本發(fā)明屬于氨水生產(chǎn)系統(tǒng)，具體涉及一種連續(xù)的超凈高純氨水生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氨水廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域，目前國內(nèi)的氨水制備設(shè)備都是分為工業(yè)氨水、電子級氨水、試劑級氨水制備裝置，前述設(shè)備在使用時(shí)功能單一，不能使用一種設(shè)備制備各種等級的氨水，且大部分設(shè)備只能制備工業(yè)級氨水，而不能制備超凈高純氨水。

公布號CN105293523A的發(fā)明專利申請公開了一種酮連氮法水合肼生產(chǎn)原料氨水的連續(xù)制備方法，通過液氨氣化、以及吸收和二級吸收連續(xù)制備出濃度穩(wěn)定的氨水供酮連氮法水合肼生產(chǎn)系統(tǒng)使用。通過采用密度計(jì)在線檢測，協(xié)同液氨氣化量、氣化壓力自動控制氨水的密度在固定值，氨水含量得到精確而穩(wěn)定的控制。利用液氨氣化吸熱、氣氨溶解放熱的原理完成氨水制取時(shí)所需的冷熱交換，無需外界提供熱量和冷量，節(jié)能降耗。通過過量的軟水與少量的氨氣吸收，完成了氨氣的全部吸收，尾氣排放達(dá)標(biāo)，吸收了氨氣的稀氨水作為一級吸收的吸收劑，整個(gè)生產(chǎn)過程中無廢水、廢液產(chǎn)生。

然而，現(xiàn)有氨水制備系統(tǒng)廣泛存在著生產(chǎn)緩慢、能效低的缺陷，尤其是對于要生產(chǎn)純度更高、濃度精確的氨水。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，提高產(chǎn)品純度、氨轉(zhuǎn)化能力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率和系統(tǒng)能效。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括順次布置的液氨原料儲罐、預(yù)洗塔、兩級洗滌塔、兩級吸收塔、換熱器和尾氣吸收塔及冷水機(jī)，所述兩級洗滌塔分別獨(dú)立地配置有洗滌泵，所述洗滌泵與對應(yīng)的洗滌塔通過循環(huán)管路連接實(shí)現(xiàn)洗滌塔內(nèi)的循環(huán)；所述兩級吸收塔下方配置有兩臺吸收槽，兩臺吸收槽分別具有純水進(jìn)水口；所述兩臺吸收槽出料口再進(jìn)一步配置有循環(huán)泵和成品泵，所述循環(huán)泵的進(jìn)口通過帶閥門的管路分別與兩臺吸收槽連接，所述循環(huán)泵的出口通過帶閥門的管路與換熱器連接，以實(shí)現(xiàn)將吸收過程中釋放的熱量經(jīng)換熱器帶走；所述成品泵的進(jìn)口通過帶閥門的管路分別與兩臺吸收槽連接，所述成品泵的出口通過帶閥門的管路接管成品罐，再經(jīng)過過濾分裝得到氨水成品；所述循環(huán)泵的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，連通成品罐；所述成品泵的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，連通換熱器，所述循環(huán)泵與成品泵能夠相互替代作業(yè)或交替作業(yè)；所述換熱器為串聯(lián)的兩級換熱器，所述兩級換熱器的出口并聯(lián)并通過管路分別對接兩級吸收塔；所述兩級吸收塔中的第二級吸收塔的尾氣出口對接尾氣吸收塔，所述尾氣吸收塔下方配置有尾氣吸收槽，所述尾氣吸收槽出料口連接尾液循環(huán)泵，該尾液循環(huán)泵通過循環(huán)管路連接尾氣吸收塔實(shí)現(xiàn)尾氣的循環(huán)吸收；兩級吸收塔下方的兩臺吸收槽和兩級換熱器及尾氣吸收槽分別連接冷水機(jī)的冷卻水進(jìn)水管和冷卻水回水管。

