一種合成氨優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于合成氨技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及合成氨優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)，尤其涉及一種在現(xiàn)有的合成氨系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造而具有良好效果的合成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氨氣，Ammonia，NH3，無色氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味；密度0.7710，相對(duì)密度
0.5971(空氣=1.00);易被液化成無色的液體，在常溫下加壓即可使其液化(臨界溫度132.4°C，臨界壓力11.2兆帕，S卩112.2大氣壓)，沸點(diǎn)-33.5°C，也易被固化成雪狀固體，熔點(diǎn)_77.75°C;溶于水、乙醇和乙醚。在高溫時(shí)會(huì)分解成氮?dú)夂蜌錃猓羞€原作用;有催化劑存在時(shí)可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、銨鹽和胺類等?？捎傻蜌渲苯雍铣啥频谩Ｄ茏苽つw、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入過多，能引起肺腫脹，以至死亡。
[0003]氨用于制造氨水、氮肥(尿素、碳銨等)、復(fù)合肥料、硝酸、銨鹽、純堿等，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維等領(lǐng)域。含氮無機(jī)鹽及有機(jī)物中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。此外，液氨常用作制冷劑，氨還可以作為生物燃料來提供能源。
[0004]工業(yè)上氨是以哈伯法通過他和出在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而制成:
[0005]N2+3H2==高溫高壓催化劑===2NH3(可逆反應(yīng))
[0006]ΔγΗΘ =-92.4kJ/mol
[0007]工業(yè)制氨絕大部分是在高壓、高溫和催化劑存在下由氮?dú)夂蜌錃夂铣芍频谩５獨(dú)庵饕獊碓从诳諝?氫氣主要來源于含氫和一氧化碳的合成氣(純氫也來源于水的電解)。由氮?dú)夂蜌錃饨M成的混合氣即為合成氨原料氣。
[0008]在氨的工業(yè)化生產(chǎn)中，通常采用合成塔進(jìn)行合成，合成塔后面設(shè)置熱量回收與冷凝結(jié)構(gòu)，用于回收反應(yīng)氣中的熱量和將氨氣冷凝為液氨，剩余的氣體循環(huán)使用，再送入合成塔中。其基本過程為:a、合成塔的二出氣依次與廢熱鍋爐、軟水加熱器進(jìn)行換熱，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進(jìn)行熱交換(將二入氣升溫至130-145°C)，換熱后的反應(yīng)氣經(jīng)水冷卻器進(jìn)行降溫;b、降溫后的反應(yīng)氣經(jīng)氨分離器分離部分液氨(很少一部分)，分離液氨后的反應(yīng)氣經(jīng)冷交換器與步驟c中的混合氣進(jìn)行換熱降溫，再經(jīng)氨冷凝器進(jìn)行冷凝;c、剩余的反應(yīng)氣與新鮮的氣體混合后送入冷交換器與步驟b中的反應(yīng)氣進(jìn)行換熱升溫，分離液氨，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機(jī)送入合成塔。
[0009]當(dāng)然，現(xiàn)有技術(shù)中也有上述技術(shù)的不同實(shí)施方式，但大體上按照上述思路而來。
[0010]如申請(qǐng)?zhí)枮?01320331977.2的專利公開了一種合成氨系統(tǒng)，包括依次連接的冷交換器、循環(huán)機(jī)、熱交換器、合成塔、中置鍋爐，以及氨分離器和氨冷器，其中冷交換器還與氨分離器和氨冷器依次連接。本實(shí)用新型的工作流程如下:從壓縮七段來的合格精煉氣，與經(jīng)過氨冷后的循環(huán)氣混合進(jìn)入冷交換器，分離掉部分液氨和油水后進(jìn)入循環(huán)機(jī)，再?gòu)难h(huán)機(jī)出來經(jīng)過油分后，進(jìn)入熱交換器中進(jìn)行升溫，后進(jìn)入合成塔中進(jìn)行氨合成反應(yīng)，氣體經(jīng)底部換熱器引出進(jìn)中置鍋爐與中置鍋爐的內(nèi)水換熱產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入蒸汽總管，而后從中置鍋爐出來經(jīng)合成塔底部換熱器進(jìn)行換熱，換熱后出合成塔再經(jīng)過熱交換器、水冷降溫后進(jìn)入冷交換器上部換熱器，出來進(jìn)氨分離器，在氨分離器中分離掉部分液氨后進(jìn)入氨冷器進(jìn)一步冷卻，冷卻后的循環(huán)氣與新鮮的氣體混合后一起進(jìn)入冷交換器，如此反復(fù)循環(huán)，氨分離器和冷交換器分離出的液氨送冷凍氨貯槽。一部分貯槽來液氨進(jìn)入氨冷器，蒸發(fā)后送冷凍循環(huán)使用。
[0011]如申請(qǐng)?zhí)枮?01310548141.2的專利公開了一種合成氨生產(chǎn)過程中的新型制冷的方法，包括以下步驟:
