CN218296864U - 一种合成氨用冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种合成氨用冷却装置，包括氨蒸发段和设置在氨蒸发段上方的氨汽包段，氨蒸发段包括串联设置的一级氨冷器和二级氨冷器，一级氨冷器的管程进气口连通合成气输入管线，一级氨冷器的管程出气口通过第一管路连通二级氨冷器的管程进气口，二级氨冷器的管程出气口通过第二管路连通合成氨气输出管线，一级氨冷器与二级氨冷器的壳程液氨入口分别连接液氨管线；氨汽包段包括串联设置的第一氨汽包和第二氨汽包，第一氨汽包对应设置在一级氨冷器的上方，第二氨汽包对应设置在二级氨冷器的上方，一级氨冷器与第一氨汽包之间连接有第一上升管和第一下降管，二级氨冷器与第二氨汽包之间连接有第二上升管和第二下降管。其运行稳定。

Description

一种合成氨用冷却装置

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其涉及一种合成氨用冷却装置。

背景技术

液氨是我国重要的基础化工原料，其中液氨在作为原料用于生产硝酸时，需要对液氨进行换热，现有的换热装置在运行的过程中因蒸发分离空间过小与气液相扰动过大，导致液氨剧烈蒸发过程中气氨带液的问题，气带液会导致机组频繁跳车，甚至损坏机组子系统。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种合成氨用冷却装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种合成氨用冷却装置，包括氨蒸发段和设置在氨蒸发段上方的氨汽包段，所述氨蒸发段与所述氨汽包段连通；所述氨蒸发段包括串联设置的一级氨冷器和二级氨冷器，所述一级氨冷器的管程进气口连通合成气输入管线，所述一级氨冷器的管程出气口通过第一管路连通所述二级氨冷器的管程进气口，所述二级氨冷器的管程出气口通过第二管路连通合成氨气输出管线，所述一级氨冷器与所述二级氨冷器的壳程液氨入口分别连接液氨管线；

所述氨汽包段包括串联设置的第一氨汽包和第二氨汽包，所述第一氨汽包对应设置在所述一级氨冷器的上方，所述第二氨汽包对应设置在所述二级氨冷器的上方，所述一级氨冷器与所述第一氨汽包之间连接有第一上升管和第一下降管，所述二级氨冷器与所述第二氨汽包之间连接有第二上升管和第二下降管。

进一步的，所述第一氨汽包的液氨进口通过第三管路连接液氨管线，所述第一氨汽包的液氨出口通过第四管路连接所述第二氨汽包的液氨进口。

进一步的，所述第三管路上设置有第一液位调节阀，所述第四管路上设置有第二液位调节阀。

进一步的，所述第一氨汽包和所述第二氨汽包一体设置，所述第一氨汽包与所述第二氨汽包用隔板隔离。

进一步的，所述一级氨冷器与所述二级氨冷器共用一个壳体，所述一级氨冷器的蒸发室和所述二级氨冷器的蒸发室分别位于所述壳体的两端，所述一级氨冷器的U型换热管与所述二级氨冷器的U型换热管相互隔离设置。

进一步的，所述一级氨冷器的管程进气口与所述一级氨冷器的管程出气口分别位于所述壳体一端的上部和下部，所述二级氨冷器的管程进气口与所述二级氨冷器的管程出气口分别位于所述壳体另一端的上部和下部。

进一步的，所述一级氨冷器的管程出气口处的第一管路与垂直线夹角为30度，所述二级氨冷器管程进气口处的第一管路与水平线夹角为7.8度，所述二级氨冷器管程出气口处的第二管路与垂直线夹角为30度。

进一步的，所述第一上升管的上端与所述第一氨汽包的侧下部开口连通，所述第一上升管的下端与所述一级氨冷器壳程顶部开口连通，所述第一下降管的上端与所述第一氨汽包的底部开口连通，所述第一下降管的下端与所述一级氨冷器的壳程底部开口连通，所述第二上升管的上端与所述第二氨汽包的侧下部开口连通，所述第二上升管的下端与所述二级氨冷器壳程顶部开口连通，所述第二下降管的上端与所述第二氨汽包的底部开口连通，所述第二下降管的下端与所述二级氨冷器的壳程底部开口连通。

