CN202482077U - 一种塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于氨合成系统中的塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备，所述塔后分氨系统在塔前分氨系统的基础上又设置有安装于第一换热器出口处和氨冷器与第二换热器的入口处的第二合成气水冷器；设置于氨分离的入口处的第三氨冷器；设置于合成气压缩机出口的油分；分子筛，所述分子筛设置于合成气压缩机段间入口与段间分离器出口处；并且塔后分氨系统中还设置有多个控制阀，该控制阀用于控制塔前分氨系统与塔后分氨系统的转换。采用了上述结构的分氨设备，由于塔前塔后分氨系统可随时方便切换，根据不同的情况而选用的不同分氨系统，从而增加了公司效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备，尤其涉及一种凯洛格氨合成塔的塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备。
背景技术
目前，合成氨工业中，普遍采用凯洛格氨合成塔，采用该合成塔的合成氨循环工艺中，一般采用塔前分氨系统，但是塔前分氨系统有其弊端：例如，由于塔前分氨流程合成气体在经过合成塔105-D时，没有进行分氨直接进入了103-J循环段，而这样将会增加103-J的功耗。
实践中，也采用了塔后分氨系统，即将105-D出来的气体先经过冷凝分氨处理，然后进入103-J循环段，这样将大大降低了103-J循环系统的功率，进而节约了大量的蒸气和燃料气，但是塔后分氨也有其弊端，由于塔后分氨流程必须设置分子筛装置，以进行除水和二氧化碳，如果分子筛出现故障，将影响整个合成氨流程。
因此如何改进合成氨以及其循环系统，以便优化合成氨工艺是本领域技术人员一直致力于研究的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备，其通过塔前分氨系统与塔后分氨系统的简单转变，从而实现在不同的工作情况下采用不同的分氨系统的目的。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备：其中塔后分氨系统是在塔前分氨系统上增加了：
第二合成气水冷器124-CA：设置于第一换热器121-C出口处和氨冷器
117-C与第二换热器120-C的入口处，用于合成器水冷功能；
第三氨冷器119-C：设置于氨分离106-F的入口处；
油分：其设置于合成气压缩机103-J出口，用以将合成气经过压缩机后带出来的油进行分离；
分子筛，所述分子筛是加在103-J段间入口与105-F出口，用以吸附合成气中的水和二氧化碳；
塔后分氨系统中还设置有多个控制阀，用以将塔前分氨系统转化为塔后分氨系统。
进一步地，所述控制阀优选为8字盲板，其中，系统中的合成气压缩机103-J与第二换热器120-C之间设置有第一8字盲板；第一换热器121-C与第二换热器120-C之间设置有第二8字盲板；第一换热器121-C与合成气压缩机103-J之间设置有第三8字盲板；合成压缩机段间分离器105-F与合成压缩机103-J高压缸入口处设置有第四8字盲板；所述新增油分离器出口处与第一换热器121-C之间设置有第五8字盲板；所述新增水冷器与第二换热器120-C入口处设置有第六8字盲板；第二换热器120-C的出口与合成气压缩机103-J的入口之间设置有第七8字盲板；所述分子筛的入口与出口处分别设置有第八8字盲板和第九8字盲板。
进一步地，所述塔后分氨系统为第一至第四盲板“关”，第五至第九盲板“开”，将电动阀门MOV-4001阀门接入塔后分氨系统，将分子筛并入系统，进行塔后分氨；其中，塔前分氨系统为第一至第四盲板“开”，第五至第九盲板倒“关”，将电动阀门MOV-4001阀门接入塔前分氨系统。
