提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置

摘要

本发明属于化工设备领域，涉及提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置，包括通过脱碳气管道由前往后依次连通的脱碳气预热器、气气换热器、脱碳气换热器和甲烷化炉；脱碳气预热器的热源入口连接低变气输入管；气气换热器的热源入口通过甲烷化气输入管连接甲烷化炉出口；脱碳气换热器的热源入口通过阀门连接中变气输入管，其热源出口连接中变气输出管，中变气输入管与中变气输出管之间还连接有脱碳气换热器副线。本发明的有益效果是，使用方便、有效提高脱碳气温度、节约能源和费用，不需要消耗氢气，不会产生影响催化剂的水和甲烷，避免了配碳法的缺点，也不需要额外的热能和电能做热源，大大节约了费用。

权利要求

1.一种提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置，其特征在于：包括通过脱碳气管道由前往后依次连通的脱碳气预热器、气气换热器、脱碳气换热器和甲烷化炉；脱碳气预热器的热源入口连接低变气输入管，其热源出口连接低变气输出管；气气换热器的热源入口通过甲烷化气输入管连接甲烷化炉出口，其热源出口连接甲烷化气输出管；脱碳气换热器的热源入口通过阀门连接中变气输入管，其热源出口连接中变气输出管，中变气输入管与中变气输出管之间还连接有脱碳气换热器副线，脱碳气换热器副线上也设有阀门。

说明书

提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置

技术领域

[0001] 本发明属于化工设备领域，涉及一种提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置。

背景技术

[0002] 由于低变气经脱碳装置后CO含量0.1%，CO2含量0.1%，进甲烷化炉可反应物太少，炉出口温度太低，无法将进甲烷化炉的脱碳气经气气换热器换热到300℃以上,无法激活甲烷化炉内催化剂，就不能将甲烷化气中CO、CO2含量控制在10ppm以内，氨合成催化剂就可能中毒失活。通常的做法有以下两种：

[0003] 将脱碳前含CO2较高的部分低变气窜入脱碳气中，使甲烷化反应有足够的原料，提高甲烷化炉出口甲烷化气温度，使进甲烷化炉的脱碳气经气气换热器换热到300℃以上，满足甲烷化反应温度条件。这就是所谓的“配碳法”。此法要消耗大量的H2，并生成无用的脱不净还可能使合成催化剂水中毒的水及影响合成催化剂活性的惰性气体--甲烷。

[0004] 用电炉或用蒸汽作热源的换热器，给脱碳气加热，使进甲烷化炉的脱碳气换热到300℃以上，此法要外加热能或电能，成本明显提高。

发明内容

[0005] 本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便、有效提高脱碳气温度、节约氢气和费用的提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置。

[0006] 本发明是通过如下技术方案实现的：

[0007] 本发明的提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置，其特殊之处在于：包括通过脱碳气管道由前往后依次连通的脱碳气预热器、气气换热器、脱碳气换热器和甲烷化炉；脱碳气预热器的热源入口连接低变气输入管，其热源出口连接低变气输出管；气气换热器的热源入口通过甲烷化气输入管连接甲烷化炉出口，其热源出口连接甲烷化气输出管；脱碳气换热器的热源入口通过阀门连接中变气输入管，其热源出口连接中变气输出管，中变气输入管与中变气输出管之间还连接有脱碳气换热器副线，脱碳气换热器副线上也设有阀门。

[0008] 本发明的提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的方法，其特殊之处在于：低温脱碳气先通过脱碳气预热器与190℃的低变气换热升温，再通过气气换热器与305℃的甲烷化气换热升温，然后通过脱碳气换热器与365℃的部分中变气换热升温到300℃以上。

[0009] 本发明的有益效果是，结构简单、使用方便、有效提高脱碳气温度、节约能源和费用，不需要消耗氢气，不会产生影响催化剂的水和甲烷，避免了配碳法的缺点，也不需要额外的热能和电能做热源，大大节约了费用，降低了成本。

附图说明

[0010] 图1为本发明的结构示意图。

[0011] 图中，1脱碳气预热器、2气气换热器、3脱碳气换热器、4甲烷化炉、5脱碳气管道、6低变气输入管、7低变气输出管、8甲烷化气输入管、9甲烷化气输出管、10中变气输入管、
11中变气输出管、12脱碳气换热器副线。

具体实施方式

[0012] 附图为本发明的一种具体实施例。

[0013] 本发明的提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置，包括通过脱碳气管道5由前往后依次连通的脱碳气预热器1、气气换热器2、脱碳气换热器3和甲烷化炉4；脱碳气预热器1的热源入口连接低变气输入管6，其热源出口连接低变气输出管7；气气换热器2的热源入口通过甲烷化气输入管8连接甲烷化炉4出口，其热源出口连接甲烷化气输出管9；脱碳气换热器的热源入口通过阀门连接中变气输入管10，其热源出口连接中变气输出管
11，中变气输入管与中变气输出管之间还连接有脱碳气换热器副线12，脱碳气换热器副线上也设有阀门。

[0014] 本发明的提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的方法，低温脱碳气先通过脱碳气预热器与190℃的低变气换热升温，再通过气气换热器与305℃的甲烷化气换热升温，然后通过脱碳气换热器与365℃的部分中变气换热升温到300℃以上。

[0015] 脱碳气来自脱碳装置。冬天夜间2.5℃的脱碳气通过脱碳气预热器与190℃的低变炉出口低变气换热，可达到160℃，再通过气气换热器与305℃的甲烷化炉出口甲烷化气换热到270℃，还差25℃达不到300℃。于是在气气换热器后再增加一个脱碳气换热器，让270℃的脱碳气与365℃的部分中变出口中变气换热到300℃以上高温，然后高温脱碳气进入甲烷化炉。

[0016] 本发明的提高合成氨甲烷化炉入口脱碳气温度的装置，脱碳气预热器的热源取自低变炉出来的低变气，换热后低变气去往循环水预冷器。气气换热器的热源取自甲烷化炉出来的甲烷化气，换热后甲烷化气去往脱盐水预热器。脱碳气换热器的热源取自中变炉出口中变气，换热后中变气去往中压余热回收装置。脱碳气换热器的热源取自中变炉出口部分中变气，通过阀门控制，即脱碳气换热器加副线。

[0017] 经济效益：

[0018] 甲烷化炉设计条件是进甲烷化炉的脱碳气CO含量0.3%，CO2含量0.2%。

[0019] 用配碳法多配了CO 0.2%，CO2 0.1%，多耗氢气计算如下：

[0020] CO+ 3H2 = CH4 + H2O

[0021] 28 6

[0022] 58000Nm3×0.2%÷22.4 Nm3 × 28kg= 145kg x

[0023] X=145×6÷28=31.07kg

[0024] CO2+ 4H2 = CH4 +2H2O

[0025] 44 8

[0026] 58000Nm3×0.1%÷22.4 Nm3 × 44kg= 113.93kg y

[0027] y=113.93×8÷44=20.71kg

[0028] 现有的配碳法合计多耗氢气51.78kg，即51.78÷2 x22.4=580 Nm3/h，氢气1.5元/ Nm3，每小时多耗870元，每年多耗696万元。配碳法还有多产的水处理费用、因多产的甲烷而多放的驰放气处理费用，因反应气中甲烷过高影响氨转化率的损失，这些部分比因脱碳气换热器换走的热量而少产的蒸汽大的多。因此本发明显著节约了费用和成本。