CN115364613A - 一种用于制备合成氨的废气分离回收装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备合成氨的废气分离回收装置，该装置包括包括用于对氨废气和换热剂进行热交换的换热器，所述换热器由外筒体和滑动安装在外筒体内部的内筒体组成，所述外筒体上设有至少一个供换热剂流入的第一进料结构和至少一个供换热剂流出的第一出料结构，所述内筒体上设有至少一个供换热剂流入的第二进料结构和至少一个供换热剂流出的第二出料结构。本发明通过对合成氨的废气分离回收系统中的换热器进行改进，使氨废气通过换热器时无需进行减压，从而氨废气与换热剂之间的换热速度加快，从而提高了氨废气与换热剂之间的换热效果，提高了合成氨的废气分离回收效率。
Description
技术领域
本发明具体涉及废气回收技术领域，具体是一种用于制备合成氨的废气分离回收装置及系统。
背景技术
在合成氨的生产过程中，会向外界排放废气，其中最主要的废气是合成塔中的放空气与氨罐驰放气，目前传统的处理方法主要有三种：一是将该废气分成两股，单独水洗，得到品质较低的氨水，然后将剩余废气烧掉；二是将氨罐弛放气中的压力能全部利用掉，产生一部分氨气，然后将剩余气体烧掉，同时将合成塔的放空气水洗得到品质较低的氨水，然后将剩余废气烧掉；三是将全部废气水洗，然后通过上一套变压吸附或膜分离，并将剩余的气体进行低温分离得到一部分的液化天然气。
现有的三种工艺的特点是不仅设备复杂，而且合成氨废气中不仅含有氨、氢、甲烷，还含有高附加值的氩、氮等，以上传统工艺中，氢的提取率只有90％，不能提取氩；与此同时，现有工艺中采用常规的换热器对氨废气进行换热，换热过程中需要对氨废气进行降压和降速，换热时间较长，从而影响了氨废气的分离效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备合成氨的废气分离回收装置及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于制备合成氨的废气分离回收装置，包括用于对氨废气和换热剂进行热交换的换热器，所述换热器由外筒体和滑动安装在外筒体内部的内筒体组成，所述外筒体上设有至少一个供换热剂流入的第一进料结构和至少一个供换热剂流出的第一出料结构，所述内筒体上设有至少一个供换热剂流入的第二进料结构和至少一个供换热剂流出的第二出料结构，且第一进料结构与第二进料结构错开设置，第一出料结构与第二出料结构对通设置；
所述内筒体中设有换热腔，所述换热腔与第二进料结构、第二出料结构连通；所述外筒体位于第一出料结构侧开设有供氨废气通入的第一进气口，所述内筒体上开设有与第一进气口相配合的第二进气口，氨废气由第一进气口通入后推动内筒体在外筒体中滑动，驱动第一进料结构与第二进料结构对通，以使换热剂流入换热腔中，与通过内筒体的氨废气换热。
作为本发明进一步的方案：所述内筒体包括外壳和设置于外壳内部且用于氨废气流通的内壳，所述外壳与内壳之间形成所述换热腔。
作为本发明再进一步的方案：所述第一进料结构包括开设与外筒体上端的第一进料口和开设与外筒体内部上侧的进料腔，所述第一进料口与所述进料腔连通。
作为本发明再进一步的方案：所述第二进料结构包括开设于外壳上的第二进料口，所述第二进料口与所述进料腔的出口错位设置，且第二进料口与换热腔连通。
作为本发明再进一步的方案：所述第二进料结构包括开设与外筒体下端的第一出料口和开设于外筒体内部下侧的出料腔，所述第一出料口与出料腔连通。
作为本发明再进一步的方案：所述第二出料结构包括开设于外壳上的第二出料口，所述第二出料口为长条结构，第二出料口正对于出料腔的进口，且第二出料口与换热腔连通。
作为本发明再进一步的方案：所述第二进气口的表面加工为圆台形状。
作为本发明再进一步的方案：所述外筒体的上侧还固定安装有限位座，所述限位座为环形结构，所述外壳与所述限位座滑动连接；所述限位座的内部开设有至少一个滑动槽，所述外壳上固定安装有与所述滑动槽适配的滑块，所述滑块与所述滑动槽滑动连接，且滑块通过弹簧与滑动槽连接。
一种用于制备合成氨的废气分离回收系统，包括上述用于制备合成氨的废气分离回收装置，还包括有：干燥器、甲烷精馏塔和氩气精馏塔，所述干燥器进气口用于接收合成塔放空气，干燥器的排气口与甲烷精馏塔连通，甲烷精馏塔排气端与换热器的进气端连通，换热器的排气端与氩气精馏塔连通。
作为本发明再进一步的方案：所述甲烷精馏塔和氩气精馏塔的液体出口均连通有存储罐。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对合成氨的废气分离回收系统中的换热器进行改进，使氨废气通过换热器时无需进行减压，从而氨废气与换热剂之间的换热速度加快，从而提高了氨废气与换热剂之间的换热效果，提高了合成氨的废气分离回收效率。
附图说明
图1为用于制备合成氨的废气分离回收系统的系统框图。
图2为用于制备合成氨的废气分离回收装置中换热器的立体图。
图3为用于制备合成氨的废气分离回收装置中换热器的剖视图。
图4为图3中A处的局部放大示意图。
图5为用于制备合成氨的废气分离回收装置中内筒体的结构示意图。
