多级高压液氨压力能回收工艺与回收系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力能与热量的回收利用领域，特别是涉及一种多级高压液氨压力能回收工艺与回收系统。
【背景技术】
[0002]氨的用途十分广泛。以氨为原料可生产多种氮肥，如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等，还可生产多种复合肥，如磷肥等。氨也是重要的工业原料，可以参与形成硝酸、纯碱及各种含氮无机盐。
[0003]合成氨的原料是氢气和氮气。合成氨工艺中，根据操作压力可以分为高压法、中压法和低压法。由于中压法具有技术上和经济上的优势，因此国内大部分小型合成氨厂主要采用中压法进行氨合成。合成氨反应结束后，合成气由合成塔排出，合成气经冷却分离出高压液氨，高压液氨通过节流阀减压至2MPa左右的压力进入储罐储存。通常，合成气分离的高压液氨带有很多热量及压力能，现有技术中缺乏对之有效利用的手段，造成极大的浪费。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种可以对高压液氨所携带的热能与压力能充分利用的多级高压液氨压力能回收工艺与回收系统。
[0005]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，包括:
[0006]用于对液氨进行加热的加热器，使所述液氨变成氨气；
[0007]用于对所述氨气膨胀降温降压处理的第一膨胀机，与所述加热器通过管路连接；
[0008]第一做功设备，与所述第一膨胀机的输出轴连接，以利用所述氨气做功；
[0009]用于对第一膨胀机排出的氨气膨胀降温降压处理的第二膨胀机，与所述第一膨胀机通过管路连接；
[0010]第二做功设备，与所述第二膨胀机的输出轴连接，以利用所述氨气做功；
[0011 ]用于冷却第二膨胀机排出的氨气，使所述氨气变成液氨的冷却设备，与所述第二膨胀机通过管路连接。
[0012]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，包括:
[0013]用于对液氨进行加热的第一加热器；
[0014]用于对第一加热器加热后的液氨进行二次加热，使所述液氨变成氨气的第二加热器，与所述第一加热器通过管路连接；
[0015]用于对所述氨气膨胀降温降压处理的第一膨胀机，与所述第二加热器通过管路连接；
[0016]第一做功设备，与所述第一膨胀机的输出轴连接，以利用所述氨气做功；
[0017]用于对第一膨胀机排出的氨气进行加热的第三加热器，与所述第一膨胀机通过管路连接；
[0018]用于对第三加热器加热后的氨气膨胀降温降压处理的第二膨胀机，与所述第三加热器通过管路连接；
[0019]第二做功设备，与所述第二膨胀机的输出轴连接，以利用所述氨气做功；
[0020]用于冷却第二膨胀机排出的氨气，使所述氨气变成液氨的冷却设备，与所述第二膨胀机通过管路连接。
[0021]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，其中，如权利要求1所述的高压液氨压力能回收系统，其特征在于，所述第一加热器、第二加热器、所述第三加热器为电加热器或加热炉。
[0022]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，其中，所述第一加热器、第二加热器、所述第三加热器为低品位热源加热器，所述第一加热器、第二加热器中的加热媒介为蒸汽，所述第一加热器与第二加热器的结构相同，所述第一加热器中蒸汽的温度低于第二加热器中的蒸汽温度。
[0023]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，其中，所述第一加热器包括换热腔室、一端与蒸汽管网连通且另一端伸入换热腔室的输入管路以及输出管路，所述输出管路的一端伸入所述换热腔室，所述输出管路的另一端与凝液管网连通，用于输送所述液氨的输氨管路经过所述换热腔室，以利用所述换热腔室内的蒸汽对所述液氨加热。
[0024]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，其中，所述第一加热器还包括安装于输出管路上的蒸汽凝液罐以及凝液管路，所述凝液管路的一端与输入管路连通，所述凝液管路的另一端与所述蒸汽凝液罐连通。
[0025]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，其中，所述第一加热器包括多个串联或并联的第一子加热器，所述第二加热器包括多个串联或并联的第二子加热器，所述第一子加热器、所述第二子加热器为低品位热源加热器或电加热器或加热炉。
[0026]本发明的多级高压液氨压力能回收系统，其中，所述第一膨胀机、所述第二膨胀机为螺杆膨胀机或涡轮膨胀机或透平膨胀机或活塞膨胀机，所述第一做功设备、所述第二做功设备为发电机或压缩机或栗，所述冷却设备为水冷器或空冷器或制冷机。
[0027]本发明的多级高压液氨压力能回收工艺，包括:
[0028]对液氨进行第一次加热；
[0029]对第一次加热后的液氨进行二次加热，使所述液氨变成氨气；
