熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置，其主要由兩個吸收反應器構(gòu)成，反應器內(nèi)側(cè)可以與液氨鋼瓶外壁緊密接觸，能將液氨鋼瓶包夾在兩個吸收反應器中間；吸收反應器內(nèi)部裝有列管和翅片；氨水制備過程中，吸收反應放出的熱量可以同時通過反應器內(nèi)的列管及翅片被液氨氣化過程所吸收，達到列管與翅片雙重交換熱量的目的；既有效地移走了反應過程所放出的熱量，又不斷地供給了液氨氣化所需的熱量，不但有利于反應向產(chǎn)物生成的方向進行，而且為液氨提供了穩(wěn)定的氣化溫度；實現(xiàn)了吸收反應的放熱與液氨氣化的吸熱在體系內(nèi)熱量的直接自行交換，使得氨水制備過程在高效、穩(wěn)定、不需要冷卻水和電的條件下進行與完成。
【專利說明】熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)設(shè)備及化工產(chǎn)品制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種無需冷卻水、無需用電的熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氨水是實驗室重要的試劑，試劑氨水的國標含量為25%。工業(yè)上用作煙氣脫硫脫硝的還原劑。農(nóng)業(yè)上經(jīng)稀釋后可用作化肥。無機工業(yè)用于制選各種鐵鹽。軍事上作為一種堿性消毒劑，用于消毒沙林類毒劑。毛紡、絲綢、印染等工業(yè)用于洗滌羊毛、呢絨、坯布，溶解和調(diào)整酸堿度，并作為助染劑等。有機工業(yè)用作胺化劑，生產(chǎn)熱固性酚醛樹脂的催化劑。醫(yī)藥上用稀氨水對呼吸和循環(huán)起反射性刺激，醫(yī)治暈倒和昏厥，并作皮膚刺激藥和消毒藥。也用作洗滌劑、中和劑、生物堿浸出劑。還用于制藥工業(yè)、曬圖等。
[0003]氨水制備基本原理:氨溶于水形成的水溶液叫做氨水。其反應方程式為:NH3+H20 — NH3.H2O0氨很容易溶解于水。在20°C時，一體積的水可溶解約700體積的氨。從化學平衡觀點看，NH3 (氣)+H20 (液)=NH3.H20+Q,這個反應是可逆放熱反應。在絕熱過程中，隨著反應過程的進行，溶液的溫度隨之升高，逆向反應速率加大，平衡氨的含量下降，當溶液溫度上升到35°C時，在I大氣壓下，溶液穩(wěn)定氨含量是25%，當溫度高于35°C時，I大氣壓下溶液穩(wěn)定氨的 含量就小于25%，即在I大氣壓，溶液溫度高于35°C情況下是無法制取合格的氨水。因此，在生產(chǎn)氨水過程中，必須及時移走反應過程中所放出的熱量，使生產(chǎn)操作控制在I大氣壓小于35°C的情況下進行。
[0004]工業(yè)生產(chǎn)中反應過程所放出的熱量是用水進行冷卻，其操作是氨由液氨鋼瓶供給，而液氨鋼瓶是受環(huán)境溫度控制，液氨吸熱氣化，通入吸收反應器內(nèi)進行反應，在反應過程中用冷卻水移走熱量，使反應過程得以正常進行。但是，由于環(huán)境溫度很不穩(wěn)定，它隨著季節(jié)的不同而不同，在一天中隨著早、中、晚、夜的變化溫度變化很大，因此，液氨鋼瓶內(nèi)的液氨氣化速率隨環(huán)境溫度變化也大，也就是反應器內(nèi)進氨量波動較大，當冷卻水不變的情況下，使吸收反應器內(nèi)的溫度變化也大。另外所用的冷卻水隨著來源的不同，季節(jié)和早、中、晚、夜的不同，冷卻水進口溫度變化幅度也比較大，這也直接影響反應器內(nèi)的反應溫度。由于吸收反應器內(nèi)溫度產(chǎn)生大的波動，其結(jié)果，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，而且造成氨的大量浪費，使氨的利用率大幅度下降，造成環(huán)境污染，給操作帶來很大困難。
