一种用于合成氨企业脱碳原料气冷却的氨冷器冷却系统

摘要

本发明涉及一种用于合成氨企业脱碳原料气冷却的氨冷器冷却系统，包括氨冷器、低温冷水机组和膨胀水箱，氨冷器的壳体上设置有冷却水进口和冷却水出口，低温冷水机组的出水口与氨冷器的冷却水进口相连通，氨冷器的冷却水出口与膨胀水箱的进水口相连通，膨胀水箱的出水口与低温冷水机组的回水口相连通。区别于现有技术，本发明将氨冷器的冷却形式由液氨直冷式改为低温水冷式，采用低温冷水机组向氨冷器提供冷却水介质，由于脱碳原料气中的CO

说明书

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，具体说是一种用于合成氨企业脱碳原料气 冷却的氨冷器冷却系统。

背景技术

用于合成氨企业脱碳原料气冷却的氨冷器一般为二类压力容器，壳管式换 热器。使用时将一定工作压力(一般为2.8MPa)、工作温度40-45℃的管程介质 脱碳原料气，与一定工作压力(一般为1.0MPa)、工作温度5℃的壳程介质液氨 在氨冷器内进行热交换，经过换热后将脱碳原料气的温度冷却至15℃左右。

在实际操作运行中发现，许多合成氨企业的氨冷器均出现失效的问题，具 体表现形式为换热管束与管板连接焊缝拉裂，脱碳原料气中的CO₂泄漏与气氨 混合生成白色结晶物碳铵，造成气氨管段堵管。

针对上述问题，许多企业提出多种改进设计，例如将氨冷器的换热管束和 壳体材质由20#钢换成304不锈钢，以防止形成原电池腐蚀，保证在温差作用下 壳体与换热管束的热膨胀伸长量不影响换热管与管板的连接拉脱力；对壳程部 分进行焊后消除应力热处理；换热管与管板的连接采用强度焊加贴胀的方式等 等。通过实践证明，上述各种改进技术，劳动强度大，施工繁琐，工程费用高， 虽然能延长氨冷器的正常使用寿命，但是不能根本杜绝上述换热管束与管板连 接处的拉裂现象的发生，一旦发生拉裂现象，仍然会造成气氨管段堵管而导致 氨冷器失效。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能 从根本上杜绝氨冷器发生失效问题的用于合成氨企业脱碳原料气冷却的氨冷器 冷却系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于合成氨企业脱碳原料气冷却的氨冷器冷却系统，包括氨冷器、低 温冷水机组和膨胀水箱，所述氨冷器的壳体上设置有冷却水进口和冷却水出口， 所述低温冷水机组的出水口与氨冷器的冷却水进口相连通，所述氨冷器的冷却 水出口与膨胀水箱的进水口相连通，所述膨胀水箱的出水口与低温冷水机组的 回水口相连通。

其中，所述冷却水进口和冷却水出口分别设置在氨冷器的壳体侧面，所述 冷却水进口设置有多个且从上到下分层设置，同一高度上的多个冷却水进口沿 氨冷器的壳体周向均匀分布，不同高度上的多个冷却水进口错开设置，所述冷 却水出口位于所有冷却水进口的上方。

其中，所述低温冷水机组的出水口和氨冷器的冷却水进口的连接管路上设 置有水流开关。

其中，所述膨胀水箱的出水口与低温冷水机组的回水口的连接管路上设置 有冷却水泵。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明将氨冷器的冷却形式由 液氨直冷式改为低温水冷式，将氨冷器的液氨进口改为冷却水进口，将氨冷器 的气氨出口改为冷却水出口，采用低温冷水机组向氨冷器提供冷却水介质，对 进入氨冷器换热管内的脱碳原料气进行冷却，由于脱碳原料气中的CO₂不会与 冷却水进行反应，因此即使出现换热管束与管板连接处的拉裂现象而产生脱碳 原料气泄漏，也不会造成氨冷器的管路堵塞，从而从根本上杜绝了氨冷器发生 失效的问题。

