CN1082508A - 合成氨变换工段余热回收工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明为合成法制氨工艺中的局部改进，即用一 台板式饱和热水塔取代三台填料塔对半水煤气和变 换气传热，精炼再生用热水改由第一水加热器后取 出，水量由调节阀门控制，经精炼降温后的热水送到 饱和段的中部参与对半水煤气的加温增湿，从而达到 热能分级利用的目的。本发明的工艺流程比传统工 艺减少投资2/3，热水循环泵由三台变为一台，电耗 减少50％以上，系统阻力可降低0.03—-0.05MPa。

Description

本发明涉及一种用合成法制氨的工艺，具体地说是一种变换工段中的余热回收工艺的改进。
现有的合成氨厂的变换工段的余热回收系统均是采用由化工部统一制定的设备及工艺路线。其设备包括有预饱和热水塔、中间热水塔、主饱和热水塔，与三塔配合的三台循环泵，以及第一和第二水加热器。其工艺路线是，半水煤气经过预饱和热水塔和主饱和热水塔的两个饱和段，经两级增温增湿，使出口温度达到124℃，再送到变换热交换器，进一步升温以参与变换反应。变换反应为放热反应，使变换气形成高温气体。由低变炉或变换热交换器来的变换气先经第一水加热器进行换热降温，再连续通过主饱和热水塔的热水段、中间热水塔、预饱和热水塔的热水段，进行三次换热降温，从预饱和热水塔的热水段上部出来的变换气经第二水加热器加热低温锅炉给水后出系统，出口温度一般在105℃左右。与两饱和热水塔配套的两个循环泵是分别将由各自热水段底部出来的热水，泵送到饱和段的上部，以保证各自塔的热水循环之用。与中间热水塔配套的循环泵是将由塔底部出来的热水，泵送至精炼工段加热铜液再生后，再返回到中间热水塔的上部，保证该塔的热水循环。现有变换工段余热回收工艺的不足在于：一、工艺流程长，需用设备多，且系统阻力大，耗能高。二、余热回收的三塔均为填料塔，若用瓷质填料，则其易碎，使更换频繁，影响生产;若用不锈钢填料，其填料投资昂贵，一般厂家难以接受。三、因中间热水塔为精炼系统的铜液再生提供热水，为满足精炼系统工艺要求，水温应高于设定温度。但实际运行中，此水温还受主饱和热水塔热水段的传质效果影响，常达不到工艺要求，就需在变换系统或精炼系统多加蒸汽，造成热量后移，加大了热损失。
本发明的目的就是提供一种可有效地克服上述缺陷的余热回收工艺，以简化工序，减少设备，降低消耗，提高余热回收效率。
本发明是这样实现的：采用一台板式饱和热水塔取代传统的三台填料塔，来自压缩工段的半水煤气进入板式饱和热水塔的饱和段，经增温加湿后从塔顶出去直接到后续的变换热交换器，参与后续的变换反应。反应后，由低变炉或变换热交换器来的变换气先经第一水加热器后进入饱和热水塔的热水段，并从热水段上部出去到第二水加热器，加热锅炉给水后送后工段。精炼系统铜液再生用热水从第一水加热器之后取出，经热交换后再返回到饱和热水塔之饱和段中部，参与该塔的换热及热水循环。
本发明的关键点在于：利用CN92232700号专利的高效气液接触装置，根据现有板式吸收塔、饱和热水塔的结构，设计一种用上述专利的气液接触装置做塔板，制成饱和热水塔形式，构成一种新型板式饱和热水塔，该塔气液接触部分的内外静压差增大，液气比提高，较之填料式饱和热水塔的传质传热效率可提高20-50%，从而可用一塔取代传统工艺中的三塔并用形式。而精炼工段铜液再生用热水的循环形式，即从第一水加热器后取出，用后返回到饱和热水塔的饱和段中部这一工艺设计，既使得精炼再生用的热水温度达到工艺要求，省去了因出口温度低而加入的后续蒸汽，避免了热量后移，同时又使返回的较低温热水在饱和段中部增湿较低温度的半水煤气，热量得以充分利用。返回的热水如果加到饱和段上部，则会影响半水煤气的出口温度;如果加到饱和段下部，则对半水煤气的增温增湿基本无作用;如果加到热水段，对变换气的出口温度也会产生不良影响。只有加入到饱和段中部才为合理的工艺设计，并使整体余热回收工艺得以合理实现和完善。
