專利名稱：冷交-氨冷組合式氨冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種由氨冷器、氨分離器和冷交換熱器組合而成的組合式氨冷
器，屬于氨合成反應裝置中的氨冷凝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)合成氨時，由氫氣和氮氣組成的混合氣在加壓、有催化劑存在的條件下
進行合成反應，反應生成的氨需要在ot: 3(rc的低溫條件下，冷卻冷凝成液體氨后從合
成氣中分離出來，獲得液氨產(chǎn)品；分離液氨后的合成氣(也稱為循環(huán)氣)再補充新鮮氣，送 回合成塔合成氨。出合成塔的合成反應氣的溫度通常在40(TC左右，經(jīng)熱回收后再用水冷卻 可降溫至約40°C ，水冷后的合成反應氣需要送入氨冷系統(tǒng)進一步冷卻冷凝，并進行分離，才 能獲得液氨產(chǎn)品。 現(xiàn)有的氨冷系統(tǒng)，由多組冷交換熱器、氨冷器、液氨分離器設(shè)備組成，其工藝流程 是水冷后的合成反應氣，經(jīng)冷交換熱器換熱，由分離液氨后的低溫合成氣冷卻，再經(jīng)多級氨 冷器冷卻冷凝至0°C 3(TC，使合成反應氣中的大部分氣氨冷卻冷凝為液氨，冷卻冷凝的 液氨由多級液氨分離器分離，獲得液氨產(chǎn)品；分離液氨后的低溫合成氣(循環(huán)氣)送冷交換 熱器，與水冷后的合成反應氣進行熱交換，回收冷量。其工藝流程見附圖1。 上述氨冷系統(tǒng)涉及到冷交換熱器、多級氨冷器、多級液氨分離器等多組設(shè)備，各設(shè) 備間通過管道相連接，冷卻冷凝工藝復雜、流程長，設(shè)備、管道投資大；系統(tǒng)阻力大，冷量利 用率低。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足提供一種冷交換熱器氨 冷器的組合式氨冷器，該組合式氨冷器的冷卻冷凝工藝流程短，冷量利用率高，管道設(shè)備投 資小，系統(tǒng)阻力小。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是 —種冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器，所述氨冷器 由蒸發(fā)室、液氨進口、氣氨出口組成，其特征在于所述蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置有一套管，該套管由中 心內(nèi)管和外管組成，套管的中心內(nèi)管流循環(huán)氣，外管和中心內(nèi)管管間流反應氣；蒸發(fā)室的兩 端還分別連接有氨冷器熱端、氨冷器冷端，氨冷器熱端由管板分割為循環(huán)氣出口室和反應 氣進口室，氨冷器冷端由管板分隔為反應氣出口室和循環(huán)氣進口室；所述套管的中心內(nèi)管 的兩端分別與循環(huán)氣進口室、循環(huán)氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與反應氣 進口室、反應氣出口室相連通。 上述方案中，所述蒸發(fā)室可以設(shè)置為一個，也可以由管板分隔成多個。每個蒸發(fā)室 的頂端可設(shè)置除霧器，以分離氨蒸發(fā)時所帶的氨霧。 上述方案中，為防止套管的中心內(nèi)管受到熱力效應變形，中心內(nèi)管的一端固定連 接于氨冷器熱端的循環(huán)氣出口室管板，中心內(nèi)管的另一端活動連接于氨冷器冷端的循環(huán)氣進口室管板。 上述方案中，為保證中心內(nèi)管活動端的密封性能，中心內(nèi)管與循環(huán)氣出口室管板
之間還設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。所述密封結(jié)構(gòu)可以為"o"型墊圈、填料函、迷宮式密封件任何一種。 與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是本實用新型的冷交氨冷組合式氨冷 器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器，氨冷器由蒸發(fā)室、液氨進口、氣氨出口組成，該 蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置有一套管，該套管由中心內(nèi)管和外管組成；蒸發(fā)室的兩端還分別連接有氨冷 器熱端、氨冷器冷端；所述套管的中心內(nèi)管的兩端分別與氨冷器冷端的循環(huán)氣進口室、熱端 的循環(huán)氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與熱端的反應氣進口室、冷端的反應 氣出口室相連通。 利用本實用新型對水冷后的合成反應氣進行冷卻冷凝時，合成反應氣由氨冷器熱 端的反應氣進口室進入套管外管，液氨從蒸發(fā)室底部加入，在蒸發(fā)室內(nèi)蒸發(fā)帶走熱量達到 冷卻合成反應氣的目的，冷卻后的合成反應氣進入液氨分離器進行氣液分離，分離液氨后 得到低溫的循環(huán)氣，該循環(huán)氣經(jīng)氨冷器冷端的循環(huán)氣進口室進入中心內(nèi)管，逆向與外管內(nèi) 的合成反應氣進行熱交換，利用循環(huán)氣自身的低溫為套管外管內(nèi)的合成反應氣提供冷量， 熱交換后的循環(huán)氣從循環(huán)氣出口室排出。