CN218348894U - 一种氨冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氨冷冻装置；包括中压氨分离器，中压氨分离器与低压氨分离器相连，低压氨分离器液相出口通过氨氨换热器的管程分别与尿素生产装置和带压氨储罐相连，所述低压氨分离器的气相出口与液氨受槽相连，液氨受槽的液相出口通过氨氨换热器的壳程与第一氨冷却器的第一换热通道相连，第一氨冷却器的第一换热通道液相出口与第三氨冷却器的第二换热通道相连，第三氨冷却器的第二换热通道的出口与第四氨冷却器的第二换热通道相连，第四氨冷却器的第二换热通道出口分别与常压低温氨储罐的液氨进口和低温甲醇洗工段的液氨进口相连；具有减少低温甲醇洗工段的液氨使用量以及省去现有技术中的液氨泵，从而达到节能降耗和实现装置平稳运行的特点。

Description

一种氨冷冻装置

技术领域

本实用新型涉及氮肥生产附属技术领域，具体为一种氨冷冻装置。

背景技术

合成氨生产系统中，低温甲醇洗工段、氨合成工段都需要液氨作为冷却介质，利用液氨蒸发制冷满足生产需求，蒸发的气氨通过氨压机压缩提压降温再重新获得液氨，如此循环。目前氨冷冻系统往低温甲醇洗工段送的液氨由一段氨冷却器输送温度8～12℃，压力0.56～0.57MpaG的液氨作为冷却介质，冷却介质输送温度高，需要消耗的液氨多，冷量大，同时造成氨压缩机的消耗高。

目前往常压低温氨储罐输送的低温液氨在氨冷冻系统逐级降压降温，最后降至常压、温度-33℃，然后通过液氨泵输送至低温氨储罐，此做法造成能量浪费损失，另外采用低温泵无论是启泵（需要“冷泵”）还是后期运行维护成本高，且存在不稳定因素。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氨冷冻装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种氨冷冻装置，包括中压氨分离器，中压氨分离器的液相出口与低压氨分离器相连，低压氨分离器的液相出口通过氨氨换热器的管程分别与尿素生产装置和带压氨储罐相连，所述低压氨分离器的气相出口与液氨受槽相连，液氨受槽的液相出口通过氨氨换热器的壳程与第一氨冷却器的第一换热通道相连，第一氨冷却器的第一换热通道液相出口分别与第二氨冷却器的第一换热通道、第三氨冷却器的第一换热通道和第三氨冷却器的第二换热通道相连，第三氨冷却器的第二换热通道的出口分别与第四氨冷却器的第一换热通道和第四氨冷却器的第二换热通道相连，第四氨冷却器的第二换热通道出口分别与常压低温氨储罐的液氨进口和低温甲醇洗工段的液氨进口相连。

优选的，所述第一氨冷却器的第二换热通道的进口与合成氨系统的合成气出口相连，第一氨冷却器的第二换热通道的出口通过第二氨冷却器的第二换热通道与合成氨系统的合成气进口相连。

优选的，还包括低温甲醇洗工段的气氨出口依次通过一段氨压缩机、二段氨压缩机、三段氨压缩机和蒸发冷凝器与液氨受槽相连。

优选的，所述第一氨冷却器的第一换热通道的气相出口与二段氨压缩机和三段氨压缩机之间的管道相连；第二氨冷却器的第一换热通道的出口与一段氨压缩机和二段氨压缩机之间的管道相连；第三氨冷却器的第一换热通道出口与一段氨压缩机和二段氨压缩机之间的管道相连；第四氨冷却器的第一换热通道出口与低温甲醇洗工段的气氨出口和一段氨压缩机之间的管道相连。

优选的，所述液氨受槽的顶部设有一体结构的惰性气体冷却器，液氨受槽的内部与惰性气体冷却器的壳程相连通。

优选的，所述第三氨冷却器的第二换热通道的出口与惰性气体冷却器的管程相连，惰性气体冷却器的管程出口与低温甲醇洗工段的气氨出口和一段氨压缩机之间的管道相连。

优选的，所述惰性气体冷却器的壳程顶部气相出口与水洗塔底部的进气口相连，水洗塔顶部的气体出口与不凝气火炬相连。

优选的，所述水洗塔上部的洗涤液进口与脱盐水管道相连；水洗塔底部的液相出口与烟气脱硫工段相连。

优选的，所述低压氨分离器的液相出口和氨氨换热器的管程之间设有三通，三通的第三端与液氨受槽的进口相连；三通的第三端与液氨受槽的进口之间设有第一阀门，三通和氨氨换热器的管程之间设有第二阀门。

