CN109574038A - 适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统 - Google Patents

适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109574038A
CN109574038A CN201811499576.1A CN201811499576A CN109574038A CN 109574038 A CN109574038 A CN 109574038A CN 201811499576 A CN201811499576 A CN 201811499576A CN 109574038 A CN109574038 A CN 109574038A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compression
sections
section
compressor
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811499576.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陈良明
陈良安
董子平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201811499576.1A priority Critical patent/CN109574038A/zh
Publication of CN109574038A publication Critical patent/CN109574038A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor

Abstract

本发明公开一种针对小型氮肥厂合成氨在原有基础上节电项目改造而设计的分级、多段结构的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统，包括本方法应用于小型氮肥厂的合成氨系统中，小型氮肥厂合成氨系统包括脱硫工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段及合成工段；本方法包括如下步骤：Step1：经脱硫工段出口排出的原料气通过前级压缩机进行二级压缩后进入变换工段中；Step2：经脱碳工段出口排出的原料气通过中级压缩机进行三级压缩后进入精炼工段中；Step3：经精炼工段出口排出的原料气通过后级压缩机进行一级压缩后进入合成工段中合成。

Description

适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统
技术领域
本发明涉及合成氨技术领域，具体涉及一种针对小型氮肥厂合成氨在原有基础上节电项目改造而设计的分级、多段结构的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统。
背景技术
虽然加压气化合成氨因节能、环保之优势近年来在我国有了较多的发展，但是小氮肥仍然处于主力状态。如果在小氮肥的基础上进行不大的改造达到与其相同的技术水平，那又何尝不是一种绝对的节能、环保！本发明人一直是这样的观点的。本发明便是这种改造中关于电耗方面节能、减排、环保的重要方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，公开一种针对小型氮肥厂合成氨在原有基础上节电项目改造而设计的分级、多段结构的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
公开一种适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法，包括本方法应用于小型氮肥厂的合成氨系统中，小型氮肥厂合成氨系统包括脱硫工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段及合成工段；本方法包括如下步骤：
Step1：经脱硫工段出口排出的原料气通过前级压缩机进行二级压缩后进入变换工段中；
Step2：经脱碳工段出口排出的原料气通过中级压缩机进行三级压缩后进入精炼工段中；
Step3：经精炼工段出口排出的原料气通过后级压缩机进行一级压缩后进入合成工段中合成。
在步骤Step1中，使用前级压缩机中的一段压缩和二段压缩进行，一段压缩出口和二段压缩进口连接，二段压缩出口为前级压缩出口。
在步骤Step2中，使用中级压缩机中的三段压缩、四段压缩和五段压缩依次进行，三段压缩出口和四段压缩进口连接，四段压缩出口和五段压缩进口连接，五段压缩出口为中级压缩机出口。
在步骤Step3中，使用后级压缩机中的六段压缩进行一次压缩，六段压缩的进口为后级压缩机进口，六段压缩的出口为后级压缩机出口。
