CN203440268U - 尿素生产装置中的热源回收装置 - Google Patents

Abstract

一种尿素生产装置中的热源回收装置，包括水解换热器(4)、解吸换热器(5)、回流冷凝器(1)、水解塔(3)、解析塔(2)，上述设备相互之间通过管道相应地连接在一起，所述解析塔(2)包括第一解析塔(21)与第二解析塔(22)，其特征在于：所述水解塔(3)的第二出口(33)由管道与一段分解加热器(7)的换热进口相连接，所述一段分解加热器(7)的换热出口通过管道与水解换热器(4)的换热进口相连接，而所述水解换器(4)的换热出口通过管道与第二解析塔(22)的第一入口(2f)相连接。本设计的优点在于：能将水解塔中出来气液中的余热加热一段分解加热器上的需要加热的液体，同时能将解析塔中出来气液余热应用一段蒸发热器需要加热的液体，从而提高了热源的利用率。

Description

尿素生产装置中的热源回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种资源回收利用的技术领域，尤其指一种应用于尿素生产装置中的热源回收装置。 

背景技术

现有一种申请号为CN03209775.1名称为《合成氨、尿素废液处理装置》的中国实用新型专利公开了一种合成氨、尿素废液处理装置，包括水解换热器、解吸换热器、水解塔、解析塔、回流冷凝器及回流贮槽，解析塔由第一解析塔和第二解析塔组成，在解析塔内设有规整填料和分布器，水解塔采用了DL-III型塔板立式结构。该结构流程简单、水解与解吸分级进行，采用不同压力等级的蒸汽，减少中压蒸汽用量，低压蒸汽采用尿素装置界区内蒸汽，提高蒸汽综合利用率，操作弹性大，操作指标易于控制，装置运行稳定可靠。然而，该实用新型原料利用有限，蒸汽用量仍然较大，在大规模生产中，会造成巨大的浪费，因此，有必要对的结构作进一步地改进。 

实用新型的内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能将水解塔与解析塔出来气液中的余热进回收的热源回收装置。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：本尿素生产装置中的热源回收装置，包括水解换热器、解吸换热器、回流冷凝器、水解塔、解析塔，上述设备相互之间通过管道相应地连接在一起，所述解析塔包括第一解析塔与第二解析塔，其特征在于：所述水解塔的第二出口由管道与一段分解加热器的换热进口相连接，所述一段分解加热器的换热出口通过管道与水解换热器的换热进口相连接，而所述水解换器的换热出口通过管道与第二解析塔的第一入口相连接。 

作为改进，所述第二解析塔的出口由管道与一段蒸发加热器的交换进口相连接，所 述一段蒸发加热器的交换出口由管道与解吸换热器的换热进口相连接，所述解吸换热器的换热出口通过管道与锅炉或/和排沟管相连接。 

作为改进，所述解吸换热器的进口与碳铵液管道相连接，经换热后的解吸换热器的出口与解析塔中的第一解析塔第一入口相连接，该第一解析塔的第二入口由管道与水解塔第一出口相连，第一解析塔的第一出口由管道与所述回收冷凝器的入口相连，所述回收冷凝器的第一出口由管道一路与二循一冷器相连接另一路与第一解析塔的第三入口相连接，回收冷凝器的第二出口由管道与二分塔气相出口相连接，第一解析塔的第二出口由管道经水解给料泵与水解换热器的进口相连接，所述水解换热器的出口由管道与水解塔的第一入口相连。当然也可以与废液原料回收管相连接，具体可按设计而定。 

作为改进，所述回流冷凝器内部置有冷凝管，所述冷凝管由管道经冷却水泵与水池相连通。 

作为改进，所述碳铵液可通过解吸给料泵输送至解吸换热器的进口。 

作为改进，所述解吸给料泵包括有解吸给料泵一和解吸给料泵二，所述解吸给料泵一和解吸给料泵二的进口分别与碳铵液道管的分管相连接，而所述解吸给料泵一和解吸给料泵二的出口通过管道汇合后与解吸换热器的进口相连接。 

作为改进，所述水解塔可优选为立式结构。 

作为改进，所述解析塔内可设置有填料和分布器。 

再改进，所述第二解析塔的第二入口可优选与蒸气管相连接。 

再改进，所述回收冷凝器的第一出口通过管道可由送料泵一路与二循一冷器相连接另一路与第一解析塔的第三入口相连接。 

与现有技术相比，本实用新型采用水解塔的第二出口由管道与一段分解加热器的进口相连接，一段分解加热器的出口通过管道与水解换器的交换进口相连接，而水解换器的交换出口通过管道与第二解析塔的第一入口相连接，第二解析塔的第二入口与蒸气管相连接，第二解析塔的出口由管道与一段蒸发加热器的进口相连接，所述一段蒸发加热器的出口由管道与解吸换热器的交换进口相连接，所述解吸换热器的交换出口通过管道与锅炉或和排地管相连接。这种设计的优点在于：能将水解塔中出来气液中的余热加热一段分解加热器上的需要加热的液体，同时能将解析塔中出来气液余热应用一段蒸发热器需要加热的液体，从而提高了热源的利用率，在一段分解加热器中回收利用的热量吨尿素可节约蒸汽为70kg，在一段蒸发加热器中回收利用的热量吨尿素可节约蒸汽为39 kg，两者相加吨尿素共节约蒸汽为109kg。日产尿素600吨的生产企业每天可节约蒸汽为：600×0.109＝65吨。蒸汽的生产成本为每吨150元，年有效时间按300天计算：即年产生效益：300×65×150＝292万元，因此本热源回收装置是一种非常实用的设备，值得推广应用。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的工艺流程图。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 

