CN207957782U - 一种无循环氨合成系统 - Google Patents

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王志远
任楠楠
王灵清
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Abstract

本实用新型公开了一种无循环氨合成系统，包括入塔气预热器、氨合成塔、废热锅炉、水冷器、氨分离器、氨冷器、氨闪蒸槽；入塔气预热器通过管道与氨合成塔进口端相连通，氨合成塔出口端气体通过管道与所述废热锅炉相连通，入塔气预热器通过水冷器与氨分离器相连通；氨分离器的未反应合成气出口与下一级合成塔的原料气入口连接，末级合成塔的驰放气排出口与氨火炬连接，氨分离器的液氨出口经过氨冷器与氨闪蒸槽连接，所述氨闪蒸槽的顶部闪蒸出口为不凝气出口，所述氨闪蒸槽的底部出口为液氨产品出口。不采用循环流程，取消了循环气压缩机，从而降低了生产成本，便于操作维护，运行安全稳定。

Description

一种无循环氨合成系统
技术领域
本实用新型涉及一种氨合成设备，尤其涉及一种无循环氨合成系统。
背景技术
氨合成是一个可逆的、放热的和体积缩小的反应过程，由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成，为一种基本无机化工流程：
氨合成生产技术十分成熟，典型的流程包括合成气循环压缩、氨合成回路、冷冻回路，热量回收和液氨分离等工序。工业上主要采用合成气中压法制氨(15～60MPa，400～550℃，铁基催化剂)。
目前，国内外氨合成装置普遍采用合成气循环工艺来控制氨合成塔的反应温度和实现合成气的完全转化，该类工艺是将氨合成反应后的生成气在回收热量后，经冷却分离出液氨，再将余下的未反应的合成气送循环气压缩机与新鲜原料气一起混合升压后进入氨合成塔循环生产。
由于采用合成气循环压缩机，会导致运行费用增加，同时操作维护复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无循环氨合成系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的无循环氨合成系统，包括入塔气预热器、氨合成塔、废热锅炉、水冷器、氨分离器、氨冷器、氨闪蒸槽；
所述入塔气预热器通过管道与氨合成塔进口端相连通，所述氨合成塔出口端气体通过管道与所述废热锅炉相连通，所述入塔气预热器通过所述水冷器与所述氨分离器相连通；
所述氨分离器的未反应合成气出口与下一级合成塔的原料气入口连接，末级合成塔的驰放气排出口与氨火炬连接，所述氨分离器的液氨出口经过氨冷器与所述氨闪蒸槽连接，所述氨闪蒸槽的顶部闪蒸出口为不凝气出口，所述氨闪蒸槽的底部出口为液氨产品出口。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的无循环氨合成系统，不采用循环流程，取消了循环气压缩机，从而降低了生产成本，便于操作维护，运行安全稳定。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的无循环氨合成系统的结构示意图。
图中：
Ea1，Ea2，Ear，Ean：一，二，r，n级废热锅炉；Eb1，Eb2，Ebr，Ebn：一，二，r，n级入塔气预热器；Ec1，Ec2，Ecr，Ecn：一，二，r，n级水冷器；R1，R2，Rr，Rn：一，二，r，n级氨合成塔；V1，V2，Vr，Vn：一，二，r，n级氨分离器；E：氨冷器；C：氨闪蒸槽。(其中，r＝3～(n-1)，氨合成反应级数：n＝3～8，根据合成气组成、反应温度及压力等最终确定)。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本实用新型的无循环氨合成系统，其较佳的具体实施方式是：
包括入塔气预热器、氨合成塔、废热锅炉、水冷器、氨分离器、氨冷器、氨闪蒸槽；
所述入塔气预热器通过管道与氨合成塔进口端相连通，所述氨合成塔出口端气体通过管道与所述废热锅炉相连通，所述入塔气预热器通过所述水冷器与所述氨分离器相连通；
