CN1446304A - 一种具有分离蒸气/液体供应的改进氨水吸收系统发生器 - Google Patents
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Abstract
一种氨水吸收装置，其包括吸收器组件、发生器组件、冷凝器和蒸发器，其中所述吸收器组件包括吸收器和GAX吸收器热交换器，其中可在GAX吸收器热交换器内使强碱液吸收溶液(24)局部汽化，形成两相气/液混合物，该装置包括这样一个管路系统，其可将分离的蒸气流(51)和液体流(54，22)从吸收器组件导入发生器组件，在发生器柱子内组合物基本上与所述蒸气流基本相同的位置处将蒸气流(51)引入发生器组件中。
Description
发明背景
氨水吸收系统结合了作为主要部件的吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器。这些系统是本领域所公知的，例如，在美国专利5367884、5548971和5490393中就公开了这样的系统。这些氨水吸收系统可设计并作为热泵、冷藏设备、冷却器、加热器、以及冷却-加热器。
氨水吸收系统的发生器用作蒸馏柱，其部件包括锅炉、汽提部分或汽提塔、以及精馏部分。供应给发生器的组合物包括来自系统吸收器的富氨液体，可在一个或多个供料点或进料点将它们导入发生器。将锅炉设计成能产生与热量输入相一致的液气对流。在锅炉的有限长度或高度方向上引入初始热量，这将导致热量输入区域内氨浓度显著变化。在某些系统中，可用重沸器代替锅炉，重沸器中，是由初始能源输入热量，但其除了从柱子底部附近的液体中平衡地分离出蒸气外，不会产生实质氨分离。
汽提部分包括发生器柱子中位于最高(最冷)进料点以下的所有部分。在汽提部分中，由离开蒸馏柱底部的溶液回收热量，回收热量返回到锅炉上方的那部分柱子中。汽提部分包括三个部分：热溶液解吸塔(SHD)、绝热解吸塔或发生器-吸收器热交换(GAX)解吸塔、以及锅炉。SHD是在稀溶液进入吸收器之前从稀溶液、即位于发生器柱子底部的溶液中提取热量的那一部分汽提部分。汽提部分的绝热解吸塔没有热量输入，其一般位于最冷供料点与SHD之间。GAX解吸塔通过利用来自发生器柱子底部的稀液或二次流体进行热传递，从而从吸收器接收热量。一般而言，GAX氨水吸收系统中的发生器具有GAX解吸塔或绝热解吸塔，但不是两个都具备。当系统使用强碱液GAX时，要使用绝热部分，但是要将GAX解吸塔用于稀液GAX或二次流体GAX。发生器的附加部件是精馏器，该精馏器是位于最高(最冷)供料点上方的那部分发生器。上述发生器已示于附图中，后面将对它作进一步详细描述。
由系统吸收器供给发生器柱子的供料是浓液，它包含氨含量相对高的溶液。该浓液一般含有40％和50％的氨，但在某些操作条件下，氨含量约低至20％。该浓液与从发生器导入吸收器的稀液相反，所述稀液包括富水组合物，在额定条件下具有介于约1％到约15％之间的氨，一般含介于约3％到约5％之间的氨。在传统强碱液GAX吸收周期中，通过让一部分强碱液通过GAX吸收器中的热交换器，将溶液加热到它的始沸点温度以上，使其变为两相混合物，从而实现热量回收。在始沸点温度或者低于该温度的条件下，将该部分不通过GAX热交换器的强碱液作为单相液体引入位于精馏器底部或在其附近的发生器中。供给发生器的第二原料流是通过GAX吸收器的那部分强碱液。在低于第一单相液体供料的位置，将包含液体和蒸气的第二原料流引入发生器。于是传统强碱液GAX不能被分成液体和蒸气部分，而是在共同点处一起被引入发生器。
发明概述
通过将来自GAX吸收器的第二浓强碱液供料分成液体和蒸气部分，然后沿柱子在不同供料点将分离后的蒸气和液体部分引入发生器，从而使本发明的发生器得到改进。
附图的简要说明
图1是说明本发明氨水发生器的侧视剖面示意图，其具有富GAX液体的第二供料，该供料可被分成沿发生器柱子在不同位置引入的液体流和蒸气流。本发明氨水吸收装置的其它主要部件包括与本发明发生器相结合的吸收器组件、冷凝器和蒸发器，但未将它们示于附图中。
优选实施例的详细描述