[0030]利用第一膨胀机对二次加热后的所述氨气膨胀降温降压处理，利用所述氨气做功；
[0031 ]对第一膨胀机排出的氨气进行三次加热；
[0032]对三次加热后的氨气膨胀降温降压处理，利用所述氨气做功；
[0033]冷却膨胀降温降压处理后的氨气，使所述氨气变成液氨。
[0034]本发明的多级高压液氨压力能回收工艺，其中，所述对液氨进行第一次加热，加热至|J130°C，所述对第一次加热后的液氨进行二次加热，加热到170°C，所述冷却膨胀降温降压处理后的氨气，使所述氨气降温至40°C。
[0035]本发明的多级高压液氨压力能回收系统与本发明的多级高压液氨压力能回收工艺充分利用了合成氨工厂的高压液氨的压力能和低品位的余热，通过膨胀机回收能量，在保证合成氨装置正常运行的情况下有效的节约能源和利用了低品位热能，达到节能环保的目的。
【附图说明】
[0036]图1为本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例一的结构示意图；
[0037]图2为图1中第一加热器的结构示意图；
[0038]图3为本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例二的第一加热器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]实施例一
[0040]如图1、图2所示，本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例，包括:
[0041 ]用于对液氨进行加热的第一加热器El ；
[0042]用于对第一加热器El加热后的液氨进行二次加热，使液氨变成氨气的第二加热器E3，与第一加热器El通过管路连接；
[0043]用于对所述氨气膨胀降温降压处理的第一膨胀机ETl，与所述第二加热器E3通过管路连接；
[0044]第一做功设备M，与所述第一膨胀机ETl的输出轴连接，以利用所述氨气做功；
[0045]用于对第一膨胀机ETl排出的氨气进行加热的第三加热器E4，与所述第一膨胀机ETl通过管路连接；
[0046]用于对第三加热器E4加热后的氨气膨胀降温降压处理的第二膨胀机ET2，与所述第三加热器E4通过管路连接；
[0047]第二做功设备M，与所述第二膨胀机ET2的输出轴连接，以利用所述氨气做功；
[0048]用于冷却第二膨胀机ET2排出的氨气，使所述氨气变成液氨的冷却设备E2，与所述第二膨胀机ET2通过管路连接。
[0049]利用本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例一进行本发明的多级高压液氨压力能回收工艺，包括:
[0050]首先将40°C，80bar(a)的液氨通过管线I进入第一加热器El加热到130°C左右，然后通过管线2进入第二加热器E3加热到170°C左右，最终液氨变成高温高压——S卩170°C、80bar(a)的氨气，氨气通过管线3进入第一膨胀机ETl膨胀，高温高压的氨气变为中温中压一一即107°C、40bar(a)的氨气，然后中温中压的氨气通过管线4进入第三加热器E4加热升温至130-140°C，升温后的氨气进入第二膨胀机ET2膨胀，膨胀为18bar、40°C左右的氨气，与此同时，第一膨胀机ETl和第二膨胀机ET2输出轴功带动发电机M发电，膨胀后的氨气通过管线6进入水冷器E2降温至40°C左右并液化成液氨。
[0051 ]本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例，其中，第一加热器E1、第二加热器E3、第三加热器E4为低品位热源加热器，第一加热器El、第二加热器E3、第三加热器E4的加热媒介为蒸汽，第一加热器E1、第二加热器E3的结构相同，第一加热器El中的蒸汽的温度低于第二加热器E3中的蒸汽温度。
[0052]本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例，其中，第一加热器El包括换热腔室20、一端与蒸汽管网连通且另一端伸入换热腔室20的输入管路21以及输出管路22，输出管路22的一端伸入换热腔室20，输出管路22的另一端与凝液管网连通，用于输送液氨的输氨管路经过换热腔室20，以利用换热腔室20内的蒸汽对液氨加热。
[0053]本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例，其中，第一加热器El还包括安装于输出管路上的蒸汽凝液罐23以及凝液管路24，凝液管路24的一端与输入管路21连通，凝液管路24的另一端与蒸汽凝液罐23连通。
[0054]本发明的多级高压液氨压力能回收系统的实施例，其中，输入管路21上安装有第一现场温度计31、第一现场压力表41。
[0055]蒸汽凝液罐23上安装有第二现场温度计32、第二现场压力表42以及现场液位计50 ο
[0056]本发明的多级高压液氨压力能回收系统的其它实施例中，第一加热器、第二加热器、第三加热器Ε4的加热媒介为可以为工厂废气、热水或烟道气。
[0057]实施例二
[0058]本实施例与实施例一的区别仅在于加热器的不同，本实施例中，第一加热器、第二加热器、第三加热器为电加热器，第一加热器