CN203922754U - 一种氨合成及溴化锂制冷系统 - Google Patents

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戴宏斌
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张静
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Abstract

本实用新型公开了一种氨合成及溴化锂制冷系统，包括氨冷却分离器、氨合成塔、水冷器、氨分离器、循环气压缩机、溴化锂制冷机、冷却塔、贫液闪蒸槽、贫液水冷器、贫液泵及二次吸收塔，其特征在于，还包括氢氮混合气压缩机，氢氮混合气由氢氮混合气压缩机送入氨冷却分离器，氨冷却分离器的出口接入氨合成塔入口，氨合成塔出口连接水冷器入口，水冷器出口连接氨分离器入口，氨分离器出口连接循环气压缩机入口，循环气压缩机出口连接至氨冷却分离器的另一出口。该系统利用脱碳贫液的余热驱动溴化锂制冷机制取冷冻水，有效利用了贫液的低位热能，节省了冷却贫液所需的循环水；同时，将溴化锂制冷机所制冷冻水用于氢氮混合气压缩机水冷器可进一步降低氢氮混合气温度，提高氨合成塔氨净值，实现增产合成氨的目的。

Description

一种氨合成及溴化锂制冷系统
技术领域
本实用新型涉及一种氨合成及溴化锂制冷系统。
背景技术
合成氨生产中，在压力不变的条件下，合成塔入口氨浓度仅与入口气体温度有关。而要降低入口气体温度，最有效的方法之一就是降低氢氮混合气温度。同时，夏秋两季由于氢氮混合气的温度升高，也造成氢氮混合气压缩机排气量的下降，也将造成合成氨减产。氢氮混合气温度降低，氨冷却分离器温度降低，氨冷却分离器分离效果提升，入合成塔的氨浓度降低，则合成塔的氨净值上升，氨产量增加。
脱碳系统溶液流程中，闪蒸后的贫液（例如102℃，140t/h）需用循环水冷却至一定的温度（例如80℃），以满足后续脱碳吸收塔工艺需求，然后再经贫液泵送至吸收塔吸收二氧化碳。此部分贫液热能未能有效回收，且冷却需消耗一定量的循环水（例如600t/h）。
低位热能的回收一直属于行业难题，多数化工企业一直在寻求回收低位热能的技术方法。溴化锂吸收式制冷机采用低位热源作为制冷的能量，通过溴化锂溶液对水的强吸收作用和水在真空条件低温蒸发需吸收大量热能的条件，不断制取低温冷冻水。溴化锂吸收式制冷机由于具有运行稳定、耗电极少、安全可靠及冷量调节范围宽等优点，已广泛应用于空气调节设备和制备生产过程用的冷水。
溴化锂吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等几部分组成。在溴化锂吸收式制冷机运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒（水蒸汽、热水或热溶液）的加热后，溶液中的水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，后进入吸收器；水蒸汽进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒（水）的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸汽进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种氨合成及溴化锂制冷系统，用以夏秋两季降低氨合成系统氢氮混合气温度，提高氨合成塔氨净值，增产合成氨。同时，可节省脱碳系统贫液冷却用循环水。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案以下：
一种氨合成及溴化锂制冷系统，包括氨冷却分离器、氨合成塔、水冷器、氨分离器、循环气压缩机、溴化锂制冷机、冷却塔、贫液闪蒸槽、贫液水冷器、贫液泵及二次吸收塔，其特征在于：还包括氢氮混合气压缩机，氢氮混合气由氢氮混合气压缩机送入氨冷却分离器，氨冷却分离器的出口接入氨合成塔入口，氨合成塔出口连接水冷器入口，水冷器出口连接氨分离器入口，氨分离器出口连接循环气压缩机入口，循环气压缩机出口连接至氨冷却分离器的另一进口；来自所述贫液闪蒸槽的贫液接入所述溴化锂制冷机的贫液进口，所述溴化锂制冷机的贫液出口接入贫液泵，所述贫液泵连至二次吸收塔；所述溴化锂制冷机的冷冻水出口与所述氢氮混合气压缩机的冷却器进水口连接，所述氢氮混合气压缩机的冷却器出水口与所述溴化锂制冷机的冷冻水进口连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述贫液闪蒸槽的贫液也可接入所述贫液水冷器的进口，所述贫液水冷器的出口连接至所述贫液泵，所述贫液泵连接至所述二次吸收塔。
在本实用新型的一个实施例中，所述的溴化锂制冷机的发生器换热管采用防腐蚀的316L不锈钢材质。
