CN206556348U - 合成氨液氨冷冻系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种合成氨液氨冷冻系统，第一氨冷器和第二氨冷器的冷侧进口均与液氨换热器的冷侧出口相连，第一氨冷器和第二氨冷器的热侧出口分别与氨压缩机相连，第一氨冷器与第一氨分离器，第一氨分离器的气体出口与第二氨冷器相连，第二氨冷器与第二氨分离器相连，第一氨分离器和第二氨分离器的液氨出口均与液氨排放槽相连，液氨贮槽的出口与液氨换热器的热侧进口相连，液氨排放槽与除油器相连，除油器与液氨换热器的冷侧进口相连，液氨换热器的热侧出口的其中一个分支管与液氨缓冲罐的下部进口相连，液氨缓冲罐的顶端设排气管,在排气管上设置有排气阀，液氨缓冲罐与高压氨泵相连。能避免油对设备换热效果的影响和高压氨泵无法启动的现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种合成氨液氨冷冻系统，属于化工工艺领域。
背景技术
氮肥厂合成氨工艺总流程为：来自长输管线的天然气首先进入天然气配气站，天然气在配气站进行缓冲及调压后进入合成氨装置的常温脱硫系统，然后通过天然气压缩，高温脱硫，换热式一段蒸汽转化、二段富氧空气转化，一氧化碳高、低温变换，改良热钾碱法脱碳，甲烷化深度净化去除残余的CO和CO2，合成气压缩，14.0MPa下氨合成，冷冻分离，最终得到产品液氨。
尿素系统工艺流程为：
来自合成氨脱碳系统放空出来的CO2经过压缩机压缩至15MPa后进入脱氢反应系统，脱氢后的CO2进入合成与汽提工序。合成氨装置合成系统输送来的液氨经过高压氨泵加压到16MPa，然后进入合成与汽提工序与CO2反应生成尿素溶液，此时尿素溶液中尿素的浓度为55.6％(wt)，从合成与汽提工序出来的尿素溶液再进入循环工序，通过对尿液加热，回收尿液中分解出来的NH3和CO2后，尿素溶液中尿素的浓度被浓缩至73.57％(wt)，最后尿素溶液进入蒸发和造粒工序后最终从造粒塔底部生产出合格的尿素产品。
来自冷交换器壳程的合成气约21℃左右(气体主要成分为NH3、H2和N2)首先进入第一氨冷器的管程，气体在1#氨冷器的管程中被冷却，气体温度从21℃左右降到4℃左右。而第一氨冷器壳程中的冷却介质是来自经过液氨换热器换热后的液氨，液氨进入第一氨冷器的壳程后通过汽化吸热，汽化吸热量的大小主要是通过控制第一氨冷器壳程顶部出口气氨阀门的大小来调节气体的冷却温度，从第一氨冷器壳程顶部出来的气氨通过管道被送到氨压缩机的二级进口进行压缩。从第一氨冷器管程出来的气体被冷却到约4℃左右时，由于系统气体压力约13MPa，此时气体中的部分气氨会冷凝变成液氨。当气体进入第一氨分离器时，气体里面的液氨就会被分离出来。分离液氨后的气体再次进入第二氨冷器继续进行冷却，冷却的原理与第一氨冷器相同，为了达到更低的冷却温度，我们把第二氨冷器壳程顶部出来的气氨压力控制得更低一些，气氨通过管道被输送进入氨压缩机的一级进口进行压缩并重复使用。此时从第二氨冷器管程出来的气体温度会降到-6℃左右，这时气体中的气氨基本上都变成了液氨，当气体进入第二氨分离器时，液氨被全部分离出来。从第二氨分离器出来的气体只含有极少的气氨，这时气体通过管道被送到冷交换器的管程与来自壳程的气体再次进行换热。
从第一和第二氨分离器分离出来的液氨通过管道进入液氨排放槽，控制液氨排放槽的压力，使得从液氨排放槽出来的液氨温度约-2℃左右进入液氨换热器的管程，而液氨换热器壳程的液氨(约13℃)来自液氨贮槽，冷的液氨和热的液氨通过管壁进行换热，冷液氨被加热到约8℃左右后通过管线被分别送到液氨球罐和高压氨泵的进口，液氨经过高压氨泵加压到16MPa后被送到尿素合成系统进行合成反应。
氨压缩机的出口与出口冷却器相连，出口冷却器与氨冷凝器相连，氨冷凝器与液氨贮槽相连。
