造價；冷卻水箱和小冷卻水箱伸出筒體的部分基本為冷卻死角，浪費了冷卻面積， 多消耗了材料。以上這些都增加了設(shè)備重量和造價；制備45% (重量)高濃度氨水，并將出口尾氣氨含量降到0.002% (體積)以下， 需要增加數(shù)十塊塔板數(shù)，等壓氨回收塔如果全部采用塔板結(jié)構(gòu)吸收氨，筒體的高度會更高， 設(shè)備會更重，造價也將更高。在已有技術(shù)中，等壓氨回收塔在設(shè)備結(jié)構(gòu)方面存在以下不足1、伸出筒體的冷卻水箱是冷卻死角，冷卻面積的利用率低；2、由于上部筒體的塔徑粗，塔內(nèi)的弛放氣和氨水都容易偏流，影響吸收氨的效果。3、在塔板之間比較低的很有限的高度內(nèi)，所能布置的蛇管冷卻器或小冷卻水箱的冷卻面積小，也無法將各層塔板上的冷卻器分配成由上而下冷卻面積是逐漸增加的；4、上部筒體內(nèi)采用蛇管冷卻器或小冷卻水箱，人為地加粗了筒體，增加了設(shè)備重量和造價；5、在上部筒體內(nèi)的上部安裝的是無冷卻器的塔板，不但筒體直徑粗，在同樣的凈氨效果下，筒體高度也高，增加了設(shè)備重量和造價；6、塔底一段的冷卻水箱總的冷卻面積大，而上部筒體各層塔板上的冷卻面積卻很小，塔底一段與其相鄰的上部筒體底部塔板的冷卻面積相差10左右，相鄰段的冷卻面積相差很懸殊，且上部各層塔板的冷卻面積又都相同，各層塔板冷卻面積分配的不合理，有些塔板的冷卻面積不足，不利于發(fā)揮這些塔板的作用；7、效果差的僅一段吸收氨，效果好些的八層至十八層塔板，塔板數(shù)少，吸收氨的性能不高，所以制備的氨水濃度低，尾氣中氨含量高；8、效果好些的等壓氨回收塔全部采用塔板結(jié)構(gòu)，采用冷卻水箱或蛇管冷卻器，設(shè)備直徑粗，筒體的壁厚，設(shè)備重，造價高；9、制備45% (重量)高濃度氨水，并將出口尾氣氨含量降到0.002% (體積)以下，如果全部采用塔板結(jié)構(gòu)吸收氨，筒體的高度會非常高，設(shè)備會很重，造價也會更高，即不合理，也不經(jīng)濟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是針對上述不足而提供的一種用低溫液氨和冷液氨冷卻氨水、 在低溫下吸收氨、氨回收效果更好的無動力低溫等壓氨回收方法。本發(fā)明的目的之二是針對上述不足而提供的一種氨水濃度非常高，尾氣中氨含量極低、氨回收效果更好的等壓氨回收裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于等壓氨回收裝置的幾個或全部的冷卻器用溫度低于冷卻水的液氨冷卻氨水及吸收氨用的水；所述的冷卻器包括鼓泡吸收器內(nèi)的雙程內(nèi)冷卻器、盤管式冷卻器、塔外氨水冷卻器、除鹽水冷卻器、第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器。等壓氨回收裝置不再采用冷卻水冷卻，改用低溫液氨和冷液氨冷卻。用液氨將等壓氨回收的高濃度氨水、濃氨水、稀氨水、等壓氨回收裝置吸收氨用的水等幾種液體中的一種或一種以上冷卻到溫度低于冷卻水的溫度，在低于冷卻水溫度下吸收氨。
鼓泡吸收器內(nèi)共有二層至十二層帶有冷卻器、氣體分布器的塔隔板和鼓泡塔板； 上部的填料洗滌器內(nèi)一段或一段以上的填料層的規(guī)整填料總高度三米至十二米。填料洗滌器下部的二段規(guī)整填料之間的段間稀氨水去外部的冷卻器，冷卻后返回下一段填料層。在鼓泡吸收器弛放氣入口之前設(shè)有循環(huán)吸收分離器，弛放氣先進(jìn)入循環(huán)吸收分離器，先在塔外吸收氨，被氨水以并流、逆流方式吸收氨，高濃度氨水在循環(huán)吸收分離器和新增加的塔外氨水冷卻器之間不需要外來動力自動進(jìn)行吸收、冷卻、吸收的循環(huán)，外部冷卻加內(nèi)部冷卻吸收氨。從塔外氨水冷卻器到鼓泡吸收器內(nèi)的各雙程內(nèi)冷卻器、各盤管式冷卻器的冷卻面積是按逐漸減少分配的。除鹽水泵之前或之后增加了除鹽水冷卻器，用低溫液氨冷卻吸收氨用水；改用尿素的解吸廢水吸收氨。一種等壓氨回收裝置，包括等壓氨回收塔，等壓氨回收塔由下部的鼓泡吸收器、上部的填料洗滌器兩部分組成。填料洗滌器包括帶氣體出口和進(jìn)水口的筒體，筒體底部有法蘭與鼓泡吸收器頂部的法蘭連接，筒體內(nèi)上部是絲網(wǎng)除沫器，下面有液體分布器，液體分布器下面是裝有規(guī)整填料的一段或一段以上的填料層；在第一段填料層和第二段填料層的兩段填料層之間設(shè)有液體再分布器；或在第二段填料層的下面設(shè)有帶稀氨水一次出口的第一收集槽、帶有氨稀水一次進(jìn)口的第二液體分布器和第三段填料層，在筒體外增加第一塔外小氨水冷卻器，并與稀氨水一次出口和氨稀水一次進(jìn)口連接；或在第三段填料層下面設(shè)有帶稀氨水二次出口的第二收集槽、帶有稀氨水二次進(jìn)口的第三液體分布器和第四段填料層，在筒體外增加第二塔外小氨水冷卻器，并與稀氨水二次出口和氨稀水一次進(jìn)口連接；鼓泡吸收器包括筒體，筒體內(nèi)的上部設(shè)有一層或一層以上帶有盤管式冷卻器的鼓泡塔板，在盤管式冷卻器與鼓泡塔板之間設(shè)有管式氣體分布器；筒體內(nèi)的底部或下面的一層或一層以上的塔隔板上安裝有雙程內(nèi)冷卻器，雙程內(nèi)冷卻器下面設(shè)有多管式氣體分布器；底部的雙程內(nèi)冷卻器下面無塔隔板；每組盤管式冷卻器由一根或一根以上漸開線形盤管、進(jìn)口總管、出口總管、進(jìn)口管、出口管和支撐固定件等組成，在其下面有管式氣體分布器、鼓泡塔板，在鼓泡塔板與筒體之間安有降液板，在鼓泡塔板的中間安裝有升氣管、外套管，在其底部安裝有折流除沫器，排液液封管。進(jìn)口總管、出口總管、進(jìn)口管、出口管都在筒體的同一側(cè)；每組雙程內(nèi)冷卻器包括上集液盒、下集液盒、數(shù)量很多的換熱管、圓形、環(huán)形的支撐板、分別伸出筒體兩側(cè)的進(jìn)液管和出液管，在上集液盒、下集液盒的中心都留有氣液通道，與筒體之間也留有較大的氣液通道；上集液盒內(nèi)在進(jìn)液管和出液管之間有隔板；各盤管式冷卻器、各雙程內(nèi)冷卻器的冷卻面積都互不相同，都是由上而下逐漸增加的。