本发明专利技术公开了一种集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器装置。所公开的设备可用于在诸如为合成氨工艺的工艺中以冷却合成氨转化器流出的工艺气体并生成过热蒸汽。该集成式设备包括蒸汽过热器部段，其中热的工艺气体被用于通过将热传递至饱和蒸汽生成过热蒸汽。该设备还包括蒸汽发生器部段，其中工艺气体用于通过将热传递至水来生成饱和蒸汽。过热器和蒸汽发生器两者都被集成到单个单元中，而无须位于两者之间的管道等物，从而节省了空间和设备。从而节省了空间和设备。从而节省了空间和设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带氨合成回路中的工艺气体的集成式蒸汽发生器和过热器
[0001]本申请涉及在氨合成装置中进行热回收和蒸汽生成，更具体地涉及一种集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器。
技术介绍
[0002]氨是在大量放热的催化反应中由氮(N2)与氢(H2)反应制成。氢作为主要是氢气和氮气的混合物的合成气(又称合成气体)的组分被提供给该反应。来自氨合成反应的热反应流出物(在本文被称为工艺气体)包括氨和未反应的合成气体。工艺气体是分阶段冷却的。第一阶段可能涉及通过将工艺气体暴露于过热蒸汽(生成蒸汽)和/或锅炉给水(BFW)来冷却工艺气体。这些热交换阶段既用于冷却工艺气体又从系统中回收有价值的热量，例如，通过生成和/或过热可在装置内使用的例如用以驱动蒸汽涡轮机、压缩机、泵等的蒸汽。工艺气体可以通过在反应器进料预热单元中进行热交换、接下来通过额外的水冷、将制冷剂冷却到
‑
33摄氏度(℃)左右的温度而进一步冷却，这使得工艺气体中的氨可以被冷凝和还原。贯穿整个工艺的不同阶段回收的未反应的合成气体成分可以被再循环到合成氨反应器中，允许进行连续的工艺循环。
[0003]为了回收由放热反应生成的最大热量，最好是从热交换过程生成过热的中压蒸汽。过热蒸汽是有利的，因为它有更大的做功能力(即生成更大的能量)，并且不太可能在传输管中冷凝。因此，存在对用于生成过热蒸汽的热回收系统的需求。
技术实现思路
[0004]本文公开的是一种集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备，包括：与蒸汽发生器部段集成在一起的蒸汽过热器部段，其中，蒸汽过热器部段包括过热器腔室，该腔室含有一根或多根第一换热管，并被构造成使过热器腔室内的工艺气体过热包含在一根或多根第一换热管中的蒸汽然后进入蒸汽发生器部段，其中，蒸汽发生器部段包括蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室含有包括多根第二换热管组成的管排，并被构造成使来自蒸汽过热器部段的工艺气体进入多个第二换热管，并通过将热量传递给包含在蒸汽发生器腔室内的水而生成蒸汽，并且其中该设备被构造为使蒸汽发生器部段中生成的蒸汽通过位于两者之间的蒸汽包提供给蒸汽过热器部段的一根或多根第一换热管。根据一些实施方案，该管排包括至少一百根第二换热管。根据一些实施方案，该设备进一步包括连接蒸汽过热器部段和蒸汽发生器部段的第一分流管。根据一些实施方案，该设备进一步包括总管并构造为使包含在多根第二换热管内的工艺气体通过第二分流管进到总管。根据一些实施方案，蒸汽包被构造成通过第一入口接收锅炉给水(BFW)，并通过一根或多根下降管将BFW供应给蒸汽发生器腔室。根据一些实施方案，蒸汽包被构造成通过一根或多根上升管接收蒸汽发生器腔室中生成的蒸汽。
[0005]本文还公开了一种使用集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备生成过热蒸汽的方法，该设备包括与蒸汽发生器部段集成的蒸汽过热器部段，其中蒸汽过热器部段包括过热
器腔室，该过热器腔室含有一根或多根第一换热管，而其中蒸汽发生器部段包括蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室含有包括多根第二换热管的管排，该方法包括：在过热器腔室内接收工艺气体，并使工艺气体过热包含在一根或多根第一换热管内的蒸汽；从一根或多根换热管获得过热蒸汽；使工艺气体从过热器腔室进入多根第二换热管，并使工艺气体在蒸汽发生器腔室内由包含在蒸汽发生器腔室内的锅炉给水(BFW)生成蒸汽，并通过位于两者之间的蒸汽包将在蒸汽发生器腔室内生成的蒸汽提供给一根或多根第一换热管。根据一些实施方案，该工艺气体是氨合成反应的流出物。根据一些实施方案，该工艺气体包括氮、氢、一氧化碳和氨。根据一些实施方案，在过热器腔室内接收的工艺气体具有427至482℃的初始温度。根据一些实施方案，过热蒸汽具有320至400℃的温度。根据一些实施方案，通过位于两者之间的蒸汽包提供给一根或多根第一换热管的蒸汽具有250至260℃的温度。根据一些实施方案，该方法进一步包括使工艺气体从多根第二换热管进到总管，并从总管获得工艺气体。根据一些实施方案，从总管中获得的工艺气体具有370至300℃的温度。根据一些实施方案，该方法进一步包括向位于两者之间的蒸汽包提供BFW。根据一些实施方案，提供给位于两者之间的蒸汽包的BFW具有200至226℃的温度。根据一些实施方案，该方法进一步包括将来自位于两者之间的蒸汽包的BFW提供给蒸汽发生器腔室。
