本實(shí)用新型屬于能量回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種合成氨工藝中低溫液氨能量回收裝置。

背景技術(shù)：

合成氨生產(chǎn)工藝中，出氨合成塔的反應(yīng)后氣體，經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐、脫鹽水預(yù)熱器、循環(huán)水冷卻器、冷交換器、氨冷卻器降溫后，去氨分離器分離出產(chǎn)品液氨(溫度-10～-5℃)。低溫液氨和冷凍系統(tǒng)來(lái)的循環(huán)熱氨進(jìn)行換熱，換熱后液氨溫度升到-5～0℃，而液氨作為尿素的合成原料時(shí)，所需溫度為10～20℃，現(xiàn)有工藝對(duì)低溫液氨采取電加熱或者水加熱的方式。這種工藝的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在：①液氨冷量沒(méi)有被完全利用，直接通過(guò)電加熱或者水加熱的方式，一方面造成能源的浪費(fèi)，另一方面增加能源的消耗。②合成氨工藝生產(chǎn)中，循環(huán)水冷卻器出口的合成氣溫度為25～35℃，溫度偏高，直接去冷交換器、氨冷卻器進(jìn)行降溫，造成冷凍系統(tǒng)消耗過(guò)大，夏季氣溫過(guò)高時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)冷凍系統(tǒng)冰機(jī)跳車(chē)事故發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以完全回收低溫冷量、降低冷凍系統(tǒng)負(fù)荷、進(jìn)而降低噸氨電耗又可以降低尿素對(duì)原料液氨的加熱成本的一種合成氨工藝中低溫液氨能量回收裝置。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括循環(huán)水冷卻器出口合成氣裝置、冷凍系統(tǒng)和脫鹽水補(bǔ)蓄水裝置，循環(huán)水冷卻器出口合成氣裝置依次通過(guò)第三換熱器的管程、冷交換器的殼程和氨冷卻器的管程與氨分離器的進(jìn)口相連，氨分離器的頂部設(shè)有氣相出口，氣相出口通過(guò)冷交換器的管程與循環(huán)氣壓縮機(jī)相連，氨分離器的底部設(shè)有液相出口，液相出口通過(guò)管道依次與液位調(diào)節(jié)器、第一換熱器的管程、第二換熱器的管程和尿素界區(qū)相連；冷凍系統(tǒng)的出口通過(guò)第一換熱器的殼程和氨冷卻器的殼程與冷凍系統(tǒng)的進(jìn)口相連；脫鹽水補(bǔ)蓄水裝置通過(guò)第一閥門(mén)與三通相連，三通的第二端通過(guò)第二換熱器的殼程、脫鹽水泵和第三換熱器的殼程與三通的第三端相連。

本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以回收低溫冷量、降低冷凍系統(tǒng)負(fù)荷、進(jìn)而降低噸氨電耗又可以降低尿素對(duì)原料液氨的加熱成本的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與實(shí)用新型相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，本實(shí)用新型為一種合成氨工藝中低溫液氨能量回收裝置，包括循環(huán)水冷卻器出口合成氣裝置12、冷凍系統(tǒng)4和脫鹽水補(bǔ)蓄水裝置7，循環(huán)水冷卻器出口合成氣裝置12依次通過(guò)第三換熱器13的管程、冷交換器14的殼程和氨冷卻器15的管程與氨分離器1的進(jìn)口相連，氨分離器1的頂部設(shè)有氣相出口17，氣相出口17通過(guò)冷交換器14的管程與循環(huán)氣壓縮機(jī)16相連，氨分離器1的底部設(shè)有液相出口11，液相出口11通過(guò)管道依次與液位調(diào)節(jié)器2、第一換熱器3的管程、第二換熱器5的管程和尿素界區(qū)6相連；冷凍系統(tǒng)4的出口通過(guò)第一換熱器3的殼程和氨冷卻器15的殼程與冷凍系統(tǒng)4的進(jìn)口相連；脫鹽水補(bǔ)蓄水裝置7通過(guò)第一閥門(mén)8與三通10相連，三通10的第二端通過(guò)第二換熱器5的殼程、脫鹽水泵9和第三換熱器13的殼程與三通10的第三端相連。