在鼓泡吸收器之前設(shè)有循環(huán)吸收分離器，循環(huán)吸收分離器包括筒體，循環(huán)吸收分離器上部設(shè)有氣體出口、液體分布器、填料層、濃氨水進(jìn)口，中部有多孔板、喉管、收縮管、下部有高濃度氨水進(jìn)口、噴嘴、開有孔的噴氣管、高濃度氨水出口、弛放氣進(jìn)口、高濃度氨水排出口，其它有兩個液位計接口 ；濃度氨水進(jìn)口、氣體出口分別與鼓泡吸收器底部的濃氨水出口和下部的弛放氣進(jìn)口接，高濃度氨水出口、高濃度氨水進(jìn)口分別與塔外氨水冷卻器的高濃度氨水進(jìn)出口連接。填料洗滌器氣體出口與水分離器連接，進(jìn)水口與除鹽水泵連接；鼓泡吸收器的塔板層數(shù)和上部新增加的填料洗滌器的理論塔板數(shù)之和，由目前氨回收效果較好塔的八塊至十八塊增加到六十六塊左右，大幅度提高了等壓氨回收裝置的吸收能力和凈氨能力，為無動力低溫等壓氨回收創(chuàng)造了所需的條件。無動力低溫等壓氨回收方法將不再用目前普遍采用的用循環(huán)冷卻水冷卻氨水的方法，采用本人另外的新技術(shù)，用來自氨回收器的-6 0°C低溫液氨和 15°C左右冷液氨的生產(chǎn)余冷去冷卻氨水和除鹽水；來自氨回收器的-6 0°C低溫液氨先進(jìn)入塔外氨水冷卻器冷卻高濃度氨水，之后大部分低溫液氨去鼓泡吸收器內(nèi)的各雙程內(nèi)冷卻器冷卻濃氨水，再去各盤管式冷卻器冷卻氨水，之后由低溫液氨出口出系統(tǒng)，去其它的低溫冷交換器，或去液氨儲槽；另一少部分低溫液氨，去除鹽水冷卻器冷卻除鹽水后去低溫液氨出口 ；雙程內(nèi)冷卻器出口的低溫液氨也可以去第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器冷卻稀氨水；來自氨回收器15°C左右的冷液氨，經(jīng)冷液氨進(jìn)口去第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器冷卻稀氨水，也可以去盤管式冷卻器冷卻氨水，之后經(jīng)冷液氨出口去冷交換器，或去液氨儲槽；如果低溫液氨夠用，則不用冷液氨；用低溫液氨、冷液氨取代循環(huán)冷卻水，不但移走了氨的溶解熱，冷卻氨水不再消耗動力，也降低了各處氨水和除鹽水的溫度，在低于冷卻水溫度的低溫下吸收氨，改變了傳統(tǒng)的吸收氨的條件，后者是主要目的。將塔外氨水冷卻器內(nèi)的高濃度氨水溫度降到5°C左右，將除鹽水冷卻器內(nèi)的除鹽水也降到5°C左右，由在冬季的20°C左右、在夏季的40°C左右吸收氨，改為常年在低溫下吸收氨，從而大大優(yōu)化了吸收條件，明顯地提高了吸收效果，可以達(dá)到在常溫或略高于常溫下吸收氨所無法達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和吸收效果。各冷卻器的面積，是按從塔外氨水冷卻器到各塔隔板、各鼓泡塔板吸收氨的量在逐漸減少，所放出的溶解熱也在逐漸減少，各冷卻器的冷卻負(fù)荷也逐漸減少而分配的，符合吸收氨的實際工況，可以充分發(fā)揮各吸收塔板的作用。等壓氨回收裝置增加了帶有冷卻器的吸收段數(shù)和吸收塔板層數(shù)，冷卻面積分配合理，大幅度地提高了中、高濃度區(qū)域的吸收能力。用本人另外的新技術(shù)，在氨回收器已經(jīng)將弛放氣中氨含量由50% (體積)左右降到20% (體積)左右，等壓氨回收入口弛放氣氣氨量減少到原來的四分之一，吸收氨的反應(yīng)熱也減少到原來的四分之一，冷卻負(fù)荷大幅度降低，加入的水量和制備的氨水量都將大幅度減少；而在氨回收器又將弛放氣的溫度也由傳統(tǒng)的常溫或略低于常溫降低到-6 0°C， 降低了進(jìn)入等壓氨回收弛放氣的溫度，又減輕了等壓氨回收的冷卻負(fù)荷，這些，不但為上面利用很有限的生產(chǎn)余冷冷卻氨水創(chuàng)造了條件，由于加入的水量和制備的氨水量都大幅度減少，也為將等壓氨回收的氨水直接去尿素的一吸塔創(chuàng)造了條件；在入口弛放氣氨含量降到20% (體積)左右時，在常溫下是難以制備45% (重量)左右高濃度氨水的，由于在低溫下吸收氨，且又采取了以上措施，仍可以將氨水濃度提高到45% (重量)左右，又為制備的高濃度氨水直接去一吸塔創(chuàng)造了條件。45% (重量)高濃度氨水的氨濃度已經(jīng)超過尿素二甲液氨的濃度，也超過一甲液的氨濃度。用本人另外的新技術(shù)，將入口的弛放氣氨含量由50% (體積)左右降到20% (體積)左右后，加入的水量減少到原來的四分之一，氨水量也大大減少；而氨水的濃度由 15% (重量)左右提高到45% (重量)左右后，加入的水量又減少到原來的四分之一以下， 這樣，加入的水量已經(jīng)減少到原來的十七分之一，由氨水帶入一吸塔的水已經(jīng)非常少，僅占一甲液量的0. 32%左右，對尿素合成的水碳比影響已經(jīng)極小。等壓氨回收塔的壓力高于一吸塔的壓力，濃度為45% (重量)左右的高濃度氨水不用泵可以直接去一吸塔，經(jīng)一甲泵加壓后去尿素合成塔生產(chǎn)尿素，氨水不再去尿素的解吸系統(tǒng)和深度水解系統(tǒng)蒸餾、提濃，回收、利用等壓氨回收所產(chǎn)的氨水不再消耗大量的蒸汽和動力。在除鹽水泵之前(或之后)增加了除鹽水冷卻器，通過降低除鹽水的溫度，達(dá)到降低填料洗滌器上部和中部吸收溫度的目的，使填料洗滌器也在低溫或比較低的溫度下吸收氨。填料洗滌器的理論塔板數(shù)在六十塊左右，又將吸收氨用的水冷卻到5°C左右，又提高了填料洗滌器中、上部的吸收能力，還可以將填料洗滌器第二段填料層和第三段填料層落下的稀氨水分別去兩臺塔外小氨水冷卻器冷卻，之后分別返回下一段填料層，又提高了填料洗滌器下部吸收氨的能力。通過以上改進(jìn)，可以將出口尾氣的氨含量由目前的0. 5% (體積)左右，降到0.0020% (體積)以下，尾氣的氨含量降低250倍以上，尾氣經(jīng)過水分離器可以直接去氫氣回收系統(tǒng)，不用再消耗動力去凈氨，也不再產(chǎn)生稀氨水，不用消耗蒸汽和電去蒸餾、提濃稀氨水。用尿素解吸廢水吸收氨是廢物利用，不需要特意制備，解吸廢水有余壓可以利用， 使加入到系統(tǒng)的水也不消耗動力。由于高濃度氨水直接去一吸塔，除鹽水泵電耗實際是用在了加入一吸塔的氨水上，相當(dāng)于除鹽水泵替尿素的二表泵和二甲泵做了功。