氨合成馳放氣等壓回收塔的製作方法

2023-10-07 05:23:59 1

專利名稱：氨合成馳放氣等壓回收塔的製作方法
技術領域：
本發明涉及易溶解氣體回收，並且溶解熱較大的一種化工設備，尤其是屬於液氨生產過程中，用於回收氨合成馳放氣的等壓回收塔。
背景技術：
在液氨生產過程中，合成塔內通常有氫氣、氮氣和甲烷三種氣體存在，氫氣和氮氣用於合成液氨，但甲烷不參與反應，因此，隨著甲烷的不斷積累，至一定濃度時就需要定期排放，這種帶有甲烷的氣體即為氨合成馳放氣。馳放氣內除含有甲烷外，往往還含有大量的氨氣，氨氣是液氨產品氣化狀態下的氣體，回收後即得液氨產品，如果將其排放不但可惜還會汙染環境。等壓回收塔就是用於回收氨氣的一種設備，它通過管道與氨合成塔馳放氣出口串接相通，氨合成馳放氣放空閥在迴路中用於控制馳放氣的排放。
公知公用技術中一種應用比較廣泛的等壓回收塔的結構如

圖1所示，圖1是該塔的外部形狀及內部結構示意圖，塔的大小隨產量變化各異，塔的外形一般呈豎直狀，塔外壁由下往上分別設有氨水排放管1，底層氨水進口1B，馳放氣進口3A，一層氨水出口1A，軟水進口4，馳放氣出口3B，二層氨水出口2A，一層氨水進口2B。馳放氣進口3A與合成塔的馳放氣排氣管相通。一層氨水出口1A與底層氨水進口1B之間串接了外置換熱器，二層氨水出口2A與一層氨水進口2B之間也串接了外置換熱器，圖中未畫出外置換熱器，串接外置換熱器的目的是解決氨氣回收過程中會產生大量的熱量。
塔內結構若干塊塔板5將塔內空間分隔成若干個吸收單元層，每層間由上往下設降液管6，降液管6的出口與下一層相通，直至塔的二層7，降液管6的出液口61與其上部的塔板5之間具有間隙。另外，由下往上每層設有升氣管8，升氣管進口81設在下一層，升氣管8彎曲後形成一根平鋪的底管82，底管82的上壁開有很多出氣孔。
氨氣溶解在水中的反應具有如下特性常溫常壓下溶解度約為1∶700，並且溶液溫度越低對溶解越有利，並且氨氣在水中的溶解熱非常大，溶解量越大所產生的溶解熱就越大。這種塔的工作過程如下1、馳放氣攜帶著氨氣的馳放氣從塔下部的馳放氣進口3A進入塔底層後，從升氣管進口81進入上一層升氣管8內，然後折向底管82，從底管82的出氣孔衝出與液體混合(圖1隻在頂層畫出了液體，實際上從頂層至二層7，每一層都有相應的液體)，液體與氨氣結合生成氨水，由於剛進入塔的馳放氣內的氨氣比例高，在塔下面的幾層反應也特別激烈，釋放的熱量也特別多(在底層設置換熱器就這個道理)，馳放氣從一層的液體層出來後，再通過升氣管進口進入二層7內，然後，一層一層往上升，氨氣被逐層吸收，且含量越來越低，最終，馳放氣從塔頂的馳放氣出口3B排出到下一工序。
2、液體軟水從軟水進口4進入，流至頂層塔板5上，當液面高出降液管6的出液口61時，溢出流到下一層，直至流到二層7經二層氨水出口2A由外置換熱器降溫後經一層氨水進口2B流到一層內，再經一層氨水出口1A由外置換熱器降溫後經底層氨水進口1B流到底層，底層氨水經氨水排放管1排出。
在實際應用中上述氨等壓回收塔存在下述缺陷塔內溫度分布極不均勻，沒有換熱的塔板溫度很高，嚴重影響氨氣在水中的溶解，降溫效果差，馳放氣在塔內和液體接觸面積小，從塔頂的馳放氣出口3B排出的馳放氣中的氨氣含量為5％左右；回收率低，回收的氨水濃度為12％左右。

發明內容
