CN102557075B - 一种冷量循环利用的方法以及提高合成氨的产量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷量循环利用的方法以及提高合成氨的产量的方法。该冷量循环利用的方法和提高合成氨产量的方法是：在合成氨气的方法中，来自能源工段的≤40℃半水煤气进入压缩一段的压缩机之前，进入冷却塔喷淋塔，来自离子膜烧碱工段的10-20℃的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至33℃以下，然后进入压缩一段的压缩机中，自冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水通过水回收泵抽至氨冷器降温至10-15℃，供离子膜烧碱工段的氯气降温使用，由此在实现冷量的循环利用的同时，提高了合成氨的产量。
Description
技术领域
本发明涉及冷量循环利用降低能量消耗的方法，特别是利用离子膜烧碱工艺冷冻水降低半水煤气温度的方法。
背景技术
氨是重要的无机化工产品之一，工业上合成氨的方法通常采用将氢气和氮气混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨，氨合成反应式如下：N2+3H2→2NH3。合成氨的工艺通常包括：原料气制备工序，将煤和天然气等原料制成含氢和氮气的粗原料气，例如半水煤气；粗原料气净化处理工序，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫、脱碳过程以及气体精制过程；氨合成工序，将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。
合成氨生产中，作为合成氨气的原料气的半水煤气温度的高低直接影响压缩机一段的打气量，打气量的大小则关系到合成氨产量高低，根据理论核算和实践验证，压缩机一段进口半水煤气每上升1℃，则压缩机打气量下降约0.3％。半水煤气去压缩一段前的冬天温度为24-26℃，夏天温度为36-40℃，半水煤气夏天的高温影响了压缩机的打气量，从而影响氨产。如何降低半水煤气温度提高压缩机打气量成为提高合成氨产量的关键。
离子膜烧碱工艺是采用离子交换膜法电解盐水而制成烧碱；烧碱是氢氧化钠，是氯化钠溶解在水中形成盐水，经电解生成氢氧化钠、氯气与氢气。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，降低合成氨生产中半水煤气温度，以提高压缩机打气量，从而提高合成氨产量。为了解决该技术问题，本发明将离子膜烧碱工艺和半水煤气降温进行有效组合，在提高压缩机打气量的同时，实现了冷量循环利用，从而能够降低成本、节省能量。
为了解决上述技术问题，具体来说，本发明提供了一种冷量循环利用的方法，其特征是：在合成氨气的方法中，来自能源工段的≤40℃(通常夏天半水煤气温度为36-40℃)半水煤气进入压缩一段的压缩机之前，进入冷却塔喷淋塔，来自离子膜烧碱工段的10-20℃(当然此温度越低越好，综合成本和效率角度考虑，优选12-15℃，更优选15℃)的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至33℃以下(通常降至30-33℃)，然后进入压缩一段的压缩机中，自冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水通过水回收泵抽至氨冷器降温至10-15℃(优选12-13℃)，供离子膜烧碱工段的氯气降温使用，由此实现冷量的循环利用。
另外，本发明提供了一种提高合成氨的产量的方法，其特征是，通过降低合成氨气的原料气半水煤气温度来提高合成氨的产量，其中，降低合成氨气的原料气半水煤气的温度通过下述方法来实现：来自能源工段的≤40℃(通常夏天半水煤气温度为36-40℃)半水煤气进入压缩一段的压缩机之前，进入冷却塔喷淋塔，来自离子膜烧碱工段的10-20℃(当然此温度越低越好，综合成本和效率角度考虑，优选12-15℃，更优选15℃)的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至33℃以下(通常降至30-33℃)；然后半水煤气进入压缩一段的压缩机中，接着进行合成氨的后续工序。
其中，上述合成氨的后续工序，包括进入二段的压缩机中，再进入变换、脱硫、精炼及压缩三、四、五、六段等工段，进行合成氨。
