專利名稱：一種冷量循環(huán)利用的方法以及提高合成氨的產(chǎn)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷量循環(huán)利用降低能量消耗的方法，特別是利用離子膜燒堿工藝?yán)鋬鏊档桶胨簹鉁囟鹊姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，工業(yè)上合成氨的方法通常采用將氫氣和氮?dú)饣旌蠚鈮嚎s到高壓，在催化劑的作用下合成氨，氨合成反應(yīng)式如下N2+3H2 — 2NH3。合成氨的工藝通常包括原料氣制備工序，將煤和天然氣等原料制成含氫和氮?dú)獾拇衷蠚?，例如半水煤氣；粗原料氣凈化處理工序，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫、脫碳過程以及氣體精制過程；氨合成工序，將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。合成氨生產(chǎn)中，作為合成氨氣的原料氣的半水煤氣溫度的高低直接影響壓縮機(jī)一段的打氣量，打氣量的大小則關(guān)系到合成氨產(chǎn)量高低，根據(jù)理論核算和實(shí)踐驗(yàn)證，壓縮機(jī)一段進(jìn)口半水煤氣每上升1°C，則壓縮機(jī)打氣量下降約0.3%。半水煤氣去壓縮一段前的冬天溫度為M_26°C，夏天溫度為36-40°C，半水煤氣夏天的高溫影響了壓縮機(jī)的打氣量，從而影響氨產(chǎn)。如何降低半水煤氣溫度提高壓縮機(jī)打氣量成為提高合成氨產(chǎn)量的關(guān)鍵。離子膜燒堿工藝是采用離子交換膜法電解鹽水而制成燒堿；燒堿是氫氧化鈉，是氯化鈉溶解在水中形成鹽水，經(jīng)電解生成氫氧化鈉、氯氣與氫氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，降低合成氨生產(chǎn)中半水煤氣溫度，以提高壓縮機(jī)打氣量，從而提高合成氨產(chǎn)量。為了解決該技術(shù)問題，本發(fā)明將離子膜燒堿工藝和半水煤氣降溫進(jìn)行有效組合，在提高壓縮機(jī)打氣量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了冷量循環(huán)利用，從而能夠降低成本、節(jié)省能量。為了解決上述技術(shù)問題，具體來說，本發(fā)明提供了一種冷量循環(huán)利用的方法， 其特征是在合成氨氣的方法中，來自能源工段的<40°C (通常夏天半水煤氣溫度為 36-400C )半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)之前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔，來自離子膜燒堿工段的10-20°C (當(dāng)然此溫度越低越好，綜合成本和效率角度考慮，優(yōu)選12-15°C，更優(yōu)選15°C ) 的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至33°C以下(通常降至30-33°C )，然后進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)中，自冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水通過水回收泵抽至氨冷器降溫至10-15°C (優(yōu)選12-13°C )，供離子膜燒堿工段的氯氣降溫使用，由此實(shí)現(xiàn)冷量的循環(huán)利用。另外，本發(fā)明提供了一種提高合成氨的產(chǎn)量的方法，其特征是，通過降低合成氨氣的原料氣半水煤氣溫度來提高合成氨的產(chǎn)量，其中，降低合成氨氣的原料氣半水煤氣的溫度通過下述方法來實(shí)現(xiàn)來自能源工段的< 40°C (通常夏天半水煤氣溫度為 36-400C )半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)之前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔，來自離子膜燒堿工段的10-20°C (當(dāng)然此溫度越低越好，綜合成本和效率角度考慮，優(yōu)選12-15°C，更優(yōu)選15°C )的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至33°C以下(通常降至30-33°C)；然后半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)中，接著進(jìn)行合成氨的后續(xù)工序。其中，上述合成氨的后續(xù)工序，包括進(jìn)入二段的壓縮機(jī)中，再進(jìn)入變換、脫硫、精煉及壓縮三、四、五、六段等工段，進(jìn)行合成氨。其中，在上述提高合成氨的產(chǎn)量的方法中，自上述冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水桶關(guān)稅回收泵抽至氨冷器降溫至10_15°C (優(yōu)選12-13°C )。其中，在上述冷量循環(huán)利用的方法或者提高合成氨的產(chǎn)量的方法中制半水煤氣的原料煤可以是任何煤種，例如煙煤、無煙煤、褐煤等，在本發(fā)明中優(yōu)選無煙煤；冷卻塔噴淋塔為空塔，通過霧化噴頭進(jìn)行噴淋，噴頭個(gè)數(shù)優(yōu)選為48個(gè)，優(yōu)選所述霧化噴頭為高效霧化噴頭，例如可以采用蝸殼式噴頭，優(yōu)選Φ50蝸殼式噴頭；冷凍水泵進(jìn)口安裝過濾裝置；過濾裝置優(yōu)選為70-90目的過濾網(wǎng)，所述目是指過濾網(wǎng)上的網(wǎng)眼直徑為0. 16mm-0. 224mm 范圍。冷凍水泵出口壓力為0.35-0. 45MPa;水回收泵為離心泵。