合成氨工業(yè)余熱回收

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上合成氨工業(yè)余熱回收合成氨工業(yè)是一項基礎化學工業(yè)，在化學工業(yè)中占有很重要的地位。合成氨生產(chǎn)從造氣開始直到氨的合成都伴隨著熱的過程。合理地利用和控制合成氨生產(chǎn)過程中放出的熱量，不僅可以節(jié)約生產(chǎn)中的能源消耗，降低生產(chǎn)成本，而且可以提高co變換率及氨的合成率，前者屬于余熱利用，而后者屬于化學反應的熱控制。 根據(jù)我國工業(yè)發(fā)展的特殊情況，我國的合成氨工業(yè)從生產(chǎn)規(guī)模上可分為小合成氨、中合成氨和大合成氨生產(chǎn)。生產(chǎn)的原料路線有煤、油及天然氣。由于原料路線不同，因而生產(chǎn)工藝路線及采用的設備也不盡相同。針對不同工藝路線設備的特點，熱管技術在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中有以下幾種應用類型。 回收低溫余熱

2、預熱助燃空氣，或生產(chǎn)低壓蒸汽作為生產(chǎn)原料； 回收高溫余熱產(chǎn)生中壓蒸汽作為原料蒸汽的補充，或生產(chǎn)高壓蒸汽作為生產(chǎn)的動力源； 控制固定床催化反應器的化學反應溫度，使其向最佳反應溫度曲線無限逼近，從而提高co變換反應器的co變換率及合成氨塔內(nèi)氨的合成率。 以上三種應用類型，在不同的生產(chǎn)規(guī)模及不同的原料工藝路線中應用的方式及設計思路均不同，針對不同的實際條件采用不同的結(jié)構(gòu)設計都能取得良好的效果。 一、 上、下行煤氣余熱回收 上、下行煤氣是指以煤或煤球為原料的生產(chǎn)路線中煤造氣爐所產(chǎn)生的上吹半水煤氣及下吹半水煤氣。由于生產(chǎn)原料不同，上、下行煤氣中所含塵粒及溫度也不相同。 1、 小合成氨上、下行煤氣余熱回收

3、 小合成氨生產(chǎn)大都使用煤球為原料造氣。其特點是出煤造氣爐的上、下行煤氣的溫度較低，氣體成分復雜含有大量粉塵及水蒸汽。該設備具有如下特點： 氣體流動方向為從上到下，減少灰塵附著于管壁的可能性； 熱管的蒸發(fā)段全部采用直翅片。一方面可以擴展傳熱表面，另一方面可消除熱管背部的渦流區(qū)，從而不使灰塵在此停聚。同時也減少了流動阻力損耗。 從煤氣出來的上行煤氣先經(jīng)過旋風除塵器，然后從蒸汽發(fā)生器的上部向下流過熱管管束，溫度從進口的360左右降到出口的140左右進入下一工段的洗氣塔，然后去煤氣柜。下行煤氣從煤氣爐的底部出來經(jīng)過旋風除塵器仍然從蒸汽發(fā)生器的頂部進入，溫度從300以上降至140進入洗氣塔，然后去煤氣柜

4、。 2、 中合成氨上行、下行煤氣余熱回收 中合成氨與小合成氨生產(chǎn)除在產(chǎn)量規(guī)模不同外，主要的區(qū)別在于中型合成氨廠的煤造氣是以塊煤為原料。因此其上行煤氣出煤造氣的溫度遠較小化肥高，大約在600左右。與小合成氨不同之處在于煤造氣爐后有一吹風氣燃燒室。上行煤氣經(jīng)過燃燒室后再進入列管式廢熱鍋爐。上行煤氣與吹風燃燒氣合用一個廢熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽（0.40.8mpa）或中壓蒸汽（1.92.5 mpa）供工藝使用。由于中合成氨煤造氣爐的下行煤氣溫度較低（200左右），因而一般不經(jīng)過廢熱鍋爐而直接去冼氣塔。 二、 吹風氣燃燒氣余熱回收 從煤氣爐出來的吹風氣中含有少量可燃成分如co、h2等，為充分回收其熱量，一般

