[实用新型]一种冷交与两级氨冷组合装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及合成工业反应气冷却、冷凝、冷量回收利用装置；进一步是指一级氨冷器、二级氨冷器、冷热交换器组合装置，应用于合成氨工业中。

背景技术

氢、氮气反应后，约60%～70%生成了氨，使反应气温度升高、氨含量增高。要把这些气氨变成液氨，成为产品，必需先用冷水间接冷却至常温，然后用液氨蒸发冷却方式间接冷却至0℃左右，反应气中部分气氨冷凝为液氨，引出分离，再经二级氨冷却方式间接冷却至-10℃～-15℃左右，大部分气氨冷凝为液氨，引出分离后,气相中含氨己降至2%～3%.氨含量低、温度低的气体与氨含量高的常温气体换热（冷）后，进入下一工序。

传统的冷却、冷凝、分氨、预冷回收工艺是五个独立的设备，这样需要很长的低温连接管道，占用地面面积和空间，五个独立设备冷冻损失大，耗用金属材料多，管控难。同时空间布管面积小，换热效果差。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种冷交与两级氨冷组合装置，它集预冷回收冷量（冷交）、一级分离氨、一级氨冷、二级氨冷于一体，同时采用双套管结构，热气被管外蒸发氨和内管冷气双重冷却，换热效率高。

本实用新型的技术方案是，所述冷交与两级氨冷组合装置包括氨冷壳体，其结构特点是，氨冷壳体的左端设有水冷热气进口和冷交后冷气出口而右端有封头，氨冷壳体中依次设有内管左端管板、外管左端管板、隔板、外管右端管板、内管右端管板，内管左端管板与氨冷壳体左端之间有集气盒，内管左端管板与外管左端管板之间为冷交段，外管左端管板与隔板之间为一级氨冷段，隔板与外管右端管板之间为二级氨冷段，外管右端管板与内管右端管板之间为右一腔，内管右端管板与封头之间为右二腔；一级氨冷段的底部设有第一液氨进口而该一级氨冷段的顶部设有一级氨蒸发汽氨出口，二级氨冷段的底部设有第二液氨进口而该二级氨冷段的顶部设有二级氨蒸发汽氨出口；位于一级氨冷段和二级氨冷段的多根外管的左端同外管左端管板相连接并同冷交段连通，所述各外管的右端同外管右端管板相连接并同右一腔连通；每根外管中穿有一根内管且该外管与内管之间留有间隙；各内管的左端同内管左端管板相连并与集气盒连通，各内管的右端同内管右端管板相连并与右二腔连通；所述水冷热气进口同冷交段相通，冷交后冷气出口同集气盒相通；冷交段底部有液氨出口同氨储罐连通，右一腔底部有出口同氨分离及储存罐的进口连通，该氨分离及储存罐的顶部有出气口经连通管同所述右二腔连通。

还可在冷交段设置折流杆。

以下对本实用新型做出进一步说明。

参见图1，本实用新型的工作过程是，氨含量高的水冷热气从本实用新型装置左端的水冷热气进口22进入冷交段23，被内管11较冷气冷却，部分气氨变为液氨，液氨凝结在管璧上形成液滴，由于重力及折流杆15的挡液作用，滴落在壳体底部，引入氨储罐2，而气体则继续而进入一氨冷段、二氨冷段中外管与内管之间的间隙并由左至右运行，被外管外部蒸发氨和内管冷气双重冷却，气氨被逐渐冷凝为液氨，该液氨进入右一腔24并从其底部出口进入氨分离及储存罐（二氨分）5分离液氨后，气体经连通管从装置右端封头6进入右二腔25，再进入内管11，在内管11中由右至左，被管外含氨较高的较热气加热，温度逐渐升高，与进入组合装置热气相近时（温差5℃～8℃），从组合装置左端的冷交后冷气出口30送出。做为吸热介质的液氨分别从第一液氨进口26和第二液氨进口27进入一级氨冷段13和二级氨冷段9，吸热蒸发换热后，相应从一级氨蒸发汽氨出口28和二级氨蒸发汽氨出口29送出。

本实用新型的技术原理可通过举例说明。例如，对于含氨14%～20%、温度28℃～38℃的氢、氮、氨混合热气，要求将其中的气氨变为液氨分离成为产品。其方法是将气体降温，部分气氨冷凝为液体，经分离器即可将液氨分离出来成为产品。温度越低，冷凝氨越多，产量越高，且气相中残含氨越少，例如压力15Mpa/温度降至5℃,气体中氨含量为5.23%.温度降至-5℃,气体中氨含量为3.72%.温度降至-11℃,气体中氨含量为3.0%.氨含量越低，氢、氮、氨混合气循环再合成反应越有利。但是温度越低，降温耗用冷冻量越大，根据热力学原理，一次降温比多次降至同一温度耗用冷冻量大。当要求循环气氨含量低时，应设计为两级氨冷（降温）。为减少冷冻损失，要回收冷冻量，即用已经分离氨的低温气冷却含氨14%～20%、温度28℃～38℃的氢、氮、氨混合热气。热气降温，同时有氨冷凝，冷气被加热至与进入组合装置热气相近时（温差5℃～8℃），从组合装置左端的冷交后冷气出口排出。