CN102701233A - 一种液氨吸收器及其氨水制备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氨水制备领域，公开了一种液氨吸收器及其氨水制备系统。其中，液氨吸收器包括双套式混合器和管壳式换热器；所述双套式混合器包含外套和内套，内套内为混合腔，内套侧壁上设置有喷水口，内套和外套之间为水腔，外套设置有进水口；所述管壳式换热器包含换热壳，换热壳内设置有第一换热管和第二换热管，所述换热壳上设置有冷却水入口、冷却水出口、液氨入口和氨水出口；所述第一换热管的入口连接液氨入口，其出口引出换热壳，并通过氨气管道贯穿所述双套式混合器的外套而连通其内套顶壁；所述第二换热管的入口引出换热壳，并连通所述双套式混合器的内套底部，其出口连接所述氨水出口。其氨水制备系统，基于液氨吸收器和冷却塔。

Description

一种液氨吸收器及其氨水制备系统
技术领域
本发明涉及氨水制备领域，特别涉及一种液氨吸收器及其氨水制备系统。
背景技术
氨水作为基础的工业原料，广泛应用于工农业生产中，如：农业上直接稀释用作化肥；用于硝酸盐制造；用于制选各种铁盐；毛纺、丝绸、印染等工业用于洗涤羊毛、呢绒、坯布，溶解和调整酸碱度，并作为助染剂等；用作胺化剂，生产热固性酚醛树脂的催化剂；用于制药和其他化工生产的原料等。
目前，氨水的制备工艺流程主要有：鼓泡吸收、泡罩塔吸收和液氨直接吸收法。一般情况下，大型化肥厂用量大，采用传统的液氨直接吸收法制备氨水，其生产设备多，工艺复杂；其他企业不自产氨水，而是向石化企业采购氨水，然后采用槽车运输，其氨水浓度基本小于30%（wt），运输风险大，成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液氨吸收器，采用新型的液氨直接吸收法制备氨水，其配套设备少。
本发明的另一个目的在于提供一种氨水制备系统，采用上述液氨吸收器，其系统投入设备少，工艺简单，自产氨水综合成本低。
为了达到上述目的，本实用型采用以下技术方案予以实现。
（1）一种液氨吸收器，其特征在于，包括双套式混合器和管壳式换热器；所述双套式混合器包含外套和内套，内套内为混合腔，内套侧壁上设置有喷水口，内套和外套之间为水腔，外套设置有进水口；所述管壳式换热器包含换热壳，换热壳内设置有第一换热管和第二换热管，所述换热壳上设置有冷却水入口、冷却水出口、液氨入口和氨水出口；所述第一换热管的入口连接液氨入口，其出口引出换热壳，并通过氨气管道贯穿所述双套式混合器的外套而连通其内套顶壁；所述第二换热管的入口引出换热壳，并连通所述双套式混合器的内套底部，其出口连接所述氨水出口。
上述技术方案的特点和进一步改进在于：
所述内套顶壁设置氨气喷口，所述内套侧壁设置的喷水口方向与氨气喷口方向夹角为0～90°。
所述管壳式换热器设置有第一支柱和第二支柱，所述第一换热管和第二换热管分别对应盘绕在所述第一支柱和第二支柱上。
所述管壳式换热器的换热壳上设置有冷却水排放口。
（2）一种氨水制备系统，基于上述技术方案的液氨吸收器，其特征在于，包括冷却塔；所述双套式混合器外套上的进水口通过软化水管道连接有软化水箱；所述管壳式换热器换热壳上的液氨入口通过液氨管道连接有液氨储罐，其氨水出口通过氨水管道连接有氨水储罐，其冷却水入口、冷却水出口分别通过冷却给水管道和冷却回水管道连接冷却塔；所述冷却给水管道上设置有冷却泵。
上述技术方案的特点和进一步改进在于：
所述冷却泵出口和冷却回水管道之间设置有旁通管道，旁通管道上设置有压差平衡阀。
所述冷却给水管道上设置有冷却水定流量阀，所述冷却水定流量阀靠近所述换热壳的冷却水入口。
所述冷却回水管道上方设置有开式定压补水箱。