為克服現有技術存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種具有新型結構的氨合成馳放氣等壓回收塔，該塔具有降溫效果好，馳放氣在塔內氣液接觸充分，排出的氨氣濃度低，氨水中氨回收率高的優點。
為達到上述目的，本發明採用了如下的技術方案該氨合成馳放氣等壓回收塔的結構包括換熱器，以及設在塔外壁上的氨水排放管，馳放氣進出口、軟水進口；塔內由若干塊塔板塔腔分隔成若干層吸收單元層，其特徵是塔腔內間隔式增設了換熱單元層，換熱器直接置放在該換熱單元層中；吸收單元層的塔板上密布軸向通孔，每個通孔上設有一個泡罩；泡罩由豎直狀的升氣道，以及扣在其外圍的罩殼兩部分構成，罩殼基部壁上設有出氣孔。
換熱單元層由下往上間隔式設置的密度漸小。
本發明在具體實施時，泡罩上出氣孔形狀為軸向設置的細槽。
有益效果與現有技術相比，本發明由於將外置換熱器改成了內置換熱器，並且按照氨氣與水的反應特性以及塔腔下部反應激烈、釋放熱量多的實際情況設置內置換熱器。舊塔採用塔底換熱，塔頂到塔底溫度逐漸升高，所有的熱量集中到最後的兩塊塔板(第三塊塔板以上的溫度還是很高，很大程度上限制了塔底氨水的濃度的提高和塔頂出口氨氣濃度的降低)，外置換熱器的作用只是將已經吸收完畢的氨水溫度降下來，不能起到提高氨水濃度的作用，新塔採用塔內換熱，換熱器在塔內分布，及時將各塔板的吸收熱移走，使整個塔的溫度保持相對均勻，不存在溫度過高影響吸收效果的現象。
再者，用泡罩替代了原來的升氣管結構，採用泡罩塔板，液氣接觸面積增大，大大增加了氨氣和水的反應面積，吸收能力加強，新塔新塔每層塔板液位在120mm左右，塔底到塔的阻力小(舊塔每層塔板液位在700mm左右，系統阻力大，塔頂和塔底壓力分布不均)。
最後，新塔換熱器液相從上至下自然對流，不用考慮舊塔塔外換熱時液體流動所需要的推動力。
實踐證明改進後的塔頂馳放氣出口氨氣濃度小於0.5％，氨水濃度為25％左右，效果明顯。
圖面說明圖1為現有技術中一種等壓回收塔的結構示意圖；圖2為本發明一個實施例的整塔局部剖視結構示意圖；圖3為圖2中A部位的放大結構圖；圖4為圖2中沿A-A剖切後的換熱單元層俯視結構示意圖；
圖5為圖3中吸收單元層10的俯視結構示意圖；圖6為圖3中泡罩13的放大結構示意圖。
具體實施例方式
圖中序號分別為氨水排放管1，一層氨水出口1A，底層氨水進口1B，二層氨水出口2A，一層氨水進口2B，馳放氣進口3A，馳放氣出口3B，軟水進口4，液體層41，塔板5，降液管6，降液管管口61，二層7，升氣管8，升氣管管口81，底管82；吸收單元層10，換熱器11，換熱器冷卻水進口11a，換熱器冷卻水出口11b，降液左隔板12，降液右隔板121，泡罩13，塔壁14，升氣隔板15，升氣通道151，換熱單元層16，升氣道17，升氣道口171，定位臂172，罩殼18，出氣孔181。
圖2示出了一個實施例的整塔局部剖視結構。該塔外形與現有技術圖1的塔基本相同，塔下部設氨水排放管1，近底部設馳放氣進口3A，上部設軟水進口4，塔頂設馳放氣出口3B，馳放氣出口3B上與現有技術一樣設有塔調壓閥，用於調節塔腔壓力。
參見圖3，並結合圖4、圖5。圖3是圖2中A部的局部放大圖，它示出了兩個換熱單元層16和一個吸收單元層10的結構，塔內結構就是由間隔式的換熱單元層16和吸收單元層10構成的。