[0006]本文还公开了一种生成氨的方法，该方法包括：使合成气体与氮进行反应以制备出包含氨和未反应的合成气体的流出的工艺气体，使用集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备以冷却工艺气体并生成过热蒸汽，进一步冷却被冷却的工艺气体，并从进一步冷却的工艺气体中分离出氨，其中集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备包括与蒸汽发生器部段集成在一起的蒸汽过热器部段，其中蒸汽过热器部段包括过热器腔室，该过热器腔室含有一根或多根第一换热管，而其中蒸汽发生器部段包括蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室含有包括多根第二换热管的管排，且其中使用集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备以冷却工艺气体并生成过热蒸汽，包括：在过热器腔室内接收工艺气体，并允许工艺气体过热包含在一根或多根第一换热管内的蒸汽，从一根或多根换热管获得过热蒸汽，使工艺气体从过热器腔室进入多根第二换热管，并使工艺气体在蒸汽发生器腔室内由蒸汽发生器腔室内包含的锅炉给水(BFW)生成蒸汽，并通过位于两者之间的蒸汽包将蒸汽发生器腔室内生成的蒸汽提供给一根或多根第一换热管。根据一些实施方案，在过热器腔室内接收的工艺气体具有427至482℃的初始温度。根据一些实施方案，过热蒸汽具有320至400℃的温度。
附图说明
[0007]图1示出了根据现有技术的氨合成工作流程。
[0008]图2示出了使用集成式蒸汽发生器/过热器的氨合成工作流程。
[0009]图3示出了集成式蒸汽发生器/过热器的实施例。
[0010]图4示出了分流管。
具体实施方式
[0011]如上所述，来自合成氨反应器的流出工艺气体是氨和合成气体的混合物，其必须在不同的冷却阶段进行冷却，以最终使氨产物得到冷凝和还原，并使合成气体能够再循环到合成氨反应器。希望以蒸汽的形式从热交换过程回收热量，这些热量可用于在合成氨装
置中做功。由于这些热量含能较高，尤其希望利用热量生成过热蒸汽。
[0012]图1示出了现有技术系统100的例子，用于在合成氨装置内的热回收系统中生成过热蒸汽。来自装置的转化段(未示出)的合成气体通过管线104提供给合成氨反应器102。包括氨和未反应的合成气体的工艺气体通过管线106离开合成氨反应器。相关的热回收部件包括蒸汽包108、余热锅炉110和过热器112，它们在使用统称为114的设备将工艺气体送去进一步冷却和进行氨冷凝之前对工艺气体进行冷却并生成蒸汽。蒸汽包108被构造成通过管线116接收蒸汽和/或水，这些蒸汽和/或水可以由装置中的其他余热锅炉生成，例如来自装置的转化段(未示出)。蒸汽包108还被构造成通过管线118接收锅炉给水(BFW)。蒸汽包108通过管线120向过热器112提供蒸汽。例如，管线120中的蒸汽的温度约为3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备，包括：与蒸汽发生器部段集成在一起的蒸汽过热器部段，其中：所述蒸汽过热器部段包括过热器腔室，该过热器腔室含有一根或多根第一换热管并且构造为使所述过热器腔室内的工艺气体过热包含在一根或多根第一换热管内的蒸汽并随后进入蒸汽发生器部段，其中所述蒸汽发生器部段包括蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室含有包括多个第二换热管的管排并构造为使来自所述蒸汽过热器部段的工艺气体进入多根第二换热管并通过将热量传递给包含在蒸汽发生器腔室内的水来生成蒸汽，并且其中所述设备被构造为使得在所述蒸汽发生器部段中生成的蒸汽通过位于两者之间的蒸汽包提供给所述蒸汽过热器部段的一根或多根所述第一换热管。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述管排包括至少一百根第二换热管。3.根据权利要求1或2所述的设备，进一步包括连接所述蒸汽过热器部段和所述蒸汽发生器部段的第一分流管。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的设备，进一步包括总管，并构造为使包含在多根第二换热管内的工艺气体通过第二分流管进入所述总管。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的设备，其中所述蒸汽包被构造成通过第一入口接收锅炉给水(BFW)，并通过一根或多根下降管将锅炉给水供应至所述蒸汽发生器腔室。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的设备，其中所述蒸汽包被构造成通过一根或多根上升管接收在所述蒸汽发生器腔室中生成的蒸汽。7.一种使用集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备生成过热蒸汽的方法，该集成式蒸汽发生器/蒸汽过热器设备包括与蒸汽发生器部段集成在一起的蒸汽过热器部段，其中所述蒸汽过热器部段包括过热器腔室，该过热器腔室含有一根或多根第一换热管，并且其中所述蒸汽发生器部段包括蒸汽发生器腔室，该腔室含有包括多根第二换热管的管排，该方法包括：在所述过热器腔室内接收工艺气体，并使工艺气体过热包含在一根或多根第一换热管内的蒸汽，从一根或多根所述换热管获得过热蒸汽，使工艺气体从过热器腔室进入多根第二换热管，并允许所述工艺气体在蒸汽发生器腔室内由包含在所述蒸汽发生器腔室内的锅炉给水(BFW)生成蒸汽，以及通过位于两者之间的蒸汽包将所述蒸汽发生器腔内生成的蒸汽提供给一根或多根第一换热管。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述工艺气体是氨合成反应的流出物。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述工艺气体包括氮气、氢气、一氧化碳和氨。10.根据权利要求7
‑
9中任一项所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：X，
申请(专利权)人：凯洛格，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。