[0005]目前，氨水的制備工藝主要有:鼓泡吸收、泡罩塔吸收和液氨直接吸收法。CN2873744Y實用新型公開了一種速成工業(yè)氨水制備裝置，采用多個換熱器，合理安排氨介質(zhì)流道和水介質(zhì)流道，充分利用氨水制備過程中的吸熱和放熱，在一個單元設(shè)備中最大限度地增大換熱面積，提高換熱效果，完成多次吸收反應。CN201148352Y實用新型公開了一種配制氨水的裝置，大大縮短了氨水的配制時間，降低了生產(chǎn)成本，還避免了空氣污染，改善了生產(chǎn)操作環(huán)境。CN101863495B發(fā)明公開了一種高效的將液氨與水配置成氨水的設(shè)備，克服了現(xiàn)有技術(shù)氨水配置效率低、配置所需設(shè)備多、噪音大、成品氨水濃度低、氨水濃度不均勻等缺陷。CN201940202U實用新型公開了一種由液氨制備氨水的裝置，針對液氨與水混合制備氨水過程存在的問題，克服過程噪音和震動問題，同時解決熱氨水的問題，提供一種高效、穩(wěn)定和可靠的由液氨制備氨水的裝置。CN102701233B發(fā)明公開了一種液氨吸收器及其氨水制備系統(tǒng)，提供一種液氨吸收器，采用新型的液氨直接吸收法制備氨水，其配套設(shè)備少，其系統(tǒng)投入設(shè)備少，工藝簡單，自產(chǎn)氨水綜合成本低。CN203183930U公開了一種氨水制備裝置，提供了一種氨水濃度均勻、冷卻效果好、節(jié)省能源、安全可靠的氨水制備裝置。CN202336300U實用新型公開了一種釋氨裝置，具有工藝流程筒單容易操作，氨水濃度均勻并且可根據(jù)需要控制出口氨水濃度，氨損失率較低，對環(huán)境影響較小，能夠連續(xù)運行，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。CN103285755A發(fā)明公開了一種盤管式氨水制備一體機，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作安全性高，氨水濃度均勻，節(jié)約能源，氨的損失較小，對環(huán)境影響小，能夠連續(xù)運行，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，操作更加方便等優(yōu)點。
[0006]以上技術(shù)方案都針對原有不同技術(shù)缺陷做出了不同程度改進，但都沒有脫離用冷卻水移走反應過程釋放熱量這一環(huán)節(jié)，仍然存在液氨鋼瓶內(nèi)的液氨氣化速率隨環(huán)境溫度變化、吸收反應器內(nèi)進氨量波動、吸收反應器內(nèi)產(chǎn)生溫度波動、及水資源和能源浪費等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，是根據(jù)氨溶于水反應過程中放出熱量，而液氨氣化過程中吸收熱量這一機理，采取將氨水制備吸收反應放出的熱量與液氨氣化時吸收的熱量進行相互自行直接交換的方法，既可以將反應過程產(chǎn)生的熱量移走，保證吸收反應向產(chǎn)物生成的方向進行，又可以供給液氨氣化穩(wěn)定的氣化溫度，提供一種熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置，主要由兩個吸收反應器構(gòu)成，所述兩個吸收反應器的內(nèi)側(cè)呈筒狀半圓形可以與液氨鋼瓶外壁緊密接觸，能將液氨鋼瓶包夾在兩個吸收反應器中間；所述吸收反應器的一側(cè)由轉(zhuǎn)軸相連接，吸收反應器底部裝有可使其移動的萬向輪，兩個吸收反應器能通過轉(zhuǎn)軸做開合移動，可以使液氨鋼瓶從兩個吸收反應器中間方便的放入或取出；所述吸收反應器內(nèi)部裝有列管和翅片，還裝有進氣管和與之相連接的氣體分散管；氨水制備過程中，液氨氣化成氨氣通過列管吸收熱量首先使反應器內(nèi)的純水降溫，然后氨氣通過氣體分散管進入反應器與純水發(fā)生吸收反應，吸收反應產(chǎn)生的熱量除被列管吸收外，同時被吸收反應器內(nèi)的翅片及內(nèi)壁傳導于兩個吸收反應器中間的液氨鋼瓶上，被鋼瓶內(nèi)液氨的氣化過程所吸收，達到列管與翅片雙重交換熱量的目的；既有效地移走了反應過程所放出的熱量，又不斷地供給了液氨氣化所需的熱量，不但有利于反應向產(chǎn)物生成的方向進行，而且為液氨提供了穩(wěn)定的氣化溫度；實現(xiàn)了吸收反應的放熱與液氨氣化的吸熱在體系內(nèi)熱量的直接自行交換，使得氨水制備過程在高效、穩(wěn)定、不需要冷卻水和電的條件下進行與完成。
