产能高、操作稳定的合成氨空分系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种产能高、操作稳定的合成氨空分系统，包括空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统、纯化系统、主换热器、分馏塔、精馏塔、膨胀机、液氮储罐和液氧储罐，其特征在于：所述空气过滤器的出口管线与干燥器的进口相连，所述干燥器的出口管线与离心式空气压缩机进口管线相连，增压机的出口管线的另一个支管与冷热交换器的热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧出口管线与主换热器的第二热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧进口与液氧储罐和液氧泵的排污管线相连。通过以上改造，空分系统能稳定持续的生产，产量高、运行稳定，节约了能源，减少了排放，且避免了液氧排放带来的风险。

Air separation system of synthetic ammonia with high capacity and stable operation

【技术实现步骤摘要】
产能高、操作稳定的合成氨空分系统
本技术涉及一种产能高、操作稳定的合成氨空分系统，属于合成氨领域。
技术介绍
氮肥厂，空分系统所产氧气供合成氨装置生产使用，氮气供合成氨装置氨压机密封气和日常检修置换管线使用。空分系统的主要设备有：离心式空气压缩机(包括空气压缩主机和增压机)、冷却系统、纯化系统、主换热器、膨胀机、冷箱(包括精馏塔和分馏塔)等。空分装置的工艺过程：原料空气从空气过滤器底部进入，空气过滤器除去空气中含有的灰尘和其它机械杂质。空气经过过滤后在离心式空压机中压缩至0.52MPa左右，然后进入冷却系统，温度降至8-10℃，再进入纯化系统，空气中含有的微量二氧化碳，碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附分离，空气得到净化。空气经净化后分为三路：一部分空气从主换热器的第一冷侧进口进入经过主换热器冷却后从下部进入分馏塔。一部分空气经过离心式空气压缩机的增压机升压至1.0MPa左右后依次从主换热器的第二热侧进口进入主换热器、第一液氧蒸发器、换热器，空气被冷却至-174℃左右后从分馏塔的下部进入。另一部分空气经过膨胀机的增压端升压至0.5MPa左右后从主换热器的第三热侧进口进入主换热器进行换热冷却，最后经过膨胀机降压膨胀，空气温度降到-170.7℃，最后从精馏塔的中部进入。进入分馏塔的空气被冷却分离，氮气在分馏塔的顶部被冷却成液氮，大部分液氮被送入精馏塔的上部继续参与精馏，多余的液氮被送到液氮储罐进行储存。当合成氨装置停车需要氮气时，就把储罐中的液氮通过蒸发器复热变成气氮后送到合成氨装置进行使用。分馏塔底部是氧含量约40％左右的液态空气，液空通过管道送到精馏塔的中部参与精馏。空气在精馏塔中通过精馏，氧含量≥95％的液氧在精馏塔的底部被分离出来，液氧通过液氧泵加压至0.6MPa左右后依次进入换热器、第一液氧蒸发器气化、主换热器继续回收冷量后，液氧被加热变成氧气后送到合成氨装置供生产使用。富余的液氧被输送到液氧储罐进行储存，当空分系统出现故障无法足量供应合成氨生产使用所需的氧气量时，这时可以通过把液氧储罐里面的液氧放出，经过第二液氧蒸发器复热变成氧气后供合成氨装置生产使用，从而保证合成氨装置的正常生产运行。精馏塔顶部分离出来的是温度很低的氮气，氮气通过主换热器回收冷量后被送到冷却系统继续使用。为了防止液氧中含有的微量碳氢化合物不断地在设备死角中集聚可能造成爆炸的风险，要求定期把设备罐体内的液氧排出一部分，减少碳氢化合物的集聚，从而避免爆炸事故的发生。所以在第一液氧蒸发器和液氧储罐底部设置有排污管道，定时的向外界排出一部分液氧。目前运行该系统存在的问题在于：1、空气湿度大，由于离心式空气压缩机的壳体、转子和叶轮都是碳钢材料。湿度大的空气进入压缩机会对设备内部造成严重的腐蚀，经常因设备腐蚀问题造成空分装置停车检修。2、液氧泵和液氧储罐底部有排污管道，定期向界外排除一部分液氧。液氧被直接排放在地沟里面，由于液氧温度为-183℃，直接把液氧排放在地沟里面会把地沟冻裂，同时排出的液氧压力较高，液氧可能溅出冻伤现场人员，液氧还有可能与地沟中排出的油污相遇发生燃烧，这给现场的生产带来了极大的安全隐患。