本实用新型属于能量回收技术领域，具体涉及一种合成氨工艺中低温液氨能量回收装置。
背景技术：
合成氨生产工艺中，出氨合成塔的反应后气体，经过废热锅炉、脱盐水预热器、循环水冷却器、冷交换器、氨冷却器降温后，去氨分离器分离出产品液氨(温度-10～-5℃)。低温液氨和冷冻系统来的循环热氨进行换热，换热后液氨温度升到-5～0℃，而液氨作为尿素的合成原料时，所需温度为10～20℃，现有工艺对低温液氨采取电加热或者水加热的方式。这种工艺的缺点主要表现在：①液氨冷量没有被完全利用，直接通过电加热或者水加热的方式，一方面造成能源的浪费，另一方面增加能源的消耗。②合成氨工艺生产中，循环水冷却器出口的合成气温度为25～35℃，温度偏高，直接去冷交换器、氨冷却器进行降温，造成冷冻系统消耗过大，夏季气温过高时，有时会出现冷冻系统冰机跳车事故发生。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种结构设计合理，可以完全回收低温冷量、降低冷冻系统负荷、进而降低吨氨电耗又可以降低尿素对原料液氨的加热成本的一种合成氨工艺中低温液氨能量回收装置。
本实用新型的目的是这样实现的：包括循环水冷却器出口合成气装置、冷冻系统和脱盐水补蓄水装置，循环水冷却器出口合成气装置依次通过第三换热器的管程、冷交换器的壳程和氨冷却器的管程与氨分离器的进口相连，氨分离器的顶部设有气相出口，气相出口通过冷交换器的管程与循环气压缩机相连，氨分离器的底部设有液相出口，液相出口通过管道依次与液位调节器、第一换热器的管程、第二换热器的管程和尿素界区相连；冷冻系统的出口通过第一换热器的壳程和氨冷却器的壳程与冷冻系统的进口相连；脱盐水补蓄水装置通过第一阀门与三通相连，三通的第二端通过第二换热器的壳程、脱盐水泵和第三换热器的壳程与三通的第三端相连。
本实用新型具有结构设计合理，可以回收低温冷量、降低冷冻系统负荷、进而降低吨氨电耗又可以降低尿素对原料液氨的加热成本的优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1所示，本实用新型为一种合成氨工艺中低温液氨能量回收装置，包括循环水冷却器出口合成气装置12、冷冻系统4和脱盐水补蓄水装置7，循环水冷却器出口合成气装置12依次通过第三换热器13的管程、冷交换器14的壳程和氨冷却器15的管程与氨分离器1的进口相连，氨分离器1的顶部设有气相出口17，气相出口17通过冷交换器14的管程与循环气压缩机16相连，氨分离器1的底部设有液相出口11，液相出口11通过管道依次与液位调节器2、第一换热器3的管程、第二换热器5的管程和尿素界区6相连；冷冻系统4的出口通过第一换热器3的壳程和氨冷却器15的壳程与冷冻系统4的进口相连；脱盐水补蓄水装置7通过第一阀门8与三通10相连，三通10的第二端通过第二换热器5的壳程、脱盐水泵9和第三换热器13的壳程与三通10的第三端相连。
本实用新型的工作原理是：合成气在氨冷却器15进一步被降温，形成气、液混合物，气液混合物进入氨分离器1中被分离，其中气相通过氨分离器1顶部的气相出口17进入冷交换器14的管程和来自第三换热器13的合成气进行换热而被回收冷量，换热后的合成气去循环气压缩机16作为新的一轮循环气，液相的低温液氨通过氨分离器1的底部液相出口11依次与液位调节器2、第一换热器3的管程、第二换热器5的管程和尿素界区6相连，其中液位调节器2控制着氨分离器1的液位和管路中液氨的压力。
在工作中，首先低温液氨，温度为-10～-5℃先和冷冻系统4来的热氨，温度为10～32℃在第一换热器3中进行换热，降温后的冷氨，温度为3～14.5℃去氨冷却器15作为制冷介质，气化后的氨去冷冻系统4重新循环使用。然后低温液氨，温度为-5～0℃继续和高温脱盐水管路送来的高温脱盐水，压力为0.2～0.3MPa，温度为15～25℃，在第二换热器5中进行换热，加热后的低温液氨，温度为10～20℃送尿素界区6，降温后的脱盐水，温度为8～18℃经脱盐水泵9提压，压力为0.4～0.6MPa，再经低温脱盐水管送到第三换热器13的壳程与循环水冷却器出口合成气装置12中的合成气进行换热，降温后的合成气再去冷交换器14壳程、氨冷却器15的管程分别和氨分离器1气相出口17、第一换热器3壳程来的降温后的冷氨进行换热，最后去氨分离器1分离，如此循环。
在本装置中，脱盐水补蓄水装置7作为系统开停车脱盐水的补水、蓄水装置，其中流量通过阀门8控制，正常时运营时，脱盐水的消耗也通过此装置进行补充。通过设置第二换热器5能够使液氨和脱盐水换热器的设计既满足下游工序尿素对原料液氨温度的需要，又满足低温液氨能量的完全合理利用。通过设置第三换热器13能够将制得的低温脱盐水用于降低循环水冷却器出口合成气温度，进而降低冷冻系统的消耗。设置脱盐水泵9的目的是由于脱盐水使用岗位、脱盐水输送管路、换热器等造成的阻力损失，使得第二换热器5出口的低温脱盐水压力很难满足要求，故需脱盐水泵9提压。与现有技术相比较，本实用新型在低温液氨能量合理利用方面有显著效果，一方面可以回收低温冷量、降低冷冻系统负荷、进而降低吨氨电耗；另一方面降低尿素对原料液氨的加热成本。在能量合理利用方面，根据低温液氨所需升高的温度，用高温脱盐水合理回收其具有的冷量，再将降温后的脱盐水用于降低循环水冷却器出口温度。在降低冷冻系统负荷、降低吨氨电耗和降低尿素对原料液氨的加热成本方面，第三换热器13使进入冷交换器14的合成气温度降低，则进入氨冷却器15的温度亦会降低，进而氨冷却器15的负荷、冷冻系统4的负荷随之降低，冷冻系统的电耗占合成氨吨氨电耗的很大一部分，则吨氨电耗也会有所降低。目前合成氨工艺虽利用冷冻热氨对低温液氨冷量进行回收，但其对液氨冷量回收不彻底，导致低温液氨仍需要水或者电加热，而本实用新型完善此冷量回收系统的不足，根据液氨温度、压力合理设计脱盐水量，完全省去尿素对原料液氨的加热工序，降低了生产成本。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“设”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。上文的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。