本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法和裝置，屬于合成氨技術(shù)領(lǐng)域。方法包括以下步驟：a、合成塔的二出氣經(jīng)廢熱鍋爐進行熱量回收，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進行熱交換，換熱后的反應(yīng)氣依次經(jīng)軟水加熱器和水冷卻器進行降溫；b、降溫后的反應(yīng)氣經(jīng)冷交換器與步驟c中的混合氣進行換熱降溫，再經(jīng)氨分離器分離部分液氨，分離液氨的反應(yīng)氣經(jīng)氨冷凝器進行冷凝；c、剩余的反應(yīng)氣與原料氣混合后，經(jīng)冷交換器分離液氨后再與步驟b中的反應(yīng)氣進行換熱升溫，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機送入合成塔。在該系統(tǒng)中合成進口氨含量由原來的2.7%降至2.1%，出口氨含量由原來的11.5%略漲至12.4%。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法和裝置
本專利技術(shù)屬于合成氨
，特別涉及一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法和裝置，尤其涉及一種在現(xiàn)有的合成氨系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改造而具有良好效果的合成氨的方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
氨氣，Ammonia，NH3，無色氣體，有強烈的刺激氣味；密度0.7710，相對密度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℃，臨界壓力11.2兆帕，即112.2大氣壓），沸點-33.5℃，也易被固化成雪狀固體，熔點-77.75℃；溶于水、乙醇和乙醚。在高溫時會分解成氮氣和氫氣，有還原作用；有催化劑存在時可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、銨鹽和胺類等。可由氮和氫直接合成而制得。能灼傷皮膚、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入過多，能引起肺腫脹，以至死亡。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。含氮無機鹽及有機物中間體、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。工業(yè)上氨是以哈伯法通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而制成：N2+3H2==高溫高壓催化劑===2NH3（可逆反應(yīng)）△rHθ=-92.4kJ/mol工業(yè)制氨絕大部分是在高壓、高溫和催化劑存在下由氮氣和氫氣合成制得。氮氣主要來源于空氣；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）。由氮氣和氫氣組成的混合氣即為合成氨原料氣。在氨的工業(yè)化生產(chǎn)中，通常采用合成塔進行合成，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、軟水加熱器進行換熱，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進行熱交換（將二入氣升溫至130-145℃），換熱后的反應(yīng)氣經(jīng)水冷卻器進行降溫；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中的混合氣進行換熱降溫，再經(jīng)氨冷凝器進行冷凝；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)氣進行換熱升溫，分離液氨，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機送入合成塔。當(dāng)然，現(xiàn)有技術(shù)中也有上述技術(shù)的不同實施方式，但大體上按照上述思路而來。如申請?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、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。本專利技術(shù)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)氣混合進入冷交換器，分離掉部分液氨和油水后進入循環(huán)機，再從循環(huán)機出來經(jīng)過油分后，進入熱交換器中進行升溫，后進入合成塔中進行氨合成反應(yīng)，氣體經(jīng)底部換熱器引出進中置鍋爐與中置鍋爐的內(nèi)水換熱產(chǎn)生蒸汽進入蒸汽總管，而后從中置鍋爐出來經(jīng)合成塔底部換熱器進行換熱，換熱后出合成塔再經(jīng)過熱交換器、水冷降溫后進入冷交換器上部換熱器，出來進氨分離器，在氨分離器中分離掉部分液氨后進入氨冷器進一步冷卻，冷卻后的循環(huán)氣與新鮮的氣體混合后一起進入冷交換器，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入氨冷器，蒸發(fā)后送冷凍循環(huán)使用。如申請?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：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℃，反應(yīng)氣再經(jīng)過氨蒸發(fā)器的管程進行冷卻，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2.1mpa、80℃的氣氨，反應(yīng)氣經(jīng)過氨蒸發(fā)器的管程后溫度降為68℃，然后進入水冷卻器，經(jīng)水冷卻器冷卻后反應(yīng)氣降為30℃；b、出水冷卻器的反應(yīng)氣進入冷交換器后冷卻到10℃，再進入氨冷凝器的管程進行冷卻，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℃的氣氨，反應(yīng)氣經(jīng)過氨冷凝器的管程降低至-2℃、然后進入冷交換器下部的氨液分離裝置，分離其中的液氨，送至液氨儲罐，剩余的反應(yīng)氣作為循環(huán)氣去循環(huán)機，返回到合成塔；c、氨蒸發(fā)器中蒸發(fā)出2.1Mpa、80℃的中壓氣氨進入氨噴射器的噴射室，氨冷凝器蒸發(fā)出的0.17Mpa、5℃的低壓氣氨進入氨噴射器的吸入室，在噴射器中中低壓氣氨混合擴壓至1.2Mpa、55℃后，進入蒸發(fā)式冷凝器冷凝成30℃液氨后，進入氨儲槽。