一种空分装置中的污氮气冷量利用装置的制作方法

1.本实用新型属于空分污氮气再利用技术领域，具体涉及一种空分装置中的污氮气冷量利用装置。


背景技术：

2.现有的化工企业在使用空分分离装置时，空分装置内的精馏塔上塔会产生温度较低的污氮气，由于该部分污氮气属于废气，所以大多企业采用直接外排的方式；上述方式存在着下列缺陷：1、造成冷量能源的浪费；2、在排放过程中易产生噪音污染。
3.另外，在氨合成装置中需要对反应气进行多次降温以达到满足正常生产的需要；为了实现多次降温需要使用各种形式的冷却器进行降温，不仅需要消耗大量能源、且降温效果差；直接造成产品品质差的缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种结构简单、设计合理、能够有效利用空分装置中废弃的冷量以及降低噪音污染，同时还能够有效降低氨合成装置中的能量消耗以及提高器产品品质的空分装置中的污氮气冷量利用装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种空分装置中的污氮气冷量利用装置，该装置包括空分装置中的增压机、预冷装置、减压装置、精馏塔、换热装置以及储罐，所述精馏塔顶部的气相出口通过预冷装置的管程与填料塔下部的气相进口相连，填料塔的上部设有循环水进口，填料塔底部的液相出口分别与氨合成单元中循环压缩机的冷却部以及循环水水冷却器的壳程相连。
7.优选的，所述填料塔顶部的气相出口与放空降噪装置相连。
8.优选的，所述氨合成单元中循环压缩机的冷却部和循环水水冷却器的壳程出口分别与凉水塔的进口相连，凉水塔的出口通过第一离心提压泵与填料塔的上部设有循环水进口相连；所述凉水塔与带有阀门的加药储罐相连通。
9.优选的，所述填料塔底部的液相出口通过第二离心提压泵分别与氨合成单元中循环压缩机的冷却部以及循环水水冷却器的壳程相连。
10.优选的，所述氨合成单元包括循环压缩机，循环压缩机的进口与原料气管道相连，循环压缩机的气相出口依次通过氨合成装置、循环水水冷却器的管程、反应气换热装置、分离装置和氨冷却器的管程与氨储罐相连。
11.优选的，所述反应气换热装置顶部的气相出口与原料气管道相连。
12.优选的，所述分离装置的液相出口与氨储罐的进口相连。
13.优选的，所述氨冷却器的壳程与冷却介质换热单元相连；冷却介质换热单元包括闪蒸装置，闪蒸装置的液相出口与氨冷却器的壳程进口相连，氨冷却器的壳程出口与闪蒸装置的气相进口相连，闪蒸装置的气相进口与冷却介质压缩机的进气口相连，冷却介质压缩机的出口与闪蒸装置的液相进口相连；冷却介质压缩机的机械端与带蒸汽管道的汽轮机
相连。
14.按照上述技术方案制成的一种空分装置中的污氮气冷量利用装置，通过设置精馏塔顶部的气相出口通过预冷装置的管程能够实现污氮气在空分装置中的再利用，以达到降低空分装置中系统冷量消耗的目的；通过预冷装置后的污氮气一般升温至8℃左右，升温后的污氮气通过填料塔与经过凉水塔的循环水逆流接触进行换热，使循环水降温至10℃左右；上述设置能够有效的加强循环水的降温效果，尤其是在夏季通过使循环水降温，能够有效的降低循环压缩机的能源消耗以及循环水水冷却器对反应气的降温效果，从而实现降低冷却介质换热单元中蒸汽使用量的目的；具有结构简单、设计合理、能够有效利用空分装置中废弃的冷量以及降低噪音污染，同时还能够有效降低氨合成装置中的能量消耗以及提高器产品品质的优点。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
16.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
17.如图1所示，本实用新型为一种空分装置中的污氮气冷量利用装置，该装置包括空分装置中的增压机1、预冷装置2、减压装置3、精馏塔4、换热装置5以及储罐6，所述精馏塔4顶部的气相出口通过预冷装置2的管程与填料塔7下部的气相进口8相连，填料塔7的上部设有循环水进口9，填料塔7底部的液相出口10分别与氨合成单元中循环压缩机16的冷却部以及循环水水冷却器18的壳程相连。本实用新型是基于现有的空分装置进行改造，使精馏塔4中上塔的污氮气通过预冷装置2的管程与原料气进行换热以达到降低空分装置中系统能源消耗的目的，同时通过在循环水系统中加入填料塔7，使经过循环水与污氮气逆流接触，实现有效降温的目的，并利用上述经过污氮气降温后的循环水分别进入循环压缩机16的冷却部以及循环水水冷却器18的壳程，以达到对循环压缩机16进行有效降温从而实现降低能耗的目的，同时使反应气的温度得到有效的降低，为后期的换热以及分离工序奠定基础，不仅实现了合成氨系统能耗的降低，还能够有效提高器产品的品质。
18.进一步地，所述填料塔7顶部的气相出口11与放空降噪装置31相连。本实用新型用过设置放空降噪装置31，实现了在对循环水换热后能够在降低噪音的前提下进行排放的目的。