优选的，所述第一氨汽包的侧下部开口所对应的轴线与垂直线夹角为45°，所述第二氨汽包的侧下部开口所对应的轴线与垂直线夹角为45°。

进一步的，所述第一氨汽包的氨气出口和所述第二氨汽包的氨气出口分别连接压缩机。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型提供的一种合成氨用冷却装置，包括氨蒸发段和设置在氨蒸发段上方的氨汽包段，所述氨蒸发段与所述氨汽包段连通；所述氨蒸发段包括串联设置的一级氨冷器和二级氨冷器，所述一级氨冷器的管程进气口连通合成气输入管线，所述一级氨冷器的管程出气口通过第一管路连通所述二级氨冷器的管程进气口，所述二级氨冷器的管程出气口通过第二管路连通合成氨气输出管线，所述一级氨冷器与所述二级氨冷器的壳程液氨入口分别连接液氨管线；所述氨汽包段包括串联设置的第一氨汽包和第二氨汽包，所述第一氨汽包对应设置在所述一级氨冷器的上方，所述第二氨汽包对应设置在所述二级氨冷器的上方，所述一级氨冷器与所述第一氨汽包之间连接有第一上升管和第一下降管，所述二级氨冷器与所述第二氨汽包之间连接有第二上升管和第二下降管。其运行稳定，能避免一、二级氨冷器在运行的过程中因蒸发分离空间过小与气液相扰动过大，导致液氨剧烈蒸发过程中气氨带液的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中：1、一级氨冷器，2、二级氨冷器，3、合成气输入管线，4、第一管路，5、第二管路，6、合成氨气输出管线，7、液氨管线，8、第一氨汽包，9、第二氨汽包，10、第一上升管，11、第一下降管，12、第二上升管，13、第二下降管，14、第三管路，15、第四管路，16、第一液位调节阀，17、第二液位调节阀，18、第五管路，19、第六管路。

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。

实施例1

如图1所示，一种合成氨用冷却装置，应用与合成氨生产，其包括氨蒸发段和设置在氨蒸发段上方的氨汽包段，氨蒸发段与氨汽包段连通；具体的，氨蒸发段包括串联设置的一级氨冷器1和二级氨冷器2，一级氨冷器1的管程进气口连通合成气输入管线3，一级氨冷器1的管程出气口通过第一管路4连通二级氨冷器2的管程进气口，二级氨冷器2的管程出气口通过第二管路5连通合成氨气输出管线6；一级氨冷器1与二级氨冷器2的壳程液氨入口分别连接液氨管线7。

本实施例的一级氨冷器1与二级氨冷器2共用一个壳体，一级氨冷器1的蒸发室和二级氨冷器2的蒸发室分别位于壳体的两端，一级氨冷器1的U型换热管与二级氨冷器2的U型换热管通过隔离板相互隔离设置。需要说明的是，一级氨冷器1和二级氨冷器2一体设置，能够减少占地面积，节省设备的制造成本，另外便于改扩建项目的灵活布置。

本实施例的一级氨冷器1的管程进气口与一级氨冷器1的管程出气口分别位于壳体一端的上部和下部，二级氨冷器2的管程进气口与二级氨冷器2的管程出气口分别位于壳体另一端的上部和下部。

本实施例的一级氨冷器1的管程出气口处的第一管路4与垂直线夹角为30度，二级氨冷器2管程进气口处的第一管路4与水平线夹角为7.8度，二级氨冷器2管程出气口处的第二管路5与垂直线夹角为30度。需要说明的是，上述结构中的第一管路4两端不同的倾斜角度避免了管路中气液两相流可能发生的液击状况。

氨汽包段包括串联设置的第一氨汽包8和第二氨汽包9，本实施例的第一氨汽包8和第二氨汽包9一体设置，第一氨汽包8与第二氨汽包9用隔板隔离。需要说明的是，第一氨汽包8和第二氨汽包9一体设置减少装置的占地面积，特别适用于改扩建项目，并增大分离空间，减少气氨带液的风险。

第一氨汽包8对应设置在一级氨冷器1的上方，第二氨汽包9对应设置在二级氨冷器2的上方，一级氨冷器1与第一氨汽包8之间连接有第一上升管10和第一下降管11，二级氨冷器2与第二氨汽包9之间连接有第二上升管12和第二下降管13。具体的，第一上升管10的上端与第一氨汽包8的侧下部开口连通，第一上升管10的下端与一级氨冷器1壳程顶部开口连通，第一下降管11的上端与第一氨汽包8的底部开口连通，第一下降管11的下端与一级氨冷器1的壳程底部开口连通，优选的，第一氨汽包8的侧下部开口所对应的轴线与垂直线夹角为45°。第二上升管12的上端与第二氨汽包9的侧下部开口连通，第二上升管12的下端与二级氨冷器2壳程顶部开口连通，第二下降管13的上端与第二氨汽包9的底部开口连通，第二下降管13的下端与二级氨冷器2的壳程底部开口连通，优选的，第二氨汽包9的侧下部开口所对应的轴线与垂直线夹角为45°。

第一氨汽包8的液氨进口通过第三管路14连接液氨管线7，第一氨汽包8的液氨出口通过第四管路15连接第二氨汽包9的液氨进口；第一氨汽包8的氨气出口和第二氨汽包9的氨气出口分别通过第五管路18和第六管路19连接压缩机。