本实用新型提供了一种氨冷冻装置，具备以下有益效果：

1．本实用新型通过设置第一氨冷却器、第二氨冷却器、第三氨冷却器以及第四氨冷却器，并采用上述技术方案中的设计进行设置能够实现送往低温甲醇洗工段去的液氨温度降至-33℃，压力0.47MpaG；由于温度相对于现有设计较低，因此能够减少低温甲醇洗工段液氨使用量，进而减少冷量消耗，从而降低氨压机的功耗。

2．本实用新型通过设置第一氨冷却器、第二氨冷却器、第三氨冷却器以及第四氨冷却器，并采用上述技术方案中的设计能够实现对常压低温氨储罐内输送压力为0.47MpaG，温度为-33℃的液氨，从而达到取消低温液氨泵的目的，通过取消设置低温液氨泵能够有效的降低能量（电量）消耗，不仅摆脱了需要提前“冷泵”启动困难的问题，还能够提高整个系统的运行稳定性。

3.本实用新型通过设置与液氨受槽一体结构的惰性气体冷却器，能够对液氨受槽中的气氨进行换热冷凝成为液氨重新使用，以解决液氨受槽中大量气氨进入水洗塔内不仅造成氨的浪费，还造成了水洗塔运行负荷过大的缺陷；

4.本实用新型通过设置三通、第一阀门和第二阀门能够根据实际情况对整个工艺进行调整，以实现在尿素生产装置和带压氨储罐在运行或不运行的前提下，不影响整个系统正常运行的目的。

附图说明

附图说明：

图1为本实用新型立体结构示意图；

图中：1、中压氨分离器；2、低压氨分离器；3、液氨受槽；4、惰性气体冷却器；5、氨氨换热器；6、尿素生产装置；7、带压氨储罐；8、第一氨冷却器；9、第二氨冷却器；10、合成氨系统；11、三通；12、第三氨冷却器；13、第四氨冷却器；14、常压低温氨储罐；15、低温甲醇洗工段；16、第一阀门；17、一段氨压缩机；18、二段氨压缩机；19、三段氨压缩机；20、蒸发冷凝器；21、水洗塔；22、不凝气火炬；23、脱盐水管道；24、烟气脱硫工段；25、第二阀门。

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。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种氨冷冻装置，包括中压氨分离器1，中压氨分离器1的液相出口与低压氨分离器2相连，低压氨分离器2的液相出口通过氨氨换热器5的管程分别与尿素生产装置6和带压氨储罐7相连，所述低压氨分离器2的气相出口与液氨受槽3相连，液氨受槽3的液相出口通过氨氨换热器5的壳程与第一氨冷却器8的第一换热通道相连，第一氨冷却器8的第一换热通道液相出口分别与第二氨冷却器9的第一换热通道、第三氨冷却器12的第一换热通道和第三氨冷却器12的第二换热通道相连，第三氨冷却器12的第二换热通道的出口分别与第四氨冷却器13的第一换热通道和第四氨冷却器13的第二换热通道相连，第四氨冷却器13的第二换热通道出口分别与常压低温氨储罐14的液氨进口和低温甲醇洗工段15的液氨进口相连。本实用新型通过设置第一氨冷却器8、第二氨冷却器9、第三氨冷却器12和第四氨冷却器13能够实现降低液氨的温度，在降低液氨温度的同时能够减少低温甲醇洗工段15的液氨使用量以及省去现有技术中的液氨泵，从而达到节能降耗、解决液氨泵提前“冷泵”、以及实现整个装置平稳运行的特点。

进一步地，所述第一氨冷却器8的第二换热通道的进口与合成氨系统10的合成气出口相连，第一氨冷却器8的第二换热通道的出口通过第二氨冷却器9的第二换热通道与合成氨系统10的合成气进口相连。本实用新型通过使用合成氨系统10的合成气与第一氨冷却器8和第二氨冷却器9中的氨进行换热，以达到降低合成气温度，以及实现液氨闪蒸减压的目的。

进一步地，还包括低温甲醇洗工段15的气氨出口依次通过一段氨压缩机17、二段氨压缩机18、三段氨压缩机19和蒸发冷凝器20与液氨受槽3相连。本实用新型采用三级氨压缩机对低温甲醇洗工段15中外排的气氨进行压缩，在提高气氨压力的同时通过蒸发冷凝器20对气进行液化，为后续深度降低液氨的温度奠定了基础。