在图1的实施例中，发生器10包括四个不同部分，它们位于一般在氨水吸收装置中定位和使用的沿直立、竖直位置表示的单个壳体内。发生器柱子的汽提部分是结合在一起的锅炉、SHD和绝热部分，该汽提部分位于发生器中第一进料输入端22附近的水平线C以下的的加热部分。于是，汽提部分包括位于最高(最冷)供料点以下的所有发生器柱子部分，而精馏器是最高供料点以上的发生器部分。柱子的最冷部分是精馏器18，其位于水平线C上方。管路21将制冷剂蒸气从精馏器导入吸收装置的冷凝器中。在发生器柱子的较低部分是从柱子最低点延伸到水平线A的锅炉部分12。在锅炉上方是SHD部分14，其沿柱子长度方向介于水平线A和B之间，将水平线B定位在引入第二供料24的水平线上。SHD部分14上方是绝热解吸塔部分16，它沿柱子长度方向在水平线B和水平线C之间延伸，水平线C对应于第一供料输入端22。发生器10的上部是精馏器18，它在发生器柱子的水平线C和上端之间延伸。尽管将发生器10表示为由沿着壳体竖直叠在一起的不同部分组成的单个或共用壳体，但发生器也可由含不同部分的一个或多个壳体组成。
锅炉部分12可通过燃烧器15加热，燃烧器带有沿锅炉部分的长度方向延伸的火管13，由燃烧器排出的废气从火管末端17排出。燃烧器由初级能源向锅炉供热。利用稀液借助管路系统20将热量从锅炉部分导入到SHD部分14中。沿SHD部分14的长度方向延伸的热交换器25再由稀液传递显热。
在图1所示的本发明实施例中，沿发生器柱子在三个供料点引入两股原料流。第一原料流包括未经过GAX的强碱液，其在液体的始沸点温度或者略低于该温度条件下作为单相流体(第一液体供料)从第一供料输入端22处引入柱子。正如前面所述的，供料是由吸收器导入供料输入端22的浓液，一般具有40％到50％的氨。在此，由于该液体是未通过GAX吸收器中发生器热交换器的浓液部分，因此将其称为“未经过GAX的”液体。引入第一液体供料的第一供料输入端22位于绝热解吸塔部分16的上端或与其相邻，而所述绝热解吸塔位于与精馏器和绝热部分之间的连接处或与其相邻的水平线C的位置上。通过分离器装置或设备55将第二供料24、即来自吸收器的GAX流体分成气相流51和液相流54(第二液体供料流)。第二供料24是已通过GAX吸收器中的发生器热交换器的“经过GAX的”浓液部分。随着浓液通过发生器热交换器，它被加热到高于溶液始沸点的温度，由此它变为两相液/气混合物。气相流51被引入位于第一供料输入端22下方的绝热解吸塔16中，而两相混合物中的液相流54在水平线B处引入，然后它分布在位于绝热部分与热溶液解吸塔部分之间的连接处或与该连接处相邻的热溶液解吸塔14的上端。可这样实现供料分离：每个供料种类(蒸气和液体)都在供料组合物与内部组合物最能紧密配合的发生器水平线处引入。第二供料中的蒸气和液体处于彼此平衡状态。于是，注入发生器柱子的适当分隔距离是一个理论蒸馏级高度。根据定义，由理论级顶部排出的蒸气与从该理论级底部排出的液体是平衡的。
上述分离供料流提高了分离效率，改善了整个发生器的性能。本发明的这些和其它特征对于本领域普通技术人员而言都是显而易见的。
Claims (14)
1.一种氨水吸收装置，它包括吸收器组件、发生器组件、冷凝器和蒸发器，其中所述吸收器组件(10)包括：吸收器和GAX吸收器热交换器，其中强碱液吸收溶液在所述GAX吸收器热交换器中被局部汽化为两相气/液混合物，所述装置的特征在于：可将分离的蒸气流和液体流从所述吸收器组件导入所述发生器组件的管路系统，所述管路系统能在发生器组件内的组合物与所述蒸气流(51)基本相同的位置将蒸气流引入发生器组件中。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述发生器组件(10)包括锅炉部分(12)、热溶液解吸塔部分(14)、绝热解吸塔部分(16)、以及精馏器部分(18)，所述管路系统的特征在于，能将所述蒸气流(51)引入所述绝热解吸塔部分(10)，将所述液体流(54)引入所述热溶液解吸塔部分(14)。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述发生器组件包括锅炉部分(12)、热溶液解吸塔部分(14)、绝热解吸塔部分(16)、以及精馏器部分(18)，其中所述管路系统的特征在于，能在所述绝热解吸塔部分和所述热溶液部分之间的连接处(C)或者与其相邻的位置将所述蒸气流(51)引入所述绝热解吸塔部分(16)，将所述液体流(54)引入所述发生器组件。
