CN103833048A

CN103833048A - 一种氨水快速制备系统及方法

Info

Publication number: CN103833048A
Application number: CN201410099400.2A
Authority: CN
Inventors: 朱智颖; 吴桂荣; 袁爱武; 李伟达; 蔡旺; 姚腾猛
Original assignee: CINF Engineering Corp Ltd
Current assignee: CINF Engineering Corp Ltd
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: CN103833048B

Abstract

本发明公开了一种氨水快速制备系统，它包括氨水制备槽，氨吸收塔，冷却换热器，氨水储罐；所述氨吸收塔底部的新水出口与新水管连通；所述氨水制备槽底部的氨水出口A与冷却换热器底部的氨水进口A连通，所述氨水出口A与氨水进口A之间的管道上设有循环泵；冷却换热器顶部的氨水出口B与循环氨水管连通；所述冷却换热器顶部的氨水出口B还与氨水储罐的氨水进口B连通；所述氨气制备槽顶部的氨气出口与氨吸收塔中部的进气口连通；所述进气口还与氨水储罐的出气口连通；所述氨吸收塔底部与氨水制备槽顶部的距离≥1m。该系统能集合气氨和液氨配制氨水过程各自优点的快速制备氨水。

Description

一种氨水快速制备系统及方法

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种氨水快速制备系统及方法。

背景技术

在氨水制备技术中，分为缓速氨水制备和快速氨水制备两大类。

缓速氨水制备主要是目前采用较多的氨水制备方法，是先用压缩机将液氨槽车内的氨快速卸入液氨储罐内，在氨水制备罐中加入软化水，再把液氨储罐的氨缓慢加入到氨水制备罐中来制成氨水，由于液氨配置氨水的过程会大量放热，因此没有换热器移走氨水配制热量的过程需缓慢进行，时间一般较长。

快速氨水制备分为气氨与水配制氨水和液氨直接与水配制氨水两种工艺。气氨配制氨水需先把液氨通过氨蒸发器气化之后再用水吸收来制备氨水。液氨则是直接用两者在狭窄区域内混合来制备氨水。两者各有优缺点：液氨制备氨水过程一般需保持一定压力来防止液氨的气化，制备设备属于压力容器；而气氨制备过程则没有这个要求，气氨制备氨水过程压力较低，安全性较高，但流程及设备较为复杂，配制速度相对较慢。

传统快速氨水配制系统工艺均采用在类似换热器的压力容器中进行氨与水的一次性配制，虽然也存在液氨和氨气两者配制方式，但是都需要一个特殊的压力式换热器来作为反应器，由于气化，且反应空间狭窄，在反应器中发生爆鸣现象严重。其配置过程的不可循环性也成了配置过程的一大缺陷所在，配制过程不被吸收的气氨随着氨水进入储罐后不断增加氨水储罐中的气氨的浓度和分压，导致逸氨从氨水储罐中穿过水封后外漏，排入大气，水封已起不到作用。

综上所述，快速配置氨水过程需要克服氨的固有性质所带来的压力、气化和速度等问题才能较好的实现快速配氨工艺的安全和稳定。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种氨水快速制备系统及方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述氨水快速制备系统包括氨水制备槽，氨吸收塔，冷却换热器，氨水储罐；

所述氨水制备槽上设有伸入氨水制备槽内部的稀释器，所述稀释器包括液氨输送管、新水管、循环氨水管，新水管和循环氨水管依次套接于液氨输送管外，它们共轴向中心线布置；液氨输送管的下端口封闭，其管壁下端部有卸液孔；新水管和循环氨水管的下端与氨水制备槽内部连通，新水管和循环氨水管的下端出口为敞口，依次位于液氨输送管下端口的下方；

所述氨吸收塔底部的新水出口与新水管连通；所述氨水制备槽底部的氨水出口A与冷却换热器底部的氨水进口A连通，所述氨水出口A与氨水进口A之间的管道上设有循环泵；冷却换热器顶部的氨水出口B与循环氨水管连通；所述冷却换热器顶部的氨水出口B还与氨水储罐的氨水进口B连通；所述氨气制备槽顶部的氨气出口与氨吸收塔中部的进气口连通；所述进气口还与氨水储罐的出气口连通；所述氨吸收塔底部与氨水制备槽顶部的距离≥1m。