套管外管內(nèi)的合成反應氣經(jīng)蒸發(fā)室和套管傳遞的 冷量同時進行冷卻，最終冷凝為產(chǎn)品液氨。 本實用新型將作為冷交換熱器的套管套設(shè)于氨冷器內(nèi)部，合成反應氣在氨冷器可 同時經(jīng)蒸發(fā)室和套管傳遞的冷量進行冷卻，不僅節(jié)約了管道設(shè)備投資，而且由于管道流程 短，冷量的損耗低、利用率高。另一方面，本實用新型的反應氣冷卻后只需要一臺液氨分離 器進行分離即可，也極大地節(jié)約了設(shè)備成本。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。

[0015]本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中氨冷系統(tǒng)的流程示意圖；圖2是本實用新型實施例1的氨冷器、套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型實施例1的密封件放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型實施例1的流程示意圖；圖5是本實用新型實施例2的氨冷器、套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型實施例2的密封件放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型實施例3的氨冷器、套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型實施例3的密封件放大結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標記為1為冷交換熱器，2、3、4、5為各級氨冷器，6、7、8、9為各級氨分
離器，10為蒸發(fā)室，11為套管，12為中心內(nèi)管，13為外管，14為氨冷器熱端，15為氨冷器冷 端，16為蒸發(fā)室液氨進口 ， 17為蒸發(fā)室氣氨出口 ， 18為循環(huán)氣出口室，19為循環(huán)氣進口室， 20為反應氣進口室，21為反應氣出口室，22為除霧器，23為氨冷器熱端管板，24為氨冷器冷 端管板，25為"0"型墊圈，26為填料函，27為迷宮式密封件，28氨冷器，29液氨分離器，30 為密封件。
具體實施方式
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。 本實用新型實施例中所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器28、液氨分離 器29，所述氨冷器28由蒸發(fā)室10、液氨進口 16、氣氨出口 17組成，所述蒸發(fā)室10內(nèi)設(shè)置 有一套管11，該套管11由中心內(nèi)管12和外管13組成；蒸發(fā)室10的兩端還分別連接有氨 冷器熱端14、氨冷器冷端15，氨冷器熱端14由管板23分隔成獨立的兩個管箱循環(huán)氣出口 室18和反應氣進口室20，氨冷器冷端15由管板24分隔成獨立的兩個管箱反應氣出口室 21和循環(huán)氣進口室19 ;所述套管11的中心內(nèi)管12的兩端分別與循環(huán)氣進口室19、循環(huán)氣 出口室18相連通，所述套管11的外管13的兩端分別與反應氣進口室20、反應氣出口室21 相連通；所述反應器出口室與液氨分離器29、液氨分離器29與循環(huán)氣進口室19之間通過 管道相連接。 上述方案中，所述蒸發(fā)室10可以設(shè)置為一個，也可以由管板分隔成多個。每個蒸 發(fā)室的頂端可設(shè)置除霧器22，以分離氨蒸發(fā)時所帶的氨霧。 上述方案中，為防止套管11的中心內(nèi)管12受到熱力效應變形，中心內(nèi)管12的一 端固定連接于氨冷器熱端的管板23，中心內(nèi)管12的另一端活動連接于氨冷器冷端的管板 24。 上述方案中，為保證中心內(nèi)管12活動端的密封性能，中心內(nèi)管12與管板24之間 還設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)30。所述密封件可以為"O"型墊圈25、填料函26或迷宮式密封結(jié)構(gòu)27。 實施例1 如圖2、圖3、圖4所示，本實施例所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器中，所述蒸氣室 10的直徑為2000mm，被管板分隔成兩個，每個蒸氣室分別設(shè)置有液氨進口 16、氣氨出口 17 和除霧器22。套管外管13的直徑為38mm，長10000mm，中心內(nèi)管12的直徑為20mm，中心內(nèi) 管12的一端固定連接于氨冷器熱端的管板23，中心內(nèi)管12的另一端活動連接于氨冷器冷 端的管板24，中心內(nèi)管12與管板24之間還設(shè)置有"0"型墊圈25。 