以往技術(shù)中，離子膜燒堿冷凍系統(tǒng)的冷凍水通過氨冷器降溫后，與氯氣間接換熱，溫度從大約12-13°C提高至15°C左右，氯氣溫度降至大約15°C以下，冷凍水再回到氨冷器降溫，再給氯氣降溫，循環(huán)利用。該發(fā)明創(chuàng)造利用了離子膜燒堿的冷凍水，與合成氨有效組合，既降低了半水煤氣的溫度，也控制了氯氣的溫度，循環(huán)利用，節(jié)約能耗，具體來說，本發(fā)明的冷量循環(huán)利用的方法和提高合成氨的產(chǎn)量的方法能夠獲得如下優(yōu)異的技術(shù)效果1.通過回收利用離子膜燒堿冷凍系統(tǒng)來的冷凍水降低半水煤氣溫度，提高壓縮機(jī)打氣量，從而氨產(chǎn)提高了 1.67%。2.半水煤氣經(jīng)霧化噴淋后氣質(zhì)得到潔凈，壓縮機(jī)因受煤焦油等雜質(zhì)的影響顯著降低，其運(yùn)行周期提高了至少1倍。3.冷凍水泵進(jìn)口安裝過濾裝置，優(yōu)化了冷凍水的品質(zhì)，減少了雜質(zhì)。4.氯氣溫度可控制在15°C以下。


圖1為本發(fā)明的工藝流程方框簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式半水煤氣采用常壓脫硫(無羅茨機(jī))后直接進(jìn)入壓縮機(jī)一入口，在夏天，半水煤氣溫度最高可以達(dá)到40°C (通常為36-40°C)，合成氨產(chǎn)量下降。本發(fā)明將離子膜燒堿工藝和半水煤氣降溫進(jìn)行有效組合應(yīng)用在合成氨的工藝中，在提高壓縮機(jī)打氣量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了冷量循環(huán)利用，并且同時(shí)提高了合成氨的產(chǎn)量，從而能夠降低成本、節(jié)省能量。下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的方法。
實(shí)施例1如圖1所示，通過在合成氨氣的第一級(jí)壓縮機(jī)入口(即壓縮一段前)增加一臺(tái)冷卻塔噴淋塔，其中噴淋噴頭采用Φ 50蝸殼式霧化噴頭，48個(gè)噴頭，在冷凍水泵進(jìn)口安裝80 目(70-90目)的過濾網(wǎng)(圖未示)，冷凍水泵出口壓力設(shè)置為0.45MPa，能源工段來的40°C 半水煤氣流入所述第一級(jí)壓縮機(jī)前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔；離子膜燒堿工段15°C的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至33°C以下，然后進(jìn)入合成氨的所述第一級(jí)壓縮機(jī)，之后按照本領(lǐng)域常規(guī)的合成氨工藝進(jìn)行合成氨；冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水則通過水回收泵抽至氨冷器降溫至12°C，供離子膜燒堿工段中的氯氣降溫使用，氯氣溫度控制在14°C，由此實(shí)現(xiàn)冷量的循環(huán)利用。結(jié)果表明，與在所述第一級(jí)壓縮機(jī)前不增加冷卻塔噴淋塔的合成氨工藝相比，半水煤氣溫度下降達(dá)7°C，提高氨氣產(chǎn)量達(dá)到1.85%，壓縮機(jī)活門周期從6個(gè)月提高到15個(gè)月，這是由于半水煤氣經(jīng)過霧化噴淋后得到凈化。實(shí)施例2如圖1所示，通過在合成氨氣的第一級(jí)壓縮機(jī)入口(即壓縮一段前)增加一臺(tái)冷卻塔噴淋塔，其中噴淋噴頭采用Φ 50蝸殼式霧化噴頭，45個(gè)噴頭，在冷凍水泵進(jìn)口安裝90 目的過濾網(wǎng)，冷凍水泵出口壓力設(shè)置為0. 35MPa，能源工段來的36°C半水煤氣流入所述第一級(jí)壓縮機(jī)(即壓縮一段)前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔；離子膜燒堿工段20°C左右的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至31°C以下，然后進(jìn)入合成氨的所述第一級(jí)壓縮機(jī)；冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水則通過水回收泵抽至氨冷器降溫至15°C，供氯氣降溫使用，氯氣溫度控制在12. 5°C，由此實(shí)現(xiàn)冷量的循環(huán)利用。結(jié)果表明，與在所述第一級(jí)壓縮機(jī)前不增加冷卻塔噴淋塔的合成氨工藝相比，半水煤氣溫度下降達(dá)5°C，提高氨氣產(chǎn)量達(dá)到1.67%，壓縮機(jī)活門周期從6個(gè)月提高到15個(gè)月，這是由于半水煤氣經(jīng)過霧化噴淋后得到凈化。實(shí)施例3如圖1所示，通過在合成氨氣的第一級(jí)壓縮機(jī)入口增加一臺(tái)冷卻塔噴淋塔，其中噴淋噴頭采用Φ50蝸殼式霧化噴頭，50個(gè)噴頭，在冷凍水泵進(jìn)口安裝70目(70-90目)的過濾網(wǎng)，冷凍水泵出口壓力設(shè)置為0. 40MPa,能源工段來的38°C半水煤氣流入所述第一級(jí)壓縮機(jī)(即壓縮一段)前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔；離子膜燒堿工段12°C左右的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至30°C以下，然后進(jìn)入合成氨的所述第一級(jí)壓縮機(jī)；冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水則通過水回收泵抽至氨冷器降溫至irC，供氯氣降溫使用，氯氣溫度控制在13°C，由此實(shí)現(xiàn)冷量的循環(huán)利用。結(jié)果表明，與在所述第一級(jí)壓縮機(jī)前不增加冷卻塔噴淋塔的合成氨工藝相比，半水煤氣溫度下降達(dá)8°C， 提高氨氣產(chǎn)量達(dá)到1.90%，壓縮機(jī)活門周期從6個(gè)月提高到15個(gè)月，這是由于半水煤氣經(jīng)過霧化噴淋后得到凈化。上述實(shí)施例表明，采用本發(fā)明的方法使得半水煤氣溫度下降達(dá)5°C以上，氨產(chǎn)提高了 1. 67%以上(1. 67% -1. 90% )。由于半水煤氣經(jīng)過霧化噴淋后得到凈化，壓縮機(jī)活門周期從6個(gè)月提高到15個(gè)月。按照18萬噸/年的生產(chǎn)能力，每年至少節(jié)約900萬度電，折標(biāo)煤3600噸。
