CN107001035A - 用于改造制氨装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于改造包括蒸汽系统的制氨装置的方法，所述蒸汽系统至少包括在第一压力下运行的高压工段和在低于所述第一压力的第二压力下运行的中压工段，所述改造包括：通过在第三压力下的蒸汽流，提供至少一额外的热回收，所述第三压力是在所述第一压力和所述第二压力之间的中间压力，和提供蒸汽输出线路，其被设置成将在所述第三压力下的所述蒸汽流的至少一部分输出到所述制氨装置的外部。

Description

用于改造制氨装置的方法
技术领域
本发明涉及制氨装置的改造。更具体地，本发明涉及制氨装置的蒸汽系统的改造。
背景技术
用于合成氨的装置主要包括用于生成补充气的前端以及合成回路。前端通常包括烃转化阶段和提纯阶段，提纯阶段包括例如变换炉(shift converter)、CO2去除工段和甲烷转化器。用于生产氨的装置例如在EP 2 022 754中被描述。
制氨装置还包括所谓的蒸汽系统，其包括数个蒸汽生产者和蒸汽使用者。
蒸汽生产者可包括例如从热流中去除热的热交换器，例如气体冷却器。例如，转化阶段通常包括一段转化炉和二段转化炉；离开一段转化炉的产品气体在进入二段转化炉之前被冷却，二段转化炉的热流出物(通常在接近1000℃的温度)必须在提纯之前被冷却。通常在管壳式热交换器中实现气体冷却，根据热源的温度，气体冷却在一定压力下生成饱和蒸汽或过热蒸汽。
蒸汽使用者包括驱动该装置的旋转机器(例如压缩机和泵)的蒸汽涡轮机。在最大的蒸汽使用者中为驱动转化阶段的合成气压缩机和空气压缩机的蒸汽涡轮机。其他蒸汽使用者可以包括需要热输出的设备，例如需要低级蒸汽的CO2去除系统。蒸汽也可以用作工艺蒸汽，该工艺蒸汽通常用于在前端中的蒸汽转化。
蒸汽可以在一个或多个压力水平下生成，例如大型制氨装置包括高压蒸汽管道和中压和/或低压蒸汽管道。根据蒸汽的生成和消耗之间的平衡，蒸汽系统可包括在不同压力下的蒸汽出口或入口。一般而言，优选在一个或多个涡轮机中使高压蒸汽膨胀以产生功，而在较低压力下生成的蒸汽通常用于提供热或用作工艺蒸汽。
大型设备可包括数个制氨装置，在这种情况下，制氨装置可以向其它制氨装置输出蒸汽或从其它制氨装置中输入蒸汽。
蒸汽系统的目的是内部地恢复尽可能多的能量，以满足装置本身的功率和/或热量需求，从而减少来自外部源的能量输入。因此，对于效率，蒸汽系统是关键组分。能量可以以燃料、来自外部生产的蒸汽或电能的形式而被输入。
制氨装置的改造通常针对增加在所生产的氨(吨/天)方面的生产力和/或效率。涉及制氨装置的现代化的改造将通常引起可从工艺中回收的额外的蒸汽。然而，尤其在旧装置中，会发生由于在同一个制氨装置或同一个设备的另一个制氨装置中缺乏合适的蒸汽使用者，额外的蒸汽本身不会被使用。
尤其，当改造具有在较低压力(即大约30巴)下的中压蒸汽系统的较旧的制氨装置时，遇到该问题。改造会导致理论上在更高压力下可获得的额外量的蒸汽，但缺乏在相同压力下工作的蒸汽使用者，从而浪费这种优势。现有的中压工段对较高压力水平的适应从经济观点和机械观点来看是不可行的，因此现有技术中唯一的解决方案是降低蒸汽的压力，例如以减压阀的方式降低蒸汽的压力，然而这是无效率的，导致较低的级别和品质的蒸汽。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点，提供一种用于制氨装置的引入注目的改造的方法。该目的通过根据所附的权利要求的改造制氨装置的方法来实现。本发明的优选特征在从属权利要求中进行陈述。
本发明涉及通过在高于蒸汽系统的原始中压的中间的中-高压力下的蒸汽流提供至少一额外的热回收，并将所述蒸汽流的至少一部分输出到装置外部，其中，所述蒸汽的能含量可被合适地利用。
在优选的实施方式中，本发明涉及安装新的高压蒸汽使用者，其可以替代现有的中压使用者。从所述新安装的蒸汽使用者获得在中间压力下的所述蒸汽流。例如，所述蒸汽流可通过蒸汽涡轮机的抽取线路而获得。
因此，本发明的优选的实施方式包括在蒸汽系统的高压工段中安装新的蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机具有在制氨装置的设计高压和设计中压之间的中间压力下的蒸汽抽取。在所述中间压力下，从新安装的涡轮机中抽出的蒸汽的至少一部分被输出到制氨装置外部用于进一步使用。
在本发明的所有实施方式中，所述中间压力优选地比制氨装置的原始中压高至少5巴。例如，原始装置的高压蒸汽工段在大约100巴的压力下运行；现有的中压工段在小于40巴(例如30巴至35巴)下运行，从新安装的涡轮机中抽出的蒸汽的压力在40巴至60巴的范围内。
优选地，改造后的制氨装置是包括其它的制氨装置的设备的一部分，在所述中间压力下的蒸汽被输出至该设备的具有在所述压力下运行的中压蒸汽工段的另一个制氨装置。
本发明的优势在于，制氨装置可以在没有被现有的蒸汽系统的压力水平束缚的情况下改造。特别地，可以在位于蒸汽系统的中水平和高水平之间的新的压力水平下获得额外量的热量。输出蒸汽具有如下优势：不需要改变现有的中压蒸汽系统以应对更高的压力水平，但另一方面，更高级别的蒸汽被充分利用。
借助下面的详细描述，本发明的优势将是更加明显的。
附图说明
图1为制氨装置的示意图。
图2为在改造前的图1的制氨装置的蒸汽系统的一部分的示例图。
图3为在根据本发明的实施方式所进行的改造之后的图2的示意图。
具体实施方式
图1为制氨装置的基本示意图，包括一段转化工段1、二段转化工段2、提纯工段3、合成气压缩机4、空气压缩机5和氨合成回路6。
借助蒸汽8和允许进入二段工段的空气9，天然气7在一段转化工段和二段转化工段中被蒸汽转化。在一些实施方式中，所述空气9可以富含氧气或被氧气替代。纯化的合成气10被压缩且送至回路6用于生成氨11。
图1的示意图是众所周知的，不需要进一步描述。
图1的装置包括蒸汽系统，所述蒸汽系统的一些部件示于图2中。
蒸汽系统包括例如在100巴下运行的高压工段12和例如在35巴下运行的中压工段13。
高压工段12包括供给蒸汽涡轮机15的主蒸汽集管14，该蒸汽涡轮机15驱动合成气压缩机4。在该示例中，蒸汽涡轮机15包括第一级15’和第二级15”，从第一级中提取出的蒸汽的一部分被送至中压工段13。
中压工段13包括供给其它蒸汽使用者(例如驱动空气压缩机5的蒸汽涡轮机17、驱动给水泵的蒸汽涡轮机18、驱动制冷压缩机的蒸汽涡轮机19)的主蒸汽集管16。
数字15c、数字17c、数字18c和数字19c分别表示涡轮机15、涡轮机17、涡轮机18和涡轮机19的冷凝器。
蒸汽系统还包括低压集管20。蒸汽可以通过包括减压阀23的线路21从高压转到中压，以及通过包括减压阀24的线路22从中压转到低压。
线路25表示送至前端的中压蒸汽，线路26表示在比中压高的压力(例如45巴)下被输入的蒸汽。蒸汽26可以从具有处于所述45巴的压力水平的中压蒸汽工段的另一个制氨装置输入。可以注意到，所述蒸汽(尽管在45巴下是可获得的)必须在阀27中被减压，以使线路26连接至处于更低压力的蒸汽集管16。因此，线路26的蒸汽的大量能量被浪费。
图3示出改造后的图式。中压涡轮机19被停止使用且由包括级28’和级28”的新的高压涡轮机28替代，该级28’和级28”通过线路29被供给有集管14的高压蒸汽的一部分。离开第一级28’的蒸汽的一部分在膨胀之后通过线路30被抽出(蒸汽抽取)，而剩余部分通过线路31被送至第二级28”用于进一步膨胀。
线路30的被抽出的蒸汽部分于是以高于MP工段3的设计压力的压力(例如50巴)而被输出。更优选地，该压力基本上与同一台设备的另一个制氨装置的蒸汽系统的中压工段的压力相同。因此，线路30的蒸汽可被有效地从改造后的制氨装置中输出到该另一个制氨装置。线路30的部分蒸汽或全部蒸汽也可以在使用后通过线路26返回。第二级28”的输出被发送至先前与中压涡轮机19连接的冷凝器19c。