3、当精馏塔中生产出富余的液氧需要排放到液氧储罐进行储存时，由于液氧储罐的压力较高，富余液氧无法排入储罐里面，只有通过打开液氧储罐的顶部放空管线来降低储罐压力后才能顺利的把精馏塔中的液氧排入储罐里进行储存。由于需要经常向液氧储罐中排放液氧，所以大量的氧气通过放空管道被排入大气中，这将造成氧气的极大浪费。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术的目的在于提供一种产能高、操作稳定的合成氨空分系统。为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种产能高、操作稳定的合成氨空分系统，包括空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统、纯化系统、主换热器、分馏塔、精馏塔、膨胀机、液氮储罐和液氧储罐，其特征在于：所述空气过滤器的出口管线与干燥器的进口相连，所述干燥器的出口管线与离心式空气压缩机进口管线相连，压缩后的空气经过冷却系统降温后进入纯化系统，所述纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器的第一热侧进口相连，所述主换热器的第一冷侧空气出口管线与分馏塔下部进口相连，所述纯化系统的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机的进口管线相连，所述离心式空气压缩机的增压机的出口管线分成两个支管，其中一个支管与所述主换热器的第二热侧进口相连，所述主换热器的第二冷侧出口出来的气体进入第一液氧蒸发器被气化，增压机的出口管线的另一个支管与冷热交换器的热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧出口管线与主换热器的第二热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧进口与液氧储罐和液氧泵的排污管线相连，所述冷热交换器的热侧出口管线为氧气排放管线；所述第一液氧蒸发器的空气出口与换热器的热侧进口相连，所述换热器的冷侧出口管线与分馏塔下部的进口相连；所述纯化系统的第三条支管与膨胀机的增压端的进口管线相连，所述膨胀机增压端出来的增压气体从主换热器的第三热侧进口进入主换热器降温，所述主换热器的第三冷侧出口管道与膨胀机进口管线相连，气体经过膨胀机降压膨胀后从精馏塔的中下部进口进入精馏塔，所述精馏塔的顶部氮气出口管线与主换热器的冷侧进口相连，所述分馏塔的上部液氮出口与所述液氮储罐相连，所述精馏塔底部的液氧出口管道分出两个支管分别与液氧泵和所述液氧储罐相连，所述液氧泵的出口管线与换热器的冷侧进口相连，所述换热器的热侧出口出来的液氧进入第一液氧蒸发器气化，气化后的氧气从主换热器的第二冷侧进口进入主换热器继续回收冷量，从主换热器出来的氧气去合成氨系统的氧气管道。采用上述方案，在空气过滤器和离心式空气压缩机之间增加干燥器，对空气进行干燥处理，除去水分，减少离心式空气压缩机壳体和内部腐蚀，保证生产顺利进行。通过冷热交换器回收液氧泵和液氧储罐的排污管线的液氧的冷量，一方面用于对离心式空气压缩机增压机出来的空气进行降温，回收冷量，节约能耗。另一方面，排污管排出的液氧经过加热变成氧气，再排放到大气中，避免了直接把液氧排出破坏地沟的现象以及排出的液氧溅出可能伤害现场人员、液氧与地沟中的油污接触可能起火燃烧等严重的安全问题。上述方案中：所述液氮储罐和液氧储罐通过联通管道联通，在所述联通管道上设置有两个阀门，在两个阀门之间的联通管道上连接有排气管道，在该排气管道上也设置有阀门。每次合成氨装置停车检修时都需要大量的氮气来对管道、设备等进行置换，通常会存在由于液氮储罐的储存量有限，无法满足合成氨检修时的氮气需要量的情况。通过在液氮储罐和液氧储罐之间设置联通管道，合成氨检修前，把液氧储罐用来储存液氮供合成氨检修时使用，充分利用了现有的生产设备，解决了原液氮储罐较小，无法满足检修时氮气的使用量，确保了检修的顺利进行。上述方案中：所述冷却系统的进口管线还与合成氨空气压缩机的出口管线相连。把合成氨空气压缩机中的多余空气量通过管道输送至空分装置用来生产氧气。提高产能。