其中，所述液氨输送管的上端口有连接法兰。所述新水管的上端口封闭，固定于所述液氨输送管上端口连接法兰的下方，其侧壁上部有排气口接管和新水进口接管，排气口接管位于新水进口接管的对侧上方。所述循环氨水管的上端口封闭，固定于所述新水进口接管的下方，其侧壁上部有和新水进口接管同侧的循环氨水进口接管，其侧壁下部有用于与氨水配置槽顶盖螺栓连接的法兰座。

所述新水出口通过新水进口接管与新水管连通；所述氨水出口B通过循环氨水进口接管与循环氨水管连通。

另外，所述制备系统还包括液氨槽车；所述液氨槽车的液氨出口与液氨输送管连通；液氨出口还与氨水储罐的液氨进口B连通。

所述液氨输送管和液氨进口B的外接管道上设有液氨进量调节阀；所述氨吸收塔上部设有新水进口，新水进口的外接管道上设有新水流量计和新水进量调节阀，用以实时监测和调节给水量大小；所述氨吸收塔和氨水制备槽上设有液位计，对内部液面高度进行实时监控；氨水制备槽上还设有氨水浓度计，用于实时监测配制出的氨水浓度；所述循环泵与氨水进口A之间的管道上设有氨水调节阀；所述液氨出口外接的管道上设有压力计。

所述制备系统中还设有PLC或DCS系统。

所述制备系统中还设有液氨紧急关闭装置，使配氨过程中如发生任何有氨泄漏的情况时能及时关闭液氨调节阀，阻止液氨泄漏。

基于上述制备系统制备氨水的方法，该方法包括如下步骤：

（1）将循环冷却水系统接入冷却换热器，并开启循环水冷却系统；

（2）开启新水进量调节阀，保持预定给水量为25～30m³/h；

（3）当氨水制备槽内液位达到550～650mm时，开启循环泵；

（4）开启液氨调节阀，先使液氨进量调节阀开度在其总开度的10%范围内缓慢增加，控制氨水制备槽内氨水的质量百分比浓度为1～10%；当液氨流量稳定为3～5t/h后，继续缓慢增加液氨进量调节阀的开度，控制氨水制备槽内氨水的质量百分比浓度为10～15%；

（5）设定氨水制备槽内的恒定液位为1350～1450mm；通过PLC或DCS系统将氨水制备槽的液位计与氨水调节阀联锁（PLC上有连锁按钮，使制备槽内氨水液位稳定，同时也是氨水量能稳定产出），根据氨水制备槽内液位控制氨水调节阀开度，使制备系统稳定地产出氨水；

（6）当氨水储罐液位与氨水储罐灌顶距离为氨水储罐灌体高的1/5～1/6时，即为氨水储罐的配氨终点；当压力计显示压力＜0.5MPa时（0.5～0.8MPa为正常值），即为液氨槽车的配氨终点。

优选地，所述方法还包括如下步骤：当氨水制备完毕后，先关闭液氨进量调节阀，1～3min后关闭新水进量调节阀，解除氨水制备槽的液位计与氨水调节阀之间的联锁，将氨水制备槽内剩余的氨水泵入氨水储槽，关闭循环泵。

下面结合设计原理对本发明作进一步说明：

本发明中的氨水制备槽有液氨直接混合水的特殊结构件——稀释器，稀释器上液氨输送管、新水管和循环氨水管依次同心布置，液氨输送管位于稀释器的中心，上述三管的底端相互固定。液氨从液氨输送管底端开设的卸液孔中流出，迅速被新水、循环氨水包裹冲走，液氨也迅速的和水反应形成氨水。由于液氨从卸液孔出来后与新水及循环氨水反应后很快形成新的氨水溶液，所以氨水配置的浓度很好调控，只需通过管路上的阀门控制液氨、新水，循环氨水的各自所需流量比例，就能迅速的配置出所需的氨水浓度，生产效率大大提高。