所述软化水管道上设置有软化水泵、软化水定流量阀。
所述液氨管道上设置有液氨减压阀。
本发明的液氨吸收器包括双套式混合器和管壳式换热器。其一，双套式混合器包含外套和内套，内套内为混合腔，内套侧壁上设置有喷水口，内套和外套之间为水腔，外套设置有进水口，将混合腔设置在内套，利用水腔包围，可以充分混合和吸收液氨、氨气，并降低混合过程中内套的温度。其二，管壳式换热器包含换热壳，换热壳内设置有第一换热管和第二换热管，换热壳上设置有冷却水入口、冷却水出口、液氨入口和氨水出口；第一换热管的入口连接液氨入口，其出口引出换热壳，并通过氨气管道贯穿所述双套式混合器的外套而连通其内套顶壁；第二换热管的入口引出换热壳，并连通所述双套式混合器的内套底部，其出口连接所述氨水出口。第一换热管用于提供液氨预热与气化的热量，第二换热管用于转移液氨和水混合过程中散发的热量，换热壳内提供冷却水用于第一换热管和第二换热管的热量交换，以及用于多余热量的转移与散发。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的一种液氨吸收器的结构示意图；
图2为图1中双套式混合器结构的放大示意图；
图3为本发明的一种氨水制备系统的结构示意图；
图中：1、双套式混合器；101、外套；102、内套；103、进水口；104、喷水口；105、氨气喷口；2、管壳式换热器；200、换热壳；201、第一支柱；202、第二支柱；203、第一换热管；204、第二换热管；205、冷却水出口；206、冷却水入口；207、液氨入口；208、氨水出口；209、冷却水排放口；3、氨气管道；4、软化水泵；5、软化水定流量阀；6、闭式冷却塔；7、开式定压补水箱；8、压差平衡阀；9、冷却水定流量阀；10、冷却泵；11、液氨储罐；12、液氨减压阀。
具体实施方式
参照图1，为本发明的一种液氨吸收器，包括双套式混合器1和管壳式换热器2。
其中，参照图2，双套式混合器1包含外套101和内套102，内套102内为混合腔，内套102侧壁上设置有喷水口104，内套102和外套101之间为水腔，外套101设置有进水口103，内套顶壁设置氨气喷口105，内套102侧壁设置的喷水口方向与氨气喷口方向夹角为锐角。上述夹角也可为90°，大于90°不利水的喷入；极限情况下，上述夹角也可为0°。
其中，管壳式换热器2包含换热壳200、第一换热管203和第二换热管204，并在换热壳200内设置有第一支柱201和第二支柱202，第一换热管203和第二换热管204分别对应盘绕在第一支柱201和第二支柱202上。换热壳200上设置有冷却水入口206、冷却水出口205、液氨入口206、氨水出口208和冷却水排放口209。第一换热管203的入口连接液氨入口207，其出口引出换热壳200，并通过氨气管道3贯穿双套式混合器1的外套101而连通其内套102顶壁；第二换热管204的入口引出换热壳200，并连通双套式混合器1的内套102底部，其出口连接氨水出口208。第一支柱201和第二支柱201除了用于第一换热管203和第二换热管204的攀附，另一方面还加固了换热壳200的结构。
结合图3，为本发明的一种氨水制备系统，采用图1所示的液氨吸收器，包含有闭式冷却塔6、冷却泵10、软化水箱、软化水泵4、开式定压补水箱7、液氨储罐11、氨水储罐以及相应的阀门管道。
其中，双套式混合器1外套上101的进水口103通过软化水管道连接软化水箱，软化水管道上设置有软化水泵4、软化水定流量阀5。管壳式换热器2换热壳200上的液氨入口207通过液氨管道连接液氨储罐11；其氨水出口209通过氨水管道连接氨水储罐；其冷却水入口206、冷却水出口205分别通过冷却给水管道和冷却回水管道连接闭式冷却塔6；其冷却水排放口209通过排放管连通废水池，排放管上设置有排放阀。
