CN2737771Y - 脱碳系统 - Google Patents
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Abstract
氨冷器在脱碳系统气体换热中的应用，从根本上解决了脱碳塔和气提塔的入口气体温度高、含水量高及其造成的蒸汽、冷量、电能消耗的增加以及NHD溶剂浪费严重等问题。特点是氨冷器采用高效换热的波纹管，以提高换热效率；用波纹管气－气换热器取代原有铝合金板翅换热器，降低了系统阻力；气提塔入口冷却器用氨冷器取代NHD空冷器；同时新增气－气换热器副线，可以更好的回收余热并调节温度。整套工艺布局合理、设计完善，具有节能、降耗、增效显著等特点。
Description
所属技术领域
本专利涉及一种实用新型气体换热技术—氨冷器在脱碳系统气体换热中的首次应用，且达到节能、降耗、增效显著的预期目的。
背景技术
目前国内，采用NHD(聚乙二醇二甲醚)物理吸收法脱碳时，为了降低脱碳塔入口和气提塔入口气体温度需用冷量调节。通常采用的气-气换热的工艺存在诸多问题：
1、原设计脱碳塔入口气体温度为5℃，气提塔入口温度为10℃而实际运行中脱碳塔入口和气提塔入口气体温度高达20℃。
2、上述入塔气体中的饱和水蒸气几乎都被NHD溶液吸收，造成NHD溶液含水量上涨，当溶剂中含水量高时需加大循环泵量，以达到脱碳指标；但因水含量经常超标，需常开NHD溶液脱水系统(含水量＞3％时)；且开NHD溶液脱水塔时溶剂温度上涨，需增开冰机补充冷量。以上因素致使系统增加了蒸汽、冷量及电能的消耗。
3、由于NHD溶液大量吸收酸性气体，当溶液中含水量较多时，解吸后的酸性气体对设备表面产生腐蚀。
4、开NHD溶液脱水塔时排放的蒸汽经常夹带NHD溶剂(经分析高达3％左右)，造成NHD溶剂的严重浪费。
如上所述，分析其原因，得出解决问题的关键是采取措施降低脱碳塔及气提塔的入口气体温度，以降低带入脱碳系统的含水量。
发明内容
本专利的目的是将脱碳塔及气提塔的入口气体换热系统进行改造，从根本上解决脱碳塔及气提塔入口气体温度高，脱碳溶液中含水量高及其造成的脱碳系统蒸汽、冷量及电能消耗的增加，NHD溶剂浪费严重等问题，采用如下技术方案：
(1)用波纹管气-气换热器取代原有铝合金板翅换热器，降低了系统阻力，对提高系统的生产负荷极为有利；
(2)在气-气换热器与脱碳塔入口间增加一台气体氨冷器，与气-气热器串联使用。特点是在氨冷器中采用具有高效换热的波纹管(波纹管传热系数为直壁列管式的1倍多)，更大程度的提高了换热效率；
(3)用空气氨冷器取代NHD溶剂的空冷器，将温度控制在5℃左右。(若有氮气可以用氮气取代空气气提从而停止使用空气氨冷器)；
(4)新增气-气换热器副线，可以更好的回收甲烷化换热器出口余热，同时可调节去合成氢氮机的精制气及尿素CO2压缩机入口气的温度，并由此对转动设备能力的提高起到积极作用。(入口气体每提高3℃，功率消耗便增加1％)；
(5)为了便于调节气体氨冷器的液位和气氨压力，将气氨和液氨均加调节阀。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1和图2均是氨冷器在脱碳系统气体换热中应用的工艺流程图。
图1中有甲烷化换热器(1)、气-气换热器(2)、氨冷器(3)、NHD脱碳塔(4)及甲烷化水冷器(5)。
图2中有气提塔(6)、分离器(7)及空气氨冷器(8)。
具体实施方式
在图1中，由干法精脱硫槽来的45℃脱硫气(10万Nm3/h)，首先进气-气换热器(2)管间与管内-5.3℃的二氧化碳气体进行换热，回收冷量后继续到另一台气-气换热器(2)管间与-5℃的脱碳气换热，然后进入气体氨冷器(3)，用液氨蒸发制冷将脱硫气冷却到2℃～5℃，使气体夹带的水分分离后进脱碳塔(4)，经脱碳塔(4)出来的脱碳气进气-气换热器(2)管内，同时部分脱碳气通过副线阀，将出气-气换热器(2)的脱碳气温度控制在0℃～35℃，然后进甲烷化换热器(1)(2台)管间，与甲烷化换热器(1)管内气(330℃)换热，将甲烷化水冷器(5)入口气体温度控制在小于80℃(原设计120℃)，最后使去合成精制气经甲烷化水冷器(5)后温度控制在25℃～35℃。
