冷交-氨冷組合式氨冷器的製作方法
2024-01-28 06:17:15
專利名稱：冷交-氨冷組合式氨冷器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由氨冷器、氨分離器和冷交換熱器組合而成的組合式氨冷
器，屬於氨合成反應裝置中的氨冷凝技術領域。
背景技術：
工業生產合成氨時，由氫氣和氮氣組成的混合氣在加壓、有催化劑存在的條件下
進行合成反應，反應生成的氨需要在ot: 3(rc的低溫條件下，冷卻冷凝成液體氨後從合
成氣中分離出來，獲得液氨產品；分離液氨後的合成氣(也稱為循環氣)再補充新鮮氣，送 回合成塔合成氨。出合成塔的合成反應氣的溫度通常在40(TC左右，經熱回收後再用水冷卻 可降溫至約40°C ，水冷後的合成反應氣需要送入氨冷系統進一步冷卻冷凝，並進行分離，才 能獲得液氨產品。 現有的氨冷系統，由多組冷交換熱器、氨冷器、液氨分離器設備組成，其工藝流程 是水冷後的合成反應氣，經冷交換熱器換熱，由分離液氨後的低溫合成氣冷卻，再經多級氨 冷器冷卻冷凝至0°C 3(TC，使合成反應氣中的大部分氣氨冷卻冷凝為液氨，冷卻冷凝的 液氨由多級液氨分離器分離，獲得液氨產品；分離液氨後的低溫合成氣(循環氣)送冷交換 熱器，與水冷後的合成反應氣進行熱交換，回收冷量。其工藝流程見附圖1。 上述氨冷系統涉及到冷交換熱器、多級氨冷器、多級液氨分離器等多組設備，各設 備間通過管道相連接，冷卻冷凝工藝複雜、流程長，設備、管道投資大；系統阻力大，冷量利 用率低。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術中存在的上述不足提供一種冷交換熱器氨 冷器的組合式氨冷器，該組合式氨冷器的冷卻冷凝工藝流程短，冷量利用率高，管道設備投 資小，系統阻力小。
本實用新型實現上述目的的技術方案是 —種冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器，所述氨冷器 由蒸發室、液氨進口、氣氨出口組成，其特徵在於所述蒸發室內設置有一套管，該套管由中 心內管和外管組成，套管的中心內管流循環氣，外管和中心內管管間流反應氣；蒸發室的兩 端還分別連接有氨冷器熱端、氨冷器冷端，氨冷器熱端由管板分割為循環氣出口室和反應 氣進口室，氨冷器冷端由管板分隔為反應氣出口室和循環氣進口室；所述套管的中心內管 的兩端分別與循環氣進口室、循環氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與反應氣 進口室、反應氣出口室相連通。 上述方案中，所述蒸發室可以設置為一個，也可以由管板分隔成多個。每個蒸發室 的頂端可設置除霧器，以分離氨蒸發時所帶的氨霧。 上述方案中，為防止套管的中心內管受到熱力效應變形，中心內管的一端固定連 接於氨冷器熱端的循環氣出口室管板，中心內管的另一端活動連接於氨冷器冷端的循環氣進口室管板。 上述方案中，為保證中心內管活動端的密封性能，中心內管與循環氣出口室管板
之間還設置有密封結構。所述密封結構可以為"o"型墊圈、填料函、迷宮式密封件任何一種。 與現有技術相比本實用新型的有益效果是本實用新型的冷交氨冷組合式氨冷 器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器，氨冷器由蒸發室、液氨進口、氣氨出口組成，該 蒸發室內設置有一套管，該套管由中心內管和外管組成；蒸發室的兩端還分別連接有氨冷 器熱端、氨冷器冷端；所述套管的中心內管的兩端分別與氨冷器冷端的循環氣進口室、熱端 的循環氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與熱端的反應氣進口室、冷端的反應 氣出口室相連通。 利用本實用新型對水冷後的合成反應氣進行冷卻冷凝時，合成反應氣由氨冷器熱 端的反應氣進口室進入套管外管，液氨從蒸發室底部加入，在蒸發室內蒸髮帶走熱量達到 冷卻合成反應氣的目的，冷卻後的合成反應氣進入液氨分離器進行氣液分離，分離液氨後 得到低溫的循環氣，該循環氣經氨冷器冷端的循環氣進口室進入中心內管，逆向與外管內 的合成反應氣進行熱交換，利用循環氣自身的低溫為套管外管內的合成反應氣提供冷量， 熱交換後的循環氣從循環氣出口室排出。套管外管內的合成反應氣經蒸發室和套管傳遞的 冷量同時進行冷卻，最終冷凝為產品液氨。 本實用新型將作為冷交換熱器的套管套設於氨冷器內部，合成反應氣在氨冷器可 同時經蒸發室和套管傳遞的冷量進行冷卻，不僅節約了管道設備投資，而且由於管道流程 短，冷量的損耗低、利用率高。另一方面，本實用新型的反應氣冷卻後只需要一臺液氨分離 器進行分離即可，也極大地節約了設備成本。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。