在冷却给水管道上，设置冷却泵10，并靠近换热壳200的冷却水入口方向设置冷却水定流量阀9，调节并保证冷却水的流量稳定。冷却泵10出口和冷却回水管道之间设置有旁通管道，旁通管道上设置压差平衡阀8，调节并保证冷却给水和冷却回水的压差。冷却回水管道上方设置有开式定压补水箱7，调节并保证冷却水的充盈。此外，液氨管道上设置有液氨减压阀12，与软化水管道上设置的软化水定流量阀5，共同保证液氨和软化水的混合比例，二者均可调节生成氨水的浓度。本实施例生成的氨水浓度为30%（wt）。
本发明的氨水制备系统中，从液氨储瓶引出的液氨经减压后，以恒定的流量进入液氨吸收器，在液氨吸收器内液氨首先经第一换热管气化，气化后的氨气通过与软化水直接接触被吸收制备成所需的氨水。在液氨吸收器内，液氨气化为吸热过程，软化水吸收氨气为放热过程，液氨气化、吸收的总过程为放热过程，剩余热量通过冷却水以带走。上述系统在接入软化水后，系统自动的生产出氨水，且系统布置紧凑，占地面积少，工艺流程简单极易操作，无氨气泄露隐患。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，如软化水箱和软化水泵可通过系统外提供的压力软化水替代，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种液氨吸收器，其特征在于，包括双套式混合器和管壳式换热器；所述双套式混合器包含外套和内套，内套内为混合腔，内套侧壁上设置有喷水口，内套和外套之间为水腔，外套设置有进水口；所述管壳式换热器包含换热壳，换热壳内设置有第一换热管和第二换热管，所述换热壳上设置有冷却水入口、冷却水出口、液氨入口和氨水出口；所述第一换热管的入口连接液氨入口，其出口引出换热壳，并通过氨气管道贯穿所述双套式混合器的外套而连通其内套顶壁；所述第二换热管的入口引出换热壳，并连通所述双套式混合器的内套底部，其出口连接所述氨水出口。
2.根据权利要求1所述的液氨吸收器，其特征在于，所述内套顶壁设置氨气喷口，所述内套侧壁设置的喷水口方向与氨气喷口方向夹角为0～90°。
3.根据权利要求1所述的液氨吸收器，其特征在于，所述管壳式换热器设置有第一支柱和第二支柱，所述第一换热管和第二换热管分别对应盘绕在所述第一支柱和第二支柱上。
4.根据权利要求1所述的液氨吸收器，其特征在于，所述管壳式换热器的换热壳上设置有冷却水排放口。
5.一种氨水制备系统，基于权利要求1所述的液氨吸收器，其特征在于，包括冷却塔；所述双套式混合器外套上的进水口通过软化水管道连接有软化水箱；所述管壳式换热器换热壳上的液氨入口通过液氨管道连接有液氨储罐，其氨水出口通过氨水管道连接有氨水储罐，其冷却水入口、冷却水出口分别通过冷却给水管道和冷却回水管道连接冷却塔；所述冷却给水管道上设置有冷却泵。
6.根据权利要求5所述的氨水制备系统，其特征在于，所述冷却泵出口和冷却回水管道之间设置有旁通管道，旁通管道上设置有压差平衡阀。
7.根据权利要求5所述的氨水制备系统，其特征在于，所述冷却给水管道上设置有冷却水定流量阀，所述冷却水定流量阀靠近所述换热壳的冷却水入口。
8.根据权利要求5所述的氨水制备系统，其特征在于，所述冷却回水管道上方设置有开式定压补水箱。
9.根据权利要求5所述的氨水制备系统，其特征在于，所述软化水管道上设置有软化水泵、软化水定流量阀。
10.根据权利要求5所述的氨水制备系统，其特征在于，所述液氨管道上设置有液氨减压阀。
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