CN100393392C - 氨合成驰放气等压回收塔 - Google Patents

Abstract

一种氨合成驰放气等压回收塔，塔壁外设有氨水排放管，驰放气进出口，软水进口；塔内若干块塔板将塔腔分隔成若干层两种类型的单元层，其特征是：塔内间隔式增设了换热单元层，换热器直接置放在其中；吸收单元层的塔板上密布轴向通孔，每个通孔上设有一个泡罩；泡罩由竖直状的升气道，以及扣在其外围的罩壳两部分构成。本发明由于将外置换热器改成了内置换热器，并且按照氨气与水的反应特性来设置，使溶解热能及时移走，达到了塔内温度分布均匀，降温效果好的目的。再者，用泡罩替代了原来的升气管结构，大大增加了氨气和水的反应面积，改进后的塔顶驰放气出口氨气浓度小于0.5%，氨水浓度为25%左右，效果明显。

Description

氨合成驰放气等压回收塔

技术领域

本发明涉及易溶解气体回收，并且溶解热较大的一种化工设备，尤其是属于液氨生产过程中，用于回收氨合成驰放气的等压回收塔。

背景技术

在液氨生产过程中，合成塔内通常有氢气、氮气和甲烷三种气体存在，氢气和氮气用于合成液氨，但甲烷不参与反应，因此，随着甲烷的不断积累，至一定浓度时就需要定期排放，这种带有甲烷的气体即为氨合成驰放气。驰放气内除含有甲烷外，往往还含有大量的氨气，氨气是液氨产品气化状态下的气体，回收后即得液氨产品，如果将其排放不但可惜还会污染环境。等压回收塔就是用于回收氨气的一种设备，它通过管道与氨合成塔驰放气出口串接相通，氨合成驰放气放空阀在回路中用于控制驰放气的排放。

公知公用技术中一种应用比较广泛的等压回收塔的结构如图1所示，图1是该塔的外部形状及内部结构示意图，塔的大小随产量变化各异，塔的外形一般呈竖直状，塔外壁由下往上分别设有：氨水排放管1，底层氨水进口1B，驰放气进口3A，一层氨水出口1A，软水进口4，驰放气出口3B，二层氨水出口2A，一层氨水进口2B。驰放气进口3A与合成塔的驰放气排气管相通。一层氨水出口1A与底层氨水进口1B之间串接了外置换热器，二层氨水出口2A与一层氨水进口2B之间也串接了外置换热器，图中未画出外置换热器，串接外置换热器的目的是解决氨气回收过程中会产生大量的热量。

塔内结构：若干块塔板5将塔内空间分隔成若干个吸收单元层，每层间由上往下设降液管6，降液管6的出口与下一层相通，直至塔的二层7，降液管6的出液口61与其上部的塔板5之间具有间隙。另外，由下往上每层设有升气管8，升气管进口81设在下一层，升气管8弯曲后形成一根平铺的底管82，底管82的上壁开有很多出气孔。

氨气溶解在水中的反应具有如下特性：常温常压下溶解度约为1∶700，并且溶液温度越低对溶解越有利，并且氨气在水中的溶解热非常大，溶解量越大所产生的溶解热就越大。这种塔的工作过程如下：

1、驰放气：携带着氨气的驰放气从塔下部的驰放气进口3A进入塔底层后，从升气管进口81进入上一层升气管8内，然后折向底管82，从底管82的出气孔冲出与液体混合(图1只在顶层画出了液体，实际上从顶层至二层7，每一层都有相应的液体)，液体与氨气结合生成氨水，由于刚进入塔的驰放气内的氨气比例高，在塔下面的几层反应也特别激烈，释放的热量也特别多(在底层设置换热器就这个道理)，驰放气从一层的液体层出来后，再通过升气管进口进入二层7内，然后，一层一层往上升，氨气被逐层吸收，且含量越来越低，最终，驰放气从塔顶的驰放气出口3B排出到下一工序。

2、液体：软水从软水进口4进入，流至顶层塔板5上，当液面高出降液管6的出液口61时，溢出流到下一层，直至流到二层7经二层氨水出口2A由外置换热器降温后经一层氨水进口2B流到一层内，再经一层氨水出口1A由外置换热器降温后经底层氨水进口1B流到底层，底层氨水经氨水排放管1排出。

在实际应用中上述氨等压回收塔存在下述缺陷：塔内温度分布极不均匀，没有换热的塔板温度很高，严重影响氨气在水中的溶解，降温效果差，驰放气在塔内和液体接触面积小，从塔顶的驰放气出口3B排出的驰放气中的氨气含量为5％左右；回收率低，回收的氨水浓度为12％左右。

发明内容

为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种具有新型结构的氨合成驰放气等压回收塔，该塔具有降温效果好，驰放气在塔内气液接触充分，排出的氨气浓度低，氨水中氨回收率高的优点。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：该氨合成驰放气等压回收塔的结构包括换热器，以及设在塔外壁上的氨水排放管，驰放气进出口、软水进口；塔内由若干块塔板塔腔分隔成若干层吸收单元层，其特征是：塔腔内间隔式增设了换热单元层，换热器直接置放在该换热单元层中；吸收单元层的塔板上密布轴向通孔，每个通孔上设有一个泡罩；泡罩由竖直状的升气道，以及扣在其外围的罩壳两部分构成，罩壳基部壁上设有出气孔。