下面结合附图对本发明做进一步详述。
图1是本发明的工艺流程图。其中1为新型板式饱和热水塔，其上部为饱和段11，下部为热水段12，2为第一水加热器，3为循环泵，4为第二水加热器，5、6为控制阀门。
从压缩工段来的低温半水煤气A进入饱和热水塔1之饱和段11的下部，经过一定层数的塔板与热水进行传质传热，增温加湿后的半水煤气B从塔顶出去，直接到后续的变换热交换器。半水煤气再经其他设备使温度提高到变换反应所需温度后，在变换触媒的作用下进行变换反应，放出反应热使本身温度提高。高温变换气先在变换热交换器中与自饱和段11顶部出来的半水煤气进行间接换热，略有降温的变换气C从变换热交换器出来（也可直接从低变炉中引来高温变换气），引到第一水加热器2，先经第一水加热器2进行一级间接换热后，温度进一步降低，然后送到饱和热水塔1的热水段12下部，在一定层数的塔板上与从饱和段下来的低温热水直接接触进行传质传热，即二级换热。被回收余热的变换气，再从热水段12上部出去到第二水加热器4，进行三级换热，加热锅炉给水，最后变成低温变换气D送后工段。由饱和热水塔1的热水段12底部出来的热水经循环泵3加压输送，先经过第一水加热器2，与变换气C进行换热提高温度后输出，一部分引到饱和热水塔1之饱和段11的上部，与半水煤气A进行逆流式传质传热，另一部分热水E送到精炼工段加热铜液再生，本身降温后再返回的热水F加到饱和热水塔之饱和段11的中部，与上部下来的温度已降低的那部分热水汇合共同加热增湿由底部加入的较低温度的半水煤气，从而达到热能分级利用的目的。两部分热水量的分配由安装在相应管路上的阀门5、6完成，既保证饱和热水塔的热水循环，又保证精炼工段再生用热的需要。由于给精炼工段的热水仅有较少部分，大部分高温热水加到了饱和段的顶部，使得半水煤气的饱和度及汽/气不会因精炼工段送出较高温度的热水而降低。
本发明由于采用了处理能力大、传质效率高的板式塔取代原有三台填料塔，使得半水煤气的出口温度达到125℃，比原工艺提高1℃，而变换气的出口温度则降到95℃，比原工艺流程降低5-10℃，余热回收效率明显提高，并节省一台大直径主饱和热水塔、中间热水塔及两台循环泵，节省一次性投资2/3以上，由于简化工序，减少系统阻力0.03-0.05MPa，降低电耗一半以上。

Claims (1)

1、一种合成氨变换工段余热回收工艺，其特征在于：
a、采用一台板式饱和热水塔1，来自压缩工段的半水煤气进入板式饱和热水塔1的饱和段11，经增温加湿后从塔顶出去到后续的变换热交换器，
b、由低变炉或变换热交换器来的变换气先经第一水加热器2进行一级换热后，进入饱和热水塔1的热水段12，进行二级换热，再从热水段12上部出去到第二水加热器4加热锅炉给水后送后工段，
c、由饱和热水塔1的热水段12底部出来的热水经循环泵3加压输送，先经过第一水加热器2后，一部分引到饱和热水塔1之饱和段11的上部，另一部分送到精炼工段加热铜液再生后，再返回加到饱和热水塔1之饱和段11的中部，两部分水量分配由安装在相应管路上的阀门5、6完成。
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