5、均首先通過燃燒室，將可燃成分燃盡，再進廢熱鍋爐回收其熱量。由于塊煤造氣和煤球造氣的吹風氣中所含可燃氣成分的含量不同，出煤造氣爐的溫度也不相同。 1、小合成氨吹風氣燃燒熱的利用 在以往的小合成氨生產(chǎn)中吹風氣都是直接排放，不僅浪費了能源，而且對環(huán)境造成污染和危害。 其特點是吹風氣入燃燒爐燃燒后，產(chǎn)生800900的高溫煙氣，直接進入高溫熱管余熱鍋爐。該鍋爐的前一部分采用了以鈉、鉀為工作液體的不銹鋼管材為殼體的高溫熱管，可以承受900以上的高溫。煙氣降溫至400左右進入第熱管空氣預熱器，加熱來自第熱管空氣預熱器的空氣。出第熱管空氣預熱器的煙氣約280左右進入熱水加熱器，將脫氧水加熱至130左右，煙氣降

6、至140左右再進入第熱管空氣預熱器，將25左右的常溫空氣加熱至130左右進入第熱管空氣預熱器，最后煙氣降溫至120左右排入煙囪，這一流程可以產(chǎn)生1.62.5mpa的中壓蒸汽,直接供變換或其他工段使用。 2、中型合成氨吹風氣燃燒熱的利用 中小合成氨不同之處在于所有中型合成氨廠以煤造氣的工段，吹風氣都經(jīng)過燃燒室燃燒后再進入廢熱鍋爐回收余熱。原有的列管式廢熱鍋爐都是按瞬時最大吹風氣流量設計的，而吹風氣在一個循環(huán)中只占25%28%的時間，所以設備的利用率不高。即使上行煤氣也通過廢熱鍋爐，也只有50%60%的利用率，何況上行煤氣的流量僅是吹風氣瞬時流量的1/3。所以合理的辦法就是將三臺煤氣爐的吹風氣通過

7、一個燃燒室燃燒，燃燒后的煙氣再進入一個廢熱鍋爐，這就大大提高了設備的利用率。雖然利用原有的列管式廢熱鍋爐也可做到這一點，但原有的廢熱鍋爐設計的氣體流速均相當高，鍋爐進口處的流速高達20m/s以上。因此，高速磨損經(jīng)常是管壁破壞的原因之一。根據(jù)中型合成氨生產(chǎn)的具體特點，吹風氣燃燒氣余熱回收的熱管蒸汽發(fā)生器具有如下優(yōu)勢： 具有很高的可靠性及比較長的使用壽命； 體積比較緊湊； 金屬耗量少； 保持合理的風速，能有效的防止快速磨損。 三、一段轉(zhuǎn)化爐空氣預熱器 一段轉(zhuǎn)化爐是30萬噸/年大型合成氨廠的關鍵設備。一段轉(zhuǎn)化爐的任務是在外部供熱的情況下使烴類與水蒸汽的混合物在爐管內(nèi)轉(zhuǎn)化為ch4、h2、co、co2等氣體混合物。其中ch4、h2是合成氨的原料。一段轉(zhuǎn)化爐有多種結(jié)構(gòu)型式，目前國內(nèi)主要有頂部燒嘴和側(cè)壁燒嘴二種形式。燒嘴噴出的燃料在空氣助燃下加熱爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化爐管。熱量大部分為轉(zhuǎn)化爐管吸收。轉(zhuǎn)化爐管所在區(qū)域稱為輻射段。為了充分合理地利用熱量必須使煙道氣通過對流段，在對流段內(nèi)布置有各種吸收煙道氣余熱的管道?；厥者@部分熱量最合理的用途的是加熱助燃空氣。由于一段爐使用的燃料一般為輕柴油或天然氣，節(jié)約這部分燃料也就更有價值。 該系統(tǒng)