其中，在上述提高合成氨的产量的方法中，自上述冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水桶关税回收泵抽至氨冷器降温至10-15℃(优选12-13℃)。
其中，在上述冷量循环利用的方法或者提高合成氨的产量的方法中：
制半水煤气的原料煤可以是任何煤种，例如烟煤、无烟煤、褐煤等，在本发明中优选无烟煤；
冷却塔喷淋塔为空塔，通过雾化喷头进行喷淋，喷头个数优选为48个，优选所述雾化喷头为高效雾化喷头，例如可以采用蜗壳式喷头，优选Φ50蜗壳式喷头；
冷冻水泵进口安装过滤装置；
过滤装置优选为70-90目的过滤网，所述目是指过滤网上的网眼直径为0.16mm-0.224mm范围。
冷冻水泵出口压力为0.35-0.45MPa；
水回收泵为离心泵。
以往技术中，离子膜烧碱冷冻系统的冷冻水通过氨冷器降温后，与氯气间接换热，温度从大约12-13℃提高至15℃左右，氯气温度降至大约15℃以下，冷冻水再回到氨冷器降温，再给氯气降温，循环利用。该发明创造利用了离子膜烧碱的冷冻水，与合成氨有效组合，既降低了半水煤气的温度，也控制了氯气的温度，循环利用，节约能耗，具体来说，本发明的冷量循环利用的方法和提高合成氨的产量的方法能够获得如下优异的技术效果：
1.通过回收利用离子膜烧碱冷冻系统来的冷冻水降低半水煤气温度，提高压缩机打气量，从而氨产提高了1.67％。
2.半水煤气经雾化喷淋后气质得到洁净，压缩机因受煤焦油等杂质的影响显著降低，其运行周期提高了至少1倍。
3.冷冻水泵进口安装过滤装置，优化了冷冻水的品质，减少了杂质。
4.氯气温度可控制在15℃以下。
附图说明
图1为本发明的工艺流程方框简图。
具体实施方式
半水煤气采用常压脱硫(无罗茨机)后直接进入压缩机一入口，在夏天，半水煤气温度最高可以达到40℃(通常为36-40℃)，合成氨产量下降。本发明将离子膜烧碱工艺和半水煤气降温进行有效组合应用在合成氨的工艺中，在提高压缩机打气量的同时，实现了冷量循环利用，并且同时提高了合成氨的产量，从而能够降低成本、节省能量。
下面结合具体实施例来详细说明本发明的方法。
实施例1
如图1所示，通过在合成氨气的第一级压缩机入口(即压缩一段前)增加一台冷却塔喷淋塔，其中喷淋喷头采用Φ50蜗壳式雾化喷头，48个喷头，在冷冻水泵进口安装80目(70-90目)的过滤网(图未示)，冷冻水泵出口压力设置为0.45MPa，能源工段来的40℃半水煤气流入所述第一级压缩机前，进入冷却塔喷淋塔；离子膜烧碱工段15℃的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至33℃以下，然后进入合成氨的所述第一级压缩机，之后按照本领域常规的合成氨工艺进行合成氨；冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水则通过水回收泵抽至氨冷器降温至12℃，供离子膜烧碱工段中的氯气降温使用，氯气温度控制在14℃，由此实现冷量的循环利用。结果表明，与在所述第一级压缩机前不增加冷却塔喷淋塔的合成氨工艺相比，半水煤气温度下降达7℃，提高氨气产量达到1.85％，压缩机活门周期从6个月提高到15个月，这是由于半水煤气经过雾化喷淋后得到净化。
实施例2
如图1所示，通过在合成氨气的第一级压缩机入口(即压缩一段前)增加一台冷却塔喷淋塔，其中喷淋喷头采用Φ50蜗壳式雾化喷头，45个喷头，在冷冻水泵进口安装90目的过滤网，冷冻水泵出口压力设置为0.35MPa，能源工段来的36℃半水煤气流入所述第一级压缩机(即压缩一段)前，进入冷却塔喷淋塔；离子膜烧碱工段20℃左右的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至31℃以下，然后进入合成氨的所述第一级压缩机；冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水则通过水回收泵抽至氨冷器降温至15℃，供氯气降温使用，氯气温度控制在12.5℃，由此实现冷量的循环利用。结果表明，与在所述第一级压缩机前不增加冷却塔喷淋塔的合成氨工艺相比，半水煤气温度下降达5℃，提高氨气产量达到1.67％，压缩机活门周期从6个月提高到15个月，这是由于半水煤气经过雾化喷淋后得到净化。
实施例3