图6为用于制备合成氨的废气分离回收装置中内筒体的剖视图。
图中：100-干燥器、200-甲烷精馏塔、300-氩气精馏塔、400-换热器、410-外筒体、411-第一进料口、412-第一出料口、413-第一进气口、414-安装架、415-进料腔、416-出料腔、417-限位座、420-内筒体、421-第二进料口、422-第二出料口、423-滑块、424-弹簧、425-第二进气口、426-外壳、427-内壳、500-存储罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图2-6，本发明实施例中，一种用于制备合成氨的废气分离回收装置，应用于合成氨的废气分离回收系统，包括用于对氨废气和换热剂进行热交换的换热器400，所述换热器400由外筒体410和滑动安装在外筒体410内部的内筒体420组成，所述外筒体410上设有至少一个供换热剂流入的第一进料结构和至少一个供换热剂流出的第一出料结构，所述内筒体420上设有至少一个供换热剂流入的第二进料结构和至少一个供换热剂流出的第二出料结构，且第一进料结构与第二进料结构错开设置，第一出料结构与第二出料结构对通设置；
所述内筒体410中设有换热腔，所述换热腔与第二进料结构、第二出料结构连通；所述外筒体410位于第一出料结构侧开设有供氨废气通入的第一进气口413，所述内筒体420上开设有与第一进气口413相配合的第二进气口425，氨废气由第一进气口413通入后推动内筒体420在外筒体410中滑动，驱动第一进料结构与第二进料结构对通，以使换热剂流入换热腔中，与通过内筒体420的氨废气换热，换热后，换热剂沿第二出料结构和第一出料结构排出，氨废气沿内筒体410的另一端排出；
可以理解的是，氨废气通过换热器400时无需进行减压，以使氨废气与换热剂之间的换热速度加快，从而提高了氨废气与换热剂之间的换热效率；
请参阅图6，在本发明实施例中，所述内筒体420包括外壳426和设置于外壳426内部且用于氨废气流通的内壳427，所述外壳426与内壳427之间形成所述换热腔，用于换热剂流动，换热剂与氨废气在内筒体420中以相反的方向同时移动，进一步提供氨废气与换热剂之间的换热效率。
在本发明实施例中，所述第一进料结构包括开设与外筒体410上端的第一进料口411和开设与外筒体410内部上侧的进料腔415，所述第一进料口411与所述进料腔415连通；
所述第二进料结构包括开设于外壳426上的第二进料口421，所述第二进料口421与所述进料腔415的出口错位设置，且第二进料口421与换热腔连通；
在本发明实施例中，所述第二进料结构包括开设与外筒体410下端的第一出料口412和开设于外筒体410内部下侧的出料腔416，所述第一出料口412与出料腔416连通；
所述第二出料结构包括开设于外壳426上的第二出料口422，所述第二出料口422为长条结构，第二出料口422正对于出料腔416的进口，且第二出料口422与换热腔连通。
在本发明实施例中，所述第二进气口425的表面加工为圆台形状，氨废气由第一进气口413通入后由第二进气口425通入内壳427中，氨废气通过第二进气口425时对圆台型的第二进气口425进行挤压，推动内筒体420在外筒体410内部滑动，以使进料腔415的出口与第二进料口421对通，换热剂由第二进料口421流入换热腔中，与氨废气进行换热；换热结束后的换热剂沿第二出料口422流入出料腔416，最后排出换热器400。
请参阅图2-4，在本发明实施例中，所述外筒体410的上侧还固定安装有限位座417，所述限位座417为环形结构，所述外壳426与所述限位座417滑动连接；所述限位座417的内部开设有至少一个滑动槽，所述外壳426上固定安装有与所述滑动槽适配的滑块423，所述滑块423与所述滑动槽滑动连接，且滑块423通过弹簧424与滑动槽连接，内筒体420受氨废气推动时，弹簧424拉伸，氨废气换热结束后，内筒体420失去推力，在弹簧424弹力作用下复位。
实施例2
请参阅图1，本发明实施例中，一种用于制备合成氨的废气分离回收系统，包括上述制备合成氨的废气分离回收装置，还包括有干燥器100、甲烷精馏塔200和氩气精馏塔300，所述干燥器100进气口用于接收合成塔放空气，干燥器100的排气口与甲烷精馏塔200连通，甲烷精馏塔200排气端与换热器400的进气端连通，换热器400的排气端与氩气精馏塔300连通；
合成塔放空气经膜提氢处理后的废气，经干燥器100脱水降温后进入甲烷精馏塔200，甲烷精馏塔200中甲烷被液化，没有被液化的氩气、氮气和氢气进入换热器400降温冷却后进入氩气精馏塔300，氩气精馏塔300中氩气被液化，没有被液化的氮气和氢气经换热器400升温后送入合成氨生产线循环利用；
进一步的，在本发明实施例中，所述甲烷精馏塔200和氩气精馏塔300的液体出口均连通有存储罐500，用于存储分离得到的液态甲烷和液态氩气。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，包括用于对氨废气和换热剂进行热交换的换热器(400)，所述换热器(400)由外筒体(410)和滑动安装在外筒体(410)内部的内筒体(420)组成，所述外筒体(410)上设有至少一个供换热剂流入的第一进料结构和至少一个供换热剂流出的第一出料结构，所述内筒体(420)上设有至少一个供换热剂流入的第二进料结构和至少一个供换热剂流出的第二出料结构，且第一进料结构与第二进料结构错开设置，第一出料结构与第二出料结构对通设置；