换热单元层由下往上间隔式设置的密度渐小。

本发明在具体实施时，泡罩上出气孔形状为轴向设置的细槽。

有益效果：与现有技术相比，本发明由于将外置换热器改成了内置换热器，并且按照氨气与水的反应特性以及塔腔下部反应激烈、释放热量多的实际情况设置内置换热器。旧塔采用塔底换热，塔顶到塔底温度逐渐升高，所有的热量集中到最后的两块塔板(第三块塔板以上的温度还是很高，很大程度上限制了塔底氨水的浓度的提高和塔顶出口氨气浓度的降低)，外置换热器的作用只是将已经吸收完毕的氨水温度降下来，不能起到提高氨水浓度的作用，新塔采用塔内换热，换热器在塔内分布，及时将各塔板的吸收热移走，使整个塔的温度保持相对均匀，不存在温度过高影响吸收效果的现象。

再者，用泡罩替代了原来的升气管结构，采用泡罩塔板，液气接触面积增大，大大增加了氨气和水的反应面积，吸收能力加强，新塔新塔每层塔板液位在120mm左右，塔底到塔的阻力小(旧塔每层塔板液位在700mm左右，系统阻力大，塔顶和塔底压力分布不均)。

最后，新塔换热器液相从上至下自然对流，不用考虑旧塔塔外换热时液体流动所需要的推动力。

实践证明：改进后的塔顶驰放气出口氨气浓度小于0.5％，氨水浓度为25％左右，效果明显。

图面说明

图1为现有技术中一种等压回收塔的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的整塔局部剖视结构示意图；

图3为图2中A部位的放大结构图；

图4为图2中沿A-A剖切后的换热单元层俯视结构示意图；

图5为图3中吸收单元层10的俯视结构示意图；

图6为图3中泡罩13的放大结构示意图。

具体实施方式

图中序号分别为：氨水排放管1，一层氨水出口1A，底层氨水进口1B，二层氨水出口2A，一层氨水进口2B，驰放气进口3A，驰放气出口3B，软水进口4，液体层41，塔板5，降液管6，降液管管口61，二层7，升气管8，升气管管口81，底管82；吸收单元层10，换热器11，换热器冷却水进口11a，换热器冷却水出口11b，降液左隔板12，降液右隔板121，泡罩13，塔壁14，升气隔板15，升气通道151，换热单元层16，升气道17，升气道口171，定位臂172，罩壳18，出气孔181。

图2示出了一个实施例的整塔局部剖视结构。该塔外形与现有技术图1的塔基本相同，塔下部设氨水排放管1，近底部设驰放气进口3A，上部设软水进口4，塔顶设驰放气出口3B，驰放气出口3B上与现有技术一样设有塔调压阀，用于调节塔腔压力。

参见图3，并结合图4、图5。图3是图2中A部的局部放大图，它示出了两个换热单元层16和一个吸收单元层10的结构，塔内结构就是由间隔式的换热单元层16和吸收单元层10构成的。

所谓间隔式设置就是换热单元层16与吸收单元层10相互交错设置，当然，如果在塔的底部考虑到热量多，也可以连续设置几个换热单元层16，设置原则可根据热量的梯度变化情况来考虑，一般来说塔底密度大一些，越向上密度越小，换热单元层16可以少设，甚至不设。

换热单元层16中设有换热器11，换热器11的左右位置上竖直状分别设有降液左隔板12，降液右隔板121，降液隔板与塔内壁构成降液通道。降液通道呈一左一右设置，图3中的剪头表示液体即软水流动方向，从软水进口4进入的软水一层一层往下流，如果流经吸收单元层10就与从泡罩13出来的驰放气进行反应，氨气与水生成氨水并放出热量；流经换热单元层16时，液体被换热器内的冷却水降温后继续向下流，直至从氨水排放管1排出该塔。

与软水进行反应的驰放气从驰放气进口3A进塔后，由下往上逐层上升。至换热单元层16时，则从升气隔板15与塔内壁围成的升气通道151(参见图4)上升至该层顶部(即吸收单元层10的塔板5的下方，如果换热单元层16是几层连续设置的，则继续沿着相应的升气通道151上升)。

参见图6，泡罩13由竖直状的升气道17和连接在其外围的罩壳18构成，罩壳18由定位臂172经紧固件固定在升气道17的管壁上。

下层的驰放气从升气道口171进入升气道17，到达顶部后在罩壳18作用下折向下部从出气孔181出来，与软水层接触溶解。由于很多泡罩13均匀分布在塔板5上，泡罩13近底部的外围底部均设有出气孔181，且其形状为竖直向设置的细槽，与现有技术相比总的出气面积明显增加，使气体和软水能够充分的接触，从而大大提高了其在软水中的溶解量。

Claims (3)

1.一种氨合成驰放气等压回收塔，其结构包括换热器(11)，以及设在塔外壁上的氨水排放管(1)，驰放气进出口，软水进口(4)；塔内由若干块塔板(5)将塔腔分隔成若干层吸收单元层(10)，其特征是：塔腔内间隔式增设了换热单元层(16)，换热器(11)直接置放在该换热单元层(16)中；吸收单元层(10)的塔板上密布轴向通孔，每个通孔上设有一个泡罩(13)；泡罩(13)由竖直状的升气道(17)以及扣在升气道(17)外围的罩壳(18)两部分构成，罩壳(18)基部的环壁上设有出气孔(181)。

2.如权利要求1的所述的等压回收塔，其特征是：换热单元层(16)由下往上间隔式设置的密度渐小。

3.如权利要求1的所述的等压回收塔，其特征是：出气孔(181)的形状为竖直向设置的细槽。

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