專利名稱：一種合成氨生產中的熱量回收方法
技術領域：
本發(fā)明涉及合成氨生產中對熱量的回收利用。
合成氨是一個需要消耗大量能量又要放出較多熱量的過程。目前國內許多中小型合成氨廠常以“合成—變換—銅洗”熱回收網絡，即用回收氨合成反應熱，來滿足變換工段及銅洗工段所需的熱量并作為整個合成氨生產熱回收系統(tǒng)的主要組成部分。但現(xiàn)有的“合成—變換—銅洗”熱回收系統(tǒng)的氨合成的反應熱回收率不高，一般可用于產蒸汽的熱回收率不超過65％，蒸汽自給比較勉強，變換工段采用雙飽和熱水塔、雙泵，或者三塔、三泵回收熱量，存在流程復雜，所需的設備和動力消耗多等弊病。與本發(fā)明有關的背景技術文件有《日產70噸合成氨節(jié)能通用設計簡介》—《小氮肥設計技術》1990，No.1(P10)；《我院變換、銅洗、合成三工段設計介紹》—《小氮肥設計技術》1991，No.1(P12)；《小合成氨廠工藝技術與設計手冊》—主編梅安華，化學工業(yè)出版社出版，1995.3，上冊，P471-476，下冊P149-164。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的、熱量回收率更高的合成氨熱量回收方法，使氨合成中回收的熱量完全滿足變換、銅洗工段需要而且還有剩余，同時所需設備和動力更加節(jié)省、工藝流程更加簡單。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的將氨合成塔的入塔循環(huán)氣先經塔前預熱器預熱至80-140℃后進入合成塔，循環(huán)氣在合成塔中反應后出合成塔，然后逐次經過余熱鍋爐、水加熱器并再次通過塔前預熱器與原來的循環(huán)氣進行換熱，此時余熱鍋爐中被循環(huán)氣加熱而產生的水蒸氣除供給變換工段滿足變換需要外，多余者可供其它用途；在變換工段，熱水塔出口的循環(huán)熱水經熱水泵循環(huán)加壓后送往合成工段的水加熱器，由循環(huán)氣加熱，再將循環(huán)熱水直接或間接送入熱水塔上面的飽和塔以增濕半水煤氣由此間接得到蒸汽以供變換需要，從飽和塔底流出的熱水利用飽和塔與熱水塔之間的壓差和位差經過銅洗工段的再生器和上加熱器自動輸入到熱水塔內。
本發(fā)明具有優(yōu)點如下1.由于氨合成系統(tǒng)循環(huán)氣經過預熱后入合成塔，可降低入塔氣的溫度，因此出塔熱循環(huán)氣可使余熱鍋爐中的水直接副產蒸汽后，再通過水加熱器加熱來自變換工段的循環(huán)熱水，并使之在飽和塔用半水煤氣氣提間接產生蒸汽，盡管二次進入塔前預熱器的循環(huán)氣溫進一步降低，也足以預熱入塔氣體。通過兩級回收蒸汽，每生產一噸氨共可回收2.5-2.7GJ熱量，當供水溫度≥90℃時，可相當于副產蒸汽1050-1130Kg/TNH3，氨合成反應熱可供副產蒸汽的熱回收率可達83-90％。所產蒸汽除滿足變換工段需要外，尚可剩余400-600Kg/TNH3，可供其他方面使用。
2.利用飽和塔出口熱水去加熱再生銅洗，可滿足銅洗工段銅洗再生所需熱量，而且既減少了熱水塔出口熱變換氣的熱回收過程，又利用了飽和塔和熱水塔之間的壓差作為流體輸送的動力。從而既節(jié)省了設備，又減少了傳熱過程，降低了變換工段的阻力和動力消耗。
此外，用冷的鍋爐給水逐級回收銅洗、合成循環(huán)氣和變換氣中的低溫余熱，既提高了全系統(tǒng)的熱回收率，又降低了冷卻水的消耗量。


圖1是本發(fā)明中熱量回收系統(tǒng)的流程圖。圖中1-1氨合成塔、1-2余熱鍋爐、1-3水加熱器、1-4塔前預熱器、1-5軟水加熱器、1-6水冷卻器、2-1飽和塔、2-2熱水塔、2-3熱水泵、2-4第一水加熱器、2-5低溫變換爐、2-6調溫器、2-7第二水加熱器、3-1上回流塔、3-2下回流塔、3-3再生器、3-4上加熱器、3-5下加熱器、3-6銅洗水加熱器。