相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：（1）利用脱碳贫液的余热驱动溴化锂制冷机制取冷冻水，有效了利用了贫液的低位热能，节省了冷却贫液所需的循环水；（2）低温冷冻水进入氢氮混合气压缩机水冷器，将压缩后的氢氮混合气冷却降温，氢氮混合气的温度较使用循环冷却水下降（例如下降20~30℃），氨冷却分离器后气体温度随之降低（例如降低3℃），后续氨合成塔增产（例如每天增产20t）。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1氢氮混合气；2氢氮混合气压缩机；2a氢氮混合气压缩机的冷却器出水口；2a’氢氮混合气压缩机的冷却器进水口；3氨冷却分离器；3a氨冷却分离器氢氮混合气入口；3b氨冷却分离器循环气入口；3c氨冷却分离器入氨合成塔气体出口；3d氨冷却分离器液氨出口；4氨合成塔；5水冷器；5a水冷器冷却水进口；5a’水冷器冷却水出口；5b水冷器液氨出口；5c水冷器的循环气出口；6氨分离器；7循环气压缩机；8、冷却塔；8a、8b冷却塔循环水进口；8a’、8b’冷却塔循环水出口；9溴化锂制冷机；9a溴化锂制冷机的冷冻水出口；9a’溴化锂制冷机的冷冻水进口；9b溴化锂制冷机的冷却水出口；9b’溴化锂制冷机的冷却水进口；9c溴化锂制冷机的贫液进口；9c’溴化锂制冷机的贫液出口；10贫液闪蒸槽；11贫液水冷器；12贫液泵；13二次吸收塔；14、15液氨；16贫液。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种氨合成及溴化锂制冷系统包括氢氮混合气压缩机2、氨冷却分离器3、氨合成塔4、水冷器5、氨分离器6、循环气压缩机7、冷却塔8、溴化锂制冷机9、贫液闪蒸槽10、贫液水冷器11、贫液泵12和二次吸收塔13。
氢氮混合气1经氢氮混合气压缩机2提压后进入氨冷却分离器3入口3a，氨冷却分离器3的出口3c连接至氨合成塔4入口，氨合成塔4的出口连接至水冷器5的入口5b，水冷器5的出口5c连接至氨分离器6入口，氨分离器6出口与循环气压缩机7入口连接，循环气压缩机7出口连接回氨冷却分离器3的另一入口3b。
贫液闪蒸槽10来的贫液16接入溴化锂制冷机9的贫液进口9c，溴化锂制冷机9的贫液出口9c’接入贫液泵12，所述贫液泵12连至二次吸收塔13；所述溴化锂制冷机9的冷冻水出口9a与氢氮混合气压缩机2的冷却器进水口2a’连接，氢氮混合气压缩机2的冷却器出水口2a与溴化锂制冷机的冷冻水进口9a’连接；溴化锂制冷机9的冷却水出口9b与冷却塔8的进水口8a连接，冷却塔8的出水口8a’与溴化锂制冷机9的冷却水进口9b’的连接。
贫液闪蒸槽10的贫液16也可切换接入贫液水冷器11的进口，贫液水冷器11的出口连接至贫液泵12，贫液泵12连接至二次吸收塔13。
水冷器5的冷却水出口5a与冷却塔8的进水口8b连接，冷却塔8的出水口8b’与水冷器5的冷却水进口5a’连接。
针对贫液具有一定的腐蚀性的问题，溴化锂制冷机9的发生器换热管选用316L不锈钢材质，水室整体、管板材质选用304不锈钢。
工作中，氢氮混合气1（例如50℃）在氢氮混合气压缩机2中提压至氨合成反应所需压力（例如31.4MPa），并与氢氮混合气压缩机2的水冷器中的冷冻水换热，出氢氮混合气压缩机2的氢氮混合气1（例如20℃，未使用冷冻水时为30℃）进入氨冷却分离器3的氢氮混合气入口3a，在氨冷却分离器3中与循环气混合后被液氨冷却、冷凝，冷凝的液氨14自氨冷却分离器3的出口3d引至灌区，自氨冷却分离器3的出口3c引出的入氨合成塔气体进入氨合成塔4进行氨合成反应，出氨合成塔4的循环气经水冷器5降温后（例如35℃）进入氨分离器，冷凝后的循环气经氨分离器6分离掉液氨后进入循环气压缩机7，循环气提压后（由29MPa升至31.4MPa）返回氨冷却分离器3的入口3b，重回氨合成系统。
来自贫液闪蒸槽10的贫液（例如102℃，140t/h）作为热源，进入溴化锂制冷机9的贫液进口9c，放热后（例如75℃）自溴化锂制冷机9的贫液出口9c’流出，经贫液泵12泵入二次吸收塔13，完成余热利用并重回脱碳系统（同时增设副线及阀门，使贫液16可切换进入贫液水冷器11和溴化锂制冷机9，贫液水冷器11备用）；从溴化锂制冷机9的冷冻水出口9a流出的低温冷冻水（例如7℃），进入氢氮混合气压缩机2的水冷器的冷冻水进口2a’,在氢氮混合气压缩机2的水冷器中与高温的贫液换热后成为高温的冷冻水（例如12℃），再从氢氮混合气压缩机2的水冷器冷冻水出口2a流出并返回到溴化锂制冷机的冷冻水进口9a’，完成冷冻水循环；循环冷却水自冷却塔8的循环水出口8a’进入溴化锂制冷机9的冷却水进口9b’，在溴化锂制冷机9中换热冷却后，从溴化锂制冷机9的冷却水出口9b返回冷却塔8的冷却水入口8a，完成冷却水循环。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种氨合成及溴化锂制冷系统，包括氨冷却分离器、氨合成塔、水冷器、氨分离器、循环气压缩机、溴化锂制冷机、冷却塔、贫液闪蒸槽、贫液水冷器、贫液泵及二次吸收塔，其特征在于：还包括氢氮混合气压缩机，氢氮混合气由氢氮混合气压缩机送入氨冷却分离器，氨冷却分离器的出口接入氨合成塔入口，氨合成塔出口连接水冷器入口，水冷器出口连接氨分离器入口，氨分离器出口连接循环气压缩机入口，循环气压缩机出口连接至氨冷却分离器的另一进口；来自所述贫液闪蒸槽的贫液接入所述溴化锂制冷机的贫液进口，所述溴化锂制冷机的贫液出口接入贫液泵，所述贫液泵连至二次吸收塔；所述溴化锂制冷机的冷冻水出口与所述氢氮混合气压缩机的冷却器进水口连接，所述氢氮混合气压缩机的冷却器出水口与所述溴化锂制冷机的冷冻水进口连接。
2.根据权利要求1所述的一种氨合成及溴化锂制冷系统，其特征在于，所述贫液闪蒸槽的贫液也可接入所述贫液水冷器的进口，所述贫液水冷器的出口连接至所述贫液泵，所述贫液泵连接至所述二次吸收塔。
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