由低闪槽来的二氧化碳气体(-5.3℃)经气-气换热器(2)回收冷量，并根据尿素车间二氧化碳压缩机入口温度要求，用副线将二氧化碳气温度调节在20℃～35℃，因而大大提高了压缩机的生产能力。
在图2中，来自鼓风机的空气(夏季70℃)与空气氨冷器(8)换热后(5℃左右)，经分离器(7)进入气提塔(6)塔底与塔顶下来的NHD溶液逆流接触，籍空气气提而进一步再生。(若有氮气时用氮气取代空气气提，停用空气氨冷器)
生产表明，氨冷器在NHD脱碳系统气体换热中的应用主要有如下优点：
1、降低了脱碳塔入口气体温度。脱碳塔入口气体温度由改造前的20℃降至1℃～5℃；
2、降低了气提塔入口气体温度，气提塔入口气体温度由改造前20℃降至5℃；
3、随着脱碳塔入口和气提塔入口气体温度的降低，NHD溶剂含水量明显减少(已低于设计值)，所以停止使用NHD溶剂脱水系统(原脱水系统开车时耗蒸汽为0.1t/tNH3)；
4、提高了脱碳效果。在同等生产负荷下，脱碳塔出口CO2含量由改造前的0.1～0.3％下降到改造后的0～0.1％；
5、NHD溶液循环量较以前减少10％，节省了电耗；
6、解决了去尿素车间的CO2气体温度偏高的问题。改造前CO2气体温度有时高达40℃左右，影响了CO2压缩机的打气量，改造后CO2气体温度调至20℃～35℃；
7、原设计脱碳塔出口气体经过铝合金板翅换热器后的温度为35℃，改造后此温度降至0℃～35℃，之后再与甲烷化换热器进行换热，回收低品位余热，使去甲烷化水冷器的气体温度由原来的120℃下降至80℃，出甲烷化水冷器的精制气温度降至25℃～35℃，精制气温度的降低，对合成系统氢氮气压缩机打气量的提高是至关重要的。
8、脱碳塔入口原铝合金板翅换热器改为波纹管气-气换热器并串联氨冷器后，阻力由原来的0.11MPa下降至目前的0.03MPa。
综上所述将氨冷器用于脱碳系统气体换热，生产中所存在的不利因素均得到解决，取得了一举多得的效果。
设计者应用本技术方案，改造脱碳系统换热工艺，在原有波纹管气-气换热器后，NHD脱碳塔入口前增加一台气体氨冷器，与气-气换热器串联使用；气提塔入口冷却器由NHD溶剂空冷器改为空气氨冷器。这样改造之后，温度便可按工艺指标调节。生产实际表明，氨冷器在脱碳系统气体换热中的应用完全取代了原脱水塔、脱水塔水冷器、溶液换热器等设备，在节电、节蒸汽、节省NHD溶剂消耗等方面每年可增效150万元以上。脱碳出口CO2含量由原来0.2％降到0.1％，每年可增1800吨NH3，可增效288万元。(对于新建项目可取消设计脱水系统，节约设备投资及安装费100万元)
总之，氨冷器在脱碳系统气体换热中的应用，开创了脱碳系统气体换热的新局面，是一次大胆尝试并取得满意效果。具有投资小见效快，明显降低生产运行成本等优势。
Claims (5)
1、一种脱碳系统，其特征是甲烷化换热器(1)、气-气换热器(2)、气体氨冷器(3)、NHD脱碳塔(4)、甲烷化水冷器(5)、气提塔(6)、分离器(7)及空气氨冷器(8)按一定顺序连接。
2、按权利要求1所述的脱碳系统，其特征是气体氨冷器(3)采用高效换热的波纹管。
3、按权利要求1所述的脱碳系统，其特征是脱碳塔入口气体换热器用波纹管气-气换热器(2)取代原有铝合金板翅换热器。
4、按权利要求1所述的脱碳系统，其特征是脱碳系统气提塔(6)气体冷却用空气氨冷器(8)取代NHD溶剂空冷器。
5、按权利要求1所述的脱碳系统，其特征是新增气-气换热器(2)副线。
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