一种合成氨工艺用冷箱解冻装置及解冻方法
技术领域
本发明属于合成氨技术领域，具体地说，涉及一种合成氨工艺用冷箱解冻装置及解冻方法。
背景技术
冷箱在采用布朗技术的大型氨厂中具有核心地位，其作用是脱除粗合成气中过剩的N2、CH4、微量Ar和CO，为氨合成提供非常纯净的氢氮比为3:1的新鲜气。在长周期的连续生产中，由于系统非预料的波动，使微量的H2O、CO2、油进入冷箱，发生冻结，不但堵塞工艺气流通，冷箱阻力上涨，而且影响了冷量交换，严重时生产无法进行，所以必须对冷箱进行解冻。
当前了解到的一种解冻方式为，冷箱入口连通有解冻气管线，打开解冻气管线，让氮气通过冷箱内各换热器和管道通过工艺气出口进入放空总管；打开精馏器的调压阀，氮气流经塔顶换热器，在废气出口旁路放空；用氮气置换直至冷箱干燥。此种解冻方式主要利用N2充足时，对冷箱内各个设备进行解冻，氮气在冷箱内流动并进行传热，影响了解冻效果，从而使得解冻时间延长，整个冷箱解冻时间大约需要9～10天。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种合成氨工艺用冷箱解冻装置及解冻方法，用于解决当前的冷箱解冻效果差、解冻时间长的技术问题。本申请的冷箱解冻装置及解冻方法充分利用了解冻气资源，缩短冷箱的解冻时间，从而节约了成本，提高运行效率。
第一，本发明提供了一种合成氨工艺用冷箱解冻装置，包括进气管线、第一换热器、膨胀机、第二换热器、精馏塔和塔顶换热器；所述进气管线连通有解冻气正向进口管线，所述第一换热器的第一管线出口连通有解冻气反向进口管线，所述精馏塔的导淋阀连通有解冻气出口管线。
第二，本发明提供一种合成氨工艺用冷箱解冻方法，包括如下步骤：膨胀机和冷箱已经停车并泄压走旁路，全开解冻气正向管线、第一解冻气反向管线和第二解冻气反向管线，全关第一换热器的第一管线出口的废气出口安全旁路阀和工艺气出口安全旁路阀。
第三，本发明提供一种合成氨工艺用冷箱解冻方法，包括如下步骤：
膨胀机和冷箱已经停车并泄压走旁路，
在解冻初期，全开解冻气正向管线、全开第三解冻气管线至第六解冻气管线，全关第一解冻气反向管线和第二解冻气反向管线，全开第一换热器的第一管线出口的废气出口安全旁路阀和工艺气出口安全旁路阀；全开精馏塔导淋阀；
在解冻中后期，调小第三解冻气管线至第六解冻气管线中的至少一条管线，或关闭第三解冻气管线至第六解冻气管线中的至少一条管线；全开第一解冻气反向管线和第二解冻气反向管线；全关第一换热器的第一管线出口的废气出口安全旁路阀和工艺气出口安全旁路阀。
本发明的有益效果表现在：
解冻气在冷箱内单向逆流以及解冻气从进气管道顺流，解冻气同时单向顺流和单向逆流，在冷箱中流动的过程中，不会存在换热的情况，且从冷箱温度最高点流进，从温度最低点流出，从而能够更大程度带出冷箱中的冷气，实现冷箱的解冻工序。在进气管道通入解冻气和在第一换热器内通入解冻气，解冻气依次流经第一换热器、第二换热器、塔顶换热器和精馏塔，最后经导淋阀流出。本申请充分利用了解冻气资源，缩短冷箱的解冻时间，从而节约了成本，提高运行效率。
附图说明
图1为实施例1中一种合成氨工艺用冷箱解冻装置的结构示意图。
附图标记：
