CN1040093C - 一种合成氨生产中的热量回收方法 - Google Patents

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Abstract

合成氨生产过程中的一种合理的能量回收利用方法，涉及每生产一吨氨可直接和间接副产1000-1150Kg、0.8-2.0MPa蒸汽的氨合成系统流程，氨合成反应热的回收率可达83-90%。所产蒸汽除满足变换工段需要外，尚可多余400-600Kg/TNH3供外系统使用。变换热量回收系统采用单台饱和热水塔和单台泵。饱和塔的出口热水利用饱和塔和热水塔之间的压差自动送往铜洗再生器、上加热器，为铜洗提供0.5-0.9GJ/THN3热量，满足铜洗再生的需要，然后返回热水塔。本发明可使中、小型合成氨生产过程中“合成-变换-铜洗”系统的热量自给有余，并具有热回收率高，简化流程，减少塔、泵等设备、降低电耗、节约冷却用水以及操作方便、运行可靠等特点。

Description

一种合成氨生产中的热量回收方法
本发明涉及合成氨生产中对热量的回收利用。
合成氨是一个需要消耗大量能量又要放出较多热量的过程。目前国内许多中小型合成氨厂常以“合成—变换—铜洗”热回收网络，即用回收氨合成反应热，来满足变换工段及铜洗工段所需的热量并作为整个合成氨生产热回收系统的主要组成部分。但现有的“合成—变换—铜洗”热回收系统的氨合成的反应热回收率不高，一般可用于产蒸汽的热回收率不超过65％，蒸汽自给比较勉强，变换工段采用双饱和热水塔、双泵，或者三塔、三泵回收热量，存在流程复杂，所需的设备和动力消耗多等弊病。与本发明有关的背景技术文件有：
《日产70吨合成氨节能通用设计简介》
—《小氮肥设计技术》1990，No.1(P10)；
《我院变换、铜洗、合成三工段设计介绍》
—《(小氮肥设计技术》1991，No.1(P12)；
《小合成氨厂工艺技术与设计手册》
—主编梅安华，化学工业出版社出版，1995.3，上册，P471-476，下册)P149-164。
本发明的目的在于提供一种新的、热量回收率更高的合成氨热量回收方法，使氨合成中回收的热量完全满足变换、铜洗工段需要而且还有剩余，同时所需设备和动力更加节省、工艺流程更加简单。
本发明的目的是这样实现的：将氨合成塔的入塔循环气先经塔前预热器顶热至80-140℃后进入合成塔，循环气在合成塔中反应后出合成塔，然后逐次经过余热锅炉、水加热器并再次通过塔前预热器与原来的循环气进行换热，此时余热锅炉中被循环气加热而产生的水蒸气除供给变换工段满足变换需要外，多余者可供其它用途；在变换工段，热水塔出口的循环热水经热水泵循环加压后送往合成工段的水加热器，由循环气加热，再将循环热水直接或间接送入热水塔上面的饱和塔以增湿半水煤气由此间接得到蒸汽以供变换需要，从饱和塔底流出的热水利用饱和塔与热水塔之间的压差和位差经过铜洗工段的再生器和上加热器自动输入到热水塔内。
本发明具有优点如下：
1.由于氨合成系统循环气经过预热后入合成塔，可降低入塔气的温度，因此出塔热循环气可使余热锅炉中的水直接副产蒸汽后，再通过水加热器加热来自变换工段的循环热水，并使之在饱和塔用半水煤气气提问接产生蒸汽，尽管二次进入塔前预热器的循环气温进一步降低，也足以预热入塔气体。通过两级回收蒸汽，每生产一吨氨共可回收2.5-2.7GJ热量，当供水温度≥90℃时，可相当于副产蒸汽1050一1130Kg/TNH3，氨合成反应热可供副产蒸汽的热回收率可达83-90％。所产蒸汽除满足变换工段需要外，尚可剩余400-600Kg/TNH3，可供其他方面使用。
2.利用饱和塔出口热水去加热再生铜洗，可满足铜洗工段铜洗再生所需热量，而且既减少了热水塔出口热变换气的热回收过程，又利用了饱和塔和热水塔之间的压差作为流体输送的动力。从而既节省了设备，又减少了传热过程，降低了变换工段的阻力和动力消耗。
此外，用冷的锅炉给水逐级回收铜洗、合成循环气和变换气中的低温余热，既提高了全系统的热回收率，又降低了冷却水的消耗量。
图1是本发明中热量回收系统的流程图。图中1-1氨合成塔、1-2余热锅炉、1-3水加热器、1-4塔前预热器、1-5软水加热器、1-6水冷却器、2-1饱和塔、2-2热水塔、2-3热水泵、2-4第一水加热器、2-5低温变换炉、2-6调温器、2-7第二水加热器、3-1上回流塔、3-2下回流塔、3-3再生器、3-4上加热器、3-5下加热器、3-6铜洗水加热器。
B-半水煤气(运动方向)；
H-合成循环气(运动方向)；
Q-余热锅炉1-2产生的水蒸汽(运动方向)；
S-锅炉给水(运动方向)；
R-变换气(运动方向)；
Z-再生气(运动方向)；
T-铜洗(运动方向)；
X-循环热水(运动方向)。
下面结合附图给出实现本发明的实施过程：
氨合成过程中形成的循环气H首先经塔前预热器1-4将气温升至80-140℃，其中一部分流过合成塔1-1内外筒间的环隙，以保证外筒壁温≤180℃，另一部分由副线入塔，反应后的出塔循环气H通过余热锅炉1-2来加热余热锅炉1-2中的锅炉给水，同时产生水蒸汽Q，这样循环气H从余热锅炉1-2中排出，然后让循环气H进入水加热器1-3加热来自变换工段热水泵2-3过来的热水，循环气H温度进一步降低后再次进入到塔前预热器1-4与最初进入塔前预热器1-4的循环气H进行换热，接着从合成塔1-1内出来的循环气H便进入到软水加热器1-5，然后送至水冷却器1-6冷却。从变换工段热水泵2-3出来的循环热水X可分成两路，一路依次经过第一水加热器2-4，调温器2-6；另一路则通过合成工段的水加热器1-3，这两股循环热水X分别被加热后合并送往饱和塔2-1(来自热水泵2-3的循环热水X也可依次串联通过第一水加热器2-4，调温器2-6和水加热器1-3后送至饱和塔2-1)。循环热水X在饱和塔2-1内用半水煤气气提，气提得到的蒸汽供变换使用，变换蒸汽不足部分可由余热锅炉1-2产生的水蒸汽Q补充。从饱和塔流出的循环热水X，利用饱和塔2-1和热水塔2-2之间的压差送往铜洗工段的再生器3-3和上加热器3-4加热铜洗，然后自动返回到热水塔2-2，变换气R在热水塔2-2中被冷却至80-90℃后送往变换工段的第二水加热器2-7，为进一步提高热回收率可用冷锅炉给水S依次通过铜洗水加热器3-6、软水加热器1-5和第二水加热器2-7逐级回收铜洗T、合成循环气H和变换气R中的低温余热，使冷锅炉给水S加热至70℃左右。