[0015]本實用新型將通過例子並參照附圖的方式說明，其中圖1是現有技術中氨冷系統的流程示意圖；圖2是本實用新型實施例1的氨冷器、套管的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例1的密封件放大結構示意圖；圖4是本實用新型實施例1的流程示意圖；圖5是本實用新型實施例2的氨冷器、套管的結構示意圖；圖6是本實用新型實施例2的密封件放大結構示意圖；圖7是本實用新型實施例3的氨冷器、套管的結構示意圖；圖8是本實用新型實施例3的密封件放大結構示意圖。其中，附圖標記為1為冷交換熱器，2、3、4、5為各級氨冷器，6、7、8、9為各級氨分
離器，10為蒸發室，11為套管，12為中心內管，13為外管，14為氨冷器熱端，15為氨冷器冷 端，16為蒸發室液氨進口 ， 17為蒸發室氣氨出口 ， 18為循環氣出口室，19為循環氣進口室， 20為反應氣進口室，21為反應氣出口室，22為除霧器，23為氨冷器熱端管板，24為氨冷器冷 端管板，25為"0"型墊圈，26為填料函，27為迷宮式密封件，28氨冷器，29液氨分離器，30 為密封件。
具體實施方式
本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只 是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。 本實用新型實施例中所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器28、液氨分離 器29，所述氨冷器28由蒸發室10、液氨進口 16、氣氨出口 17組成，所述蒸發室10內設置 有一套管11，該套管11由中心內管12和外管13組成；蒸發室10的兩端還分別連接有氨 冷器熱端14、氨冷器冷端15，氨冷器熱端14由管板23分隔成獨立的兩個管箱循環氣出口 室18和反應氣進口室20，氨冷器冷端15由管板24分隔成獨立的兩個管箱反應氣出口室 21和循環氣進口室19 ;所述套管11的中心內管12的兩端分別與循環氣進口室19、循環氣 出口室18相連通，所述套管11的外管13的兩端分別與反應氣進口室20、反應氣出口室21 相連通；所述反應器出口室與液氨分離器29、液氨分離器29與循環氣進口室19之間通過 管道相連接。 上述方案中，所述蒸發室10可以設置為一個，也可以由管板分隔成多個。每個蒸 發室的頂端可設置除霧器22，以分離氨蒸發時所帶的氨霧。 上述方案中，為防止套管11的中心內管12受到熱力效應變形，中心內管12的一 端固定連接於氨冷器熱端的管板23，中心內管12的另一端活動連接於氨冷器冷端的管板 24。 上述方案中，為保證中心內管12活動端的密封性能，中心內管12與管板24之間 還設置有密封結構30。所述密封件可以為"O"型墊圈25、填料函26或迷宮式密封結構27。 實施例1 如圖2、圖3、圖4所示，本實施例所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器中，所述蒸氣室 10的直徑為2000mm，被管板分隔成兩個，每個蒸氣室分別設置有液氨進口 16、氣氨出口 17 和除霧器22。套管外管13的直徑為38mm，長10000mm，中心內管12的直徑為20mm，中心內 管12的一端固定連接於氨冷器熱端的管板23，中心內管12的另一端活動連接於氨冷器冷 端的管板24，中心內管12與管板24之間還設置有"0"型墊圈25。 