进一步的，本发明还公开了一种适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统，本系统用于对上述方法进行实施，在合成氨系统中，合成氨系统包括脱硫工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段及合成工段；其中，变换工段与脱碳工段连接；本系统包括可进行两级压缩的前级压缩机、可进行三级压缩的中级压缩机、可进行一级压缩的后极压缩机；
其中，前级压缩机进口与脱硫工段出口连接，前级压缩机的出口与变换工段进口连接；
中级压缩机的进口与脱碳工段出口连接，中级压缩机的出口与精炼工段进口连接；
后极压缩机进口与精炼工段出口连接，后极压缩机出口与合成工段进口连接。
使用所述前级压缩机中的一段压缩和二段压缩完成两级压缩，其中，一段压缩出口和二段压缩进口连接，一段压缩进口为前级压缩机进口并与脱硫工段出口连接，二段压缩出口为前级压缩及出口并与变换工段进口连接。
使用所述中级压缩机中的三段压缩、四段压缩、五段压缩依次完成三级压缩，其中，三段压缩出口和四段压缩进口连接，四段压缩出口和五段压缩进口连接，三段压缩进口为中级压缩进口并与脱碳工段出口连接，五段压缩出口为中级压缩机出口并与精炼工段进口连接。
使用所述后级压缩机中的六段压缩完成一级压缩，其中，六段压缩的进口为后极压缩机的进口并与精炼工段出口连接，六段压缩的出口为后极压缩机的出口并与合成工段进口连接。
本发明的有益效果在于：
小氮肥厂通过改造使用本发明方法及系统不但可以杜绝原来生产中的不稳定，而且可以大幅降低电耗，更适合小氮肥的任何节电方案改造。
附图说明
图1为本发明的设计原理示意图。
图2为本发明的第二种实施例原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例1：一种适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统，参见图1。
本系统用于对小型氮肥厂的节电项目改造上，可在原有的小型氮肥厂合成氨系统中直接进行改造，目前，在小型氮肥厂合成氨系统中，合成氨系统包括脱硫工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段及合成工段；其中，变换工段与脱碳工段连接（以上为现有技术）。
本发明中，本系统包括可进行两级压缩的前级压缩机、可进行三级压缩的中级压缩机、可进行一级压缩的后极压缩机；如图1所示，前级压缩机进口与脱硫工段出口连接，前级压缩机的出口与变换工段进口连接；中级压缩机的进口与脱碳工段出口连接，中级压缩机的出口与精炼工段进口连接；后极压缩机进口与精炼工段出口连接，后极压缩机出口与合成工段进口连接。
具体来说，本系统中使用所述前级压缩机中的一段压缩和二段压缩完成两级压缩，其中，一段压缩出口和二段压缩进口连接，一段压缩进口为前级压缩机进口并与脱硫工段出口连接，二段压缩出口为前级压缩及出口并与变换工段进口连接。
具体来说，本系统中使用所述中级压缩机中的三段压缩、四段压缩、五段压缩依次完成三级压缩，其中，三段压缩出口和四段压缩进口连接，四段压缩出口和五段压缩进口连接，三段压缩进口为中级压缩进口并与脱碳工段出口连接，五段压缩出口为中级压缩机出口并与精炼工段进口连接。
具体来说，本系统中使用所述后级压缩机中的六段压缩完成一级压缩，其中，六段压缩的进口为后极压缩机的进口并与精炼工段出口连接，六段压缩的出口为后极压缩机的出口（该出口与原小氮肥氢氮气压缩机的七段出口连接点相同）并与合成工段进口口连接。
进一步的，本发明还设计了一种适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法，本方法主要应用在上述适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统中，也即本方法应用于小型氮肥厂的合成氨系统节电改造中，本方法包括如下步骤：
Step1：经脱硫工段出口排出的原料气通过前级压缩机进行二级压缩后进入变换工段中；在此步骤，使用前级压缩机中的一段压缩和二段压缩进行，其中，进入前级压缩机中一段压缩进口处的压力值为0.4MPa；前级压缩机中二段压缩出口处压力值为0.80MPa。
Step2：经脱碳工段出口排出的原料气通过中级压缩机进行三级压缩后进入精炼工段中；在此步骤中，使用中级压缩机中的三段压缩、四段压缩和五段压缩依次进行，其中，进入中级压缩机中三段压缩进口处的压力值为1.5MPa；进入中级压缩机中四段压缩进口处的压力值为4.0MPa；中级压缩机中五段压缩出口处压力值为12.5MPa。
Step3：经精炼工段出口排出的原料气通过后级压缩机进行一级压缩后进入合成工段中合成，在此步骤中，使用后级压缩机中的六段压缩进行一次压缩，其中，后级压缩机中六段压缩出口处压力值为30.0MPa。