整个稀释器通过法兰座且由螺栓连接固定在氨水配置槽的顶盖上，当其需要维修时，只需将法兰座与氨水配置槽顶盖连接的螺栓取下，单独维修再装回即可。维护方便，费用低。

由于液氨输送管、新水管和循环氨水管依次同心布置，使得整个稀释器的体积小，与氨水配置槽的安装方式简单，当生产实际需求增大时，可以很方便的增加稀释器的数量来满足要求，增加了氨水配置槽的操作弹性。

而槽体本身又是常压容器，降低了制作和使用的等级要求。对配氨的水质要求不高，不需要软化水。氨吸收塔对气氨具有完全的吸收能力，能有效防止吸收过程中气氨的逃逸。系统中设有冷却换热器，能有效移除配氨过程中产生的热量，且以板式换热器为宜，方便拆卸和清垢。设有氨水配制循环泵，有效利用循环过程使氨水提浓。

本发明中氨吸收塔设置在高处（氨吸收塔底部与氨水制备槽顶部的距离≥1m），新水先进入氨吸收塔，然后从吸收塔的溢流口出来后依靠其自身重力及氨吸收塔内新水的压力进入到氨水制备槽的液氨输送管，而不需要额外的压送新水的增压设备。液氨则依靠槽车的自身压力卸车，不需要氨压缩机进行加压输送。卸氨量通过调节阀来控制。

液氨与水在氨水配置槽中进行最大程度的互溶吸收，混氨过程中不可避免的会产生部分气氨，氨气通过氨水配置槽顶部的气体出口接入氨吸收塔的下部进气口，气氨在塔中与自上而下的喷淋新水逆向接触，即可被工艺新水完全吸收。

氨吸收塔新水出口出来的低浓度氨水和氨水制备槽的循环氨水共同溶解吸收液氨槽车输送来的液氨，达到最大程度的吸收液氨。新水的流量通过管道上的流量计和调节阀进行控制。液氨的进入量通过设置于氨水配置槽上的氨水浓度计来人工控制，确保进氨量稳定，且大小增减平顺。氨水产出量通过与氨水制备槽上自动液位计连锁的氨水调节阀来控制。

概括来说，本发明提供了一种能集合气氨和液氨配制氨水过程各自优点的快速氨水制备系统及方法。在氨水制备槽中，液氨和循环氨水以及补充新水三者在反应器中同时混合互溶来制备氨水，互溶过程没有被吸收的液氨气化成气氨通过制备槽顶部的气体出口进入氨吸收塔被喷淋补充水完全吸收，从而达到不漏氨的理想目的。喷淋后的吸收液就是氨水制备槽的补充新水，整个系统的配氨补水只有一个点，就是氨吸收塔的喷淋新水。配氨过程在常压下进行，没有爆鸣现象发生，没有氨的泄漏，通过氨水制备槽和氨吸收塔双重吸收作用，保证吸收过程充分和完全。

附图说明

图1为本发明氨水快速制备系统结构图；

图2为本发明氨水快速制备系统中稀释器的结构示意图。

图中：1、氨水制备槽；2、氨吸收塔；3、冷却换热器；4、氨水储罐；5、新水出口；6、新水管；7、氨水出口A；8、氨水进口A； 9、氨水出口B；10、循环氨水管；11、循环泵；12、进气口；13、出气口；14、液氨槽车；15、液氨出口；16、液氨输送管；17、液氨进口B；18、新水进口；19、氨水进口B；20、氨气出口；21、稀释器；22、卸液孔；23、连接法兰；24、排气口接管；25、新水进口接管；26、循环氨水进口接管；27、法兰座。