采用了上述结构的分氨系统，由于其可以通过调节8字盲板的状态从而控制是使用塔前分氨系统还是塔后分氨系统，这种塔前塔后分氨系统的随时切换可以方便根据不同的情况而选用的不同分氨系统，特别是塔后分氨新流程中分子筛系统出问题长时间无法恢复或更换分子筛时，将塔后分氨新流程改为塔前分氨旧流程后，可缩短停车时间，增加公司效益。
附图说明
图1为本实用新型塔前分氨系统与塔后分氨系统转化方法的工作原理图。
第一换热器121-C
第二换热器120-C
合成气压缩机103-J
段间分离器105-F
第一合成气水冷器124-C
第二合成气水冷器124-CA
第一氨冷器117-C
第二氨冷器118-C
第三氨冷器119-C
水分离器104-F
罐氨冷器153-C
氨分离器106-F
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型的目的以及工作原理，下面结合附图对本实用新型的结构以及工作原理进行详细描述。
下面首先分别描述一下现有技术中塔前分氨系统和塔后分氨系统的工作流程以及原理，在图1中，实线为旧流程塔前分氨系统，虚线为新流程塔后分氨系统。
由图1可知，塔前分氨流程：从净化系统来的气体经过合成气压缩机103-J吸入罐氨冷器153-C，被从冷冻系统来的液氨进壳侧冷凝，然后进入水分离器104-F，分离了水分的气体进入103-J低压缸压缩。低压缸出口气依次经过三个中间冷却器(136-C，116-C，129-C)的管侧，分别被去甲烷化的工艺气、冷却水和氨冷冻剂所冷却，然后，进入段间分离器105-F将冷凝下来的水分离出来。气体从105-F出来后进入103-J高压缸压缩，压力提高到12.37MPa。接着在缸内最后一级叶轮入口与第一换热器121-C来的低温循环气混合，被继续压缩到13.3MPa，后经过控制合成回路的隔离电动阀MOV-4001和它的3″旁路在第一合成气水冷器124-C中被冷却水冷却后，45.8％的气流过第二换热器120-C的壳侧，约56％的合成气流过串联的117-C和118-C氨冷器，这两个氨冷器和第二换热器120-C并联操作，HIC-4018用于调节去第二换热器120-C壳侧的合成气流量，两股气体在第三氨冷器119-C的进口会合，进入第三氨冷器119-C被冷却后变成气液混合物，进入氨分离器106-F内，不凝循环气进入第二换热器120-C的壳侧，在第二换热器120-C的壳程被124-C出来的气体加热后，进入121-C的壳程，在121-C的壳程与合成塔出来的气体在121-C换热器的壳侧换热，合成气在121-C的壳侧被预热进入合成塔105-D，合成塔105-D出气，被引入合成塔-锅炉给水换热器123-CA和合成塔-锅炉给水换热器123-C中被冷却，最后在合成塔进、出气换热器121-C的壳侧被冷却后从121-C的壳侧出来的出塔气通过循环隔离电动阀MOV-4002，进入103-J的最末一级叶轮，在103-J的高压段被压缩到13.3MPa，完成一次循环。106-F分离下来的液氨，经过液位调节阀LIC-4714调节液位后去氨分离器107-F。
由图1可知，塔后分氨流程：从净化系统来的气体经过合成气压缩机103-J吸入罐氨冷器153-C，被从冷冻系统来的液氨进壳侧冷凝，然后进入水分离器104-F，分离了水分的气体进入103-J低压缸压缩。低压缸出口气依次经过三个中间冷却器(136-C，116-C，129-C)的管侧，分别被去甲烷化的工艺气、冷却水和氨冷冻剂所冷却，然后，进入段间分离器105-F将冷凝下来的水分离出来。气体从105-F出来后进入分子筛系统，由分子筛系统进入103-J的二段吸入口，合成气在压缩机103-J的高压缸被压缩，压力提高到12.37MPa。