E32-第一换热器，100X1-膨胀机，E33-第二换热器，T7-精馏塔，E34-塔顶换热器，PG63-冷箱就地压力表，PDV128-膨胀机旁路阀，FV133-氢氧比调节阀，100S34-冷箱出口工艺气分析取样点，PSV18-工艺气出口安全阀，PSV20-废气出口安全阀，PV168-废气放空阀，100F4C1-第一废气过滤器，100F4C2-第二废气过滤器，FV134-废气流量控制阀，(1+2)#-第三解冻气管线，3#-第五解冻气管线，4#-第四解冻气管线，5#-第六解冻气管线，A-废气蝶阀，B-冷箱解冻总阀，E-进气管线，11-第一条支流①，12-第二条支流①，13-第三条支流①，21-第一条支流，22-第一条支流②，3-解冻气主管线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种合成氨工艺用冷箱解冻装置，该解冻装置包括进气管线E、第一换热器E32、膨胀机100X1、第二换热器E33、精馏塔T7和塔顶换热器E34。
上述组件的具体连接关系为：进气管线E、第一换热器E32的第二管线进出口、膨胀机100X1的第二管线进出口、第二换热器E33的第二管线进出口、精馏塔T7、塔顶换热器E34、第二换热器E33的第二进出口管线和第一换热器E32的第一进出口管线顺次相接。塔顶换热器E34的废气出口a依次通过第二换热器E33和第一换热器E32，塔顶换热器E34的工艺气出口a依次通过第二换热器E33和第一换热器E32。进气管线E连通有解冻气正向进口管线，第一换热器E32的第一管线出口连通有解冻气反向进口管线，精馏塔T7的导淋阀连通有解冻气出口管线。
本实施例中，由于塔顶换热器E34的出口设置有废气出口a和工艺气出口a，因而第一换热器E32的第一管线出口包括有废气出口b和工艺气出口b，废气出口b连通有第一解冻气反向管线，工艺气出口b连通有第二解冻气反向管线。通过同时在废气出口b和工艺气出口b通入解冻气，通过反向逆流的方式，有利于加快解冻时间，提高解冻效率。
本实施例中，进气管线E连通有解冻气正向进口管线；膨胀机100X1设置有膨胀机100X1旁路阀；膨胀机100X1与第二换热器E33之间的管线设置有冷箱就地压力表PG63。
本实施例中，废气出口b包括两条支流①，第一条支流①11上设置有废气出口安全阀PSV20以及废气出口安全旁路阀，第二条支流①12上顺次连接有废气蝶阀A、废气流量控制阀FV134和废气放空阀PV168，第二条支流①12的端处设置有第一废气过滤器100F4C1。废气蝶阀A与废气放空阀PV168之间的管线连通有第三条支流①13，第三条支流①13上顺次连接有V6阀、V5阀和第二废气过滤器100F4C2；膨胀机100X1为透平膨胀机。第三条支流①13为第一解冻气反向管线。
本实施例中，工艺气出口b包括两条支流②，第一条支流②21与第二解冻气反向管线连通，第一条支流②21上还设置有冷箱出口工艺气分析取样点100S34，第二条支流②22设置有工艺气出口安全阀PSV18以及工艺气出口安全旁路阀。第二解冻气反向管线通过阀门与第一条支流②21连通。
本实施例中，为了进一步提升对冷箱中设备的解冻效率，因而在膨胀机100X1的其中一个管线连通有第三解冻气管线(1+2)#。第三解冻气管线(1+2)#的一端与膨胀机100X1管线的进口连通、另一端与膨胀机100X1管线的出口连通。通过第三解冻气管线实现对膨胀机100X1的解冻。除此之外，还可以在第二换热器E33以及精馏器T7、塔顶换热器E34之间通入解冻气用以提升解冻效率。具体地，第二换热器E33的第一出口管线与精馏塔T7的进口管线之间连通有第四解冻气管线4#；塔顶换热器E34的废气出口与第二换热器E33的第二进口管线之间连通有第五解冻气管线3#；塔顶换热器E34的工艺气出口与第二换热器E33的第二进口管线之间连通有第六解冻气管线5#。