具体实施方式

实施例1

参见图1和图2，所述氨水快速制备系统氨水制备槽1，氨吸收塔2，冷却换热器3，氨水储罐4；

所述氨水制备槽1上设有伸入氨水制备槽1内部的稀释器21，所述稀释器21包括液氨输送管16、新水管6、循环氨水管10，它们共轴向中心线布置，新水管6和循环氨水管10依次套接于液氨输送管16外，它们共轴向中心线布置；液氨输送管16的下端口封闭，其管壁下端部有卸液孔22；新水管6和循环氨水管10的下端与氨水制备槽1内部连通，新水管6和循环氨水管10的下端出口为敞口，依次位于液氨输送管16下端口的下方；

所述氨吸收塔2底部的新水出口5与新水管6连通；所述氨水制备槽1底部的氨水出口A7与冷却换热器3底部的氨水进口A8连通，所述氨水出口A7与氨水进口A8之间的管道上设有循环泵11；冷却换热器3顶部的氨水出口B9与循环氨水管10连通；所述冷却换热器3顶部的氨水出口B9还与氨水储罐4的氨水进口B19连通；所述氨气制备槽1顶部的氨气出口20与氨吸收塔2中部的进气口12连通；所述进气口12还与氨水储罐4的出气口13连通；所述氨吸收塔2底部与氨水制备槽1顶部的距离≥1m。

其中，所述液氨输送管16的上端口有连接法兰23。所述新水管6的上端口封闭，固定于所述液氨输送管16上端口连接法兰23的下方，其侧壁上部有排气口接管24和新水进口接管25，排气口接管24位于新水进口接管25的对侧上方。所述循环氨水管10的上端口封闭，固定于所述新水进口接管25的下方，其侧壁上部有和新水进口接管25同侧的循环氨水进口接管26，其侧壁下部有用于与氨水配置槽顶盖螺栓连接的法兰座27。所述新水出口5通过新水进口接管25与新水管6连通；所述氨水出口B9通过循环氨水进口接管26与循环氨水管10连通。

所述制备系统还包括液氨槽车14；所述液氨槽车14的液氨出口15与液氨输送管16连通；液氨出口15还与氨水储罐4的液氨进口B17连通。

所述液氨输送管16和液氨进口B17的外接管道上设有液氨进量调节阀；所述氨吸收塔2上部设有新水进口18，新水进口18的外接管道上设有新水流量计和新水进量调节阀；所述氨吸收塔2和氨水制备槽1上设有液位计；氨水制备槽1上还设有氨水浓度计；所述循环泵11与氨水进口A8之间的管道上设有氨水调节阀；所述液氨出口15外接的管道上设有压力计。

所述制备系统中还设有PLC或DCS系统。

实施例2

一种基于实施例1所述制备系统制备氨水的方法，包括如下步骤：

（2）开启新水进量调节阀，保持预定给水量为25～30t/h；

（3）当氨水制备槽内液位达到550～650mm时，开启循环泵；

（5）设定氨水制备槽内的恒定液位为1350～1450mm；通过PLC或DCS系统将氨水制备槽的液位计与氨水调节阀联锁，根据氨水制备槽内液位控制氨水调节阀开度，使制备系统稳定地产出氨水；

（6）当氨水储罐液位与氨水储罐灌顶距离为氨水储罐灌体高的1/5～1/6时，即为氨水储罐的配氨终点；当压力计显示压力＜0.5MPa时，即为液氨槽车的配氨终点。

（7）当氨水制备完毕后，先关闭液氨进量调节阀，1～3min后关闭新水进量调节阀，解除氨水制备槽的液位计与氨水调节阀之间的联锁，将氨水制备槽内剩余的氨水泵入氨水储槽，关闭循环泵。

实施例3

实施例1所述制备系统制备氨水的工程实例如下：

步骤如实施例2所述，具体参数为：

新水给入量（新水调节阀控制，流量计显示值）30t/h，液氨供给量（液氨调节阀控制，反算值）3.28t/h，氨水产量33.28t/h，最终配置氨水浓度11%（实测值，质量百分比）。冷却换热器氨水进口温度33℃，氨水出口温度27℃（温差6℃）。氨水配置系统氨水循环量~65m³/h，循环水冷却系统循环水量100m³/h。液氨槽车压力0.5~0.6MPa（表压），配置槽反应器压力~0MPa（表压，相当于常压）。正常工作时保持2.5m高的氨水制备槽内液位高度为1.4m，该高度由氨水产出管上的氨水调节阀进行控制和保持稳定。现场卸氨5小时，卸氨量16.5t。