進(jìn)一步地，所述兩臺吸收槽的第一吸收槽分別與兩級吸收塔通過帶閥門的管路連接，第二吸收槽分別與兩級吸收塔通過帶閥門的管路連接，第一吸收槽和第二吸收槽通過連接管路上閥門的關(guān)閉或打開可實(shí)現(xiàn)同步或交替作業(yè)。

較好的設(shè)置是，所述預(yù)洗塔、兩級洗滌塔、兩級吸收塔、兩臺吸收槽、尾氣吸收槽分別設(shè)置有液位計(jì)，便于操作人員現(xiàn)場監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

基于上述的節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，液氨原料儲罐內(nèi)的液氨進(jìn)入預(yù)洗塔，預(yù)洗塔內(nèi)氣化得到的氨氣通入第一級洗滌塔經(jīng)一級洗滌獲得較為純凈的氨氣，從第一級洗滌塔出來的純凈氨氣進(jìn)入第二級洗滌塔被去超高凈純水吸收成氨水，并釋放出純度更高的氨氣，預(yù)洗和兩級洗滌主要是除去氨氣中的金屬與非金屬雜質(zhì)。

洗滌后的氨氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入第一級吸收塔，被吸收塔內(nèi)的超高凈純水循環(huán)噴淋吸收，第一級吸收塔內(nèi)吸收剩余的超凈氨氣再進(jìn)入第二級吸收塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，二級吸收產(chǎn)生的尾氣排入尾氣吸收塔繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，直至尾氣被全部吸收實(shí)現(xiàn)無尾氣排放；吸收過程產(chǎn)生的熱量通過換熱器帶走，換熱介質(zhì)采用冷卻水；兩級吸收塔下方的兩臺吸收槽通過相應(yīng)閥門的開閉實(shí)現(xiàn)交替作業(yè)，使生產(chǎn)連續(xù)不間斷，吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)檢測合格后經(jīng)成品泵打入成品罐，進(jìn)行過濾分裝得到超高純的氨水成品。

優(yōu)選地，兩臺吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)循環(huán)泵泵入換熱器，換熱后的氨水再分別回流至兩級吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收；兩臺吸收槽內(nèi)經(jīng)檢測合格的氨水經(jīng)成品泵泵入成品罐；通過相應(yīng)閥門的開閉可實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵和成品泵的替代作業(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)采用閥門的切換來實(shí)現(xiàn)不間斷節(jié)能生產(chǎn)，通過兩個(gè)吸收槽配置的循環(huán)泵和成品泵通過管路上閥門的開閉，可實(shí)現(xiàn)打循環(huán)和打成品兩種功能的切換，確保生產(chǎn)連續(xù)不間斷，有助于提高生產(chǎn)效率，降低多余設(shè)備能耗，更加節(jié)能。

另外，設(shè)置的兩個(gè)吸收槽，當(dāng)其中任一吸收槽完成吸收，關(guān)閉進(jìn)液閥門，打開底閥，通過成品泵輸送至灌裝車間，此期間，為了不影響連續(xù)生產(chǎn)，確保氨水的生產(chǎn)品質(zhì)，同時(shí)打開另一吸收槽，繼續(xù)氨水的持續(xù)吸收，這種連續(xù)的小批量吸收作業(yè)的氨水生產(chǎn)方式也能夠穩(wěn)定氨水的濃度和成品產(chǎn)出率，確保產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定和生產(chǎn)安全性。

本發(fā)明節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)方法具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)安全性好、產(chǎn)品純度高、轉(zhuǎn)換率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例中的節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括順次布置的液氨原料儲罐1、預(yù)洗塔2、兩級洗滌塔3、兩級吸收塔5,6、換熱器11和尾氣吸收塔12及冷水機(jī)15，兩級洗滌塔與兩級吸收塔之間設(shè)置有氣液分離過濾器。兩級洗滌塔3分別獨(dú)立地配置有洗滌泵4，所述洗滌泵4與對應(yīng)的洗滌塔3通過循環(huán)管路連接實(shí)現(xiàn)洗滌塔3內(nèi)物料的循環(huán)作業(yè)。