Claims (1)

1.一种合成氨生产中的热量回收方法是通过氨合成工段、变换工段和铜洗工段的热量逐级回收来实现的，其特征在于将合成工段的循环气(H)经塔前预热器(1-4)预热至80-140℃后送入氨合成塔(1-1)，循环气在氨合成塔内反应后从塔底排出，然后逐次经过余热锅炉(1-2)、水加热器(1-3)，并再次通过塔前预热器(1-4)与其中已经存在的循环气进行换热，将余热锅炉(1-2)中产生的水蒸汽(Q)送往变换工段以及其他用热设备；在变换工段，热水塔(2-2)出来的循环热水(X)经热水泵(2-3)送至合成工段的水加热器(1-3)，然后返回至热水塔(2-2)上面的饱和塔(2-1)中，以增湿半水煤气(B)从而间接产生水蒸汽，从饱和塔(2-1)底流出的热水利用饱和塔(2-1)和热水塔(2-2)之间的压差流往铜洗工段的再生器(3-3)和上加热器(3-4)后，自动输入到热水塔(2-2)中，将冷的锅炉给水(S)送入铜洗水加热器(3-6)，由下加热器(3-5)送至铜洗水加热器(3-6)的热铜液将冷的锅炉给水(S)加热，然后锅炉给水(S)依次送入合成工段的软水加热器(1-5)和变换工段的第二水加热器(2-7)，软水加热器(1-5)是由塔前预热器(1-4)过来的循环气(H)对锅炉给水(S)进行加热至70℃左右。
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