利用本實施例對水冷後的合成反應氣進行冷卻冷凝時，合成反應氣的壓力為 15MPa，溫度約4(TC，氣流量為100000kg/h，該氣體由氨冷器熱端14的反應氣進口室20進 入套管11的外管13，液氨從蒸發室10的底部加入，在蒸發室10內蒸髮帶走熱量達到冷卻 合成反應氣的目的，冷卻冷凝後的合成反應氣進入液氨分離器29進行氣液分離，分離液氨 後得到低溫的循環氣，該循環氣經氨冷器冷端15的循環氣進口室19進入中心內管12，逆向 與外管13內的合成反應氣進行熱交換，利用循環氣自身的低溫為套管11的外管13內的合 成反應氣提供冷量，熱交換後的循環氣的壓力14. 6MPa，溫度約3(TC，氣流量為70000kg/h， 從循環氣出口室18排出。外管13內的合成反應氣經蒸發室和套管傳遞的冷量同時進行冷 卻，高效率地利用了冷量。 實施例2 如圖5、圖6所示，本實施例所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器中，所述蒸氣室10被 管板分隔成4個，每個蒸氣室分別設置有液氨進口 16、氣氨出口 17和除霧器22。套管ll 的中心內管12的一端固定連接於氨冷器熱端的管板23，中心內管12的另一端活動連接於
5氨冷器冷端的管板24，中心內管12與管板24之間還設置有填料函26。 實施例3 如圖7、圖8所示，本實施例所列舉的冷交氨冷組合式氨冷器中，所述蒸氣室10設 置有液氨進口 16、氣氨出口 17和除霧器22。套管11的中心內管12的一端固定連接於氨 冷器熱端的管板23，中心內管12的另一端活動連接於氨冷器冷端的管板24，中心內管12 與管板24之間還設置有迷宮式密封件27。
權利要求一種冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器，所述氨冷器由蒸發室、液氨進口、氣氨出口組成，其特徵在於所述蒸發室內設置有一套管，該套管由中心內管和外管組成，套管的中心內管流循環氣，外管和中心內管管間流反應氣；蒸發室的兩端還分別連接有氨冷器熱端、氨冷器冷端，氨冷器熱端由管板分隔為循環氣出口室和反應氣進口室，氨冷器冷端由管板分隔為反應氣出口室和循環氣進口室；所述套管的中心內管的兩端分別與循環氣進口室、循環氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與反應氣進口室、反應氣出口室相連通。
2. 根據權利要求1所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特徵在於所述蒸發室由管板分 隔成多個蒸發室。
3. 根據權利要求1或2所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特徵在於所述蒸發室的頂 端設置有除霧器。
4. 根據權利要求1所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特徵在於所述中心內管的一端 固定連接於氨冷器熱端的循環氣出口室管板，中心內管的另一端活動連接於氨冷器冷端的 循環氣進口室管板。
5. 根據權利要求4所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特徵在於所述中心內管與循環 氣進口室管板之間還設置有密封結構。
6. 根據權利要求5所述的冷交氨冷組合式氨冷器，其特徵在於所述密封結構為"0"型 墊圈、填料函、迷宮式密封的任何一種。
專利摘要本實用新型公開了一種組合式氨冷器，屬於氨合成反應裝置中的氨冷換熱技術領域。本實用新型的冷交氨冷組合式氨冷器，包括氨冷器、液氨分離器和冷交換熱器。氨冷器由蒸發室、液氨進口、氣氨出口組成，該蒸發室內設置有一套管，該套管由中心內管和外管組成；蒸發室的兩端還分別連接有氨冷器熱端、氨冷器冷端；所述套管的中心內管的兩端分別與氨冷器冷端的循環氣進口室、熱端的循環氣出口室相連通，所述套管的外管的兩端分別與熱端的反應氣進口室、冷端的反應氣出口室相連通。本實用新型組合式氨冷器的冷卻冷凝工藝流程短，冷量利用率高，設備管道投資小。
文檔編號C01C1/04GK201437507SQ20092030439
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者劉朝慧, 曾紀龍, 李旭初, 秦國安, 羅曉成, 蔣英波 申請人:四川金聖賽瑞化工有限責任公司;四川金象化工產業集團股份有限公司;四川藍星機械有限公司