上述方案中：所述干燥器为两台，两台干燥器的进口管线分别与空气过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产能高、操作稳定的合成氨空分系统，包括空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统、纯化系统、主换热器、分馏塔、精馏塔、膨胀机、液氮储罐和液氧储罐，其特征在于：所述空气过滤器的出口管线与干燥器的进口相连，所述干燥器的出口管线与离心式空气压缩机进口管线相连，压缩后的空气经过冷却系统降温后进入纯化系统，所述纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器的第一热侧进口相连，所述主换热器的第一冷侧空气出口管线与分馏塔下部进口相连，所述纯化系统的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机的进口管线相连，所述离心式空气压缩机的增压机的出口管线分成两个支管，其中一个支管直接与所述主换热器的第二热侧进口相连，所述主换热器的第二冷侧出口出来的气体进入第一液氧蒸发器被气化，增压机的出口管线的另一个支管与冷热交换器的热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧出口管线与主换热器的第二热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧进口与液氧储罐和液氧泵的排污管线相连，所述冷热交换器的热侧出口管线为氧气排放管线；所述第一液氧蒸发器的空气出口与换热器的热侧进口相连，所述换热器的冷侧出口管线与分馏塔下部的进口相连；所述纯化系统的第三条支管与膨胀机的增压端的进口管线相连，所述膨胀机增压端出来的增压气体从主换热器的第三热侧进口进入主换热器降温，所述主换热器的第三冷侧出口管道与膨胀机进口管线相连，气体经过膨胀机降压膨胀后从精馏塔的中下部进口进入精馏塔，所述精馏塔的顶部氮气出口管线与主换热器的冷侧进口相连，所述分馏塔的上部液氮出口与所述液氮储罐相连，所述精馏塔底部的液氧出口管道分出两个支管分别与液氧泵和所述液氧储罐相连，所述液氧泵的出口管线与换热器的冷侧进口相连，所述换热器的热侧出口出来的液氧进入第一液氧蒸发器气化，气化后的氧气从主换热器的第二冷侧进口进入主换热器继续回收冷量，从主换热器出来的氧气去合成氨系统的氧气管道。/n...

【技术特征摘要】
1.一种产能高、操作稳定的合成氨空分系统，包括空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统、纯化系统、主换热器、分馏塔、精馏塔、膨胀机、液氮储罐和液氧储罐，其特征在于：所述空气过滤器的出口管线与干燥器的进口相连，所述干燥器的出口管线与离心式空气压缩机进口管线相连，压缩后的空气经过冷却系统降温后进入纯化系统，所述纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器的第一热侧进口相连，所述主换热器的第一冷侧空气出口管线与分馏塔下部进口相连，所述纯化系统的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机的进口管线相连，所述离心式空气压缩机的增压机的出口管线分成两个支管，其中一个支管直接与所述主换热器的第二热侧进口相连，所述主换热器的第二冷侧出口出来的气体进入第一液氧蒸发器被气化，增压机的出口管线的另一个支管与冷热交换器的热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧出口管线与主换热器的第二热侧进口相连，所述冷热交换器的冷侧进口与液氧储罐和液氧泵的排污管线相连，所述冷热交换器的热侧出口管线为氧气排放管线；所述第一液氧蒸发器的空气出口与换热器的热侧进口相连，所述换热器的冷侧出口管线与分馏塔下部的进口相连；所述纯化系统的第三条支管与膨胀机的增压端的进口管线相连，所述膨胀机增压端出来的增压气体从主换热器的第三热侧进口进入主换热器降温，所述主换热器的第三冷侧出口管道与膨胀机进口管线相连，气体经过膨胀机降压膨胀后从精馏塔的中下部进口进入精馏塔，所述精馏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜，罗剑，
申请(专利权)人：中化重庆涪陵化工有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50