CN217481559U - 一种合成氨原料气压缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种合成氨原料气压缩系统，包括原料气输送管道、离心式压缩机、空冷器及水冷器。优点在于：在水冷器前增加空冷器，将高温原料气冷却至91℃以下后再送入水冷器，彻底解决了冷却水汽化导致的水冷器列管内部结垢现象，保持了水冷器原有的换热面积及换热效果，使得离心式压缩机的生产负荷明显提高；克服了清理水冷器内部结垢物对离心式压缩机的高负荷运行周期的影响，使得离心式压缩机的高负荷运行周期不受限制，有效提高了生产效率；同时，避免了水冷器在线化学清洗步骤，提高了水冷器的使用寿命，节约了设备成本。

Description

一种合成氨原料气压缩系统

技术领域：

本实用新型涉及合成气制备技术领域，尤其涉及一种合成氨原料气压缩系统。

背景技术：

氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，在合成氨的生产中，利用离心式压缩机对合成氨的原料气进行压缩升压，离心式压缩机第一段的出口温度可达160℃。由于离心式压缩机第二段的入口温度不能高于65℃，因此经离心式压缩机第一段压缩的高温原料气需先进行冷却，目前主要是通过水冷器对高温原料气进行冷却。

冷却水由水冷器冷介质入口向冷介质出口前进的过程中，逐渐接近高温原料气的进口端，在高温原料气的作用下，冷却水中的硅酸盐、镁盐、钙盐等物质易结晶生成水垢，导致循环水冷却器的列管堵塞、换热面积减小，影响换热效果。此外，原料气压缩段间工艺气温度过高，会导致工艺系统负荷加不满，离心式压缩机被迫降负荷，使得透平机械效率很低，透平蒸汽消耗量大，增加运行成本。

为保证合成氨压缩装置连续运行，根据结垢物的化学成分采用在线化学清洗的方案，经过两次弱酸化学清洗，水冷器热介质出口处原料气的温度有所降低，但是频繁的化学清洗对设备具有腐蚀影响，长期化学清洗方案是不可行的。对水冷器内结垢物进行清理时，需要暂停生产，因此导致离心式压缩机的高负荷运行周期被限制在四个月以内。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种合成氨原料气压缩系统。

本实用新型由如下技术方案实施：一种合成氨原料气压缩系统，包括原料气输送管道、离心式压缩机、空冷器及水冷器；

所述离心式压缩机分为三段；所述原料气输送管道的出口与所述离心式压缩机第一段进口连通，所述离心式压缩机第一段出口与所述空冷器的热介质进口连通，所述空冷器的热介质出口与所述水冷器的热介质进口连通，所述水冷器的热介质出口与所述离心式压缩机第二段进口连通，所述离心式压缩机第三段出口与氨合成塔的进口连通，所述氨合成塔的气相出口与所述离心式压缩机的第三段进口连通。

优选的，所述空冷器还设有热介质循环管道，所述热介质循环管道的进口与所述空冷器的热介质出口连通，所述热介质循环管道的出口与所述空冷器的热介质进口连通。

优选的，所述水冷器的热介质进口处设有第一阀门，所述热介质循环管道的进口处设有第二阀门。

优选的，所述空冷器的热介质出口处设有温度传感器。

优选的，还包括DCS控制器，所述DCS控制器的信号输入端与所述温度传感器的信号输出端连接，所述DCS控制器的信号输出端与所述第一阀门和所述第二阀门的信号输入端连接。

优选的，所述空冷器的管束管径为DN32。

优选的，所述离心式压缩机第三段出口还和火炬的进口连通。

本实用新型的优点：在水冷器前增加空冷器，将高温原料气冷却至91℃以下后再送入水冷器，彻底解决了冷却水汽化导致的水冷器列管内部结垢现象，保持了水冷器原有的换热面积及换热效果，使得离心式压缩机的生产负荷明显提高；克服了清理水冷器内部结垢物对离心式压缩机的高负荷运行周期的影响，使得离心式压缩机的高负荷运行周期不受限制，有效提高了生产效率；同时，避免了水冷器在线化学清洗步骤，提高了水冷器的使用寿命，节约了设备成本。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的示意图；

图中：1、原料气输送管道，2、离心式压缩机，21、离心式压缩机第一段，22、离心式压缩机第二段，23、离心式压缩机第三段，3、空冷器，4、变频风机，5、水冷器，6、DCS控制器，7、汽轮机，8、热介质循环管道，9、第一阀门，10、温度传感器，11、第二阀门，12、氨合成塔，13、液氨储罐，14、火炬。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种合成氨原料气压缩系统，包括原料气输送管道1、离心式压缩机2、空冷器3、水冷器5及DCS控制器6；

离心式压缩机2分为三段，通过一台汽轮机7提供动力；原料气输送管道1的出口与离心式压缩机第一段21进口连通，离心式压缩机第一段21出口与空冷器3的热介质进口连通，空冷器3的热介质出口与水冷器5的热介质进口及空冷器3的热介质循环管道8的进口连通，水冷器5的热介质进口处设有第一阀门9，热介质循环管道8的出口与空冷器3的热介质进口连通；空冷器3的热介质出口处设有温度传感器10，热介质循环管道8的进口处设有第二阀门11，空冷器3的顶部设有四台变频风机4，空冷器3的管束管径为DN32。在变频风机作用下空气自下而上流经空冷器管束冷却原料气，可根据空冷器管程原料气温度决定变频风机启动的数量，并通过调节风机转速控制空气温度；此外空冷器设有热介质循环管道，可以根据空冷器热介质出口处的原料气的实际温度，通过热介质循环管道控制原料气温度在合理区间。

水冷器5的热介质出口与离心式压缩机第二段22入口连通，离心式压缩机第三段23出口与氨合成塔12的进口及火炬14入口连通，氨合成塔12的气相出口与离心式压缩机第三段23进口连通。

DCS控制器6的信号输入端与温度传感器10的信号输出端连接，DCS控制器6的信号输出端与第一阀门9及第二阀门11的信号输入端连接。

工作说明：

合成氨的原料气氮气、氢气以1:3的比例经由原料气输送管道1进入离心式压缩机第一段21提升压力，离心式压缩机第一段出口处的原料气的压力提升至7.5MPa，由于压力提升，原料气的温度升至160℃。原料气在进入离心式压缩机第二段22进一步压缩前，原料气先作为热介质进入空冷器3进行冷却，当空冷器3的热介质出口处的温度传感器10检测到的原料气温度高于91℃时，第二阀门11打开，第一阀门9关闭，原料气经过热介质循环管道8重新进入热介质进口进一步冷却，当空冷器3的热介质出口处的温度传感器10检测到的原料气温度不高于91℃时，第二阀门11关闭，第一阀门9打开，原料气直接进入水冷器5进一步冷却至58℃后，依次进入离心式压缩机第二段22压缩至13.2MPa和离心式压缩机第三段23压缩至13.9MPa，达到氨合成塔12对原料气压力的要求，进入氨合成塔12，在催化剂的作用下，生成氨，氨合成塔12塔底的液氨送入液氨储罐13，其他未反应的原料气由氨合成塔12塔顶气相出口排出进入离心式压缩机第三段23重新压缩并进入氨合成塔12进行合成。当氨合成塔12出现故障无法运行时，压缩后的原料气则进入火炬14焚烧处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，包括原料气输送管道、离心式压缩机、空冷器及水冷器；

所述离心式压缩机分为三段；所述原料气输送管道的出口与所述离心式压缩机第一段进口连通，所述离心式压缩机第一段出口与所述空冷器的热介质进口连通，所述空冷器的热介质出口与所述水冷器的热介质进口连通，所述水冷器的热介质出口与所述离心式压缩机第二段进口连通，所述离心式压缩机第三段出口与氨合成塔的进口连通，所述氨合成塔的气相出口与所述离心式压缩机的第三段进口连通。

2.根据权利要求1所述的一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，所述空冷器还设有热介质循环管道，所述热介质循环管道的进口与所述空冷器的热介质出口连通，所述热介质循环管道的出口与所述空冷器的热介质进口连通。

3.根据权利要求2所述的一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，所述水冷器的热介质进口处设有第一阀门，所述热介质循环管道的进口处设有第二阀门。

4.根据权利要求3所述的一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，所述空冷器的热介质出口处设有温度传感器。

5.根据权利要求4所述的一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，还包括DCS控制器，所述DCS控制器的信号输入端与所述温度传感器的信号输出端连接，所述DCS控制器的信号输出端与所述第一阀门和所述第二阀门的信号输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，所述空冷器的管束管径为DN32。

7.根据权利要求5所述的一种合成氨原料气压缩系统，其特征在于，所述离心式压缩机第三段出口还和火炬的进口连通。

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