接着在缸内最后一级叶轮入口与第二换热器120-C来的低温循环气混合，被继续压缩到13.3MPa，后经过控制合成回路的隔离电动阀MOV-4001和它的3″旁路进入第一换热器121-C的壳程，在第一换热器121-C的壳程与合成塔出来的气体在第一换热器121-C换热器的壳侧换热，合成气在第一换热器121-C的壳侧被预热进入合成塔105-D，合成塔105-D出气，被引入合成塔-锅炉给水换热器123-CA和合成塔-锅炉给水换热器123-C中被冷却，在合成塔进、出气第一换热器121-C的壳侧被冷却后从第一换热器121-C的壳侧出来再进入124-C中被冷却水冷却后，45.8％的气流过第二换热器120-C的壳侧，约56％的合成气流过串联的117-C和118-C氨冷器，这两个氨冷器和第二换热器120-C并联操作，HIC-4018用于调节去第二换热器120-C壳侧的合成气流量，两股气体在119-C的进口会合，进入第三氨冷器被冷却后变成气液混合物，进入氨分离器106-F内，不凝循环气进入第二换热器120-C的壳侧，在第二换热器120-C的壳程被124-C出来的气体加热后，通过循环隔离电动阀MOV-4002，进入103-J的最末一级叶轮，在103-J的高压段被压缩到13.3MPa，完成一次循环。106-F分离下来的液氨，经过液位调节阀LIC-4714调节液位后去氨分离器107-F。
由前述可知，所述新流程塔后分氨系统是在旧流程塔前分氨系统中增加了相应的用于塔后分氨的设备，具体的来说：新流程塔后分氨系统在旧流程塔前分氨系统中新增了第二合成气水冷器124-CA，所述传统的塔前分氨系统具有第一合成气水冷器124-C，所述该第一合成气水冷器124-C在新流程分氨系统中也叫做防喘振水冷器，如图1所示，传统塔前分氨系统中该第一合成器水冷器124-C设置在合成气体压缩机103-J出口处，用以将103-J出口的气体温度降下来以便为后来的分氨降温，新流程塔后分氨中将第一合成气水冷器124-C设置在103-J防喘振上面(故也叫防喘振水冷器)，将新加的第二合成气水冷器124-CA设置于第一换热器121-C出口处和氨冷器117-C与第二换热器120-C的入口处(注意：原分氨系统中117-C，118-C是串联的，而120-C与117-C和118-C是并联的)，其作用和塔前分氨相同，均用于合成气水冷功能。所述新流程塔后分氨系统还在旧流程的基础上增加了第三氨冷器119-C用以通过112-F(第三闪蒸槽温度在-33℃压力0.04MPA)中的氨给合成气进行降温，温度降至-22℃，冷凝后的氨在氨分离器106-F中进行分离。所述新流程塔后分氨系统还具有第二换热器120-C，如前所述，其与串联的117-C和118-C并联后进入第三氨冷器119-C，其作用是将合成气进行降温，温度降至-1℃进入第三氨冷器119-C中进一步冷凝；第二换热器120-C的冷量由氨分离器106-F提供。
进一步地，新流程塔后分氨系统还包括有油分：又称油分离器，其设置于合成气压缩机103-J出口，用以将合成气经过压缩机后带出来的油进行分离，因为油是合成塔触媒的毒物，其原理是油进入合成塔后由于合成塔温度很高(温度在485℃左右)将油碳化附着在触媒上使合成气不能充分的接触触媒，因此为合成反应的毒物，所以需要在前系统设置油分进行除油，而旧流程的塔前分氨则不需要油分，这是因为塔前分氨合成气压缩机103-J出来的合成气首先经过的是氨分离器106-F，油在经过低温后都分离在了106-F里了，所以塔后分氨新流程一定要设置油分，进行除油。
进一步地，新流程塔后分氨系统还包括有分子筛，所述分子筛是加在103-J段间入口与105-F出口的一套专门吸附合成气中的水和二氧化碳的装置，由于塔后分氨103-J出来的气体首先经过第一换热器121-C(合成塔进出口换热器)进入合成塔(因合成塔的触媒为还原态的铁)而合成气中的水在进入合成塔后会将触媒氧化，而合成气中的氢又能将氧化的触媒还原为铁，所以这样就会造成“反复氧化还原”而使触媒强度降低。