附图说明

图1所示为本发明实施例的氨冷器冷却系统的结构示意图。

图2所示为本发明实施例的氨冷器的侧视图。

图3所示为本发明实施例的氨冷器的俯视图。

标号说明：

1-氨冷器；2-低温冷水机组；3-膨胀水箱；4-冷却水出口； 5、6-冷却水进口；7-水流开关；8-冷却水泵。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并 配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：将氨冷器的冷却形式由液氨直冷式改为低温水 冷式。

请参照图1至图3所示，本发明实施例的用于合成氨企业脱碳原料气冷却 的氨冷器冷却系统，包括氨冷器1、低温冷水机组2和膨胀水箱3，所述氨冷器 1的壳体上设置有冷却水进口和冷却水出口4，所述低温冷水机组2的出水口与 氨冷器1的冷却水进口相连通，所述氨冷器1的冷却水出口与膨胀水箱3的进 水口相连通，所述膨胀水箱3的出水口与低温冷水机组2的回水口相连通。

实际应用时，通过测算和计算，获得脱碳原料气达到工艺指标温度所需的 冷负荷，并据此选择低温冷水机组2，通过机组自身工作制取一定温度、一定流 量的冷却水，进入氨冷器1对脱碳原料气进行冷却，换热后的冷却水经过膨胀 水箱3后再进入低温冷水机组2进行冷却。如果定量的冷却水温度要求在5℃以 上即可满足脱碳原料气冷负荷的需要，则采用经过预处理的清洁水作为循环冷 却介质即可；如果定量的冷却水温度要求在5℃以下才能满足脱碳原料气冷负荷 的需要，为了防止低温冷水机组2的蒸发器结冰，则需向冷却水中添加一定比 例的氯化钙、乙二醇或者冰河冷媒等载冷剂。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明将氨 冷器的冷却形式由液氨直冷式改为低温水冷式，将氨冷器的液氨进口改为冷却 水进口，将氨冷器的气氨出口改为冷却水出口，采用低温冷水机组向氨冷器提 供冷却水介质，对进入氨冷器换热管内的脱碳原料气进行冷却，由于脱碳原料 气中的CO₂不会与冷却水进行反应，因此即使出现换热管束与管板连接处的拉 裂现象而产生脱碳原料气泄漏，也不会造成氨冷器的管路堵塞，从而从根本上 杜绝了氨冷器发生失效的问题。

进一步的，所述冷却水进口和冷却水出口4分别设置在氨冷器1的壳体侧 面，所述冷却水进口设置有多个且从上到下分层设置，同一高度上的多个冷却 水进口沿氨冷器1的壳体周向均匀分布，不同高度上的多个冷却水进口错开设 置，所述冷却水出口4位于所有冷却水进口的上方。图2和图3示出了其中一 种实施例，冷却水进口有6个，分为上下两层，位于上层的冷却水进口5沿氨 冷器1的壳体周向均匀分布，位于下层的冷却水进口6沿氨冷器1的壳体周向 均匀分布，而上层的冷却水进口5和下层的冷却水进口6则错开设置。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：由于氨冷器内大多没有设置折 流板，而本发明对氨冷器的冷却形式和冷却介质均发生了变化，为了保证改造 后的氨冷器换热效果，确保冷却水在氨冷器中不形成层流、短流，本发明在氨 冷器壳体的侧面设置了多个从上到下分层设置且位于不同方位的冷却水进口， 从而在使用过程中可选择不同的冷却水进口对氨冷器中的冷却水状态进行调节， 避免形成层流或短流，达到最佳的换热效果。

进一步的，所述低温冷水机组2的出水口和氨冷器1的冷却水进口的连接 管路上设置有水流开关7。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过设置水流开关，可以起到 防冰保护的作用。

进一步的，所述膨胀水箱3的出水口与低温冷水机组2的回水口的连接管 路上设置有冷却水泵8。更进一步的，冷却水泵8设置有两个，并联设置在膨胀 水箱3的出水口与低温冷水机组2的进水口的连接管路上，其中一个冷却水泵8 可作为备用水泵使用。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过设置冷却水泵，可以确保 系统稳定可靠的运行。

综上所述，本发明提供的用于合成氨企业脱碳原料气冷却的氨冷器冷却系 统，结构简单，成本低廉，而且从根本上杜绝了氨冷器发生失效的问题，具有 十分广泛的市场应用前景。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术 领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。