4.根据权利要求1所述的装置，其进一步特征在于包括可对气液两相混合物进行分离的分离器装置(55)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述强碱液吸收溶液包括按重量计约介于40％到50％之间的氨。
6.根据权利要求1所述的装置，其包括：第一管路系统，用以将第一液体流(22)从所述吸收器组件导入所述发生器组件(10)；第二管路系统，用以将两相气/液混合物(24)从所述吸收器组件导入所述发生器组件(10)，所述第一管路系统的特征在于，在所述发生器内的组合物基本上与所述第一液体流相同的位置将第一液体流(22)导入发生器组件柱子，分离器(55)，用以将所述两相气/液混合物分成蒸气流(51)和第二液体流(54)，所述第二管路是在发生器组件柱子中的组合物基本上与所述第二液体流相同的位置将第二液体流引入发生器组件柱子，并在其中的组合物基本上与所述蒸气流相同的位置将蒸气流引入发生器组件柱子。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述发生器组件包括锅炉部分(12)、热溶液解吸塔部分(14)、绝热解吸塔部分(16)、以及精馏器部分(18)，其中可将所述蒸气流引入所述绝热部分(16)，将所述第二液体流引入所述热溶液解吸塔部分。
8.根据权利要求7所述的装置，其中在所述绝热解吸塔部分和所述精馏器部分之间的连接处或与其相邻的位置沿所述发生器柱子引入所述第一液体流。
9.一种氨水吸收装置的操作方法，所述吸收装置包括吸收器组件、发生器组件、冷凝器和蒸发器，其中所述吸收器组件包括：吸收器和GAX吸收器热交换器，其中强碱液吸收溶液在所述GAX吸收器热交换器中被局部汽化成两相气/液混合物，该方法的特征在于：将分离的蒸气流和液体流从所述吸收器组件导入所述发生器组件，在发生器组件内的组合物基本上与蒸气流相同的位置将蒸气流导入发生器组件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述发生器组件包括锅炉部分(12)、热溶液解吸塔部分(14)、绝热解吸塔部分(16)以及精馏器部分(18)，其中可将所述蒸气流引入所述绝热解吸塔部分，将所述液体流引入所述热溶液解吸塔部分。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述发生器组件包括锅炉部分(12)、热溶液解吸塔部分(14)、绝热解吸塔部分(16)以及精馏器部分(18)，其中是在绝热解吸塔部分(16)与所述热溶液解吸塔部分(14)的连接处(B)或与其相邻的位置，将所述蒸气流引入所述绝热解吸塔部分，并将所述液体流(54)引入所述发生器组件。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述装置还包括第一管路系统，用以将第一液体流从所述吸收器组件导入所述发生器组件；第二管路系统，用以将两相气/液混合物从所述吸收器组件导入所述发生器组件，借此沿所述发生器柱子方向可在所述柱子中的组合物基本上与所述第一液体流相同的位置将第一液体流导入发生器组件，该方法的特征还在于，将所述两相气/液混合物分成蒸气流和第二液体流，在发生器柱子中的组合物基本上与所述第二液体流相同的位置将第二液体流引入发生器组件柱子，并在发生器柱子中的组合物基本上与所述蒸气流相同的位置将蒸气流引入发生器组件。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发生器组件包括锅炉部分(12)、热溶液解吸塔部分(14)、绝热解吸塔部分(16)以及精馏器部分(18)，其中可将所述蒸气流引入所述绝热部分，将所述第二液体流引入所述热溶液解吸塔部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其中沿所述发生器柱子在与绝热解吸塔部分(16)和精馏器部分(18)之间的连接处(C)或与其相邻的位置引入所述第一液体流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |