CN217498698U - 一种合成氨用的混合气加热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种合成氨用的混合气加热系统，属于合成氨工艺系统装置技术领域；该系统包括转化废锅，所述转化废锅具有转化气入口和转化气出口，所述转化废锅通过转化气入口连通转化气管线，所述转化废锅的转化气出口通过出口管路连通于中变炉，还包括提供混合气体的脱硫槽出口管线以及用于加热混合气体的换热器；本实用新型的一种合成氨用的混合气加热系统在传统的合成氨工艺的基础上有效的利用转化废锅的热量，使混合气在进入方箱炉前进行加热，通过该方式的设计有效的提高生产效率，同时，在不影响直转系统水碳比以及中变炉温度的前提下尽量利用热能将混合气温度提高，减少蒸汽的放空量，从而有效的实现对能源的充分利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种合成氨用的混合气加热系统，属于合成氨工艺系统装置技术领域。
背景技术
直转系统设计负荷为9430 Nm3/h时，方箱炉进口混合气设计温度为550℃，在直转负荷9850 Nm3/h时该点温度只有450℃，混合气温度较低进入方箱炉炉管后转化反应很弱，还需要吸收辐射段热量加热到550℃以后才有明显的转化反应，所以方箱炉炉管上部区域触媒的利用率一直不高，转化率低，吸热量不够，炉管3米区域的温度较高，长时间就会造成部分炉管3米区域局部超温的现象。同时因为混合气进气温度偏低，进入炉管后转化反应较弱，如果生产中出现水碳比偏低的情况在温度较高的3米区就很容易出现裂解析碳的现象，堵塞触媒微孔，降低触媒活性，增大炉管阻力，影响正常生产。
正常生产中，直转系统蒸汽都有富余(约2t/h左右)，蒸汽都有一定程度的放空，该混合气加热器就是充分利用放空蒸汽的热能来对进方箱炉的混合气进行加热，可实现提高混合气温度这一目的。
发明内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种合成氨用的混合气加热系统，该系统能够有效的对进入方箱炉之前的混合气进行加热，并充分有效的利用转化废锅的热能，实现更高效的生产，进一步的降低能耗。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种合成氨用的混合气加热系统，包括转化废锅，所述转化废锅具有转化气入口和转化气出口，所述转化废锅通过转化气入口连通转化气管线，所述转化废锅的转化气出口通过出口管路连通于中变炉；
还包括提供混合气体的脱硫槽出口管线以及用于加热混合气体的换热器，脱硫槽出口管线通过换热器连通与方箱炉，所述换热器的热源源自于转化废锅。
进一步的，所述换热器设置有混合气进气端口、混合气出气端口、转化气进气端口和转化气排出端口。
进一步的，所述混合气进气端口和转化气排出端口设置于换热器的下部，所述转化气进气端口和混合气出气端口设置于换热器的上部。
进一步的，所述转化废锅具有高温段和低温段，所述转化废锅的高温段通过加热进气管路连通转化气进气端口。
进一步的，所述加热进气管的管路上还通过第一回气管路连通转化废锅的低温段。
进一步的，在加热进气管路与第一回气管路的连接点后端还设置有第一阀门，在出口管路上还设置有第二阀门，通过第一阀门和第二阀门控制管路内的转化气流量。
进一步的，所述转化气排出端口通过第二回气管路连通于出口管路，该连接点位于第二阀门的后端。
进一步的，所述脱硫槽出口管线通过混合气管路连通方箱炉，在所述混合气管路上还设置有第三阀门，所述混合气出气端口通过第三回气管路连通于第三阀门后端所在的混合气管路，在第三阀门前端所在的混合气管路通过第一混合气支路连通混合气进气端口，该第一混合气支路上设置有第四阀门。
进一步的，在第三阀门前端所在的混合气管路还通过第二混合气支路连通于转换路分量管线。
进一步的，所述转化气进气端口和/或混合气出气端口还设置有用于温度检测的温度检测装置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的一种合成氨用的混合气加热系统在传统的合成氨工艺的基础上有效的利用转化废锅的热量，使混合气在进入方箱炉前进行加热，通过该方式的设计有效的提高生产效率，同时，在不影响直转系统水碳比以及中变炉温度的前提下尽量利用热能将混合气温度提高，减少蒸汽的放空量，从而有效的实现对能源的充分利用；随着方箱炉进口混合气温度的大幅提高，增加了方箱炉触媒的利用率，加强了转化反应，降低了炉管温度和出口甲烷，效果非常明显。
附图说明
图1是本实用新型的工艺流程图。
图中标记：1-转化废锅，101-第一转化气入口，102-第二转化气入口，103-第一转化气出口，104-第二转化气出口，2-转化气管线，3-中变炉，4-脱硫槽出口管线，5-换热器，501-混合气进气端口，502-混合气出气端口，503-转化气进气端口，504-转化气排出端口，6-方箱炉，7-第一回气管路，8-第一阀门，9-第二阀门，10-第二回气管路，11-混合气管路，12-第三阀门，15-第一混合气支路，14-第四阀门，13-第二混合气支路，16-转换路分量管线，17-温度检测装置，18-出口管路，19-第三回气管路。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
一种合成氨用的混合气加热系统，如图1所示，包括转化废锅1，所述转化废锅1具有转化气入口和转化气出口，所述转化废锅1通过转化气入口连通转化气管线2，所述转化废锅1的转化气出口通过出口管路18连通于中变炉3；
还包括提供混合气体的脱硫槽出口管线4以及用于加热混合气体的换热器5，脱硫槽出口管线4通过换热器5连通与方箱炉6，所述换热器5的热源源自于转化废锅1。
在本实施例中，与传统结构不同的是，本设计中的混合气与传统的结构不同的是进行了前期的加热，使得进入到方箱炉6内的混合气温度得以较高的温度提升，同时，在加热的能源上，本设计采用的是转化废锅1的热量来对整个混合气进行加热，而在常规的情况下，转化废锅1需要空放一定的蒸汽量，而基于该设计进一步提高了能源的使用，降低能耗。当然，作为流程示意图，本设计主要的创造点在于换热器5的增加，以及热源的来源设计和混合气原管道上的设计改动，对于末端容器或者是反应装置为合成氨内的常规设备和技术方案，在本设计中不作过多的赘述。
基于上述具体的结构设计基础上，作为更加具体的设计，所述换热器5设置有混合气进气端口501、混合气出气端口502、转化气进气端口503和转化气排出端口504。当然，作为换热器5的设计，此为常规结构。
但是，在上述具体的结构设计基础上，更加具体的，所述混合气进气端口501和转化气排出端口504设置于换热器5的下部，所述转化气进气端口503和混合气出气端口502设置于换热器5的上部。在此设计中，混合气采用低进高出的方式，便于管线的分布的同时，能够充分对热量利用。
作为更加具体的设计，在上述具体的结构设计基础上，所述转化废锅1具有高温段和低温段，所述转化废锅1的高温段通过加热进气管路连通转化气进气端口503。以本实施例为例，实现从转化废锅1高温区出来的温度约355℃的大部分转化气从换热器5高进低出与从壳程低进高出的温度约238℃的混合气进行换热，实现温度的充分利用。
在上述具体的结构合适基础上，更加具体的，所述加热进气管的管路上还通过第一回气管路7连通转化废锅1的低温段。
基于上述具体的设计基础上，在加热进气管路与第一回气管路7的连接点后端还设置有第一阀门8，在出口管路18上还设置有第二阀门9，通过第一阀门8和第二阀门9控制管路内的转化气流量。该设计主要的目的在于可以根据中变炉3以及换热效果的综合考虑上，对第一阀门8和第二阀门9进行开度调节，实现两端部的温度调节。
进而更加具体的设计，所述转化气排出端口504通过第二回气管路10连通于出口管路18，该连接点位于第二阀门9的后端。
在上述的具体设计中，作为具体的描述，其能够有效的实现在不影响直转系统水碳比以及中变炉3温度的前提下尽量利用热能将混合气温度提高，减少蒸汽的放空量。
基于上述具体结构的设计基础上，所述脱硫槽出口管线4通过混合气管路11连通方箱炉6，在所述混合气管路11上还设置有第三阀门12，所述混合气出气端口502通过第三回气管路19连通于第三阀门12后端所在的混合气管路11，在第三阀门12前端所在的混合气管路11通过第一混合气支路15连通混合气进气端口501，该第一混合气支路15上设置有第四阀门14。
更加具体的设计，在第三阀门12前端所在的第二混合气管路11还通过混合气支路连通于转换路分量管线16。更加具体的，该连接点可以位于第一混合气支路15与混合气管路11连接点的后端或者前端。
在上述具体的设计中，通过第三阀门12和第四阀门14可有效的控制混合气进入换热器5内的流量，以及进入第二支路内的流量。在开度不同的情况下，由于气体的压力相对平稳状态下，能够有效的实现三路混合气体流量的控制。
作为更加具体的设计，所述转化气进气端口503和/或混合气出气端口502还设置有用于温度检测的温度检测装置17。当然，作为常规的使用，该温度检测装置17为温度传感器。更加具体的，在转化气排出端口504以及混合气出气端口502的后端均设置有阀门以便于设备的维护。
作为具体的，所述转化废锅1包括第一转化气入口101、第二转化气入口102、第一转化气出口103以及第二转化气出口104，所述第一转化气入口101和第一转化气出口103设置于转化废锅1的高温段，第二转化气入口102和第二转化气出口104设置于转化废锅1的低温段。作为具体的设计，所述转化废锅1设置有排污口，类似的，换热器5也设置有排污口。
以上述实施例为说明，且结合背景技术所设计的方案，直转系统设计负荷为9430Nm3/h，方箱炉进口混合气设计温度为550℃，在直转负荷9850 Nm3/h时该点温度只有450℃，混合气温度较低进入方箱炉炉管后转化反应很弱，利用本结构实现从转化废锅高温段出来的温度约355℃的大部分转化气从混合气加热器管程高进低出与从壳程低进高出的温度约238℃的混合气进行换热。最终实现：在直转负荷9850 Nm3/h左右时，方箱炉进口混合气温度由以前的450℃上涨到现在的550℃左右，上涨近100℃，随着方箱炉进口混合气温度的大幅提高，增加了方箱炉触媒的利用率，加强了转化反应，降低了炉管温度和出口甲烷，天然气用量在回收气气量比前期偏少的情况下仍由2500Nm3/h减少到2400Nm3/h，效果非常明显，吨氨天然气用量减少了5方左右。
综上所述，本实用新型的一种合成氨用的混合气加热系统在传统的合成氨工艺的基础上有效的利用转化废锅的热量，使混合气在进入方箱炉前进行加热，通过该方式的设计有效的提高生产效率，同时，在不影响直转系统水碳比以及中变炉温度的前提下尽量利用热能将混合气温度提高，减少蒸汽的放空量，从而有效的实现对能源的充分利用；随着方箱炉进口混合气温度的大幅提高，增加了方箱炉触媒的利用率，加强了转化反应，降低了炉管温度和出口甲烷，效果非常明显。
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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：包括转化废锅(1)，所述转化废锅(1)具有转化气入口和转化气出口，所述转化废锅(1)通过转化气入口连通转化气管线(2)，所述转化废锅(1)的转化气出口通过出口管路（18）连通于中变炉(3)；
还包括提供混合气体的脱硫槽出口管线(4)以及用于加热混合气体的换热器(5)，脱硫槽出口管线(4)通过换热器(5)连通与方箱炉(6)，所述换热器(5)的热源源自于转化废锅(1)。
2.如权利要求1所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述换热器(5)设置有混合气进气端口(501)、混合气出气端口(502)、转化气进气端口(503)和转化气排出端口(504)。
3.如权利要求2所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述混合气进气端口(501)和转化气排出端口(504)设置于换热器(5)的下部，所述转化气进气端口(503)和混合气出气端口(502)设置于换热器(5)的上部。
4.如权利要求2所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述转化废锅(1)具有高温段和低温段，所述转化废锅(1)的高温段通过加热进气管路连通转化气进气端口(503)。
5.如权利要求4所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述加热进气管的管路上还通过第一回气管路(7)连通转化废锅(1)的低温段。
6.如权利要求5所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：在加热进气管路与第一回气管路(7)的连接点后端还设置有第一阀门(8)，在出口管路（18）上还设置有第二阀门(9)，通过第一阀门(8)和第二阀门(9)控制管路内的转化气流量。
7.如权利要求6所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述转化气排出端口(504)通过第二回气管路(10)连通于出口管路（18），该连接点位于第二阀门(9)的后端。
8.如权利要求2所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述脱硫槽出口管线(4)通过混合气管路(11)连通方箱炉(6)，在所述混合气管路(11)上还设置有第三阀门(12)，所述混合气出气端口(502)通过第三回气管路（19）连通于第三阀门(12)后端所在的混合气管路(11)，在第三阀门(12)前端所在的混合气管路(11)通过第一混合气支路(15)连通混合气进气端口(501)，该第一混合气支路(15)上设置有第四阀门(14)。
9.如权利要求8所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：在第三阀门(12)前端所在的混合气管路(11)还通过第二混合气支路(13)连通于转换路分量管线(16)。
10.如权利要求2所述的一种合成氨用的混合气加热系统，其特征在于：所述转化气进气端口(503)和/或混合气出气端口(502)还设置有用于温度检测的温度检测装置(17)。
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