CN110127611A - 合成氨工艺原料气转换供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于合成氨工业技术领域。合成氨工艺原料气转换供热系统包括第一原料气预热器、原料气管道、集中预热炉、一段炉、二段炉、转化气废热锅炉、第二原料气预热，二段炉甲烷、一氧化碳氧化产生的热量被一段炉、转化气废热锅炉、第一原料气预热器、第二原料气预热器充分利用，节约了能耗。同时集中预热炉设有第一换热管道、第二换热管道、第三换热管道、第四换热管道，利用集中预热炉不同位置的温度差异，合理安排换热，提高了热能的利用率。

Description

合成氨工艺原料气转换供热系统

技术领域

本发明涉及合成氨工业技术领域，尤其涉及一种合成氨工艺原料气转换供热系统。

背景技术

工业合成氨是氢气和氮气在一定温度、压力以及催化剂的作用下反应生成。原料中的氢气由天然气、焦炉气等通过一系列的化学反应生成。具体为天然气或焦炉气中的甲烷和水在一定温度、压力以及催化剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳。由于一氧化碳可导致合成氨反应过程中的催化剂中毒，因此需要用水与一氧化碳在一定温度、压力以及催化剂的作用下反应生成氢气和二氧化碳，从而除去一氧化碳，然后再用溶液吸收二氧化碳，使得制备的氢气变得纯净。因为这一系列的化学反应都需要大量的热，所以需要很多加热炉来为反应提供热量。加热炉的热损失主要为排烟损失和不完全燃烧热损失。因此炉子的数量越多，排烟损失就越大。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种减少加热炉数量、提高热利用率的合成氨工艺原料气转换供热系统。

合成氨工艺原料气转换供热系统包括第一原料气预热器、原料气管道、集中预热炉、一段炉、二段炉、转化气废热锅炉、第二原料气预热器，所述第一原料气预热器内设有低温换热管道和高温换热管道，所述原料气管道与第一原料气预热器的低温换热管道的进气口连通，所述集中预热炉内从下到上依次设有第一换热管道、第二换热管道、第三换热管道、第四换热管道，第一原料气预热器的低温换热管道的出气口与集中预热炉的第一换热管道的进气口连通，第一换热管道的出气口与一段炉的进料口连通，以将加热后的原料气通入一段炉内进行反应，一段炉的出料口与二段炉的进料口连通，以将发生反应后的原料气通入二段炉并与氧气发生反应制成变换气，二段炉的出料口与转化气废热锅炉的换热管道连通，以利用变换气中的热量对转化气废热锅炉内的物料进行加热，转化气废热锅炉的换热管道的出气口与第一原料气预热器的高温换热管道连通，以与低温换热管道内的原料气进行换热，第一原料气预热器的高温换热管道的出气口与第二原料气预热器的高温换热管道的进气口连通，第二原料气预热器的高温换热管道的出气口与合成氨工艺中的中变炉的进料口连通，以将降温后的变换气引入中变炉；所述第二原料气预热器的低温换热管道的进气口与集中预热炉的第四换热管道的出气口连通，第四换热管道的进气口与合成氨工艺的原料气管道连通，以通过第四换热管道和第二原料气预热器加热原料气；所述第三换热管道的进液口与合成氨工艺的除氧水管道连通，第三换热管道的出液口与合成氨工艺的中变炉连通，以将加热后的除氧水导入中变炉并与一氧化碳反应；所述第二换热管道的进气口与富氧管道连通，第二换热管道的出气口与二段炉的进料口连通，以使原料气中未被转化的甲烷和一氧化碳氧化。

优选的，所述第二换热管道的出液口还与合成废锅的进水口连通，以对除氧水进行二次加热。

优选的，所述合成氨工艺原料气转换供热系统还包括再生气缓冲罐，所述再生气缓冲罐的进气口与再生气管道的进气口连通，再生气缓冲罐的出气口与集中预热炉的燃气喷嘴连通，以向集中预热炉提供燃料。

有益效果：本发明的合成氨工艺原料气转换供热系统包括第一原料气预热器、原料气管道、集中预热炉、一段炉、二段炉、转化气废热锅炉、第二原料气预热，二段炉甲烷、一氧化碳氧化产生的热量被一段炉、转化气废热锅炉、第一原料气预热器、第二原料气预热器充分利用，节约了能耗。同时集中预热炉设有第一换热管道、第二换热管道、第三换热管道、第四换热管道，利用集中预热炉不同位置的温度差异，合理安排换热，提高了热能的利用率。

附图说明

图1为本发明的合成氨工艺原料气转换供热系统的结构示意图。

图中：第一原料气预热器10、原料气管道20、集中预热炉30、第一换热管道301、第二换热管道302、第三换热管道303、第四换热管道304、一段炉40、二段炉50、转化气废热锅炉60、第二原料气预热器70、合成废锅80、再生气缓冲罐90、中变炉100。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