申請人在實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)過程中發(fā)現(xiàn)如下問題：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℃，再通過軟水加熱器換熱后降溫至165-175℃，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℃左右），相對降低了系統(tǒng)循環(huán)量。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℃左右，致使出水冷卻器后的循環(huán)氣的溫度大于36℃，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，合成塔進口氨含量在2.7%左右。以上兩點造成進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。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本專利技術(shù)實施例提供了一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法和裝置，采用現(xiàn)有的合成氨系統(tǒng)進行改造，能有效降低整個系統(tǒng)的壓力和氨循環(huán)量。所述技術(shù)方案如下：一方面，本專利技術(shù)實施例提供了一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法，該方法包括以下步驟：a、合成塔的二出氣經(jīng)廢熱鍋爐進行熱量回收，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進行熱交換，換熱后的反應(yīng)氣依次經(jīng)軟水加熱器和水冷卻器進行降溫；b、降溫后的反應(yīng)氣經(jīng)冷交換器與步驟c中的混合氣進行換熱降溫，再經(jīng)氨分離器分離部分液氨，分離液氨的反應(yīng)氣經(jīng)氨冷凝器進行冷凝；c、剩余的反應(yīng)氣與原料氣混合后，經(jīng)冷交換器分離液氨后再與步驟b中的反應(yīng)氣進行換熱升溫，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機送入合成塔。進一步地，本專利技術(shù)實施例中的原料氣經(jīng)冷卻器和油分離器進行處理。進一步地，本專利技術(shù)實施例中的循環(huán)壓縮機輸出的混合氣送合成塔的一入氣進口或二入氣進口。具體地，本專利技術(shù)實施例提供的包括以下步驟：a、合成塔的二出氣經(jīng)廢熱鍋爐進行熱量回收降溫至190-200℃，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進行熱交換降溫至135-145℃，換熱后的反應(yīng)氣依次經(jīng)軟水加熱器降溫至112-118℃和水冷卻器降溫至35-40℃；b、降溫后的反應(yīng)氣經(jīng)冷交換器與步驟c中的混合氣進行換熱降溫至20℃以下，再經(jīng)氨分離器分離部分液氨，分離液氨的反應(yīng)氣經(jīng)氨冷凝器進行冷凝；c、剩余的反應(yīng)氣與原料氣混合經(jīng)冷交換器分離液氨后再與步驟b中來自水冷卻器的反應(yīng)氣進行換熱升溫，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機送合成塔的一入氣進口或二入氣進口。另一方面，本專利技術(shù)實施例還提供了一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進裝置，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；所述合成塔的二出氣出口與廢熱鍋爐的進氣口連接，所述廢熱鍋爐的出氣口與熱交換器的熱氣進口連接，所述熱交換器的冷氣出口與本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法，其特征在于，包括以下步驟：a、合成塔的二出氣經(jīng)廢熱鍋爐進行熱量回收，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進行熱交換，換熱后的反應(yīng)氣依次經(jīng)軟水加熱器和水冷卻器進行降溫；b、降溫后的反應(yīng)氣經(jīng)冷交換器與步驟c中的混合氣進行換熱降溫，再經(jīng)氨分離器分離部分液氨，分離液氨的反應(yīng)氣經(jīng)氨冷凝器進行冷凝；c、剩余的反應(yīng)氣與原料氣混合后，經(jīng)冷交換器分離液氨后再與步驟b中的反應(yīng)氣進行換熱升溫，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機送入合成塔。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法，其特征在于，包括以下步驟：a、合成塔的二出氣經(jīng)廢熱鍋爐進行熱量回收降溫至190-200℃，反應(yīng)氣再經(jīng)熱交換器與合成塔的一出氣進行熱交換降溫至135-145℃，換熱后的反應(yīng)氣依次經(jīng)軟水加熱器降溫至112-118℃和水冷卻器降溫至35-40℃；b、降溫后的反應(yīng)氣經(jīng)冷交換器與步驟c中的混合氣進行換熱降溫至20℃以下，再經(jīng)氨分離器分離部分液氨，分離液氨的反應(yīng)氣經(jīng)氨冷凝器進行冷凝；c、剩余的反應(yīng)氣與原料氣混合經(jīng)冷交換器分離液氨后再與步驟b中來自水冷卻器的反應(yīng)氣進行換熱升溫，升溫后的混合氣通過循環(huán)壓縮機送合成塔的一入氣進口或二入氣進口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進的方法，其特征在于，所述原料氣經(jīng)冷卻器和油分離器進行處理。3.一種合成氨合成系統(tǒng)優(yōu)化改進裝置，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；其特征在于，所述合成塔的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李小洪，葉良俊，王懷國，曹理軍，祝翠華，呂景祥，查炎華，胡玉峰，
申請(專利權(quán))人：湖北祥云集團化工股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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