为了方便控制气管线，解冻气主管线用以控制各支路解冻气管线，具体地，解冻气主管线均与第二解冻气管线、第三解冻气管线(1+2)#、第四解冻气管线4#、第五解冻气管线3#和第六解冻气管线5#连通；解冻气主管线设置有冷箱解冻总阀，第一解冻气反向管线、第三解冻气管线(1+2)#、第四解冻气管线4#、第五解冻气管线3#和第六解冻气管线5#均设置有阀门。解冻气主管线与第三条支流①13连通，用以构成第一解冻气反向管线。
本实施例中，解冻气为氮气。
解冻气在冷箱内单向流动从而实现冷箱的解冻工序。在第一换热器E32入口通入解冻气，解冻气依次流经第一换热器E32、第二换热器E33、精馏塔T7，最后经导淋阀流出；第五解冻气管线3#通入解冻气，分别依次流经第二换热器E33、第一换热器E32废气侧和塔顶精馏塔E34，最后分别经废气安全阀PSV20旁路阀和精馏塔T7导淋阀流出；第六解冻气管线5#通入解冻气，分别依次流经第二换热器E33、第一换热器E32合成气侧和塔顶精馏塔E34，最后分别经合成气安全阀PSV18旁路阀和精馏塔T7导淋阀流出。此实施例利用解冻气为常温，对冷箱各换热器不同管侧、膨胀机和精馏塔进行传热升温，将冷量从冷箱带出，达到整体解冻的目的。
实施例2
本实施例公开了一种合成氨工艺用冷箱的解冻方法，该方法包括如下步骤：
在冷箱停车之前，先提前预制好临时充氮甩头，准备好三通、阀门等材料，在冷箱停车后，对冷箱出口工艺气分析取样点100S34分析取样管线进行泄压并连通第二解冻气管线进行氮气置换，合格后对冷箱出口工艺气分析取样点100S34分析取样管线增加预留甩头。
膨胀机100X1和冷箱已经停车并泄压走旁路，全开解冻气正向管线，全开冷箱解冻总阀，全开精馏塔T7的导淋阀，全开工艺气出口安全旁路阀和废气出口安全旁路阀，全开废气放空阀PV168，切除第一废气过滤器100F4C1，对冷箱进行解冻。此实施例利用冷箱解冻期氮气充足的情况下，且冷箱整体温度较低，将冷量从不同出口迅速带出。
实施例3
本实施例公开了一种合成氨工艺用冷箱的解冻方法，该方法包括如下步骤：
在冷箱停车之前，先提前预制好临时充氮甩头，准备好三通、阀门等材料，在冷箱停车后，对冷箱出口工艺气分析取样点100S34分析取样管线进行泄压并连通第二解冻气管线进行氮气置换，合格后对冷箱出口工艺气分析取样点100S34分析取样管线增加预留甩头。
膨胀机100X1和冷箱已经停车并泄压走旁路；
解冻前期，氮气量充足，全开解冻气正向管线，全开第三解冻气管线(1+2)#至第六解冻气管线5#；全关第一解冻气反向管线和第二解冻气反向管线；全开冷箱解冻总阀，全开精馏塔T7的导淋阀，全开工艺气出口安全旁路阀和废气出口安全旁路阀，全开废气放空阀PV168，切除第一废气过滤器100F4C1；
解冻中后期，若氮气量不足，关小第三解冻气管线(1+2)#至第六解冻气管线5#，或者关闭第三解冻气管线(1+2)#至第六解冻气管线5#中的至少一条管线；全关V5阀，全开V6阀，全关废气流量控制阀FV134，全开废气蝶阀A；全开第一解冻气反向管线和第二解冻气反向管线，全关工艺气出口安全旁路阀和废气出口安全旁路阀。
解冻中后期氮气量减少，空速低的前提下，利用第一换热器E32的温度高点向精馏塔T7温度最低点单向传热升温解冻。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