进一步地，新流程塔后分氨系统还在旧系统的基础上增加了主要起到连接设备作用的高压管道管件。
本实用新型的目的在于提供一种新旧流程分氨系统的简洁转化的方法，为了实现该目的：本实用新型在所述的新流程分氨系统和旧流程分案系统中设置了若干个控制阀，在该实施例中新流程分氨系统和旧流程分案系统中设置了九个个8字盲板。
具体的来说：所述合成气压缩机103-J与第二换热器120-C之间设置有第一8字盲板；所述第一换热器121-C与第二换热器120-C之间设置有第二8字盲板2；所述第一换热器121-C与合成气压缩机103-J之间设置有第三8字盲板；所述合成压缩机段间分离器105-F与合成压缩机103-J高压缸入口处设置有第四8字盲板；所述新增油分离器出口处与所述第一换热器121-C之间设置有第五8字盲板；所述新增水冷器与第二换热器120-C入口处设置有第六8字盲板6；所述第二换热器120-C的出口与合成气压缩机103-J的入口之间设置有第七8字盲板；所述分子筛的入口与出口处分别设置有第八8字盲板8和第九8字盲板9。
进一步地，本实用新型所述塔前分氨系统与塔后分氨系统转化的设备还包括有与MOV-4001长度相同的短节。
本实用新型塔前分氨系统与塔后分氨系统可以通过下述调节方法实现相互转化过程，如图1所示，
塔后分氨切换塔前分氨的方法：将第一至第四盲板倒为“开”，第五至第九盲板倒为“关”，将MOV-4001阀门通过短节接入塔前分氨系统，就可以切换成塔前分氨，这样就可以把分子筛切除进行检修或更换分子筛，并且也不会造成长时间停车。
塔前分氨切换塔后分氨的方法：将第一至第四盲板倒为“关”，第五至第九盲板倒为“开”，将MOV-4001阀门通过短节接入塔后分氨系统，就完成了切换过程，将分子筛并入系统，进行塔后分氨。
以上所述仅是本实用新型的一种实施方式，应当指出，对于相关领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，做出的细微变型和改进，也应视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备，其特征在于：在塔前分氨系统上增加了：
第二合成气水冷器：设置于第一换热器出口处和氨冷器与第二换热器的入口处；
第三氨冷器：设置于氨分离的入口处；
油分：其设置于合成气压缩机出口；
分子筛，所述分子筛是加在合成气压缩机段间入口与段间分离器出口；
塔后分氨系统中还设置有多个控制阀。
2.如权利要求1所述的塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备，其特征在于：所述多个控制阀为多个8字盲板；其中，系统中的合成气压缩机与第二换热器之间设置有第一8字盲板(1)；第一换热器与第二换热器之间设置有第二8字盲板(2)；第一换热器与合成气压缩机之间设置有第三8字盲板(3)；合成压缩机段间分离器与合成压缩机高压缸入口处设置有第四8字盲板(4)；所述新增油分离器出口处与第一换热器之间设置有第五8字盲板(5)；所述新增水冷器与第二换热器入口处设置有第六8字盲板(6)；第二换热器的出口与合成气压缩机的入口之间设置有第七8字盲板(7)；所述分子筛的入口与出口处分别设置有第八8字盲板(8)和第九8字盲板(9)。
3.如权利要求2所述的塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备：其特征在于：塔后分氨系统为第一至第四盲板为“关”，第五至第九盲板为“开”，所述电动阀门连接入塔后分氨系统，所述分子筛并入系统。
4.如权利要求2所述的塔前分氨系统与塔后分氨系统可切换设备：其特征在于：塔前分氨系统为第一至第四盲板为“开”，第五至第九盲板为“关”，所述电动阀门连接入塔前分氨系统。
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