這樣，通過以上改進(jìn)，可以實現(xiàn)等壓氨回收包括氨水的利用在內(nèi)的全部過程不消耗動力，實現(xiàn)無動力低溫等壓氨回收，大大提高了等壓氨回收的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。對于不生產(chǎn)尿素的合成氨廠，可以將高濃度氨水與提氫高壓氨洗塔的稀氨水和銅洗再生氣氨回收的稀氨水勾兌成20% (重量)的工業(yè)氨水出售，又多處理、消耗了一些稀氨水。等壓氨回收裝置相當(dāng)于將等壓氨回收工藝與凈氨工藝組合在一起，由二次凈氨、 二次加水、二次排出(稀)氨水的工藝，改為一次凈氨、一次加水、一次排出高濃度氨水的工藝，節(jié)省了除鹽水，不再排出稀氨水。但又不是簡單的將等壓氨回收塔與凈氨塔相組合、疊加，如果將等壓氨回收塔和凈氨塔簡單地組合到一起，會相互影響的。為了達(dá)到凈氨效果，凈氨塔加入的除鹽水量較大，即液氣比較高，故凈氨塔下部填料層內(nèi)稀氨水的溫升小，凈氨塔加入的除鹽水量不受限制，可以加大除鹽水的加入量；但等壓氨回收裝置加入的除鹽水量卻要受限制，否則，制備的氨水濃度低；等壓氨回收裝置加入的除鹽水量要比凈氨塔加入的少，會導(dǎo)致填料洗滌器下部填料層內(nèi)稀氨水的溫升增加，影響凈氨效果，尤其是在進(jìn)入等壓氨回收裝置之前，弛放氣的氨含量已經(jīng)降到20% (體積)左右，等壓氨回收裝置除鹽水用量減少到原來的四分之一，又進(jìn)一步提高了氨水的濃度，除鹽水用量又大幅度減少，除鹽水用量只有原來的十七分之一左右，會導(dǎo)致填料洗滌器下部填料層內(nèi)稀氨水的溫升更高，出口尾氣氨含量升高，達(dá)不到凈氨指標(biāo)。本發(fā)明通過在除鹽水泵之前或之后增加除鹽水冷卻器，用低溫液氨冷卻除鹽水的措施，解決中下部填料層內(nèi)稀氨水的溫升高問題；又通過將填料層下部的稀氨水收集，送到外面的冷卻器去冷卻，降溫后的稀氨水再返回分布、繼續(xù)吸收，又進(jìn)一步解決填料層下部稀氨水溫升高的問題。填料洗滌器不但取代了凈氨塔，也取代了傳統(tǒng)等壓氨回收塔上部的無冷卻器的塔板吸收氨和部分有冷卻器的塔板吸收氨，這樣，在同樣的吸收氨效果下，鼓泡吸收器筒體高度低，降低了設(shè)備重量和造價。等壓氨回收裝置由循環(huán)吸收分離器、塔外氨水冷卻器、等壓氨回收塔、水分離器、 除鹽水冷卻器、除鹽水泵、第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器等設(shè)備組成；等壓氨回收塔由下部的鼓泡吸收器和上部新增加的填料洗滌器二部分組成，為了便于運輸， 之間用法蘭連接；循環(huán)吸收分離器、塔外氨水冷卻器、第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器、除鹽水冷卻器是新增加的設(shè)備；塔外氨水冷卻器、第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器、除鹽水泵、除鹽水冷卻器是化工常用的結(jié)構(gòu)形式。在鼓泡吸收器弛放氣進(jìn)口處增加了循環(huán)吸收分離器，塔外氨水冷卻器的氨水管路與循環(huán)吸收分離器連接，形成了高濃度氨水的吸收、冷卻循環(huán)回路；除鹽水泵的出水口與填料洗滌器上部的進(jìn)水口連接，新增加的除鹽水冷卻器安裝在除鹽水泵之前或之后；填料洗滌器的尾氣出口與水分離器連接；第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器分別與填料洗滌器下部的第二段填料層、第三段填料層下面的稀氨水出口連接，之后，各塔外小氨水冷卻器再分別與填料洗滌器下部的第三段填料層、第四段填料層上面的稀氨水入口連接。每組盤管式冷卻器的外套管底部與管式氣體分布器連接，上層的盤管與升氣管的上管口和降液板頂邊基本一平?？梢酝ㄟ^增加或減少盤管的根數(shù)，靈活地增加或減少各盤管式冷卻器的冷卻面積。每組雙程內(nèi)冷卻器在下集液盒的中心處也留有較大的六邊形氣液通道，與筒體之間也留有較大的環(huán)形氣液通道，有利于下面的多管式氣體分布器上升的氣體順利進(jìn)入管間，并在管間分布的比較均勻；進(jìn)液管和出液管分別伸出、焊在筒體的兩側(cè)，便于在雙程內(nèi)冷卻器上方安裝塔隔板或鼓泡塔板，并可以固定雙程內(nèi)冷卻器；可以通過改變換熱管的長度或根數(shù)，靈活地增加或減少雙程內(nèi)冷卻器的冷卻面積。在上下雙程內(nèi)冷卻器之間的塔隔板上無升氣管和降液板，塔隔板上面的氨水出口與下面的氨水進(jìn)口在筒體外連接，下面的弛放氣出口在筒體外接塔隔板上面多管式氣體分布器的入口。填料洗滌器的規(guī)整填料總高度一般為三米至十二米，一般內(nèi)設(shè)一段至四段填料層。如果填料洗滌器出口尾氣不去氫氣回收，出口尾氣氨含量的指標(biāo)可以放寬些，尾氣氨含量可以高于0. 002% (體積)，這時，可以取消第二塔外小氨水冷卻器，取消填料洗滌器的第四段填料層，或可以取消第一塔外小氨水冷卻器，取消填料洗滌器的第三段填料層，還可以降低些填料洗滌器的第一段填料層、第二段填料層的填料總高度，甚至取消液體再分布器， 將兩段填料層合為一段填料層。在填料洗滌器的第二段填料層以下增加第三、第四段填料層，增加兩臺塔外小氨水冷卻器，不但降低了吸收氨后稀氨水的溫度，提高了填料洗滌器下部的吸收能力，還可以降低鼓泡吸收器內(nèi)最上層盤管式冷卻器所在的高度，以便于冷卻的低溫液氨或冷卻水能進(jìn)入最上層的盤管式冷卻器，同時也可以減少鼓泡吸收器內(nèi)帶有冷卻器的塔隔板、鼓泡塔板的層數(shù)，降低直徑相對較粗的鼓泡吸收器的高度，降低設(shè)備造價；增加幾層帶有雙程內(nèi)冷卻器的塔隔板或帶有盤管式冷卻器的鼓泡塔板，可以取消循環(huán)吸收分離器和塔外氨水冷卻器，但增加了鼓泡吸收器的高度，最上部的盤管式冷卻器可能進(jìn)不去低溫液氨或冷卻水，也增加了設(shè)備的造價。是否在第二段填料層的下面增加第三段填料層、增加第一塔外小氨水冷卻器，或再增加第四段填料層，再增加第二塔外小氨水冷卻器，或是否增加循環(huán)吸收分離器和塔外氨水冷卻器，主要是取決于工藝條件和要求，其次是取決于設(shè)備的造價。填料洗滌器筒體直徑很細(xì)，一般在Φ200 Φ600之間，直徑遠(yuǎn)低于氨回收效果較好的塔上部筒體的直徑Φ 1000 Φ 1400，如果六十多塊理論塔板數(shù)的填料洗滌器采用塔板結(jié)構(gòu)，要八十層左右的鼓泡塔板和無冷卻器的塔板，不但直徑粗，高度也會非常高，設(shè)備會很重，造價也會很高。本發(fā)明方法的優(yōu)點是1、等壓氨回收裝置的各冷卻器改用本人另外的新技術(shù)氨回收器來的低溫液氨、冷液氨冷卻氨水，實現(xiàn)不用冷卻水冷卻氨水，節(jié)省了動力；2、等壓氨回收采用低溫液氨、冷液氨的生產(chǎn)余冷和余壓冷卻氨水，由傳統(tǒng)的在常溫下吸收氨改為在低溫下吸收氨，大大優(yōu)化了吸收氨的工藝條件，在入口弛放氣氨含量降到20% (體積)時，也可以制備45% (重量)左右的高濃度氨水，實現(xiàn)了在常溫下或略高于常溫吸收氨所無法實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)和效果；3、用于吸收氨的水量減少到原來的十七分之一，并可以改用尿素解吸的廢水吸收氨，可以不用除鹽水，不但節(jié)省了制備成本高的除鹽水，也節(jié)省了使用除鹽水的動力消耗；4、在除鹽水泵之前增加了除鹽水冷卻器，用低溫液氨將除鹽水或解吸廢水冷卻到 5°C左右，實現(xiàn)了在低溫下洗滌氨，降低了填料洗滌器內(nèi)上部和中部的吸收溫度，有利于提高填料洗滌器內(nèi)上部和中部吸收氨的能力；5、出第二、第三段填料層的稀氨水分別去兩臺塔外的小氨水冷卻器，冷卻段間的稀氨水，降低了填料洗滌器下部的稀氨水溫度。6、塔外氨水冷卻器和鼓泡吸收器內(nèi)的各冷卻器面積都是由下而上逐漸減少的，冷卻面積分配的合理，符合吸收氨的實際工況，提高了吸收氨的效果；7、回收的45% (重量)左右的高濃度氨水所帶的水量很少，氨水直接去一吸塔，節(jié)省了解吸和深度水解的大量蒸汽和電，利用氨水不再消耗動力；8、在鼓泡顯示器的上部增加了填料洗滌器，極大地提高了填料洗滌器的凈氨能力，可以大幅度地降低出口尾氣的氨含量；9、出口尾氣降到0.002% (體積)以下，尾氣去氫氣回收不用去凈氨，不再消耗動力和除鹽水，不再產(chǎn)生稀氨水和節(jié)省由此增加的蒸汽和動力消耗；10、生產(chǎn)尿素的合成氨廠可以實現(xiàn)真正的無動力低溫等壓氨回收；11、增加了循環(huán)吸收分離器和塔外氨水冷卻器，弛放氣與氨水在循環(huán)吸收分離器內(nèi)的以錯流、并流、逆流三種方式吸收，提高了高濃度區(qū)域段間的氨水濃度差，取得比在鼓泡吸收器內(nèi)一層塔板還要好的效果；12、不需要外來動力，高濃度氨水在循環(huán)吸收分離器和塔外氨水冷卻器之間自動進(jìn)行吸收、冷卻的循環(huán)。本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)點是1、等壓氨回收塔上部的填料洗滌器的理論塔板數(shù)可以在六十塊以上，在不太高的有限高度內(nèi)提供非常多的理論塔板數(shù)，這對大幅度降低尾氣中氨含量發(fā)揮了重要的作用；2、如果六十多塊理論塔板數(shù)的填料洗滌器采用塔板結(jié)構(gòu)，不但直徑粗，高度也會非常高，設(shè)備會很重，造價也會很高。3、塔外氨水冷卻器和各層塔板上各冷卻器的冷卻面積，由下而上逐漸減少的，即保證了所需的冷卻面積，又不浪費冷卻面積，并充分發(fā)揮了各塔板吸收氨的能力；4、增加了循環(huán)吸收分離器和塔外氨水冷卻器，加大了段間的氨水濃度差，減輕了等壓氨回收塔的負(fù)荷，從而提高了整體的吸收效果；5、鼓泡吸收器采用盤管式冷卻器和雙程內(nèi)冷卻器，在鼓泡塔板之間和塔隔板之間比較低的很有限的高度內(nèi)可以布置較大的冷卻面積，而且可以將各冷卻器調(diào)整到面積各不相同。6、鼓泡吸收器筒體直徑減小到Φ600 Φ 1400，比目前的等壓氨回收塔下部直徑 Φ 1600 Φ 1800小的多，降低了設(shè)備重量和造價；7、填料洗滌器筒體直徑很細(xì)，一般在Φ200 Φ600之間，比目前的等壓氨回收塔上部直徑Φ 1000 Φ 1400小的多，又降低了設(shè)備重量和造價；8、鼓泡塔板下設(shè)有折流除沫器和排液液封管，降低了霧沫夾帶；9、在除鹽水泵之前或之后增加了除鹽水冷卻器。10、在第二、第三段填料層下面，設(shè)有第一收集槽和第二收集槽，收集第二、第三段填料層的稀氨水去塔外冷卻，冷卻后返回到第三、第四段填料層。11、當(dāng)系統(tǒng)停車時，各層塔板上的氨水不會落入下一層塔板，不會導(dǎo)致塔內(nèi)各層塔板的氨水都落入塔底，不會影響等壓氨回收系統(tǒng)停車后的開車。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。圖2是本發(fā)明的鼓泡吸收器結(jié)構(gòu)簡圖。圖3是本發(fā)明的填料洗滌器結(jié)構(gòu)簡圖。圖4是本發(fā)明的循環(huán)吸收分離器結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施例方式無動力低溫等壓氨回收方法
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參見圖1，等壓氨回收塔由下部的鼓泡吸收器8和上部新增加的填料洗滌器9 二部分組成，為了便于運輸，之間用法蘭連接；在鼓泡吸收器8的弛放氣入口 23之前增加了循環(huán)吸收分離器1，循環(huán)吸收分離器1的高濃度氨水出口和進(jìn)口與新增加的塔外氨水冷卻器2 的高濃度氨水的進(jìn)出口連接，形成高濃度氨水的吸收、冷卻循環(huán)回路；填料洗滌器9氣體出口與水分離器3連接，進(jìn)水口與除鹽水泵5連接，在除鹽水泵5的進(jìn)口或出口增加了除鹽水冷卻器4 ；在填料洗滌器9下部的外面增加了第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7，分別冷卻第二段填料層出口和第三段填料層出口的稀氨水，冷卻后的稀氨水分別返回第三段填料層入口和第四段填料層入口。通過以上改進(jìn)，大幅度提高了等壓氨回收裝置的吸收能力，為無動力低溫等壓氨回收創(chuàng)造了所需的條件。無動力低溫等壓氨回收方法將不再用目前普遍采用的用循環(huán)冷卻水冷卻氨水的方法，采用本人另外的新技術(shù)，用來自氨回收器的-6 0°C低溫液氨和 15°C左右冷液氨的生產(chǎn)余冷去冷卻氨水和除鹽水；參見圖1、圖2，來自氨回收器的-6 0°C低溫液氨，經(jīng)低溫液氨進(jìn)口 64先進(jìn)入塔外氨水冷卻器2冷卻高濃度氨水，之后大部分低溫液氨去鼓泡吸收器8內(nèi)的各雙程內(nèi)冷卻器40冷卻濃氨水，再去各盤管式冷卻器39冷卻氨水，之后由低溫液氨出口 66出系統(tǒng)，去其它的低溫冷交換器，或去液氨儲槽；另一少部分低溫液氨去除鹽水冷卻器4，冷卻除鹽水后去低溫液氨出口 66 ；雙程內(nèi)冷卻器40出口的低溫液氨也可以去第一塔外小氨水冷卻器6 和第二塔外小氨水冷卻器7冷卻稀氨水；來自氨回收器15°C左右的冷液氨，經(jīng)冷液氨進(jìn)口 65去第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7冷卻稀氨水，也可以去盤管式冷卻器39冷卻氨水，之后經(jīng)冷液氨出口 67去冷交換器，或去液氨儲槽，如果低溫液氨夠用，則不用冷液氨；用低溫液氨、冷液氨取代循環(huán)冷卻水，不但移走了氨的溶解熱，冷卻氨水不再消耗動力，也降低了各處氨水和除鹽水的溫度，在低于冷卻水溫度的低溫下吸收氨，改變了傳統(tǒng)的吸收氨的條件，后者是主要目的。將塔外氨水冷卻器2內(nèi)的高濃度氨水溫度降到5°C左右，將除鹽水冷卻器4內(nèi)的除鹽水也降到5°C左右，由在冬季的20°C左右、在夏季的40°C左右吸收氨，改為常年在低溫下吸收氨，從而大大優(yōu)化了吸收條件，明顯地提高了吸收效果，可以達(dá)到在常溫或略高于常溫下吸收氨所無法達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和吸收效果。從塔外氨水冷卻器2到鼓泡吸收器8內(nèi)各雙程內(nèi)冷卻器40、各盤管式冷卻器39， 冷卻面積是按由下而上逐漸減少分配的。以上各冷卻器的面積，是按從塔外氨水冷卻器2 到各塔隔板30、各鼓泡塔板10吸收氨的量在逐漸減少，所放出的溶解熱也在逐漸減少，各冷卻器的冷卻負(fù)荷也逐漸減少而分配的，符合吸收氨的實際工況，可以充分發(fā)揮各吸收塔板的作用。等壓氨回收裝置增加了帶有冷卻器的吸收段數(shù)和吸收塔板層數(shù)，冷卻面積分配的合理，大幅度地提高了中、高濃度區(qū)域的吸收能力。用本人另外的新技術(shù)，在氨回收器已經(jīng)將弛放氣中氨含量由50% (體積)左右降到20% (體積)左右，等壓氨回收入口弛放氣氣氨量減少到原來的四分之一，吸收氨的反應(yīng)熱也減少到原來的四分之一，冷卻負(fù)荷大幅度降低，加入的水量和制備的氨水量都將大幅度減少；而在氨回收器又將弛放氣的溫度也由傳統(tǒng)的常溫或略低于常溫降低到-6 0°C，降低了進(jìn)入等壓氨回收弛放氣的溫度，又減輕了等壓氨回收的冷卻負(fù)荷，這些，不但為上面利用很有限的生產(chǎn)余冷冷卻氨水創(chuàng)造了條件，由于加入的水量和制備的氨水量都大幅度減少，也為將等壓氨回收的氨水直接去尿素的一吸塔創(chuàng)造了條件；在入口弛放氣氨含量降到20% (體積)左右時，在常溫下是難以制備45% (重量) 左右高濃度氨水的，由于在低溫下吸收氨，仍然可以將氨水濃度提高到45% (重量)左右， 又為制備的高濃度氨水直接去一吸塔創(chuàng)造了條件。45% (重量)左右的高濃度氨水的氨濃度已經(jīng)超過尿素二甲液氨的濃度，也超過一甲液的氨濃度。用本人另外的新技術(shù)，將入口的弛放氣氨含量由50% (體積)左右降到 20% (體積)左右后，加入的水量減少到原來的四分之一，氨水量也大大減少；而氨水的濃度由15% (重量)左右提高到45% (重量)左右后，加入的水量又減少到原來的四分之一以下，這樣，加入的水量已經(jīng)減少到原來的十七分之一，由氨水帶入一吸塔的水已經(jīng)非常少，僅占一甲液量的0. 32%左右，對尿素合成的水碳比影響已經(jīng)極小。等壓氨回收塔的壓力高于一吸塔的壓力，濃度為45% (重量)左右的高濃度氨水不用泵可以直接去一吸塔，經(jīng)一甲泵加壓后去尿素合成塔生產(chǎn)尿素，氨水不再去尿素的解吸系統(tǒng)和深度水解系統(tǒng)蒸餾、提濃，回收、利用等壓氨回收所產(chǎn)的氨水不再消耗大量的蒸汽和動力。在除鹽水泵5之前(或之后)增加了除鹽水冷卻器4，通過降低除鹽水的溫度，達(dá)到降低填料洗滌器9上部和中部吸收溫度的目的。填料洗滌器9的理論塔板數(shù)在六十塊左右，又將吸收氨用的水冷卻到5°C左右，填料洗滌器9上部在低溫下吸收氨，還可以將填料洗滌器9第二段填料層和第三段填料層落下的稀氨水分別去第一塔外小氨水冷卻器6冷卻和去第二塔外小氨水冷卻器7冷卻，之后分別返回下一段填料層，又提高了填料洗滌器9下部吸收、洗滌氨的能力。通過以上各措施，可以將出口尾氣的氨含量由目前的0.5% (體積)左右，降到0.0020% (體積)以下， 尾氣的氨含量降低250倍以上，尾氣經(jīng)過水分離器3可以直接去氫氣回收系統(tǒng)，不用再消耗動力去凈氨，也不再產(chǎn)生稀氨水，不用消耗蒸汽和電去蒸餾、提濃稀氨水。將用除鹽水改為用尿素的解吸廢水，解吸廢水是廢物利用，不需要特意制備，解吸廢水有余壓可以利用，使加入到系統(tǒng)的水也不消耗動力。由于高濃度氨水直接去一吸塔，除鹽水泵5電耗實際是用在了加入一吸塔的氨水上，相當(dāng)于除鹽水泵5替尿素的二表泵和二甲泵做了功。這樣，通過以上措施，可以實現(xiàn)等壓氨回收包括氨水的利用在內(nèi)的全部過程不消耗動力，實現(xiàn)無動力低溫等壓氨回收，大大提高了等壓氨回收的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。等壓氨回收裝置的結(jié)構(gòu)、形式參見圖1，等壓氨回收裝置由循環(huán)吸收分離器1、塔外氨水冷卻器2、等壓氨回收塔、水分離器3、除鹽水冷卻器4、除鹽水泵5、第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7等設(shè)備組成；等壓氨回收塔由下部的鼓泡吸收器8和上部新增加的填料洗滌器9 二部分組成，為了便于運輸，之間用法蘭連接；循環(huán)吸收分離器1、塔外氨水冷卻器2、第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7、除鹽水冷卻器4是新增加的設(shè)備；塔外氨水冷卻器2、第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7、除鹽水泵5、除鹽水冷卻器4是化工常用的結(jié)構(gòu)形式。
在鼓泡吸收器8弛放氣進(jìn)口處增加了循環(huán)吸收分離器1，塔外氨水冷卻器2的氨水管路與循環(huán)吸收分離器1連接，形成了高濃度氨水的吸收、冷卻循環(huán)回路；除鹽水泵5的出水口與填料洗滌器9上部的進(jìn)水口連接，新增加的除鹽水冷卻器4安裝在除鹽水泵5之前或之后；填料洗滌器9的尾氣出口與水分離器3連接；第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7的稀氨水入口分別與填料洗滌器9下部的第二段填料層、第三段填料層下面的稀氨水出口連接，之后，第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7的稀氨水出口再分別與填料洗滌器9下部的第三段填料層、第四段填料層上面的稀氨水入口連接。參見圖1、圖2，等壓氨回收裝置的各冷卻器可以使用溫度低、壓力高的液氨冷卻高濃度氨水、氨水、稀氨水和除鹽水。所述的各冷卻器包括塔外氨水冷卻2、鼓泡吸收器8 內(nèi)的各雙程內(nèi)冷卻器40、各盤管式冷卻器39、第一塔外小氨水冷卻器6和第二塔外小氨水冷卻器7、除鹽水冷卻器4。參見圖4，循環(huán)吸收分離器1包括筒體71，在筒體71的上部設(shè)有氣體出口 70、液體分布器72、填料層73、濃氨水進(jìn)口 85，中部有多孔板84、喉管83、收縮管82、下部有高濃度氨水進(jìn)口 76、噴嘴81、開有孔的噴氣管77、高濃度氨水出口 80、弛放氣進(jìn)口 78、高濃度氨水排出口 79等，在筒體71的中部設(shè)有液位計接口 74、75。濃氨水進(jìn)口 85、氣體出口 70分別與鼓泡吸收器8底部的濃氨水出口 22和下部的弛放氣入口 23連接；高濃度氨水出口 80、高濃度氨水進(jìn)口 76分別與新增加的塔外氨水冷卻器2的高濃度氨水進(jìn)出口連接，在不需要外來動力的情況下，高濃度氨水在循環(huán)吸收分離器1與塔外氨水冷卻器2之間自動進(jìn)行吸收、 冷卻、吸收的循環(huán)；在循環(huán)吸收分離器1內(nèi)，濃氨水、高濃度氨水分別以逆流、并流、錯流三種吸收方式吸收弛放氣中的氨，增加了與鼓泡吸收器8底部之間段間的氨水濃度差，進(jìn)一步提高了排出氨水口高濃度氨水的濃度，取得比在鼓泡吸收器8內(nèi)一塊塔板還好的效果。參見圖2，所述的鼓泡吸收器8包括筒體35，筒體35的頂部有連接法蘭38與填料洗滌器9底部的法蘭連接，上部有連通口 37，下面的濃氨水出口 22和弛放氣入口 23分別與循環(huán)吸收分離器1的濃氨水入口 85和氣體出口 70連接。由于不采用水箱冷卻氨水，故不用人為地加粗筒體35直徑，筒體35直徑較細(xì)，筒體35直徑一般在Φ 600 Φ 1400，鼓泡吸收器8筒體35直徑低于目前氨回收效果較好的等壓氨回收塔。筒體35內(nèi)由上至下設(shè)有一層或一層以上鼓泡塔板10，在鼓泡塔板10上安裝盤管式冷卻器39 ；筒體35的底部或下面的一層或一層以上的塔隔板30上安裝有雙程內(nèi)冷卻器40，在各盤管式冷卻器39和各雙程內(nèi)冷卻器40與下面的鼓泡塔板10和塔隔板30之間安裝有管式氣體分布器12和多管式氣體分布器四；筒體35底部安裝的雙程內(nèi)冷卻器40下面無塔隔板30。筒體35內(nèi)各冷卻器的面積都是由上而下逐漸增加的。每組盤管式冷卻器39包括一根或一根以上漸開線形盤管11，其各盤管11的進(jìn)出口分別與進(jìn)口總管32和出口總管33連接，各盤管11由一些支撐固定部件固定，進(jìn)口管31、 出口管；34分別與進(jìn)口總管32和出口總管33連接，進(jìn)口總管32和出口總管33在筒體35 軸線的同一側(cè)。盤管11下面是管式氣體分布器12、鼓泡塔板10 ；在盤管式冷卻器39下面的鼓泡塔板10上與筒體35之間設(shè)有降液板36，鼓泡塔板10的中間安裝有升氣管14和外套管13，外套管13的底部與管式氣體分布器12連接，盤管式冷卻器39上層的盤管11與升氣管14的上管口和降液板36頂邊基本一平，鼓泡塔板10底部的中間設(shè)有折流除沫器15 和排液液封管16?？梢酝ㄟ^增加或減少盤管11的根數(shù)，靈活地增加或減少各盤管式冷卻器39的冷卻面積。每組雙程內(nèi)冷卻器40包括上集液盒19、下集液盒M、數(shù)量很多的換熱管沈、若干個支撐板25、進(jìn)液管18和出液管27等；在上集液盒19、下集液盒M的中心處留有六邊形較大的氣液通道21，與筒體35之間也留有較大的環(huán)形氣液通道。在下集液盒M的中心處留有較大的六邊形氣液通道21，與筒體35之間留有較大的環(huán)形氣液通道，有利于下面的多管式氣體分布器四上升的氣體順利進(jìn)入管間，并在管間分布的比較均勻；進(jìn)液管18和出液管27分別伸出、焊在筒體35的兩側(cè)，以便于在雙程內(nèi)冷卻器40上方安裝塔隔板30或鼓泡塔板10，并可以固定雙程內(nèi)冷卻器40 ；在進(jìn)液管18、出液管27之間的上集液盒19內(nèi)有隔板?？梢酝ㄟ^改變換熱管沈的長度和根數(shù)，靈活地增加或減少雙程內(nèi)冷卻器40的冷卻面積。在上下雙程內(nèi)冷卻器40之間的塔隔板30上無升氣管14和降液板36，塔隔板30 上面的氨水出口 17與下面的氨水進(jìn)口 20在筒體35外連接，下面的弛放氣出口觀在筒體 35外接塔隔板30上面多管式氣體分布器四的入口。在鼓泡吸收器8上部的填料洗滌器9洗滌吸收尾氣中殘余氨的低濃度區(qū)域，在吸收氨的水量減少到原來的十七分之一的非常不利條件下，再將尾氣氨含量由0. 