进一步地，所述第一氨冷却器8的第一换热通道的气相出口与二段氨压缩机18和三段氨压缩机19之间的管道相连；第二氨冷却器9的第一换热通道的出口与一段氨压缩机17和二段氨压缩机18之间的管道相连；第三氨冷却器12的第一换热通道出口与一段氨压缩机17和二段氨压缩机18之间的管道相连；第四氨冷却器13的第一换热通道出口与低温甲醇洗工段15的气氨出口和一段氨压缩机17之间的管道相连。通过上述设置能够使第一氨冷却器8、第二氨冷却器9、第三氨冷却器12以及第四氨冷却器13中产生的气氨进行进一步加压并使其液化，能够使液氨深度降温所产生的气氨及时回收利用。

进一步地，所述液氨受槽3的顶部设有一体结构的惰性气体冷却器4，液氨受槽3的内部与惰性气体冷却器4的壳程相连通。通过上述设置能够使液氨受槽3中的气氨在上升的过程中与惰性气体冷却器4的管程进行换热，换热的过程使部分气氨液化，该过程能够将部分气氨液化为液氨，不仅对液氨实现了回收再利用，且能够降低后续工段的运行负荷。

进一步地，所述第三氨冷却器12的第二换热通道的出口与惰性气体冷却器4的管程相连，惰性气体冷却器4的管程出口与低温甲醇洗工段15的气氨出口和一段氨压缩机17之间的管道相连。本实用新型中所述第三氨冷却器12内的部分液氨在惰性气体冷却器4的管程于相对应的壳程换热后，进入一段氨压缩机17的前部进行三级压缩以达到重新回收利用的目的。

进一步地，所述惰性气体冷却器4的壳程顶部气相出口与水洗塔21底部的进气口相连，水洗塔21顶部的气体出口与不凝气火炬22相连。通过惰性气体冷却器4的管程进行换热后的气氨进入水洗塔21中与洗涤液逆流接触，对其中的气氨进行有效回收，回收后的不凝气体通过不凝气火炬22进行燃烧放空。

进一步地，所述水洗塔21上部的洗涤液进口与脱盐水管道23相连；水洗塔21底部的液相出口与烟气脱硫工段24相连。本实用新型中所述的水洗塔21内的洗涤液为脱盐水，脱盐水由脱盐水管道23进入水洗塔21内与气氨逆流接触，用于回收气氨；回收气氨后的洗涤液进入烟气脱硫工段24中用于脱硫使用。

进一步地，所述低压氨分离器2的液相出口和氨氨换热器5的管程之间设有三通11，三通11的第三端与液氨受槽3的进口相连；三通11的第三端与液氨受槽3的进口之间设有第一阀门16，三通11和氨氨换热器5的管程之间设有第二阀门25。