所述内筒体(410)中设有换热腔，所述换热腔与第二进料结构、第二出料结构连通；所述外筒体(410)位于第一出料结构侧开设有供氨废气通入的第一进气口(413)，所述内筒体(420)上开设有与第一进气口(413)相配合的第二进气口(425)，氨废气由第一进气口(413)通入后推动内筒体(420)在外筒体(410)中滑动，驱动第一进料结构与第二进料结构对通，以使换热剂流入换热腔中，与通过内筒体(420)的氨废气换热。
2.根据权利要求1所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述内筒体(420)包括外壳(426)和设置于外壳(426)内部且用于氨废气流通的内壳(427)，所述外壳(426)与内壳(427)之间形成所述换热腔。
3.根据权利要求1所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述第一进料结构包括开设与外筒体(410)上端的第一进料口(411)和开设与外筒体(410)内部上侧的进料腔(415)，所述第一进料口(411)与所述进料腔(415)连通。
4.根据权利要求3所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述第二进料结构包括开设于外壳(426)上的第二进料口(421)，所述第二进料口(421)与所述进料腔(415)的出口错位设置，且第二进料口(421)与换热腔连通。
5.根据权利要求3所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述第二进料结构包括开设与外筒体(410)下端的第一出料口(412)和开设于外筒体(410)内部下侧的出料腔(416)，所述第一出料口(412)与出料腔(416)连通。
6.根据权利要求5所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述第二出料结构包括开设于外壳(426)上的第二出料口(422)，所述第二出料口(422)为长条结构，第二出料口(422)正对于出料腔(416)的进口，且第二出料口(422)与换热腔连通。
7.根据权利要求1所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述第二进气口(425)的表面加工为圆台形状。
8.根据权利要求1所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，所述外筒体(410)的上侧还固定安装有限位座(417)，所述限位座(417)为环形结构，所述外壳(426)与所述限位座(417)滑动连接；所述限位座(417)的内部开设有至少一个滑动槽，所述外壳(426)上固定安装有与所述滑动槽适配的滑块(423)，所述滑块(423)与所述滑动槽滑动连接，且滑块(423)通过弹簧(424)与滑动槽连接。
9.一种用于制备合成氨的废气分离回收系统，包括如权利要求1-8任一所述的用于制备合成氨的废气分离回收装置，其特征在于，还包括有：干燥器(100)、甲烷精馏塔(200)和氩气精馏塔(300)，所述干燥器(100)进气口用于接收合成塔放空气，干燥器(100)的排气口与甲烷精馏塔(200)连通，甲烷精馏塔(200)排气端与换热器(400)的进气端连通，换热器(400)的排气端与氩气精馏塔(300)连通。
10.根据权利要求9所述的用于制备合成氨的废气分离回收系统，其特征在于，所述甲烷精馏塔(200)和氩气精馏塔(300)的液体出口均连通有存储罐(500)。
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| CN104654835A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-05-27 | 卢晓丽 | 列管式换热器 |
| CN215447529U (zh) * | 2021-06-16 | 2022-01-07 | 龙山亿果鲜百合开发有限公司 | 一种百合加工用新型蒸汽换热器 |
| CN215766621U (zh) * | 2021-06-28 | 2022-02-08 | 禹创科技研发(杭州)有限公司 | 一种热交换装置 |
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2022
- 2022-07-25 CN CN202210884314.7A patent/CN115364613B/zh active Active
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