5% (體積) 左右降到0.002% (體積)以下，氨含量再下降250倍以上是非常困難的，需要在填料洗滌器9內(nèi)有60塊左右的理論塔板數(shù)。參見圖3，所述的填料洗滌器9包括筒體44，由于筒體44內(nèi)無蛇管冷卻器、也無小水箱，所以筒體44直徑很細(xì)，筒體44直徑一般在Φ200 Φ600。筒體44底部有連接法蘭53與鼓泡吸收器8上部的法蘭38連接；筒體44內(nèi)上部是絲網(wǎng)除沫器41，下面有液體分布器42，液體分布器42下面是裝有規(guī)整填料的一段或一段以上的填料層。在第一段填料層 43和第二段填料層46的兩段填料層之間可以設(shè)有液體再分布器45，液體再分布器45的作用是對上一段填料層下來的液體再次均勻地分布，提高吸收效果，也可以不設(shè)液體再分布器45，但吸收效果差一些；或在第二段填料層46的下面設(shè)帶有稀氨水一次出口 57的第一收集槽47、帶有稀氨水一次進(jìn)口 56的第二液體分布器48和第三段填料層49，并在筒體44外設(shè)有第一塔外小氨水冷卻器6，第一塔外小氨水冷卻器6分別與第一收集槽47的稀氨水一次出口 57、第二液體分布器48的稀氨水一次進(jìn)口 56用管道連接；或在第三段填料層49的下面設(shè)帶有稀氨水二次出口 55的第二收集槽50、帶有稀氨水二次進(jìn)口 M的第三液體分布器51和第四段填料層52 ；并在筒體44外設(shè)有第二塔外小氨水冷卻器7，同樣用管道與相應(yīng)的接口連接。在填料洗滌器9進(jìn)水口 58之前或除鹽水泵5之前設(shè)有除鹽水冷卻器4，用于降低加入到填料洗滌器9的除鹽水或解吸廢水的溫度。塔外氨水冷卻器2、鼓泡吸收器8內(nèi)的各雙程內(nèi)冷卻器40、各盤管式冷卻器39的冷卻面積由下而上逐漸減少，從而更好地發(fā)揮了循環(huán)吸收分離器1和各層塔隔板30、各層鼓泡塔板10的吸收能力。填料洗滌器9的規(guī)整填料總高度一般為3米至12米，一般內(nèi)設(shè)1段至4段填料層。如果填料洗滌器9出口尾氣不去氫氣回收，出口尾氣氨含量的指標(biāo)可以放寬些，尾氣氨含量可以高于0. 002% (體積)，這時，可以取消第二塔外小氨水冷卻器7，取消填料洗滌器9的第四段填料層52，或可以取消第一塔外小氨水冷卻器6，取消填料洗滌器9的第三段填料層49，還可以降低些填料洗滌器9的第一段填料層43、第二段填料層46的填料總高度， 甚至取消液體再分布器45，將兩段填料層合為一段填料層。在填料洗滌器的第二段填料層46以下增加第三段填料層49、第四段填料層52，增加2臺塔外小氨水冷卻器6和7，不但降低了吸收氨后稀氨水的溫度，提高了填料洗滌器9 下部的吸收能力，還可以降低鼓泡吸收器8內(nèi)最上層盤管式冷卻器39所在的高度，以便于低溫液氨或冷卻水能進(jìn)入最上層的盤管式冷卻器39，同時也可以減少鼓泡吸收器8內(nèi)帶有冷卻器的塔隔板30、鼓泡塔板10的層數(shù)，降低直徑相對較粗的鼓泡吸收器8的高度，降低設(shè)備造價；增加幾層帶有雙程內(nèi)冷卻器40的塔隔板30或帶有盤管式冷卻器39的鼓泡塔板 10，可以取消循環(huán)吸收分離器1和塔外氨水冷卻器2，但增加了鼓泡吸收器8的高度，最上部的盤管式冷卻器39可能進(jìn)不去低溫液氨或冷卻水，也增加了設(shè)備的重量和造價。是否在第二段填料層46的下面增加第三段填料層49、增加第一塔外小氨水冷卻器6，或再增加第四段填料層52，再增加第二塔外小氨水冷卻器7，或是否增加循環(huán)吸收分離器1和塔外氨水冷卻器2，主要是取決于工藝條件和要求，其次是取決于設(shè)備的造價。填料洗滌器9筒體44直徑很細(xì)，一般在Φ200 Φ600之間，直徑遠(yuǎn)低于氨回收效果較好的塔上部筒體的直徑Φ 1000 Φ 1400，如果60多塊理論塔板數(shù)的填料洗滌器9 采用塔板結(jié)構(gòu)，不但直徑粗，高度也會非常高，設(shè)備會很重，造價也會很高。一個年產(chǎn)20萬噸合成氨廠，每小時產(chǎn)氨25. 26噸，每小時由液氨儲槽排出的無氨基弛放氣量在880標(biāo)米3左右，如果液氨儲槽出口弛放氣的氨含量在50% (體積)左右，每小時從液氨儲槽帶到等壓氨回收系統(tǒng)的氨約667. 86公斤，全年帶到等壓氨回收系統(tǒng)的氨約5289噸，可以制備15% (重量)的氨水35263噸，如果這些氨水去解吸、深度水解，要多消耗低壓和高壓蒸汽10578噸，價值158. 67萬元，多耗電約5^90kwh，電費4. 23萬元，制備氨水要消耗除鹽水四973噸，價值11. 99萬元，減少由等壓氨回收塔出口尾氣帶出的氨約 52. 89噸，價值17. 98萬元，節(jié)省循環(huán)水和除鹽水泵耗電約237600kwh，電費19. 00萬元。以上合計全年共可以節(jié)省211. 87萬元。
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權(quán)利要求
1.一種無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于等壓氨回收裝置的幾個或全部的冷卻器用溫度低于冷卻水的液氨冷卻氨水及吸收氨用的水；所述的冷卻器包括鼓泡吸收器(8) 內(nèi)的雙程內(nèi)冷卻器GO)、盤管式冷卻器(39)、塔外氨水冷卻器O)、除鹽水冷卻器(4)、第一塔外小氨水冷卻器(6)和第二塔外小氨水冷卻器(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于用液氨將等壓氨回收的高濃度氨水、濃氨水、稀氨水、等壓氨回收裝置吸收氨用的水等幾種液體中的一種或一種以上冷卻到溫度低于冷卻水的溫度，在低于冷卻水溫度下吸收氨。
3.按照權(quán)利要求1所述無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于鼓泡吸收器(8)內(nèi)共有二層至十二層帶有冷卻器、氣體分布器的塔隔板(30)和鼓泡塔板(10)；上部的填料洗滌器(9)內(nèi)一段或一段以上的填料層的規(guī)整填料總高度三米至十二米；填料洗滌器(9)下部的二段規(guī)整填料之間的段間稀氨水去外部的冷卻器，冷卻后返回下一段填料層。