Claims (9)

1.一种用于改造包括蒸汽系统的制氨装置的方法，所述蒸汽系统至少包括在第一压力下运行的高压工段(12)和在低于所述第一压力的第二压力下运行的中压工段(13)，
所述改造包括：
通过在第三压力下的蒸汽流提供至少一额外的热回收，所述第三压力是在所述第一压力和所述第二压力之间的中间压力，和
提供蒸汽输出线路(30)，所述蒸汽输出线路被设置成将在所述第三压力下的所述蒸汽流的至少一部分输出到所述制氨装置的外部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述制氨装置为包括其它制氨装置的设备的一部分，并且
所述蒸汽被输出至所述设备的具有在所述第三压力下运行的中压蒸汽工段的另一个制氨装置。
3.根据权利要求2所述的方法，包括：
在所述蒸汽系统的所述高压工段中安装新的高压蒸汽使用者(28)，所述蒸汽使用者具有从所述高压工段中获取的蒸汽输入，并且在中间压力下的所述蒸汽流从新的所述蒸汽使用者的蒸汽出口中获取。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，停止运行所述蒸汽系统的现有的中压蒸汽使用者(19)，并且被停用的蒸汽使用者由所述新的高压蒸汽使用者(28)来替代。
5.根据权利要求3或4所述的方法，所述新的高压蒸汽使用者(28)为蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机包括蒸汽抽取(30)以提供在所述第三压力下的所述蒸汽流。
6.根据权利要求4和5所述的方法，其中，停止运行所述制氨装置的被供给有在所述第二压力下的蒸汽的现有的蒸汽涡轮机，并且所述现有的蒸汽涡轮机由所述新的蒸汽涡轮机替代。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述新的蒸汽涡轮机(28)为多级涡轮机，并且所述蒸汽抽取在所述涡轮机的一个或多个级之后进行。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第三压力超过所述第二压力至少5巴。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二压力小于40巴，所述第三压力为40巴至60巴。
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