[0012]a、出合成塔的合成反應(yīng)氣經(jīng)過換熱器回收高位熱能后降為106°C，反應(yīng)氣再經(jīng)過氨蒸發(fā)器的管程進(jìn)行冷卻，氨蒸發(fā)器從下部殼程中加入液氨制冷劑，液氨在氨蒸發(fā)器殼程上部蒸發(fā)出2.1!11?&、801的氣氨，反應(yīng)氣經(jīng)過氨蒸發(fā)器的管程后溫度降為681，然后進(jìn)入水冷卻器，經(jīng)水冷卻器冷卻后反應(yīng)氣降為30°C ;
[0013]b、出水冷卻器的反應(yīng)氣進(jìn)入冷交換器后冷卻到10°C，再進(jìn)入氨冷凝器的管程進(jìn)行冷卻，氨冷凝器從下部殼程中加入液氨制冷劑，液氨在氨冷凝器殼程上部蒸發(fā)出1.7mpa、5°C的氣氨，反應(yīng)氣經(jīng)過氨冷凝器的管程降低至_2°C、然后進(jìn)入冷交換器下部的氨液分離裝置，分離其中的液氨，送至液氨儲(chǔ)罐，剩余的反應(yīng)氣作為循環(huán)氣去循環(huán)機(jī)，返回到合成塔;C、氨蒸發(fā)器中蒸發(fā)出2.lMpa、80°C的中壓氣氨進(jìn)入氨噴射器的噴射室，氨冷凝器蒸發(fā)出的
0.17Mpa、5°C的低壓氣氨進(jìn)入氨噴射器的吸入室，在噴射器中中低壓氣氨混合擴(kuò)壓至
1.2Mpa、55°C后，進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器冷凝成30°C液氨后，進(jìn)入氨儲(chǔ)槽。
[0014]申請(qǐng)人在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)過程中發(fā)現(xiàn)如下問題:
[0015]1、現(xiàn)有技術(shù)中合成二出氣經(jīng)廢熱鍋爐換熱降溫至190_200°C，再通過軟水加熱器換熱后降溫至165-175°C，部分熱量由軟水加熱器的熱水帶至管網(wǎng)，致使熱交換器的熱氣出口(合成塔的二入氣)溫度低(130-145°C左右)，相對(duì)降低了系統(tǒng)循環(huán)量。
[0016]2、由于合成氨中水冷卻器采用循環(huán)水閉路循環(huán)，冷卻水溫度32°C左右，致使出水冷卻器后的循環(huán)氣的溫度大于36°C，循環(huán)氣中的氨基本上沒有液化，氨分離器基本上沒有氨可分離，合成循環(huán)氣全部在冷交換器內(nèi)分離出來，這樣大大增加了冷交換器的負(fù)荷，合成塔進(jìn)口氨含量在2.7%左右。
[0017]以上兩點(diǎn)造成進(jìn)合成塔的氣氨含量高，系統(tǒng)循環(huán)量變小，氨合成正反應(yīng)受到抑制，總轉(zhuǎn)化率降低，系統(tǒng)壓力增高，電耗升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]為了解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種合成氨優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)，采用現(xiàn)有的合成氨系統(tǒng)進(jìn)行改造，能有效降低整個(gè)系統(tǒng)的壓力和氨循環(huán)量。所述技術(shù)方案如下:
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種合成氨優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)，包括合成塔、廢熱鍋爐、熱交換器、軟水加熱器、水冷卻器、冷交換器、氨分離器、氨冷凝器和循環(huán)壓縮機(jī);所述合成塔的二出氣出口與廢熱鍋爐的進(jìn)氣口連接，所述廢熱鍋爐的出氣口與熱交換器的熱氣進(jìn)口連接，所述熱交換器的冷氣出口與軟水加熱器、水冷卻器依次連接，所述熱交換器熱的冷氣進(jìn)口與合成塔的一出氣出口連接，所述熱交換器的熱氣出口與合成塔的二入氣進(jìn)口連接，所述冷交換器的熱氣進(jìn)口與水冷卻器連接，所述冷交換器的冷氣出口與氨分離器、氨冷凝器依次連接，所述冷交換器的冷氣進(jìn)口與氨冷凝器連接，所述冷交換器的熱氣出口、循環(huán)壓縮機(jī)和合成塔依次連接，所述液氨儲(chǔ)罐與氨冷凝器和冷交換器連接。
[0020]其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的冷交換器的冷氣進(jìn)口與第一油分離器連接，所述第一油分離器與原料氣供氣口之間設(shè)有原料氣冷卻器。
[0021]其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的循環(huán)壓縮機(jī)與合成塔之間設(shè)有第二油分離器。
[0022]其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的循環(huán)壓縮機(jī)與合成塔的一入氣進(jìn)口和二入氣進(jìn)口連接。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:合成工藝改造后，廢熱鍋爐出口的190-200°C循環(huán)氣直接至熱交換器與合成二進(jìn)氣換熱，二進(jìn)氣溫度可提高至165-175°C，可提高2個(gè)氨凈值的循環(huán)量，同時(shí)降低了進(jìn)水冷卻器氣體10°C左右，循環(huán)氣經(jīng)水冷卻器及冷交換器降溫后，進(jìn)氨分離器循環(huán)氣溫度由原36°C以上降至18°C以下，循環(huán)氣中40%-50%氨在氨分中分離出，55%的氨進(jìn)一步在冷交換器中分離出，合成循環(huán)氣中的氨含量可降至1.7%以下，氫氮?dú)廪D(zhuǎn)化率可提高2個(gè)百分點(diǎn)，合成系統(tǒng)的