实施例2，与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：
本发明在脱硫工段和前级压缩机之间增加一个罗茨风机对经脱硫工段出口排出的原料气进行前置增压处理，通过罗茨风机增压后进入前级压缩机中进行压缩，此方式可降低后方前级压缩机、中级压缩机及后极压缩机的压缩功率。
通过本发明方法及系统不但可以杜绝原来生产中的不稳定，而且可以大幅降低电耗，更适合小氮肥厂的节电方案改造，它不但能够节省40%的曲轴转化功的节省，也可以得到蒸汽透平驱动的煤代电的经济效益和使用透平驱动的好处，同时也可以杜绝原来压缩机的变化的缺点，也可以使原来的合成氨系统能够适应所有的诸如“氢气、氮气分流”、“甲烷清洗或者造气提高气体质量杜绝甲烷生成”等小氮肥氢氮气想做因压缩机不能做的节电改造项目，并且杜绝原来生产中大塔通小流量导致的不稳定，还从压力、工艺、产能、设备条件等各方面适合小氮肥进行节电方面的节能、减排、环保改造。具体分析如下：
一、分级压缩是小氮肥厂压缩系统改造的必然:小氮肥要想继续深化改造其高高的电耗决定了其压缩系统必然要进行改造。一方面小氮肥厂目前的压缩机是一级多段，存在两个缺点:1、变化段的固定压缩比不能适应变化的需要，比如:变换添加蒸汽致使阻力增加、精练增加铜液循环量致使阻力增加，又比如变换加入二醚、精练后面增加联醇，这些变化都能够导致对应的压缩段力的变化，而造成压缩机力的不平衡，形成力点。从而影响压缩机整体的功的发挥，而这些缺陷决定了这种压缩机不能适应一些可行和必要的节电改造。比如国内某厂进行了液氮洗除了甲烷，但是并没有得到平衡氨浓度扩大、产能提升、电耗下降的所有想要的结果，这出了没有客观针对合成氨反应的特征进行相对的功的配置改进而技改失败外，其运行表现的合成工段压力起不来。而其一、二段压力的相对超压，则反映了“一机多段”压缩机的“变化段的固定压缩比不能适应变化的需要”的缺陷。2、压缩至合成工段的压缩段的固定压缩比不能适应流量变化的需要。这一特征可以致使小氮肥电耗奇高和生产极不稳定，另一方面蒸汽透平驱动是节能的必然趋势，而且蒸汽驱动替代电力驱动也是一项不小的经济帐，比如300度的电耗用电力驱动单价0.5元，需要150元电费，而蒸汽驱动只需要约30公斤标准煤，单价500元也只要15元。而且蒸汽透平的特征不宜多段压缩。
因此，综合起来:小氮肥压缩系统终究面临一次改造，而分级、多段压缩的“多机多段”的本发明方案则是一种优化选择！二、小氮肥的自身蒸汽系统压力不是很高，不适应驱动大型透平，把压缩分级而成的小型化处理适合小氮肥的自身蒸汽条件。
二、适应性强: 和小氮肥厂的七段型相比较，本方案少了一段压缩，但是如果有继续调整压力的需要，只需在后级压缩机中调整压缩用量即可达到调整压力的目的，这也正是本发明的一个重要特征——就是后级压缩可以灵活、大幅度地进行调节！(这是可以适应小氮肥流量偏小的情况以及提高产能的需要)这里也正是小氮肥的优势所在，因为加压气化的合成压力只有15兆帕，而小氮肥可以保障在更节能的30兆帕至32兆帕的范围区域！因此依照这样改造的局势本发明可以适应所有产能的改造，因为小氮肥厂继续改造下去必定会进行甲烷清洗的改造内容或者造气质量提高，使原料气中没有甲烷气体，由于甲烷的不存在和使用本发明的不存在任何压缩功浪费的压缩，则这个合成氨系统处于一种有多少压缩功就产生多少对应的压力，有多少压力就产生多少对应的平衡氨浓度的“自对应”状态。这样合成本不需要多高的压力就能够达到较高的平衡氨浓度了，而与原来的平衡氨浓度持平即意味着与原来的产能持平。压力方面:小氮肥现在的系统中，压缩 机系统与其他生产工段的结构特征是：变换、脱碳在七段型压缩机系统处于二段，压力0.8兆帕，在六段型压缩机系统也是处于二段，压力0.88兆帕，精炼在七段型压缩机系统处于六段压力12.5兆帕，在六段型压缩机系统处于五段，压力14.5兆帕，合成在七段型压缩系统处于七段，压力32兆帕，在六段型压缩系统处于六段，压力30.0兆帕，因此未来保证不超压的安全生产和与小氮肥的原有结构对接，以及压缩比的合理性只要前级压缩的压力指标和小氮肥厂七段型压缩机一、二段压力指标分别保持基本相同，中、后级压缩机与小氮肥厂六段型压缩机后面压力指标分别保持基本相同，即一、二、三、四、五、六段的压力指标分别是0.4、0.8、1.5、4.0、12.5、30.0兆帕即可，而且由于六段具有可调节性，可继续调整至32.0兆帕。则本发明可广泛适应于小氮肥厂的这两种不同系统的改造！
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法，包括本方法应用于小型氮肥厂的合成氨系统中，小型氮肥厂合成氨系统包括脱硫工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段及合成工段；其特征在于：本方法包括如下步骤：