B—半水煤氣(運動方向)；H—合成循環(huán)氣(運動方向)；Q—余熱鍋爐1-2產生的水蒸汽(運動方向)；S—鍋爐給水(運動方向)；R—變換氣(運動方向)；Z—再生氣(運動方向)；T—銅洗(運動方向)；X—循環(huán)熱水(運動方向)。
下面結合附圖給出實現(xiàn)本發(fā)明的實施過程氨合成過程中形成的循環(huán)氣H首先經塔前預熱器1-4將氣溫升至80-140℃，其中一部分流過合成塔1-1內外筒間的環(huán)隙，以保證外筒壁溫≤180℃，另一部分由副線入塔，反應后的出塔循環(huán)氣H通過余熱鍋爐1-2來加熱余熱鍋爐1-2中的鍋爐給水，同時產生水蒸汽Q，這樣循環(huán)氣H從余熱鍋爐1-2中排出，然后讓循環(huán)氣H進入水加熱器1-3加熱來自變換工段熱水泵2-3過來的熱水，循環(huán)氣H溫度進一步降低后再次進入到塔前預熱器1-4與最初進入塔前預熱器1-4的循環(huán)氣H進行換熱，接著從合成塔1-1內出來的循環(huán)氣H便進入到軟水加熱器1-5，然后送至水冷卻器1-6冷卻。從變換工段熱水泵2-3出來的循環(huán)熱水X可分成兩路，一路依次經過第一水加熱器2-4，調溫器2-6；另一路則通過合成工段的水加熱器1-3，這兩股循環(huán)熱水X分別被加熱后合并送往飽和塔2-1(來自熱水泵2-3的循環(huán)熱水X也可依次串聯(lián)通過第一水加熱器2-4，調溫器2-6和水加熱器1-3后送至飽和塔2-1)。循環(huán)熱水X在飽和塔2-1內用半水煤氣氣提，氣提得到的蒸汽供變換使用，變換蒸汽不足部分可由余熱鍋爐1-2產生的水蒸汽Q補充。從飽和塔流出的循環(huán)熱水X，利用飽和塔2-1和熱水塔2-2之間的壓差送往銅洗工段的再生器3-3和上加熱器3-4加熱銅洗，然后自動返回到熱水塔2-2，變換氣R在熱水塔2-2中被冷卻至80-90℃后送往變換工段的第二水加熱器2-7。為進一步提高熱回收率可用冷鍋爐給水S依次通過銅洗水加熱器3-6、軟水加熱器1-5和第二水加熱器2-7逐級回收銅洗T、合成循環(huán)氣H和變換氣R中的低溫余熱，使冷鍋爐給水S加熱至70℃左右。
權利要求
1.一種合成氨生產中的熱量回收方法是通過氨合成工段、變換工段和銅洗工段的熱量逐級回收來實現(xiàn)的，其特征在于將合成工段的循環(huán)氣(H)經塔前預熱器(1-4)預熱至80-140℃后送入氨合成塔(1-1)，循環(huán)氣在氨合成塔內反應后從塔底排出，然后逐次經過余熱鍋爐(1-2)、水加熱器(1-3)，并再次通過塔前預熱器(1-4)與其中已經存在的循環(huán)氣進行換熱，將余熱鍋爐(1-2)中產生的水蒸汽(Q)送往變換工段以及其他用熱設備；在變換工段，熱水塔(2-2)出來的循環(huán)熱水(X)經熱水泵(2-3)送至合成工段的水加熱器(1-3)，然后返回至熱水塔(2-2)上面的飽和塔(2-1)中，以增濕半水煤氣(B)從而間接產生水蒸汽，從飽和塔(2-1)底流出的熱水利用飽和塔(2-1)和熱水塔(2-2)之間的壓差流往銅洗工段的再生器(3-3)和上加熱器(3-4)后，自動輸入到熱水塔(2-2)中。
2.根據(jù)權利要求1所述合成氨生產中熱量回收方法，其特征在于將冷的鍋爐給水(S)送入銅洗水加熱器(3-6)，由下加熱器(3-5)送至銅洗水加熱(3-6)的熱銅液將冷的鍋爐給水(S)加熱，然后鍋爐給水(S)依次送入合成工段的軟水加熱器(1-5)和變換工段的第二水加熱器(2-7)，軟水加熱器(1-5)是由塔前預熱器(1-4)過來的循環(huán)氣(H)對鍋爐給水(S)進行加熱的。
全文摘要
合成氨生產過程中的一種合理的能量回收利用方法，涉及每生產一噸氨可直接和間接副產1000-1150Kg、0.8-2.0MPa蒸汽的氨合成系統(tǒng)流程，氨合成反應熱的回收率可達83-90％。所產蒸汽除滿足變換工段需要外，尚可多余400-600Kg/TNH
文檔編號C01C1/00GK1135458SQ9610291
公開日1996年11月13日 申請日期1996年3月8日 優(yōu)先權日1996年3月8日
發(fā)明者金錫祥, 林美莉 申請人:林美莉