Claims

1.一种氨水快速制备系统，其特征在于，所述制备系统包括氨水制备槽（1），氨吸收塔（2），冷却换热器（3），氨水储罐（4）；

所述氨水制备槽（1）上设有伸入氨水制备槽（1）内部的稀释器（21）；所述稀释器（21）包括液氨输送管（16）、新水管（6）、循环氨水管（10），新水管（6）和循环氨水管（10）依次套接于液氨输送管（16）外，它们共轴向中心线布置；液氨输送管（16）的下端口封闭，其管壁下端部有卸液孔（22）；新水管（6）和循环氨水管（10）的下端与氨水制备槽（1）内部连通，新水管（6）和循环氨水管（10）的下端出口为敞口，依次位于液氨输送管（16）下端口的下方；

所述氨吸收塔（2）底部的新水出口（5）与新水管（6）连通；所述氨水制备槽（1）底部的氨水出口A（7）与冷却换热器（3）底部的氨水进口A（8）连通，所述氨水出口A（7）与氨水进口A（8）之间的管道上设有循环泵（11）；冷却换热器（3）顶部的氨水出口B（9）与循环氨水管（10）连通；所述冷却换热器（3）顶部的氨水出口B（9）还与氨水储罐（4）的氨水进口B（19）连通；所述氨气制备槽（1）顶部的氨气出口（20）与氨吸收塔（2）中部的进气口（12）连通；所述进气口（12）还与氨水储罐（4）的出气口（13）连通；所述氨吸收塔（2）底部与氨水制备槽（1）顶部的距离≥1m。

2.如权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述新水管（6）的上端口封闭，固定于所述液氨输送管（16）上端口连接法兰（23）的下方，其侧壁上部有排气口接管（24）和新水进口接管（25），排气口接管（24）位于新水进口接管（25）的对侧上方。

3.如权利要求2所述的制备系统，其特征在于，所述循环氨水管（10）的上端口封闭，固定于所述新水进口接管（25）的下方，其侧壁上部有和新水进口接管（25）同侧的循环氨水进口接管（26），其侧壁下部有用于与氨水配置槽顶盖螺栓连接的法兰座（27）。

4.如权利要求3所述的制备系统，其特征在于，所述新水出口（5）通过新水进口接管（25）与新水管（6）连通；所述氨水出口B（9）通过循环氨水进口接管（26）与循环氨水管（10）连通。

5.如权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括液氨槽车（14）；所述液氨槽车（14）的液氨出口（15）与液氨输送管（16）连通；液氨出口（15）还与氨水储罐（4）的液氨进口B（17）连通。

6.如权利要求5所述的制备系统，其特征在于，所述液氨输送管（16）和液氨进口B（17）的外接管道上设有液氨进量调节阀；所述氨吸收塔（2）上部设有新水进口（18），新水进口（18）的外接管道上设有新水流量计和新水进量调节阀；所述氨吸收塔（2）和氨水制备槽（1）上设有液位计；氨水制备槽（1）上还设有氨水浓度计；所述循环泵（11）与氨水进口A（8）之间的管道上设有氨水调节阀；所述液氨出口（15）外接的管道上设有压力计。

7.如权利要求1至6任一项所述的制备系统，其特征在于，所述制备系统中还设有PLC或DCS系统。

8.一种基于权利要求7所述制备系统制备氨水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（2）开启新水进量调节阀，保持预定给水量为25～30m³/h；

（3）当氨水制备槽内液位达到550～650mm时，开启循环泵；

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：当氨水制备完毕后，先关闭液氨进量调节阀，1～3min后关闭新水进量调节阀，解除氨水制备槽的液位计与氨水调节阀之间的联锁，将氨水制备槽内剩余的氨水泵入氨水储槽，关闭循环泵。