[0009]所述兩個吸收反應器的頂部裝有列管進氣閥、列管出氣閥、反應器進氣閥、反應器排氣閥，側(cè)面裝有反應器進液閥，底部裝有反應器出液閥；吸收反應器內(nèi)部裝有的翅片分布于吸收反應器內(nèi)壁上，并與吸收反應器內(nèi)壁相焊接；吸收反應器內(nèi)部裝有的氣體分散管置于吸收反應器底部，氣體分散管上分布有散發(fā)氣體的小孔。
[0010]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
[0011]1.實現(xiàn)了吸收反應的放熱與液氨氣化的吸熱在體系內(nèi)熱量的直接自行交換，使得氨水制備過程在高效、穩(wěn)定、節(jié)能的體系中進行與完成。有效地利用了體系自身放出與吸收的熱量能源，避免了環(huán)境溫度變化的影響，提高了反應體系中反應進程的穩(wěn)定性，使氨水生產(chǎn)穩(wěn)定正常的進行，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了冷卻水資源并省去水泵機械與電能的投入。
[0012]2.用本發(fā)明的熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置生產(chǎn)氨水,使液氨的汽化溫度與吸收反應器內(nèi)的溫度相適應，氨的總吸收率可提高到98%以上，大大降低了氨耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，操作簡便，設(shè)備簡單，不僅改善了操作條件，減少了環(huán)境污染，而且有效合理利用能源，顯著提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0014]為了對本發(fā)明能夠詳細的了解，根據(jù)實施例并結(jié)合附圖作進一步詳述。如圖1所示，本發(fā)明的吸收反應器I主要由兩個內(nèi)側(cè)呈筒狀半圓形的吸收反應器1-1、1-2構(gòu)成，1-1作為一級吸收反應器，1-2作為二級吸收反應器；兩個吸收反應器的內(nèi)側(cè)可以與液氨鋼瓶2的外壁緊密接觸，并將液氨鋼瓶2包夾在1-1、1-2兩級吸收反應器中間；兩級吸收反應器的一側(cè)由轉(zhuǎn)軸1-3相連接，兩級吸收反應器底部裝有可使其移動的萬向輪1-7，兩級吸收反應器可以通過轉(zhuǎn)軸做開合移動，可以使液氨鋼瓶2從兩個吸收反應器1-1和1-2中間方便的放入或取出；吸收反應器內(nèi)部裝有列管1-1-7和翅片1-1-10，還裝有進氣管1-1-8和與之相連接的氣體分散管1-1-9。 [0015]生產(chǎn)時將兩個吸收反應器1-1和1-2以1-3為轉(zhuǎn)軸向兩側(cè)打開，將液氨鋼瓶2置于兩個吸收反應器之間、并將吸收反應器合并；由吸收反應器側(cè)面的1-1_5、1-2-5反應器進液閥通入吸收反應器容積2/3~3/4的純水；將氣體導管1-4與液氨鋼瓶2的氣相瓶閥2-1和一級吸收反應器頂部的列管進氣閥1-1-1相連接，將氣體導管1-5與列管出氣閥1-1-2和反應器進氣閥1-1-3相連接，將氣體導管1-6與一級吸收反應器1-1的反應器排氣閥1-1-4和二級吸收反應器1-2的反應器進氣閥1-2-3相連接；依次打開二級吸收反應器1-2的排氣閥1-2-4、進氣閥1-2-3，一級吸收反應器1-1的排氣閥1-1-4、列管出氣閥1_1_2、反應器進氣閥1-1-3、列管進氣閥1-1-1，及液氨鋼瓶2的氣相瓶閥2-1 ;液氨開始氣化，氨氣經(jīng)過氣體導管1-4、列管1-1-7、反應器進氣管1-1-8、氣體分散管1-1-9的小孔分散進入水中被水所吸收生成氨水，與此同時列管吸收反應體系的熱量；吸收反應產(chǎn)生的熱量還通過吸收反應器內(nèi)的翅片1-1-10及內(nèi)壁被與之緊密接觸的液氨鋼瓶2液氨汽化時要吸收的熱量所交換，從而既達到了移走反應過程產(chǎn)生的熱量，又提供了液氨氣化所需的氣化溫度。