Step1：经脱硫工段出口排出的原料气通过前级压缩机进行二级压缩后进入变换工段中；
Step2：经脱碳工段出口排出的原料气通过中级压缩机进行三级压缩后进入精炼工段中；
Step3：经精炼工段出口排出的原料气通过后级压缩机进行一级压缩后进入合成工段中合成。
2.如权利要求1所述的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法，其特征在于：在步骤Step1中，使用前级压缩机中的一段压缩和二段压缩进行，一段压缩出口和二段压缩进口连接，二段压缩出口为前级压缩出口。
3.如权利要求1所述的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法，其特征在于：在步骤Step2中，使用中级压缩机中的三段压缩、四段压缩和五段压缩依次进行，三段压缩出口和四段压缩进口连接，四段压缩出口和五段压缩进口连接，五段压缩出口为中级压缩机出口。
4.如权利要求1所述的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法，其特征在于：在步骤Step3中，使用后级压缩机中的六段压缩进行一次压缩，六段压缩的进口为后级压缩机进口，六段压缩的出口为后级压缩机出口。
5.一种适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统，本系统用于对权利要求1至4任一所述方法进行实施，在合成氨系统中，合成氨系统包括脱硫工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段及合成工段；其中，变换工段与脱碳工段连接；其特征在于：本系统包括可进行两级压缩的前级压缩机、可进行三级压缩的中级压缩机、可进行一级压缩的后极压缩机；
其中，前级压缩机进口与脱硫工段出口连接，前级压缩机的出口与变换工段进口连接；
中级压缩机的进口与脱碳工段出口连接，中级压缩机的出口与精炼工段进口连接；
后极压缩机进口与精炼工段出口连接，后极压缩机出口与合成工段进口连接。
6.如权利要求5所述的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统，其特征在于：使用所述前级压缩机中的一段压缩和二段压缩完成两级压缩，其中，一段压缩出口和二段压缩进口连接，一段压缩进口为前级压缩机进口并与脱硫工段出口连接，二段压缩出口为前级压缩及出口并与变换工段进口连接。
7.如权利要求5所述的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统，其特征在于：使用所述中级压缩机中的三段压缩、四段压缩、五段压缩依次完成三级压缩，其中，三段压缩出口和四段压缩进口连接，四段压缩出口和五段压缩进口连接，三段压缩进口为中级压缩进口并与脱碳工段出口连接，五段压缩出口为中级压缩机出口并与精炼工段进口连接。
8.如权利要求5所述的适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩系统，其特征在于：使用所述后级压缩机中的六段压缩完成一级压缩，其中，六段压缩的进口为后极压缩机的进口并与精炼工段出口连接，六段压缩的出口为后极压缩机的出口并与合成工段进口连接。
CN201811499576.1A 2018-12-09 2018-12-09 适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统 Pending CN109574038A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811499576.1A CN109574038A (zh) 2018-12-09 2018-12-09 适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811499576.1A CN109574038A (zh) 2018-12-09 2018-12-09 适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109574038A true CN109574038A (zh) 2019-04-05

Family

ID=65927867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811499576.1A Pending CN109574038A (zh) 2018-12-09 2018-12-09 适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109574038A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1052833A (zh) * 1989-12-29 1991-07-10 南京化学工业公司设计院 节能型合成氨生产
