[发明专利]一种串联式双氨合成塔

说明书

本发明公开一种串联式双氨合成塔，包括一级氨合成系统、二级氨合成系统和氨分离收集系统，一级氨合成塔的进料口与一级油分离器的出料口连通连接，一级氨合成塔的出料口与一级水冷器的管程入口连通连接；一级水冷器的管程出口与二级水冷器的管程入口连通连接；二级水冷器的管程出口与氨分离收集系统的进料口连通连接；氨分离收集系统的气相出口与循环机连通连接；循环机的出口与二级氨合成系统的进料口连通连接；二级氨合成系统的出料口与二级水冷器的管程入口连通连接。有益效果：提高了氨催化剂总体寿命，定期更换资金成本低，减少了生产投入，更换氨催化剂时不需停车，扩大了氨合成效率，降低了装置压力与电能消耗。

技术领域:

本发明涉及化工领域，具体涉及一种串联式双氨合成塔。

背景技术：

氨合成反应是放热、缩小体积的可逆反应，温度、压力对此反应的化学平衡有影响。当混合气中氢氮摩尔比为3时，氨平衡浓度随着温度降低、压力增加而提高。但在较低温度下，氨合成的反应速度十分缓慢，需采用催化剂来加快反应。由于受到所用催化剂活性的限制，温度不能过低，因此为提高反应后气体中的氨含量，氨合成宜在高压下进行。当工业上用铁催化剂时，压力大多选用15.2～30.4MPa(150～300atm)，即使在这样压力条件下操作，每次也只有一部分氮气和氢气反应为氨，因此氨合成塔出口气体中氨浓度通常为10％～20％(体积)。决定反应的主要因素是铁催化剂的活性，反应所产生的氨与氮气、氢气的分离以及氮、氢气的循环使用。

而氨催化剂在使用过程中，与杂质气体如CO、CO2、H2O等结合，会出现催化剂中毒现象，不仅造成床层无温升、系统压力高等，而且带来氨产量下降、消耗增大等不利影响。当催化剂中毒严重时，只能选择更换催化剂，而氨催化剂需要更换时，设备需停工停产，大大增加了生产成本。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种提高了氨催化剂总体寿命，定期更换资金成本低，减少了生产投入，更换氨催化剂时不需停车，扩大了氨合成效率，降低了装置压力与电能消耗的串联式双氨合成塔。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种串联式双氨合成塔，包括一级氨合成系统、二级氨合成系统和氨分离收集系统，其中：一级氨合成系统包括一级油分离器、一级氨合成塔、一级废热锅炉和一级塔前换热器；一级氨合成塔的进料口与一级油分离器的出料口连通连接，一级氨合成塔的出料口与一级水冷器的管程入口连通连接；一级水冷器的管程出口与二级水冷器的管程入口连通连接；二级水冷器的管程出口与氨分离收集系统的进料口连通连接；氨分离收集系统的气相出口与循环机连通连接；循环机的出口与二级氨合成系统的进料口连通连接；二级氨合成系统的出料口与二级水冷器的管程入口连通连接。

优选的，氨分离收集系统包括冷交换器、氨冷器、氨分离器、中转罐和排空管道；冷交换器的管程入口为氨分离收集系统的进料口，；冷交换器的管程出口分为液相管程出口、气相管程出口，气相管程出口氨冷器的进料口连通连接，液相管程出口与中转罐连通连接；氨冷器的出料口与氨分离器的进料口连通连接；氨冷器的气相出口为氨分离收集系统的气相出口，与冷交换器的壳程连通连接后与循环机连接；氨冷器的液相出口与中转罐连通连接；冷交换器和氨冷器之间的连接管道上设置有排空管道。

优选的，一级油分离器的进料口与原料输入管道连通连接；一级油分离器的出料口分别与一级塔前换热器的管程、一级氨合成塔的环隙入口连通连接；一级塔前换热器的管程出口与一级氨合成塔的进料口连通连接；一级氨合成塔的环隙出口分别与一级氨合成塔的进料口和一级塔前换热器的管程连通连接；一级氨合成塔的出料口与一级水冷器的管程入口连通连接，且在其两者之间串联连通连接有一级废热锅炉的壳程、一级塔前换热器的壳程。