工作原理：中压氨分离器1的液相出口的液氨，压力为1.8 MpaG，温度为-7.7℃；上述液氨进入低压氨分离器2内进行气液分离，当尿素生产装置6和带压氨储罐7处于运行状态时，打开第二阀门25，关闭第一阀门16，通过低压氨分离器2进行气液分离的液相通过氨氨换热器5的管程分别进入尿素生产装置6和带压氨储罐7内；当尿素生产装置6和带压氨储罐7处于停车状态时，打开第一阀门16，关闭第二阀门25，使低压氨分离器2进行气液分离的液相进入液氨受槽3中；上述无论尿素生产装置6和带压氨储罐7是否处于运行状态，通过低压氨分离器2的气相均进入液氨受槽3内；液氨受槽3中的液氨通过氨氨换热器5的壳程进入第一氨冷却器8的第一换热通道内进行闪蒸升温，使部分液氨汽化，汽化后的气氨进入二段氨压缩机18和三段氨压缩机19之间的管道内，未被闪蒸的液氨温度为12.3℃，压力为0.56MpaG；未被闪蒸的液氨进入第二氨冷却器9的第一换热通道内进行闪蒸升温，使液氨全部汽化，汽化后的气氨进入一段氨压缩机17和二段氨压缩机18之间的管道中；本实用新型中所述的合成氨系统10的合成气出口依次通过第一氨冷却器8的第二换热通道的出口和第二氨冷却器9的第二换热通道进行换热，使合成气降温后重新进入合成氨系统10的合成气进口；同时上述未被闪蒸的液氨同时进入第三氨冷却器12的第一换热通道和第三氨冷却器12的第二换热通道，使液氨以液氨为介质实现降温，第三氨冷却器12的第一换热通道中的气氨进入一段氨压缩机17和二段氨压缩机18之间的管道内，第三氨冷却器12的第二换热通道的液氨温度为-10℃，压力0.53MpaG并同时进入第四氨冷却器13的第一换热通道、第四氨冷却器13的第二换热通道以及惰性气体冷却器4的管程；上述第四氨冷却器13的第一换热通道和第四氨冷却器13的第二换热通道之间采用液氨以液氨为介质实现深度降温，第四氨冷却器13的第一换热通道内的气氨进入低温甲醇洗工段15的气氨出口和一段氨压缩机17之间的管道内，第四氨冷却器13的第二换热通道的液氨分别送入常压低温氨储罐14和低温甲醇洗工段15内；上述工艺过程中液氨受槽3中的气氨量较大，通过使液氨进入惰性气体冷却器4的管程与液氨受槽3中上升的气氨进行换热以实现对液氨进行回收的目的，换热后惰性气体冷却器4的管程中的气氨进入低温甲醇洗工段15的气氨出口和一段氨压缩机17之间的管道内，惰性气体冷却器4壳程中降温后的液氨在自身重力的作用下重新进入液氨受槽3循环使用，惰性气体冷却器4壳程中降温后的气氨进入水洗塔21内与脱盐水逆流接触，水洗塔21顶部的不凝气体进入不凝气火炬22进行燃烧放空，水洗塔21底部的液相送往烟气脱硫工段24中用于烟气脱硫使用。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种氨冷冻装置，包括中压氨分离器(1)，中压氨分离器(1)的液相出口与低压氨分离器(2)相连，低压氨分离器(2)的液相出口通过氨氨换热器(5)的管程分别与尿素生产装置(6)和带压氨储罐(7)相连，其特征在于：所述低压氨分离器(2)的气相出口与液氨受槽(3)相连，液氨受槽(3)的液相出口通过氨氨换热器(5)的壳程与第一氨冷却器(8)的第一换热通道相连，第一氨冷却器(8)的第一换热通道液相出口分别与第二氨冷却器(9)的第一换热通道、第三氨冷却器(12)的第一换热通道和第三氨冷却器(12)的第二换热通道相连，第三氨冷却器(12)的第二换热通道的出口分别与第四氨冷却器(13)的第一换热通道和第四氨冷却器(13)的第二换热通道相连，第四氨冷却器(13)的第二换热通道出口分别与常压低温氨储罐(14)的液氨进口和低温甲醇洗工段(15)的液氨进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述第一氨冷却器(8)的第二换热通道的进口与合成氨系统(10)的合成气出口相连，第一氨冷却器(8)的第二换热通道的出口通过第二氨冷却器(9)的第二换热通道与合成氨系统(10)的合成气进口相连。

3.根据权利要求1所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：还包括低温甲醇洗工段(15)的气氨出口依次通过一段氨压缩机(17)、二段氨压缩机(18)、三段氨压缩机(19)和蒸发冷凝器(20)与液氨受槽(3)相连。

4.根据权利要求3所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述第一氨冷却器(8)的第一换热通道的气相出口与二段氨压缩机(18)和三段氨压缩机(19)之间的管道相连；第二氨冷却器(9)的第一换热通道的出口与一段氨压缩机(17)和二段氨压缩机(18)之间的管道相连；第三氨冷却器(12)的第一换热通道出口与一段氨压缩机(17)和二段氨压缩机(18)之间的管道相连；第四氨冷却器(13)的第一换热通道出口与低温甲醇洗工段(15)的气氨出口和一段氨压缩机(17)之间的管道相连。

5.根据权利要求3或4所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述液氨受槽(3)的顶部设有一体结构的惰性气体冷却器(4)，液氨受槽(3)的内部与惰性气体冷却器(4)的壳程相连通。

6.根据权利要求5所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述第三氨冷却器(12)的第二换热通道的出口与惰性气体冷却器(4)的管程相连，惰性气体冷却器(4)的管程出口与低温甲醇洗工段(15)的气氨出口和一段氨压缩机(17)之间的管道相连。

7.根据权利要求5所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述惰性气体冷却器(4)的壳程顶部气相出口与水洗塔(21)底部的进气口相连，水洗塔(21)顶部的气体出口与不凝气火炬(22)相连。

8.根据权利要求7所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述水洗塔(21)上部的洗涤液进口与脱盐水管道(23)相连；水洗塔(21)底部的液相出口与烟气脱硫工段(24)相连。

9.根据权利要求1所述的一种氨冷冻装置，其特征在于：所述低压氨分离器(2)的液相出口和氨氨换热器(5)的管程之间设有三通(11)，三通(11)的第三端与液氨受槽(3)的进口相连；三通(11)的第三端与液氨受槽(3)的进口之间设有第一阀门(16)，三通(11)和氨氨换热器(5)的管程之间设有第二阀门(25)。

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