權(quán)利要求
1.一種冷量循環(huán)利用的方法，其特征是在合成氨氣的方法中，來自能源工段的 < 40°C半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)之前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔，來自離子膜燒堿工段的 10-20°C的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至33°C以下，然后進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)中，自冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水通過水回收泵抽至氨冷器降溫至10-15°C，供離子膜燒堿工段的氯氣降溫使用，由此實(shí)現(xiàn)冷量的循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷量循環(huán)利用的方法，其特征是所述來自能源工段的半水煤氣溫度是36-40°C ；所述來自離子膜燒堿工段的冷凍水與半水煤氣換熱之前溫度是 12-15°C，優(yōu)選為15°C ；所述冷凍水與半水煤氣換熱后，半水煤氣溫度降至30-33°C ；所述自冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水通過水回收泵抽至氨冷器降溫至12-13°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷量循環(huán)利用的方法，其特征是制半水煤氣的原料煤是任何煤種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷量循環(huán)利用的方法，其特征是冷卻塔噴淋塔為空塔， 通過霧化噴頭進(jìn)行噴淋，噴頭個(gè)數(shù)45-50個(gè)，優(yōu)選48個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷量循環(huán)利用的方法，其特征是冷凍水泵進(jìn)口安裝過濾裝置，優(yōu)選該過濾裝置為70-90目的過濾網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷量循環(huán)利用的方法，其特征是冷凍水泵出口壓力為 0.35-0. 45MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷量循環(huán)利用的方法，其特征是水回收泵為離心泵。
8.一種提高合成氨的產(chǎn)量的方法，其特征是，通過降低合成氨氣的原料氣半水煤氣溫度來提高合成氨的產(chǎn)量，其中，降低合成氨氣的原料氣半水煤氣的溫度通過下述方法來實(shí)現(xiàn)來自能源工段的< 40°C半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)之前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔，來自離子膜燒堿工段的10-20°C的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至33°C以下；然后半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)中，接著進(jìn)行合成氨的后續(xù)工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高合成氨的產(chǎn)量的方法，其特征是，自上述冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水再通過水回收泵抽至氨冷器降溫至10-15°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的提高合成氨的產(chǎn)量的方法，其特征是所述來自能源工段的半水煤氣溫度是36-40°C ；所述來自離子膜燒堿工段的冷凍水與半水煤氣換熱之前溫度是12-15°C，優(yōu)選為15°C ；所述冷凍水與半水煤氣換熱后，半水煤氣溫度降至30-33°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷量循環(huán)利用的方法以及提高合成氨的產(chǎn)量的方法。該冷量循環(huán)利用的方法和提高合成氨產(chǎn)量的方法是在合成氨氣的方法中，來自能源工段的≤40℃半水煤氣進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)之前，進(jìn)入冷卻塔噴淋塔，來自離子膜燒堿工段的10-20℃的冷凍水通過冷凍水泵抽至冷卻塔噴淋塔頂部與半水煤氣換熱，半水煤氣溫度降至33℃以下，然后進(jìn)入壓縮一段的壓縮機(jī)中，自冷卻塔噴淋塔底部出來的冷凍水通過水回收泵抽至氨冷器降溫至10-15℃，供離子膜燒堿工段的氯氣降溫使用，由此在實(shí)現(xiàn)冷量的循環(huán)利用的同時(shí)，提高了合成氨的產(chǎn)量。
文檔編號(hào)C01C1/04GK102557075SQ201010576600
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者孫哲, 張繼東, 楊曉勤, 蔣遠(yuǎn)華, 龍傳光 申請(qǐng)人:北京利達(dá)豐華科技有限公司