4.按照權(quán)利要求1或3所述無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于在鼓泡吸收器 (8)弛放氣入口之前設(shè)有循環(huán)吸收分離器(1)，弛放氣先進(jìn)入循環(huán)吸收分離器(1)，先在塔外吸收氨，被氨水以并流、逆流方式吸收氨，高濃度氨水在循環(huán)吸收分離器(1)和新增加的塔外氨水冷卻器(2)之間不需要外來動力自動進(jìn)行吸收、冷卻、吸收的循環(huán)，外部冷卻加內(nèi)部冷卻吸收氨。
5.按照權(quán)利要求1所述無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于從塔外氨水冷卻器 ⑵到鼓泡吸收器⑶內(nèi)的各雙程內(nèi)冷卻器(40)、各盤管式冷卻器(39)的冷卻面積是按逐漸減少分配的。
6.按照權(quán)利要求2所述無動力低溫等壓氨回收方法，其特征在于在除鹽水泵( 之前或之后增加了除鹽水冷卻器G)，用低溫液氨冷卻吸收氨用水；改用尿素的解吸廢水吸收氨。
7.一種等壓氨回收裝置，其特征在于包括等壓氨回收塔，等壓氨回收塔由下部的鼓泡吸收器(8)、上部的填料洗滌器(9)兩部分組成。
8.按照權(quán)利要求7所述的等壓氨回收裝置，其特征在于填料洗滌器(9)包括帶氣體出口 GO)和進(jìn)水口(58)的筒體(44)，筒體04)底部有法蘭(53)與鼓泡吸收器(8)頂部的法蘭(38)連接，筒體G4)內(nèi)上部是絲網(wǎng)除沫器(41)，下面有液體分布器(42)，液體分布器 (42)下面是裝有規(guī)整填料的一段或一段以上的填料層；在第一段填料層和第二段填料層G6)的兩段填料層之間設(shè)有液體再分布器G5)；或在第二段填料層G6)的下面設(shè)有帶稀氨水一次出口(57)的第一收集槽(47)、帶有氨稀水一次進(jìn)口(56)的第二液體分布器G8)和第三段填料層(49)，在筒體04)外增加第一塔外小氨水冷卻器(6)，并與稀氨水一次出口(57)和氨稀水一次進(jìn)口(56)連接；或在第三段填料層G9)下面設(shè)有帶稀氨水二次出口(5 的第二收集槽(50)、帶有稀氨水二次進(jìn)口(54)的第三液體分布器(51)和第四段填料層(52)，在筒體04)外增加第二塔外小氨水冷卻器(7)，并與稀氨水二次出口(5 和氨稀水一次進(jìn)口(56)連接。
9.按照權(quán)利要求7所述的等壓氨回收裝置，其特征在于鼓泡吸收器(8)包括筒體 (35)，筒體(3 內(nèi)的上部設(shè)有一層或一層以上帶有盤管式冷卻器(39)的鼓泡塔板(10)，在盤管式冷卻器(39)與鼓泡塔板(10)之間設(shè)有管式氣體分布器(1 ；筒體(3 內(nèi)的底部或下面的一層或一層以上的塔隔板(30)上安裝有雙程內(nèi)冷卻器(40)，雙程內(nèi)冷卻器00)下面設(shè)有多管式氣體分布器09)；底部的雙程內(nèi)冷卻器GO)下面無塔隔板(30)；每組盤管式冷卻器(39)由一根或一根以上漸開線形盤管(11)、進(jìn)口總管(32)、出口總管(33)、進(jìn)口管(31)、出口管(34)和支撐固定件等組成，在其下面有管式氣體分布器(12)、 鼓泡塔板(10)，在鼓泡塔板(10)與筒體(3 之間安有降液板(36)，在鼓泡塔板(10)的中間安裝有升氣管(14)、外套管(1 、在其底部安裝有折流除沫器(15)，排液液封管(16)；進(jìn)口總管(32)、出口總管(33)、進(jìn)口管(31)、出口管(34)都在筒體的同一側(cè)；每組雙程內(nèi)冷卻器GO)包括上集液盒(19)、下集液盒(M)、數(shù)量很多的換熱管06)、 圓形、環(huán)形的支撐板(25)、分別伸出筒體(3 兩側(cè)的進(jìn)液管(18)和出液管(27)，在上集液盒(19)、下集液盒04)的中心都留有氣液通道(21)，與筒體(35)之間也留有較大的氣液通道；上集液盒(19)內(nèi)在進(jìn)液管(18)和出液管(XT)之間有隔板；各盤管式冷卻器(39)、各雙程內(nèi)冷卻器00)的冷卻面積都互不相同，都是由上而下逐漸增加的。
10.按照權(quán)利要求7所述的等壓氨回收裝置，其特征在于在鼓泡吸收器(8)之前設(shè)有循環(huán)吸收分離器(1)，循環(huán)吸收分離器(1)包括筒體(71)，循環(huán)吸收分離器(1)上部設(shè)有氣體出口(70)、液體分布器(72)、填料層(73)、濃氨水進(jìn)口(85)，中部有多孔板(84)、喉管 (83)、收縮管(82)、下部有高濃度氨水進(jìn)口(76)、噴嘴(81)、開有孔的噴氣管(77)、高濃度氨水出口(80)、弛放氣進(jìn)口(78)、高濃度氨水排出口(79)，其它有兩個液位計接口(74)、 (75)；濃度氨水進(jìn)口(85)、氣體出口(70)分別與鼓泡吸收器(8)底部的濃氨水出口 02)和下部的弛放氣進(jìn)口接，高濃度氨水出口(80)、高濃度氨水進(jìn)口(76)分別與塔外氨水冷卻器O)的高濃度氨水進(jìn)出口連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氨回收工藝和設(shè)備，即合成氨廠弛放氣無動力低溫等壓氨回收方法及等壓氨回收裝置。等壓氨回收裝置的幾個或全部的冷卻器用溫度低于冷卻水的液氨冷卻氨水及吸收氨用的水。冷卻器包括鼓泡吸收器內(nèi)的雙程內(nèi)冷卻器、盤管式冷卻器、塔外氨水冷卻器、除鹽水冷卻器、第一塔外小氨水冷卻器和第二塔外小氨水冷卻器。實現(xiàn)不用冷卻水冷卻氨水，節(jié)省了動力；塔外氨水冷卻器和各層塔板上各冷卻器的冷卻面積，由下而上逐漸減少的，是按其各層塔板吸收氨量的不同、所放出的溶解熱的不同，各層塔板上冷卻器的冷卻器負(fù)荷不同而分配的，既保證了所需的冷卻面積，又不浪費冷卻面積，充分發(fā)揮了各塔板吸收氨的能力。
文檔編號C01C1/12GK102389689SQ201110302728
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者劉軍 申請人:劉軍