请参看图1，合成氨工艺原料气转换供热系统包括第一原料气预热器10、原料气管道20、集中预热炉30、一段炉40、二段炉50、转化气废热锅炉60、第二原料气预热器70，所述第一原料气预热器10内设有低温换热管道和高温换热管道，所述原料气管道20与第一原料气预热器10的低温换热管道的进气口连通，所述集中预热炉30内从下到上依次设有第一换热管道301、第二换热管道302、第三换热管道303、第四换热管道304，第一原料气预热器10的低温换热管道的出气口与集中预热炉30的第一换热管道301的进气口连通，第一换热管道301的出气口与一段炉40的进料口连通，以将加热后的原料气通入一段炉40内进行反应，一段炉40的出料口与二段炉50的进料口连通，以将发生反应后的原料气通入二段炉50并与氧气发生反应制成变换气，二段炉50的出料口与转化气废热锅炉60的换热管道连通，以利用变换气中的热量对转化气废热锅炉60内的物料进行加热，转化气废热锅炉60的换热管道的出气口与第一原料气预热器10的高温换热管道连通，以与低温换热管道内的原料气进行换热，第一原料气预热器10的高温换热管道的出气口与第二原料气预热器70的高温换热管道的进气口连通，第二原料气预热器70的高温换热管道的出气口与合成氨工艺中的中变炉100的进料口连通，以将降温后的变换气引入中变炉100；所述第二原料气预热器70的低温换热管道的进气口与集中预热炉30的第四换热管道304的出气口连通，第四换热管道304的进气口与合成氨工艺的原料气管道20连通，以通过第四换热管道304和第二原料气预热器70加热原料气；所述第三换热管道303的进液口与合成氨工艺的除氧水管道连通，第三换热管道303的出液口与合成氨工艺的中变炉100连通，以将加热后的除氧水导入中变炉100并与一氧化碳反应；所述第二换热管道302的进气口与富氧管道连通，第二换热管道302的出气口与二段炉50的进料口连通，以使原料气中未被转化的甲烷和一氧化碳氧化。

第一原料气预热器10和第二原料气预热器70都含有高温换热管道和低温换热管道。高温换热管道和低温换热管道并行设置进行换热。

进一步的，所述第二换热管道302的出液口还与合成废锅80的进水口连通，以对除氧水进行二次加热。

进一步的，所述合成氨工艺原料气转换供热系统还包括再生气缓冲罐90，所述再生气缓冲罐90的进气口与再生气管道的进气口连通，再生气缓冲罐90的出气口与集中预热炉30的燃气喷嘴连通，以向集中预热炉30提供燃料。

集中预热炉30内的再生气来源于原料气压缩机三段出口以及原料气变温吸附后再生，里面含有很多杂质。再生气缓冲罐90能够使这些杂质通过静置落下，从而提高了燃气的洁净程度。同时由于再生气的产生不稳定，再生气缓冲罐90能够起到存储燃气的功能。当再生气较多时，就被储存在再生气缓冲罐90中；如果再生气供应变少，那么集中预热炉30中的燃气就可以由再生气缓冲罐90内的燃气进行补充。

集中预热炉30内设有第一换热管道301、第二换热管道302、第三换热管道303、第四换热管道304，第一换热管道301用于加热含有蒸汽原料气，即加热甲烷等用于合成氨的原料气体；第二换热管道302用于加热富氧空气，被加热的富氧空气用于二段炉50内剩余的甲烷和一氧化碳的氧化；第三换热管道303用于加热除氧水，除氧水用于在中变炉100内与一氧化碳反应制备氢气；第四换热管道304用于加热不含有蒸汽的原料气，后续不含有蒸汽的原料气还被第二原料气预热器70加热，从而提高原料气的温度。在后续原料气与蒸汽发生反应时，由于具有一定的初始温度，因此达到预定温度的耗能就会减少。为第二原料气预热器70提供热能的是来自于二段炉50内原料气中的甲烷和一氧化碳氧化所释放的热能，利用原料气中的热量进行换热也有利于降低能耗。整个流程充分利用了集中预热炉30以及原料气反应后的热能，减少了加热炉的使用，很大程度上消除了排烟损失。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.合成氨工艺原料气转换供热系统，其特征在于：包括第一原料气预热器、原料气管道、集中预热炉、一段炉、二段炉、转化气废热锅炉、第二原料气预热器，所述第一原料气预热器内设有低温换热管道和高温换热管道，所述原料气管道与第一原料气预热器的低温换热管道的进气口连通，所述集中预热炉内从下到上依次设有第一换热管道、第二换热管道、第三换热管道、第四换热管道，第一原料气预热器的低温换热管道的出气口与集中预热炉的第一换热管道的进气口连通，第一换热管道的出气口与一段炉的进料口连通，以将加热后的原料气通入一段炉内进行反应，一段炉的出料口与二段炉的进料口连通，以将发生反应后的原料气通入二段炉并与氧气发生反应制成变换气，二段炉的出料口与转化气废热锅炉的换热管道连通，以利用变换气中的热量对转化气废热锅炉内的物料进行加热，转化气废热锅炉的换热管道的出气口与第一原料气预热器的高温换热管道连通，以与低温换热管道内的原料气进行换热，第一原料气预热器的高温换热管道的出气口与第二原料气预热器的高温换热管道的进气口连通，第二原料气预热器的高温换热管道的出气口与合成氨工艺中的中变炉的进料口连通，以将降温后的变换气引入中变炉；所述第二原料气预热器的低温换热管道的进气口与集中预热炉的第四换热管道的出气口连通，第四换热管道的进气口与合成氨工艺的原料气管道连通，以通过第四换热管道和第二原料气预热器加热原料气；所述第三换热管道的进液口与合成氨工艺的除氧水管道连通，第三换热管道的出液口与合成氨工艺的中变炉连通，以将加热后的除氧水导入中变炉并与一氧化碳反应；所述第二换热管道的进气口与富氧管道连通，第二换热管道的出气口与二段炉的进料口连通，以使原料气中未被转化的甲烷和一氧化碳氧化。

2.如权利要求1所述的合成氨工艺原料气转换供热系统，其特征在于：所述第二换热管道的出液口还与合成废锅的进水口连通，以对除氧水进行二次加热。

3.如权利要求1所述的合成氨工艺原料气转换供热系统，其特征在于：所述合成氨工艺原料气转换供热系统还包括再生气缓冲罐，所述再生气缓冲罐的进气口与再生气管道的进气口连通，再生气缓冲罐的出气口与集中预热炉的燃气喷嘴连通，以向集中预热炉提供燃料。