CN1847208A (zh) * 2005-04-14 2006-10-18 杭州林达化工技术工程有限公司 原料气分级联合生产甲醇和氨的方法和设备
CN202170246U (zh) * 2011-07-11 2012-03-21 河南晋开集团武陟绿宇化工有限公司 一种六级氮氢压缩机系统
CN102417159A (zh) * 2011-10-20 2012-04-18 湖北大江化工集团有限公司 一种抽气降低变换系统压力的方法
WO2014019610A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Ammonia Casale Sa A method for increasing the capacity of an ammonia plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1052833A (zh) * 1989-12-29 1991-07-10 南京化学工业公司设计院 节能型合成氨生产
CN1847208A (zh) * 2005-04-14 2006-10-18 杭州林达化工技术工程有限公司 原料气分级联合生产甲醇和氨的方法和设备
CN202170246U (zh) * 2011-07-11 2012-03-21 河南晋开集团武陟绿宇化工有限公司 一种六级氮氢压缩机系统
CN102417159A (zh) * 2011-10-20 2012-04-18 湖北大江化工集团有限公司 一种抽气降低变换系统压力的方法
WO2014019610A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Ammonia Casale Sa A method for increasing the capacity of an ammonia plant

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王伟: "小型合成氨生产工艺优化设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》 *
陈之川等: "《工业化学与化工计算》", 31 May 1994, 化学工业出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103524299B (zh) 一种合成甲醇和合成甲烷联产设备
CN106837443A (zh) 一种直接燃烧加热的超临界二氧化碳动力循环系统和方法
CN201724571U (zh) 一种双背压凝汽器的抽真空系统
CN114857856A (zh) 一种锅炉烟道气同步回收氮气和二氧化碳的系统和方法
CN206468384U (zh) 一种直接燃烧加热的超临界二氧化碳动力循环系统
CN111217332A (zh) 超临界水气化制氢气相产物的变压吸收分离系统及方法
CN109574038A (zh) 适应于小型氮肥厂用的合成氨原料气压缩方法及系统
CN113486472B (zh) 一种汽轮机缸效率对热耗率影响量的计算方法
CN103497803A (zh) 一种cng加气站天然气压缩节能工艺
CN109210378A (zh) 一种利用提压消除蒸汽过剩的系统
CN210635950U (zh) 联合沼气提纯与二氧化碳甲烷化的生物天然气制备装置
CN210393787U (zh) 一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置
CN201003048Y (zh) 煤气联产甲醇过程用的联合压缩装置
CN101049912A (zh) 高效制氧设备
CN212744239U (zh) 一种同时回收不同压力乏汽的装置
CN201588762U (zh) 螺杆压缩和活塞压缩串联式空气压缩机
CN204900216U (zh) 空气压缩机节能系统
CN110487023B (zh) 一种利用lng冷能生产液氮的方法
CN213357475U (zh) 碳氢合成气利用系统
CN216987012U (zh) 用于降低空气露点提高气相法二氧化硅品质的装置
CN215719226U (zh) 一种多维度风光储互补耦合系统
CN213392396U (zh) 一种燃气轮机系统
CN218811547U (zh) 一种煤气化高压灰水发电并网系统
CN110057165B (zh) 油田制氮注氮设备节能系统
CN213178266U (zh) 一种烧结余热锅炉除盐水供应的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190405