目前该系统存在的问题是：我厂合成氨装置合成系统采用的是往复式压缩机，当合成气和循环气经过压缩后，气缸中的部分油会随着气体进入合成系统，当气体在合成塔中经过催化反应生产气氨，气氨经过冷却变成液氨后，油会进入液氨里面，当带油的液氨进入后续生产系统，油会粘附在换热管壁上，这样会影响后面设备的换热效果。
另外，从液氨换热器的出来的液氨，直接经高压氨泵运送到尿素合成系统，经常会出现高压氨泵无法正常启动的现象。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种合成氨液氨冷冻系统，能避免油对换热器换热效果的影响，避免高压氨泵无法正常启动的现象。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种合成氨液氨冷冻系统，包括第一氨冷器、第一氨分离器、第二氨冷器、第二氨分离器、氨压缩机、出口冷却器、氨冷凝器、液氨贮槽、液氨排放槽和液氨换热器，所述第一氨冷器和第二氨冷器的冷侧进口均与液氨换热器的冷侧出口相连，所述第一氨冷器和第二氨冷器的热侧出口分别与氨压缩机相连，所述第一氨冷器的冷侧出口与第一氨分离器相连，所述第一氨分离器的气体出口与第二氨冷器的热侧进口相连，所述第二氨冷器的冷侧出口与第二氨分离器相连，所述第一氨分离器和第二氨分离器的液氨出口均与液氨排放槽相连，所述氨压缩机的出口与出口冷却器相连，所述出口冷却器与氨冷凝器相连，所述氨冷凝器与液氨贮槽相连，所述液氨贮槽的出口与液氨换热器的热侧进口相连，所述液氨排放槽的出口与除油器相连，所述除油器的出口与液氨换热器的冷侧进口相连，所述液氨换热器的热侧出口设置两个分支管，一个分支管去液氨球罐，另一个分支管与液氨缓冲罐的下部进口相连，所述液氨缓冲罐的顶端设置有排气管,在该排气管上设置有排气阀，该排气管与氨水槽相连，所述液氨缓冲罐里面的液氨通过高压氨泵送到尿素合成系统。
采用上述方案，在液氨排放槽出口增加一个除油器，使得液氨中的油得到了彻底清理，确保了后续设备的换热效果。
经过研究发现，高压氨泵无法正常运行，是因为液氨在液氨换热器和高压氨泵之间的管道内汽化，由于液氨加热器到高压氨泵间的液氨输送管线长导致的，我们即使液氨管道外壁经过保冷，当液氨在管道的输送过程中也会吸收部分管壁的热量，特别是夏天表现尤其突出。液氨吸收热量后会部分汽化，当启运高压氨泵时，由于进口管道内的气氨无法排出造成泵进口容易抽空而导致打不起压，从而高压氨泵无法正常运行。
增设一个液氨缓冲罐，罐顶部设置一条排气管线和相应的控制阀门。罐底部也设置一条排污管线和相应的控制阀门。从液氨加热器输送来的液氨首先进入液氨缓冲罐，此时需打开缓冲罐的顶部气相阀门，排尽罐体内的气体和管道中输送来的气氨。当确保液氨缓冲器内充满液氨并排尽罐内的气体后再启动高压氨泵，这样就避免了液氨在输送过程中由于汽化在高压氨泵进口造成汽蚀现象而导致泵打不起压的情况。
上述方案中：所述液氨缓冲罐的底部设置有排污口，在该排污口上设置有排污阀。
上述方案中：所述第一氨冷器的热侧出口与氨压缩机的二级进口相连，所述第二氨冷器的热侧出口与氨压缩机的一级进口相连。
有益效果：经过本实用新型的改进后，液氨中的油得到了彻底清理，确保了后续换热设备的换热效果。高压氨泵进口不再出现由于气氨而影响氨泵打不起压的情况，目前高压氨泵运行正常，由于高压氨泵打不起压而停车的情况不再发生，生产成本得到很大的降低。
附图说明
图1为本实用新型的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
实施例1，如图1所示：本实用新型的合成氨液氨冷冻系统由第一氨冷器1、第一氨分离器2、第二氨冷器3、第二氨分离器4、氨压缩机5、出口冷却器6、氨冷凝器7、液氨贮槽8、液氨排放槽9、液氨换热器10、除油器11、液氨缓冲罐12、氨水槽13、高压氨泵14、排污阀15组成。