所謂間隔式設置就是換熱單元層16與吸收單元層10相互交錯設置，當然，如果在塔的底部考慮到熱量多，也可以連續設置幾個換熱單元層16，設置原則可根據熱量的梯度變化情況來考慮，一般來說塔底密度大一些，越向上密度越小，換熱單元層16可以少設，甚至不設。
換熱單元層16中設有換熱器11，換熱器11的左右位置上豎直狀分別設有降液左隔板12，降液右隔板121，降液隔板與塔內壁構成降液通道。降液通道呈一左一右設置，圖3中的剪頭表示液體即軟水流動方向，從軟水進口4進入的軟水一層一層往下流，如果流經吸收單元層10就與從泡罩13出來的馳放氣進行反應，氨氣與水生成氨水並放出熱量；流經換熱單元層16時，液體被換熱器內的冷卻水降溫後繼續向下流，直至從氨水排放管1排出該塔。
與軟水進行反應的馳放氣從馳放氣進口3A進塔後，由下往上逐層上升。至換熱單元層16時，則從升氣隔板15與塔內壁圍成的升氣通道151(參見圖4)上升至該層頂部(即吸收單元層10的塔板5的下方，如果換熱單元層16是幾層連續設置的，則繼續沿著相應的升氣通道151上升)。
參見圖6，泡罩13由豎直狀的升氣道17和連接在其外圍的罩殼18構成，罩殼18由定位臂172經緊固件固定在升氣道17的管壁上。
下層的馳放氣從升氣道口171進入升氣道17，到達頂部後在罩殼18作用下折向下部從出氣孔181出來，與軟水層接觸溶解。由於很多泡罩13均勻分布在塔板5上，泡罩13近底部的外圍底部均設有出氣孔181，且其形狀為豎直向設置的細槽，與現有技術相比總的出氣面積明顯增加，使氣體和軟水能夠充分的接觸，從而大大提高了其在軟水中的溶解量。
權利要求
1.一種氨合成馳放氣等壓回收塔，其結構包括換熱器(11)，以及設在塔外壁上的氨水排放管(1)，馳放氣進出口(3A、3B)，軟水進口(4)；塔內由若干塊塔板(5)將塔腔分隔成若干層吸收單元層(10)，其特徵是塔腔內間隔式增設了換熱單元層(16)，換熱器(11)直接置放在該換熱單元層(16)中；吸收單元層(10)的塔板上密布軸向通孔，每個通孔上設有一個泡罩(13)；泡罩(13)由豎直狀的升氣道(17)，以及扣在其外圍的罩殼(18)兩部分構成，罩殼(18)基部的環壁上設有出氣孔(181)。
2.如權利要求1的所述的等壓回收塔，其特徵是換熱單元層(16)由下往上間隔式設置的密度漸小。
3.如權利要求1的所述的等壓回收塔，其特徵是泡罩出氣孔(181)的形狀為豎直向設置的細槽。
全文摘要
一種氨合成馳放氣等壓回收塔，塔壁外設有氨水排放管，馳放氣進出口，軟水進口；塔內若干塊塔板將塔腔分隔成若干層兩種類型的單元層，其特徵是塔內間隔式增設了換熱單元層，換熱器直接置放在其中；吸收單元層的塔板上密布軸向通孔，每個通孔上設有一個泡罩；泡罩由豎直狀的升氣道，以及扣在其外圍的罩殼兩部分構成。本發明由於將外置換熱器改成了內置換熱器，並且按照氨氣與水的反應特性來設置，使溶解熱能及時移走，達到了塔內溫度分布均勻，降溫效果好的目的。再者，用泡罩替代了原來的升氣管結構，大大增加了氨氣和水的反應面積，改進後的塔頂馳放氣出口氨氣濃度小於0.5％，氨水濃度為25％左右，效果明顯。
文檔編號B01D5/00GK1935320SQ20061005322
公開日2007年3月28日 申請日期2006年8月26日 優先權日2006年8月26日
發明者毛正餘, 郭寬新, 朱日良, 陳武忠 申請人:浙江江山化工股份有限公司