氨吸收制冷工艺在nhd脱碳上的应用

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1、氨吸收制冷工艺在NHD脱碳上的应用1999年我厂原热钾碱法双活化剂双套脱碳改为单套NHD法脱碳，设计年生产合成氨150kt。因NHD脱碳属物理吸收，需低温操作(—5～—8℃)，设计用3台1.84×106kJ／h冰机的冷量。在方案确定时，我厂提出脱碳系统的冷量，由我厂一直采用的氨压缩制冷改为利用低温余热氨吸收制冷提供。因为采用NHD脱碳后，变换气剩余的低品位热能较多，如果这部分热量不能利用，不仅增加低变气水冷器冷却水用量，还浪费了可回收利用的大约2.8×107kJ／h的热量。根据我厂只有两台35t／h动力锅炉产汽，冬季生产和厂内外取暖用汽偏紧的

2、实际情况，我们同设计院商议后，决定这部分热量冬季用作家属区采暖，夏季作为氨吸收制冷的热源。对于生产余热用于家属区采暖，我厂采取了必要的措施，如采暖水通过发生器后进行可燃气检测；采暖水最高处增设一台气水分离器，由分离器顶部排出的水汽再经取样冷却器后用可燃气分析仪每班分析一次，一经发现发生器内漏，立即停车处理。另外，为防止采暖水管线超压，还增设了2块爆破板。夏季用于氨吸收制冷时可得到大于8.36×106kJ／h的冷量，节省了5台1.83×104kJ／h的冰机。这部分冷量供NHD脱碳使用，剩余送合成。1工艺流程氨吸收制冷工艺流程见图1。氨吸收制冷工

3、艺流程主要由吸收、精馏、冷凝、节流膨胀、蒸发等组成。来自氨蒸发器制冷后的—8℃低压气氨(约0.2MPa)同合成车间来的部分气氨汇合，先进入过冷器与1.5MPa的液氨换热，再进入吸收器组，由稀氨水溶液(浓度30％，温度46℃)吸收，吸收反应热由低于28℃的冷却水带走。吸收后的浓氨水(42％)溶液流入浓氨水贮槽，然后由氨水泵把浓氨水打入溶液换热器，与来自精馏塔底的稀氨水溶液换热，浓氨水被加热至接近泡点温度(92℃)后进入精馏塔中部，喷淋在高效波纹填料上，与上升的氨水进行热质交换，本身浓度变稀，再流入发生段。精馏塔顶浓度99.8％以上的氨气少部分经

4、回流冷凝器冷凝下来，大部分去冷凝器，氨气由循环冷却水冷凝成高压液氨。由低变系统来的166℃变换气供给发生器热量，加热精馏塔底溶液。塔底的稀溶液，经溶液换热器与浓氨水溶液换热降至46℃后，去吸收器吸收气氨，增浓至42％，流量为64t／h。又从精馏塔顶放出高压氨气经冷凝后供用户使用。浓、稀氨水如此不断循环。2系统改进情况(1)精馏塔原设计高度为28m(利用原二次脱碳塔)，因回流冷凝器安装在塔顶难度大，根据实际情况将精馏塔割掉9m，改造后连同回流冷凝器的高度共为23m。塔顶回流冷凝器改为波纹管式冷凝器，面积也由原来的709m2减为250m2。(2)

5、浮阀型塔板改为高效刺孔板波纹填料。(3)真空泵改为蒸汽喷射泵。(4)低变气管道上新配蒸汽管线，目的是当低变气停车时，快速送入高压蒸汽，以保证精馏塔发生器的温度不降低，同时避免氨吸收系统出现大的波动。(5)液氨贮槽增设一次表，液氨输送管道安装自调阀。3氨吸收制冷开车情况装置于2000年4月底安装结束，5月1日正式开车。在很短的时间内就转入正常生产。到5月3日已生产出制冷剂(液氨)10～13m3／h(折合氨7t／h左右)。冷冻量大约为9.1×106kJ／h。装置开车前，造气NHD脱碳和合成车间氨冷器用8台冰机(4月底)。5月氨吸收制冷正常后，冰机

6、由8台减至4～5台。由于采取液氨通过过冷器过冷等措施(由40℃降至20℃以下)，同时合成立式冷凝器热负荷大大减轻，氨冷器出口压力由0.26MPa降至0.2MPa，出口循环气温度由0℃降至—3℃左右，提高了氨冷凝量，同时降低了系统阻力，较好地改善了合成系统的操作条件。4氨吸收制冷系统改进设想目前氨吸收制冷量没达到设计的10.8t／h，主要原因如下。(1)低变气入精馏塔发生器温度没达到设计值(166℃)。主要是发生器前洗涤水进洗涤水加热器温度偏低。设计为120～130℃，而实际为104℃。因此取走的热量相对多些。解决此问题的方法是将642炭黑水换

7、热器由并联改为串联，尽可能多回收炭黑水的余热，将炭黑水排放温度降到80℃以下(现在为90℃)。去气化炉急冷室的水及各级分离器加水不宜过多。(2)现用的氨水换热器面积为168m2。生产运行表明，此换热器换热面积偏小，影响换热效果，去吸收器的氨水温度在70％的负荷下达到56℃(设计46℃)，浓氨水进精馏塔的温度只有72℃(设计92℃)，影响了精馏塔的生产能力。(3)此系统投油量应尽量调到7.5～8t／h(现7.2t／h)，以增加更多的余热提供给氨吸收装置。另外，结合我厂中低低变换工艺流程特点，当催化剂老化或其他原因造成变换气CO含量偏高时，可以考

8、虑向变换系统添加高压蒸汽的方法，这样不仅能降低变换气出口CO含量，同时为氨吸收制冷提供更多的热量。低变气每降低0.1％的CO，就可提高1％的氨产量。5本装置设计用水