[0016]氨氣在一級吸收反應器大部分被吸收后，少量未被吸收的氨氣經(jīng)排氣閥1-1-4、導氣管1-6、反應器進氣閥1-2-3進入二級吸收反應器1-2，再次與水發(fā)生吸收反應；待一級吸收反應器1-1內(nèi)的吸收程度達到要求后，關(guān)閉液氨鋼瓶2的氣相瓶閥2-1，打開一級吸收反應器的排液閥1-1-6放出成品氨水。重新注入純水于一級吸收反應器1-1中，將氣體導管1-4連接于液氨鋼瓶2的氣相瓶閥2-1與二級吸收反應器1-2的列管進氣閥1-2-1上，將氣體導管1-5連接于一級吸收反應器1-1的反應器進氣閥1-1-3與二級吸收反應器1-2的反應器排氣閥1-2-4上，將氣體導管1-6連接于二級吸收反應器1-2的列管出氣閥1-2-2與反應器進氣閥1-2-3上，即將二級反應器改為一級反應器，原來的一級反應器改為二級反應器，繼續(xù)進行吸收反應。
[0017]以下為用本發(fā)明吸收反應裝置與一般方法生產(chǎn)氨水產(chǎn)量的比較，對于一個800升的液氨鋼瓶，其最大充裝量為400千克，生產(chǎn)含氨量為25%的氨水。
【權(quán)利要求】
1.一種熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置，主要由兩個吸收反應器構(gòu)成，其特征是:所述兩個吸收反應器的內(nèi)側(cè)呈筒狀半圓形可以與液氨鋼瓶外壁緊密接觸，能將液氨鋼瓶包夾在兩個吸收反應器中間；所述吸收反應器的一側(cè)由轉(zhuǎn)軸相連接，吸收反應器底部裝有可使其移動的萬向輪，兩個吸收反應器能通過轉(zhuǎn)軸做開合移動，可以使液氨鋼瓶從兩個吸收反應器中間方便的放入或取出；所述吸收反應器內(nèi)部裝有列管和翅片，還裝有進氣管和與之相連接的氣體分散管；氨水制備過程中，液氨氣化成氨氣通過列管吸收熱量首先使反應器內(nèi)的純水降溫，然后氨氣通過氣體分散管進入反應器與純水發(fā)生吸收反應，吸收反應產(chǎn)生的熱量除被列管吸收外，同時被吸收反應器內(nèi)的翅片及內(nèi)壁傳導于兩個吸收反應器中間液氨鋼瓶上，被鋼瓶內(nèi)液氨的氣化過程所吸收，達到列管與翅片雙重交換熱量的目的；既有效地移走了反應過程所放出的熱量，又不斷地供給了液氨氣化所需的熱量，不但有利于反應向產(chǎn)物生成的方向進行，而且為液氨提供了穩(wěn)定的氣化溫度；實現(xiàn)了吸收反應的放熱與液氨氣化的吸熱在體系內(nèi)熱量的直接自行交換，使得氨水制備過程在高效、穩(wěn)定、不需要冷卻水和電的條件下進行與完成。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置，所述兩個吸收反應器的頂部裝有列管進 氣閥、列管出氣閥、反應器進氣閥、反應器排氣閥，側(cè)面裝有反應器進液閥，底部裝有反應器出液閥。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置，所述吸收反應器內(nèi)部裝有的翅片分布于吸收反應器內(nèi)壁上，并與吸收反應器內(nèi)壁相焊接。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的熱量自交換列管翅片雙重式氨水制備裝置，所述吸收反應器內(nèi)部裝有的氣體分散管置于吸收反應器底部，氣體分散管上分布有散發(fā)氣體的小孔。
【文檔編號】C01C1/02GK104016373SQ201410227464
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】李景峰 申請人:李景峰, 內(nèi)蒙古師范大學