本實(shí)用新型的工作原理是：合成氣在氨冷卻器15進(jìn)一步被降溫，形成氣、液混合物，氣液混合物進(jìn)入氨分離器1中被分離，其中氣相通過(guò)氨分離器1頂部的氣相出口17進(jìn)入冷交換器14的管程和來(lái)自第三換熱器13的合成氣進(jìn)行換熱而被回收冷量，換熱后的合成氣去循環(huán)氣壓縮機(jī)16作為新的一輪循環(huán)氣，液相的低溫液氨通過(guò)氨分離器1的底部液相出口11依次與液位調(diào)節(jié)器2、第一換熱器3的管程、第二換熱器5的管程和尿素界區(qū)6相連，其中液位調(diào)節(jié)器2控制著氨分離器1的液位和管路中液氨的壓力。

在工作中，首先低溫液氨，溫度為-10～-5℃先和冷凍系統(tǒng)4來(lái)的熱氨，溫度為10～32℃在第一換熱器3中進(jìn)行換熱，降溫后的冷氨，溫度為3～14.5℃去氨冷卻器15作為制冷介質(zhì)，氣化后的氨去冷凍系統(tǒng)4重新循環(huán)使用。然后低溫液氨，溫度為-5～0℃繼續(xù)和高溫脫鹽水管路送來(lái)的高溫脫鹽水，壓力為0.2～0.3MPa，溫度為15～25℃，在第二換熱器5中進(jìn)行換熱，加熱后的低溫液氨，溫度為10～20℃送尿素界區(qū)6，降溫后的脫鹽水，溫度為8～18℃經(jīng)脫鹽水泵9提壓，壓力為0.4～0.6MPa，再經(jīng)低溫脫鹽水管送到第三換熱器13的殼程與循環(huán)水冷卻器出口合成氣裝置12中的合成氣進(jìn)行換熱，降溫后的合成氣再去冷交換器14殼程、氨冷卻器15的管程分別和氨分離器1氣相出口17、第一換熱器3殼程來(lái)的降溫后的冷氨進(jìn)行換熱，最后去氨分離器1分離，如此循環(huán)。

在本裝置中，脫鹽水補(bǔ)蓄水裝置7作為系統(tǒng)開(kāi)停車(chē)脫鹽水的補(bǔ)水、蓄水裝置，其中流量通過(guò)閥門(mén)8控制，正常時(shí)運(yùn)營(yíng)時(shí)，脫鹽水的消耗也通過(guò)此裝置進(jìn)行補(bǔ)充。通過(guò)設(shè)置第二換熱器5能夠使液氨和脫鹽水換熱器的設(shè)計(jì)既滿(mǎn)足下游工序尿素對(duì)原料液氨溫度的需要，又滿(mǎn)足低溫液氨能量的完全合理利用。通過(guò)設(shè)置第三換熱器13能夠?qū)⒅频玫牡蜏孛擕}水用于降低循環(huán)水冷卻器出口合成氣溫度，進(jìn)而降低冷凍系統(tǒng)的消耗。設(shè)置脫鹽水泵9的目的是由于脫鹽水使用崗位、脫鹽水輸送管路、換熱器等造成的阻力損失，使得第二換熱器5出口的低溫脫鹽水壓力很難滿(mǎn)足要求，故需脫鹽水泵9提壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型在低溫液氨能量合理利用方面有顯著效果，一方面可以回收低溫冷量、降低冷凍系統(tǒng)負(fù)荷、進(jìn)而降低噸氨電耗；另一方面降低尿素對(duì)原料液氨的加熱成本。在能量合理利用方面，根據(jù)低溫液氨所需升高的溫度，用高溫脫鹽水合理回收其具有的冷量，再將降溫后的脫鹽水用于降低循環(huán)水冷卻器出口溫度。在降低冷凍系統(tǒng)負(fù)荷、降低噸氨電耗和降低尿素對(duì)原料液氨的加熱成本方面，第三換熱器13使進(jìn)入冷交換器14的合成氣溫度降低，則進(jìn)入氨冷卻器15的溫度亦會(huì)降低，進(jìn)而氨冷卻器15的負(fù)荷、冷凍系統(tǒng)4的負(fù)荷隨之降低，冷凍系統(tǒng)的電耗占合成氨噸氨電耗的很大一部分，則噸氨電耗也會(huì)有所降低。目前合成氨工藝雖利用冷凍熱氨對(duì)低溫液氨冷量進(jìn)行回收，但其對(duì)液氨冷量回收不徹底，導(dǎo)致低溫液氨仍需要水或者電加熱，而本實(shí)用新型完善此冷量回收系統(tǒng)的不足，根據(jù)液氨溫度、壓力合理設(shè)計(jì)脫鹽水量，完全省去尿素對(duì)原料液氨的加熱工序，降低了生產(chǎn)成本。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“頂部”、“底部”等等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“連接”、“設(shè)”等等應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。上文的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式、變更和改造均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。