19.进一步地，所述氨合成单元中循环压缩机16的冷却部和循环水水冷却器18的壳程出口分别与凉水塔12的进口相连，凉水塔12的出口通过第一离心提压泵13与填料塔7的上部设有循环水进口9相连；所述凉水塔12与带有阀门的加药储罐14相连通。所述填料塔7底部的液相出口10通过第二离心提压泵15分别与氨合成单元中循环压缩机16的冷却部以及循环水水冷却器18的壳程相连。通过上述设置能够保证循环水在填料塔7中与污氮气实现充分换热，同时保证了凉水塔12、循环压缩机16以及循环水水冷却器18的稳定运行。
20.进一步地，所述氨合成单元包括循环压缩机16，循环压缩机16的进口与原料气管
道23相连，循环压缩机16的气相出口依次通过氨合成装置17、循环水水冷却器18的管程、反应气换热装置19、分离装置20和氨冷却器21的管程与氨储罐22相连。通过上述设置与经过污氮气换热后的循环水与循环压缩机16的冷却部以及循环水水冷却器18相连，能够实现对循环压缩机16的降温以达到降低能耗的特点，同时还能够能够对反应合成气进行有效降温，保证了后续反应气换热装置19和氨冷却器21降低能源消耗，以及分离装置20对气液分离更加彻底，保证后续产品质量的特点。
21.进一步地，所述反应气换热装置19顶部的气相出口与原料气管道23相连。通过上述设置不仅能够使反应气换热装置19中的气相达到回收，其与原料气进行混合，能够使混合气体的温度低于原料气的温度，达到降低循环压缩机16能耗和后续换热装置冷量的目的。
22.进一步地，所述分离装置20的液相出口与氨储罐22的进口相连。
23.进一步地，所述氨冷却器21的壳程与冷却介质换热单元相连；冷却介质换热单元包括闪蒸装置24，闪蒸装置24的液相出口27与氨冷却器21的壳程进口相连，氨冷却器21的壳程出口与闪蒸装置24的气相进口28相连，闪蒸装置24的气相进口29与冷却介质压缩机25的进气口29相连，冷却介质压缩机25的出口与闪蒸装置24的液相进口30相连；冷却介质压缩机25的机械端与带蒸汽管道的汽轮机26相连。上述装置为弹性冷量调节装置，即可以上述冷却介质换热单元可以根据通入蒸汽量的多少，来调节氨冷却器21中需要的冷量；上述设置能够适应在空分装置不运行时，合成氨系统正常运行的目的；即空分装置不运行时，需要提供较多的蒸汽量以满足氨合成系统的正常运行，空分装置运行时，提供较少的蒸汽量以满足合成氨系统的正常运行，即可。
24.本实用新型的工作原理为：本实用新型中包括了两套生产装置，即空分装置以及合成氨系统；当空分装置不运行时，能够保证氨合成装置的正常运行，其运行过程为：原料气通过原料气管道23进入循环压缩机16内进行压缩，压缩后的原料气进入氨合成装置17中进行氨合成反应，反应后气体经过副产蒸汽以及相关配套的换热设备进行(图中未示)后降至40℃左右，经循环水水冷却器18(与仅通过凉水塔12的循环水)换热，反应气体降至16℃左右；继续通过反应气换热装置19和分离装置20后气体温度降至
‑
2℃左右，最后气体温度通过氨冷却器21后再次降温至
‑
10℃左右，进入氨储罐22中；上述过程中循环压缩机16(循环压缩机16的冷却部由仅通过凉水塔12的循环水实现冷却)内的循环油油温处于40℃左右，持续运行；通过氨冷却器21时，冷却介质吸收热量后变成气态经闪蒸装置24闪蒸送往冷却介质压缩机25中经压缩提压、降温变成液态，再送入闪蒸装置24循环使用；正常生产过程中冷却介质压缩机25消耗中压蒸汽温度约385℃、25t/h。
25.当空分装置运行时，空气依次经过增压机1增压，预冷装置2预冷、减压装置3减压、精馏塔4精馏、换热装置5换热后进入储罐6中；上述过程中精馏塔4精馏产生的污氮气首先进入预冷装置2中与增压后的空气进行换热，换热后进入填料塔7内与通过凉水塔12的循环水逆流接触后，通过放空降噪装置31并实现外排；经过凉水塔12中的循环水温度为20～32℃，通过填料塔7后的循环水温度为10℃左右，最后通过第二离心提压泵15提压分别输送至氨合成单元中循环压缩机16的冷却部以及循环水水冷却器18的壳程中，最后回到凉水塔12中实现循环，在循环水运行的同时合成氨系统持续运行，原料气通过原料气管道23进入循环压缩机16内进行压缩，压缩后的原料气进入氨合成装置17中进行氨合成反应，反应后气
体经过副产蒸汽以及相关配套的换热设备进行(图中未示)后降至20℃左右，经循环水水冷却器18换热，反应气体降至10℃左右；继续通过反应气换热装置19和分离装置20后气体温度降至
‑
5℃左右，最后气体温度通过氨冷却器21后再次降温至
‑
10℃左右，进入氨储罐22中；上述过程中循环压缩机16内的循环油油温处于35℃左右，持续运行；通过氨冷却器21时，冷却介质吸收热量后变成气态经闪蒸装置24闪蒸送往冷却介质压缩机25中经压缩提压、降温变成液态，再送入闪蒸装置24循环使用；正常生产过程中冷却介质压缩机25消耗中压蒸汽温度约385℃、20t/h；通过对比可知，当使用空分装置中的污氮气时汽轮机26蒸汽消耗量减少约5t/h；同时由于前期温度较低且冷量充裕，能够使分离装置20分离彻底，系统氨净值高，氨产量提高，合成循环机电耗降低约5度/t nh3。
26.上文的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型工艺技术所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。