兩級吸收塔5,6下方各配置一臺吸收槽：第一吸收槽7分別與兩級吸收塔通過帶閥門的管路連接，第二吸收槽8分別與兩級吸收塔通過帶閥門的管路連接，即兩吸收槽是相互獨(dú)立的，第一吸收槽7和第二吸收槽8通過連接管路上閥門的開閉可實(shí)現(xiàn)同步或交替作業(yè)，在檢測到任一吸收槽內(nèi)的氨水合格后即可將該吸收槽內(nèi)的氨水產(chǎn)品泵入成品罐，同時(shí)打開另一吸收槽接替工作，確保生產(chǎn)連續(xù)不間斷，同時(shí)，這種連續(xù)的小批量吸收作業(yè)的方式也能夠穩(wěn)定氨水的濃度和成品產(chǎn)出率。此外，兩吸收槽分別具有純水進(jìn)水口。

兩臺吸收槽7,8出料口再進(jìn)一步配置有循環(huán)泵9和成品泵10，循環(huán)泵9的進(jìn)口通過帶閥門的管路分別與兩臺吸收槽連接，循環(huán)泵9的出口通過帶閥門的管路與換熱器11連接，以實(shí)現(xiàn)將吸收過程中釋放的熱量經(jīng)換熱器帶走。成品泵10的進(jìn)口通過帶閥門的管路分別與兩臺吸收槽連接，所述成品泵10的出口通過帶閥門的管路接管成品罐（圖中未示出），再經(jīng)過過濾分裝得到氨水成品。循環(huán)泵9的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，再連通成品罐；成品泵10的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，再連通換熱器11，通過閥門的開閉使循環(huán)泵9與成品泵10能夠相互替代作業(yè)或交替作業(yè)。

本實(shí)施例換熱器為串聯(lián)的兩級換熱器，兩級換熱器的出口通過管路分別獨(dú)立地對接兩級吸收塔5,6。

上述兩級吸收塔5,6中的第二級吸收塔6的尾氣出口對接尾氣吸收塔12，尾氣吸收塔12下方配置有尾氣吸收槽13，尾氣吸收槽13出料口連接尾液循環(huán)泵14，該尾液循環(huán)泵14通過循環(huán)管路連接尾氣吸收塔12實(shí)現(xiàn)對尾氣的循環(huán)吸收，系統(tǒng)無尾氣排放。

兩級吸收塔下方的兩臺吸收槽7,8和兩級換熱器11及尾氣吸收槽13分別連接冷水機(jī)15的冷卻水進(jìn)水管和冷卻水回水管。

進(jìn)一步地，預(yù)洗塔2、兩級洗滌塔3、兩級吸收塔5,6、兩臺吸收槽7,8、尾氣吸收塔12、尾氣吸收槽13分別設(shè)置有液位計(jì)。

基于上述的氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝：液氨原料儲罐內(nèi)的液氨進(jìn)入預(yù)洗塔，預(yù)洗塔內(nèi)氣化得到的氨氣通入第一級洗滌塔經(jīng)一級洗滌吸收獲得較為純凈的氨氣，從第一級洗滌塔出來的純凈氨氣進(jìn)入第二級洗滌塔被去超高凈純水吸收成氨水，并釋放出純度更高的氨氣，預(yù)洗和兩級洗滌主要是除去氨氣中金屬與非金屬雜質(zhì)獲得高純凈氨氣。

洗滌后的氨氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入第一級吸收塔，被吸收塔內(nèi)的超高凈純水循環(huán)噴淋吸收，第一級吸收塔內(nèi)吸收剩余的超凈氨氣進(jìn)入第二級吸收塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，二級吸收產(chǎn)生的尾氣排入尾氣吸收塔繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，直至尾氣被全部吸收實(shí)現(xiàn)無尾氣排放。吸收過程產(chǎn)生的熱量通過換熱器帶走，換熱介質(zhì)采用冷卻水。兩級吸收塔下方的兩臺吸收槽通過相應(yīng)閥門的開閉實(shí)現(xiàn)交替作業(yè)，使生產(chǎn)連續(xù)不間斷，吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)檢測合格后經(jīng)成品泵打入成品罐，進(jìn)行過濾分裝得到超高純的氨水成品。