所述氨分离器的未反应合成气出口与下一级合成塔的原料气入口连接，末级合成塔的驰放气排出口与氨火炬连接，所述氨分离器的液氨出口经过氨冷器与所述氨闪蒸槽连接，所述氨闪蒸槽的顶部闪蒸出口为不凝气出口，所述氨闪蒸槽的底部出口为液氨产品出口。
所述氨合成塔设有3～8级串联的结构。
该系统不采用循环流程。
本实用新型的无循环氨合成系统，不采用循环流程，取消了循环气压缩机，从而降低了生产成本，便于操作维护，运行安全稳定。
本实用新型的无循环氨合成系统，主要设备有入塔气预热器，氨合成塔，废热锅炉，水冷器，氨分离器，氨冷器，氨闪蒸槽。氨合成塔采用串联的形式，前一级合成塔排出的合成气经冷却分离出液氨后作为下一级合成塔的原料气，末级合成塔排出驰放气。该流程省去了循环气压缩机，实现了氨合成的无循环化，节省了压缩功。
具体实施例：
如图1所示，入塔气预热器通过管道与氨合成塔进口端相连通，氨合成塔出口端气体通过管道与废热锅炉相连通，入塔气预热器通过水冷器与氨分离器相连通。出氨分离器的未反应合成气作为下一级合成塔的原料气，末级合成塔排出的驰放气去氨火炬，氨分离器分离出的液氨经氨冷器进一步冷却，送入氨闪蒸槽闪蒸出不凝气后，剩余液相作为液氨产品从氨闪蒸槽底部出口输出。
氨合成反应级数为3～8级，需根据实际操作中合成气组成、反应温度及压力等最终确定。
氨合成塔采用串联的形式。
反应器操作温度为200～600℃，操作压力为7～70MPa。
原料合成气氢氮比H2/N2≈3.0。
本实用新型不采用循环流程，降低了生产成本，节约循环能耗，运行安全稳定。
本实用新型的原理是：
来自净化装置的原料合成气(氢氮比H2/N2≈3.0，温度～60℃)，经一级入塔气预热器Eb1换热后(～170℃)，进入一级氨合成塔R1催化床层反应，离开反应器温度为400～550℃，这部分热量通过一级废热锅炉Ea1副产中压蒸汽，一级入塔气预热器Eb1预热合成气来回收，最后经一级水冷器Ec1冷却至～40℃后进入一级氨分离器V1，一级氨分离器V1底部出液氨送入氨冷器E；出一级氨分离器V1的未反应的合成气经二级入塔气预热器Eb2预热后进入二级氨合成塔R2进行反应，出二级氨合成塔R2的合成气经二级废热锅炉Ea2，二级入塔气预热器Eb2，二级水冷器Ec2进入二级氨分离器V2，分离出的液氨送入氨冷器E；出二级氨分离器V2的未反应的合成气经三级入塔气预热器Eb3预热后进入三级氨合成塔R3进行反应，出三级氨合成塔R3的合成气经三级废热锅炉Ea3，三级入塔气预热器Eb3，三级水冷器Ec3进入三级氨分离器V3，分离出的液氨送入氨冷器E，……，依此类推，经过3～8级氨合成反应后，剩余的未反应的少量驰放气送氨火炬，经氨冷器E冷却后的液氨(～-5℃)，送入氨闪蒸槽C闪蒸出不凝气，氨闪蒸槽C底部出口输出产品液氨。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种无循环氨合成系统，其特征在于，包括入塔气预热器、氨合成塔、废热锅炉、水冷器、氨分离器、氨冷器、氨闪蒸槽；
所述入塔气预热器通过管道与氨合成塔进口端相连通，所述氨合成塔出口端气体通过管道与所述废热锅炉相连通，所述入塔气预热器通过所述水冷器与所述氨分离器相连通；
所述氨分离器的未反应合成气出口与下一级合成塔的原料气入口连接，末级合成塔的驰放气排出口与氨火炬连接，所述氨分离器的液氨出口经过氨冷器与所述氨闪蒸槽连接，所述氨闪蒸槽的顶部闪蒸出口为不凝气出口，所述氨闪蒸槽的底部出口为液氨产品出口。
2.根据权利要求1所述的无循环氨合成系统，其特征在于，所述氨合成塔设有3～8级串联的结构。
3.根据权利要求1或2所述的无循环氨合成系统，其特征在于，该系统不采用循环流程。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109181798A (zh) * 2018-10-15 2019-01-11 江苏晋煤恒盛化工股份有限公司 利用合成氨系统废气制备天然气的工艺
CN112499646A (zh) * 2020-11-19 2021-03-16 宁夏坤辉气化有限公司 一种串联式氨合成工艺

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