第一氨冷器1和第二氨冷器3的冷侧进口均与液氨换热器10的冷侧出口相连，第一氨冷器1和第二氨冷器3的热侧出口分别与氨压缩机5相连，氨压缩机5的结构为现有技术，其中第一氨冷器1的热侧出口与氨压缩机5的二级进口相连，第二氨冷器3的热侧出口与氨压缩机5的一级进口相连。
第一氨冷器1的冷侧出口与第一氨分离器2相连，第一氨分离器2的气体出口与第二氨冷器3的热侧进口相连，第二氨冷器3的冷侧出口与第二氨分离器4相连，第一氨分离器2和第二氨分离器4的液氨出口均与液氨排放槽9相连，氨压缩机5的出口与出口冷却器6相连，出口冷却器6与氨冷凝器7相连，氨冷凝器7与液氨贮槽8相连，液氨贮槽8的出口与液氨换热器10的热侧进口相连，液氨排放槽9的出口与除油器11相连，除油器11的出口与液氨换热器10的冷侧进口相连，液氨换热器10的热侧出口设置两个分支管，一个分支管去液氨球罐，另一个分支管与液氨缓冲罐12的下部进口相连，液氨缓冲罐12的顶端设置有排气管,在该排气管上设置有排气阀，该排气管与氨水槽13相连，液氨缓冲罐12的出口与高压氨泵14相连，在连接高压氨泵14和液氨缓冲罐12的管道以及连接液氨缓冲罐12和液氨换热器10的管道外均设置有保温层，液氨缓冲罐12里面的液氨通过高压氨泵14送到尿素合成系统。液氨缓冲罐12的底部设置有排污口，在该排污口上设置有排污阀15。
本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种合成氨液氨冷冻系统，包括第一氨冷器(1)、第一氨分离器(2)、第二氨冷器(3)、第二氨分离器(4)、氨压缩机(5)、出口冷却器(6)、氨冷凝器(7)、液氨贮槽(8)、液氨排放槽(9)和液氨换热器(10)，所述第一氨冷器(1)和第二氨冷器(3)的冷侧进口均与液氨换热器(10)的冷侧出口相连，所述第一氨冷器(1)和第二氨冷器(3)的热侧出口分别与氨压缩机(5)相连，所述第一氨冷器(1)的冷侧出口与第一氨分离器(2)相连，所述第一氨分离器(2)的气体出口与第二氨冷器(3)的热侧进口相连，所述第二氨冷器(3)的冷侧出口与第二氨分离器(4)相连，所述第一氨分离器(2)和第二氨分离器(4)的液氨出口均与液氨排放槽(9)相连，所述氨压缩机(5)的出口与出口冷却器(6)相连，所述出口冷却器(6)与氨冷凝器(7)相连，所述氨冷凝器(7)与液氨贮槽(8)相连，所述液氨贮槽(8)的出口与液氨换热器(10)的热侧进口相连，其特征在于：所述液氨排放槽(9)的出口与除油器(11)相连，所述除油器(11)的出口与液氨换热器(10)的冷侧进口相连，所述液氨换热器(10)的热侧出口设置两个分支管，一个分支管去液氨球罐，另一个分支管与液氨缓冲罐(12)的下部进口相连，所述液氨缓冲罐(12)的顶端设置有排气管,在该排气管上设置有排气阀，该排气管与氨水槽(13)相连，所述液氨缓冲罐(12)里面的液氨通过高压氨泵(14)送到尿素合成系统。
2.根据权利要求1所述合成氨液氨冷冻系统，其特征在于：所述液氨缓冲罐(12)的底部设置有排污口，在该排污口上设置有排污阀(15)。
3.根据权利要求1或2所述合成氨液氨冷冻系统，其特征在于：所述第一氨冷器(1)的热侧出口与氨压缩机(5)的二级进口相连，所述第二氨冷器(3)的热侧出口与氨压缩机(5)的一级进口相连。
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| CN113483514A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 安徽六国化工股份有限公司 | 一种氨冷器在线清理积水的装置 |
| CN114857803A (zh) * | 2021-02-04 | 2022-08-05 | 中国石油天然气股份有限公司 | 氨冷冻系统 |
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