如图1所示，通过在合成氨气的第一级压缩机入口增加一台冷却塔喷淋塔，其中喷淋喷头采用Φ50蜗壳式雾化喷头，50个喷头，在冷冻水泵进口安装70目(70-90目)的过滤网，冷冻水泵出口压力设置为0.40MPa，能源工段来的38℃半水煤气流入所述第一级压缩机(即压缩一段)前，进入冷却塔喷淋塔；离子膜烧碱工段12℃左右的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至30℃以下，然后进入合成氨的所述第一级压缩机；冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水则通过水回收泵抽至氨冷器降温至11℃，供氯气降温使用，氯气温度控制在13℃，由此实现冷量的循环利用。结果表明，与在所述第一级压缩机前不增加冷却塔喷淋塔的合成氨工艺相比，半水煤气温度下降达8℃，提高氨气产量达到1.90％，压缩机活门周期从6个月提高到15个月，这是由于半水煤气经过雾化喷淋后得到净化。
上述实施例表明，采用本发明的方法使得半水煤气温度下降达5℃以上，氨产提高了1.67％以上(1.67％-1.90％)。由于半水煤气经过雾化喷淋后得到净化，压缩机活门周期从6个月提高到15个月。按照18万吨/年的生产能力，每年至少节约900万度电，折标煤3600吨。
Claims (12)
1.一种冷量循环利用的方法，其特征是：在合成氨气的方法中，来自能源工段的≤40℃半水煤气进入压缩一段的压缩机之前，进入冷却塔喷淋塔，来自离子膜烧碱工段的10-20℃的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至33℃以下，然后进入压缩一段的压缩机中，自冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水通过水回收泵抽至氨冷器降温至10-15℃，供离子膜烧碱工段的氯气降温使用，由此实现冷量的循环利用。
2.根据权利要求1所述的冷量循环利用的方法，其特征是：所述来自能源工段的半水煤气温度是36-40℃；所述来自离子膜烧碱工段的冷冻水与半水煤气换热之前温度是12-15℃；所述冷冻水与半水煤气换热后，半水煤气温度降至30-33℃；所述自冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水通过水回收泵抽至氨冷器降温至12-13℃。
3.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：制半水煤气的原料煤是任何煤种。
4.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：冷却塔喷淋塔为空塔，通过雾化喷头进行喷淋，喷头个数45-50个。
5.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：冷却塔喷淋塔为空塔，通过雾化喷头进行喷淋，喷头个数是48个。
6.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：冷冻水泵进口安装过滤装置。
7.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：冷冻水泵进口安装70-90目的过滤网。
8.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：冷冻水泵出口压力为0.35-0.45MPa。
9.根据权利要求1或2所述的冷量循环利用的方法，其特征是：水回收泵为离心泵。
10.一种提高合成氨的产量的方法，其特征是，通过降低合成氨气的原料气半水煤气温度来提高合成氨的产量，其中，降低合成氨气的原料气半水煤气的温度通过下述方法来实现：来自能源工段的≤40℃半水煤气进入压缩一段的压缩机之前，进入冷却塔喷淋塔，来自离子膜烧碱工段的10-20℃的冷冻水通过冷冻水泵抽至冷却塔喷淋塔顶部与半水煤气换热，半水煤气温度降至33℃以下；然后半水煤气进入压缩一段的压缩机中，接着进行合成氨的后续工序。
11.根据权利要求10所述的提高合成氨的产量的方法，其特征是，自上述冷却塔喷淋塔底部出来的冷冻水再通过水回收泵抽至氨冷器降温至10-15℃。
12.根据权利要求10或11所述的提高合成氨的产量的方法，其特征是：所述来自能源工段的半水煤气温度是36-40℃；所述来自离子膜烧碱工段的冷冻水与半水煤气换热之前温度是12-15℃；所述冷冻水与半水煤气换热后，半水煤气温度降至30-33℃。
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