为了便于调节控制第一氨汽包8的液位，第三管路14上设置有第一液位调节阀16，为了便于调节控制第二氨汽包9的液位，第四管路15上设置有第二液位调节阀17。

使用时，从前设备来的合成气输入管线3中的合成气为27.5℃，从一级氨冷器1的蒸发室顶部进气，进U型换热管换热后，从同侧下部偏离垂直线30°角出来温度降为12℃。降温后的合成气去往二级氨冷器2的氨蒸发室的过程中，利用60°短半径弯头配合90°弯头做成一个上升角度为约7.8°的管路进二级氨冷器2的氨蒸发室，其解决了管道中气液两相流可能发生的液击状况。出二级氨冷器2氨蒸发室的合成气温度为-10℃，同样以偏离垂直线30°角后经合成氨气输出管线6去往高压安分。

氨蒸发段壳程为液氨，热态工艺气（合成气）流经换热管管程时，加热液氨，液氨吸热后经上升管进入氨汽包，挥发后带走大量的热量，未蒸发的液氨经下降管重新进入氨蒸发段，第一氨汽包8和第二氨汽包9用隔板隔离开，分为两个蒸发空间，第一氨汽包8对应一级氨冷器1的蒸发室侧，第二氨汽包9对应二级氨冷器2的氨蒸发室侧，分别控制不同的蒸发压力。氨受槽来的液氨经第一液位调节阀16进入第一氨汽包8，控制第一氨汽包8在正常液位，从第一氨汽包8底部引出第四管路15，经第二液位调节阀17控制第二氨汽包9在正常液位。

本实施例与现有技术相比的有益效果是：

本实施例的一种合成氨用冷却装置在组合的过程中避免了传统一、二级氨冷器因氨气液蒸发空间太小与气液分离不彻底导致的氨气中带液进入氨冰机系统，进而联锁氨冰机跳车，严重的会导致氨冰机压缩机系统损坏。并在建设过程中能明显减少土建，设备的建设费用，并能应用新旧产能置换的工厂中减少设备的占地面积。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”、“固定”“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本实用新型的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种合成氨用冷却装置，其特征在于：包括氨蒸发段和设置在氨蒸发段上方的氨汽包段，所述氨蒸发段与所述氨汽包段连通；

所述氨蒸发段包括串联设置的一级氨冷器和二级氨冷器，所述一级氨冷器的管程进气口连通合成气输入管线，所述一级氨冷器的管程出气口通过第一管路连通所述二级氨冷器的管程进气口，所述二级氨冷器的管程出气口通过第二管路连通合成氨气输出管线，所述一级氨冷器与所述二级氨冷器的壳程液氨入口分别连接液氨管线；

所述氨汽包段包括串联设置的第一氨汽包和第二氨汽包，所述第一氨汽包对应设置在所述一级氨冷器的上方，所述第二氨汽包对应设置在所述二级氨冷器的上方，所述一级氨冷器与所述第一氨汽包之间连接有第一上升管和第一下降管，所述二级氨冷器与所述第二氨汽包之间连接有第二上升管和第二下降管。

2.根据权利要求1所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述第一氨汽包的液氨进口通过第三管路连接液氨管线，所述第一氨汽包的液氨出口通过第四管路连接所述第二氨汽包的液氨进口。

3.根据权利要求2所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述第三管路上设置有第一液位调节阀，所述第四管路上设置有第二液位调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述第一氨汽包和所述第二氨汽包一体设置，所述第一氨汽包与所述第二氨汽包用隔板隔离。

5.根据权利要求1所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述一级氨冷器与所述二级氨冷器共用一个壳体，所述一级氨冷器的蒸发室和所述二级氨冷器的蒸发室分别位于所述壳体的两端，所述一级氨冷器的U型换热管与所述二级氨冷器的U型换热管相互隔离设置。

6.根据权利要求5所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述一级氨冷器的管程进气口与所述一级氨冷器的管程出气口分别位于所述壳体一端的上部和下部，所述二级氨冷器的管程进气口与所述二级氨冷器的管程出气口分别位于所述壳体另一端的上部和下部。

7.根据权利要求1所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述一级氨冷器的管程出气口处的第一管路与垂直线夹角为30度，所述二级氨冷器管程进气口处的第一管路与水平线夹角为7.8度，所述二级氨冷器管程出气口处的第二管路与垂直线夹角为30度。

8.根据权利要求1所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述第一上升管的上端与所述第一氨汽包的侧下部开口连通，所述第一上升管的下端与所述一级氨冷器壳程顶部开口连通，所述第一下降管的上端与所述第一氨汽包的底部开口连通，所述第一下降管的下端与所述一级氨冷器的壳程底部开口连通，所述第二上升管的上端与所述第二氨汽包的侧下部开口连通，所述第二上升管的下端与所述二级氨冷器壳程顶部开口连通，所述第二下降管的上端与所述第二氨汽包的底部开口连通，所述第二下降管的下端与所述二级氨冷器的壳程底部开口连通。

9.根据权利要求8所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述第一氨汽包的侧下部开口所对应的轴线与垂直线夹角为45°，所述第二氨汽包的侧下部开口所对应的轴线与垂直线夹角为45°。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种合成氨用冷却装置，其特征在于：所述第一氨汽包的氨气出口和所述第二氨汽包的氨气出口分别连接压缩机。

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