兩臺吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)循環(huán)泵泵入換熱器，換熱后的氨水再分別回流至兩級吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收；兩臺吸收槽內(nèi)經(jīng)檢測合格的氨水經(jīng)成品泵泵入成品罐；通過相應(yīng)閥門的開閉可實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵和成品泵的替代作業(yè)。

系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)定：

工藝參數(shù)是影響產(chǎn)品質(zhì)量的核心因素，在生產(chǎn)加工過程中，工藝參數(shù)的確認(rèn)與選擇是控制及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的根本解決方法。本實(shí)施例中，超凈高純氨水的目標(biāo)產(chǎn)量是30%氨水 6噸/24小時(shí)，具體工藝參數(shù)如下：

1.液氨原料鋼瓶進(jìn)料設(shè)定：

液氨原料的進(jìn)料速度關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的物料平衡、原料與成品的轉(zhuǎn)換是否合理。若是進(jìn)料過快，則對于氨氣吸收不充分，大量尾氣進(jìn)入尾氣吸收罐，若是過慢，則造成系統(tǒng)工作時(shí)間過長，不利于完成產(chǎn)量需求。開始進(jìn)料時(shí)，緩慢打開液氨鋼瓶閥門，直到氣路壓力表顯示0.7Mpa。

2.預(yù)洗塔水位設(shè)定：

預(yù)先放入超凈純水，能夠起緩沖作用，液氨遇水放熱，使其汽化冒泡并且能夠過濾掉工業(yè)級液氨中的金屬或非金屬雜質(zhì)得到預(yù)洗過的氨氣。預(yù)洗塔設(shè)備高度:1500mm，直徑:400mm，預(yù)先放入超凈純水至液位計(jì)水位800mm的刻度。

3.洗滌塔水位設(shè)定:

預(yù)洗過的氨氣進(jìn)入兩級洗滌塔進(jìn)行循環(huán)洗滌，雙層填料能過濾掉大部分雜質(zhì)，洗滌塔設(shè)備高度：3500mm，直徑:400mm，預(yù)先放入超凈純水至液位計(jì)水位670mm的刻度。

4.吸收槽水位設(shè)定：

系統(tǒng)預(yù)設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)量為2噸/天，濃度為30%，此次系統(tǒng)采用3500L容積的吸收槽，采用夾套設(shè)計(jì)，夾套內(nèi)流入循環(huán)冷卻水，帶走吸收過程中放出的熱量。吸收槽內(nèi)先預(yù)先放入超凈純水1400L，打開循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)吸收氨氣，直至吸收槽內(nèi)氨水達(dá)到目標(biāo)濃度。

5.冷水機(jī)冷卻水溫度設(shè)定：

純水吸收氨氣成氨水是一個(gè)劇烈放熱的過程，而氨氣在水中的溶解度隨著溫度升高而降低，在循環(huán)吸收過程中，我們用換熱器帶走熱量，換熱器內(nèi)采用立管式進(jìn)行熱量交換，立管內(nèi)冷卻水由11KW的冷水機(jī)制備，溫度為15℃。

6.吸收塔、洗滌塔填料高度：

首先，由于填料和塔壁之間的縫隙較填料層中間的縫隙為大，故液體容易向塔壁流動而影響傳質(zhì)效果，通常稱這為邊壁效應(yīng)。對于高塔而言，邊壁效應(yīng)更為嚴(yán)重，因此，常用分段填裝或用液體再分布起來解決這一問題。一般情況下，填料裝填的高度H與填料塔徑之比為2～6是較為適宜，能有效規(guī)避邊壁效應(yīng)。我們此次設(shè)計(jì)塔高：3500mm，直徑：400mm，填料高度取2D即800mm，分兩段填裝，每段填料高度為400mm。

其次，對填料的排序也有要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到增加行程，采取亂序填料，讓循環(huán)的純水充分吸收氨氣并能更好的起到過濾掉剩余雜質(zhì)的作用。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。