利用本實施例對水冷后的合成反應氣進行冷卻冷凝時，合成反應氣的壓力為 15MPa，溫度約4(TC，氣流量為100000kg/h，該氣體由氨冷器熱端14的反應氣進口室20進 入套管11的外管13，液氨從蒸發(fā)室10的底部加入，在蒸發(fā)室10內(nèi)蒸發(fā)帶走熱量達到冷卻 合成反應氣的目的，冷卻冷凝后的合成反應氣進入液氨分離器29進行氣液分離，分離液氨 后得到低溫的循環(huán)氣，該循環(huán)氣經(jīng)氨冷器冷端15的循環(huán)氣進口室19進入中心內(nèi)管12，逆向 與外管13內(nèi)的合成反應氣進行熱交換，利用循環(huán)氣自身的低溫為套管11的外管13內(nèi)的合 成反應氣提供冷量，熱交換后的循環(huán)氣的壓力14. 6MPa，溫度約3(TC，氣流量為70000kg/h， 從循環(huán)氣出口室18排出。外管13內(nèi)的合成反應氣經(jīng)蒸發(fā)室和套管傳遞的冷量同時進行冷 卻，高效率地利用了冷量。 實施例2 如圖5、圖6所示，本實施例所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器中，所述蒸氣室10被 管板分隔成4個，每個蒸氣室分別設(shè)置有液氨進口 16、氣氨出口 17和除霧器22。套管ll 的中心內(nèi)管12的一端固定連接于氨冷器熱端的管板23，中心內(nèi)管12的另一端活動連接于
5氨冷器冷端的管板24，中心內(nèi)管12與管板24之間還設(shè)置有填料函26。 實施例3 如圖7、圖8所示，本實施例所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器中，所述蒸氣室10設(shè) 置有液氨進口 16、氣氨出口 17和除霧器22。套管11的中心內(nèi)管12的一端固定連接于氨 冷器熱端的管板23，中心內(nèi)管12的另一端活動連接于氨冷器冷端的管板24，中心內(nèi)管12 與管板24之間還設(shè)置有迷宮式密封件27。
權(quán)利要求一種冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器，所述氨冷器由蒸發(fā)室、液氨進口、氣氨出口組成，其特征在于所述蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置有一套管，該套管由中心內(nèi)管和外管組成，套管的中心內(nèi)管流循環(huán)氣，外管和中心內(nèi)管管間流反應氣；蒸發(fā)室的兩端還分別連接有氨冷器熱端、氨冷器冷端，氨冷器熱端由管板分隔為循環(huán)氣出口室和反應氣進口室，氨冷器冷端由管板分隔為反應氣出口室和循環(huán)氣進口室；所述套管的中心內(nèi)管的兩端分別與循環(huán)氣進口室、循環(huán)氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與反應氣進口室、反應氣出口室相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特征在于所述蒸發(fā)室由管板分 隔成多個蒸發(fā)室。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特征在于所述蒸發(fā)室的頂 端設(shè)置有除霧器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特征在于所述中心內(nèi)管的一端 固定連接于氨冷器熱端的循環(huán)氣出口室管板，中心內(nèi)管的另一端活動連接于氨冷器冷端的 循環(huán)氣進口室管板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特征在于所述中心內(nèi)管與循環(huán) 氣進口室管板之間還設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特征在于所述密封結(jié)構(gòu)為"0"型 墊圈、填料函、迷宮式密封的任何一種。
專利摘要本實用新型公開了一種組合式氨冷器，屬于氨合成反應裝置中的氨冷換熱技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器。氨冷器由蒸發(fā)室、液氨進口、氣氨出口組成，該蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置有一套管，該套管由中心內(nèi)管和外管組成；蒸發(fā)室的兩端還分別連接有氨冷器熱端、氨冷器冷端；所述套管的中心內(nèi)管的兩端分別與氨冷器冷端的循環(huán)氣進口室、熱端的循環(huán)氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與熱端的反應氣進口室、冷端的反應氣出口室相連通。本實用新型組合式氨冷器的冷卻冷凝工藝流程短，冷量利用率高，設(shè)備管道投資小。
文檔編號C01C1/04GK201437507SQ20092030439
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者劉朝慧, 曾紀龍, 李旭初, 秦國安, 羅曉成, 蔣英波 申請人:四川金圣賽瑞化工有限責任公司;四川金象化工產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司;四川藍星機械有限公司