如图1所示，本实施例的尿素生产装置中的热源回收装置，包括水解换热器4、解吸换热器5、回流冷凝器1、水解塔3、解析塔2，上述设备相互之间通过管道相应地连接在一起，所述解析塔2包括第一解析塔21与第二解析塔22，水解塔3的第二出口33由管道与一段分解加热器7的换热进口相连接，一段分解加热器7的换热出口通过管道与水解换热器4的换热进口相连接，而水解换器4的换热出口通过管道与第二解析塔22的第一入口2f相连接。第二解析塔22的出口2h由管道与一段蒸发加热器8的交换进口相连接，一段蒸发加热器8的交换出口由管道与解吸换热器5的换热进口相连接，解吸换热器5的换热出口通过管道与锅炉54或/和排沟管55相连接，所述第二解析塔22的第二入口2g与蒸气管相连接。所述水解塔3为立式结构，在解析塔2内设置有填料和分布器，所述回收冷凝器1的第一出口12通过管道由送料泵16一路与二循一冷器9相连接另一路与第一解析塔21的第三入口2d相连接。 

上述解吸换热器5的进口与碳铵液管道53相连接，经换热后的解吸换热器5的出口与解析塔2中的第一解析塔21第一入口2a相连接，该第一解析塔21的第二入口2b由管道与水解塔3第一出口31相连，第一解析塔21的第一出口2c由管道与所述回收冷凝器1的入口11相连，所述回收冷凝器1的第一出口12由管道一路与二循一冷器9相连接另一路与第一解析塔21的第三入口2d相连接，回收冷凝器1的第二出口13由管道与二分塔气相出口91相连接，第一解析塔21的第二出口2e由管道经水解给料泵6与水解换热器4的进口相连接，所述水解换热器4的出口由管道与水解塔3的第一入口 32相连。在回流冷凝器1内部置有冷凝管14，所述冷凝管14由管道经冷却水泵与水池15相连通。上述碳铵液通过解吸给料泵输送至解吸换热器5的进口。所述解吸给料泵包括有解吸给料泵一51和解吸给料泵二52，所述解吸给料泵一51和解吸给料泵二52的进口分别与碳铵液道管53的分管相连接，而所述解吸给料泵一51和解吸给料泵二52的出口通过管道汇合后与解吸换热器5的进口相连接。 

以下对本实用新型作进一步详细说明： 

从水解塔底部排出经过解析的水解液(约205℃)，通过管道送往一段分解加热的下部换热段，与来预蒸留塔的尿液(约132℃)进行换热，换热后的尿液约150℃，进入一段分解加热器上部加热段，水解液被换热到约158℃被送回水解装置，进入水解热器再次利用。工艺计算数据如下： 

(一)、计算依据 

1.1加热介质：采用加热器来加热蒸汽冷凝液， 

入加热器温度205℃，出加热器温度t℃，换热温差(205-t)℃ 

流量：15m³/h 

密度：980kg/m³

1.2被加热介质：尿液 

尿液组分：NH₃21.58％  CO₂12.41％  H₂O23.50％  Ur42.50％ 

尿液进口温度：132℃  出口温度t₁℃  换热温差(t_1-132)℃ 

尿液流量：60m³/h 

尿液密度：1200kg/m³

(二)、计算 

2.1加热侧物料热量收入 

由于蒸汽冷凝液与尿液为逆流换热，取蒸汽冷凝液出口温度为158℃。蒸汽冷凝液放出热量： 

蒸汽冷凝液在换热器内的平均温度为(205+158)/2＝181℃ 

181℃时，蒸汽冷凝液的比热容为：4.346kJ/(kg·℃) 

蒸汽冷凝液从205℃降到158℃所放出的显热 

Q₁＝C_pf·ρ_f·V₁·(t₁-t₂) 

＝4.346×1200×15×(205-158)＝3676716kJ 

2.2被加热侧物料热量收入 

尿液平均比热容计算 

设尿液出口温度为144℃，则尿液平均温度为138℃。 

尿液各组分分别为： 

尿素42.5％甲铵12.41×78/44＝22％氨水35.5％ 

138℃时，尿液各组分的比热容为： 

尿素的C_pf为0.476kcal/(kg·℃) 

甲铵的C_pf为0.465kcal/(kg·℃) 

氨水的C_pf为1.1kcal/(kg·℃) 

尿液的平均比热容为： 

C_pf＝42.5％×0.476+22％×0.465+35.5％×1.1＝0.695kcal/(kg·℃) 

尿液吸收热： 

Q₂＝C_pf·ρ_f·V₁·(t₁-t₂) 

＝4.187×60×1200×0.695×(t-132)＝209547(t-132)kJ 

忽略热损失，则Q₁＝Q₂

209547(t-132)＝3316104 

尿液出口温度t＝147.8℃ 

2.3节约蒸汽量 

以节约1.3MPa饱和蒸汽计算，其冷凝热为472.6kcal/kg， 

则利用蒸汽冷凝液加热尿液，可节约蒸汽量：3442116/(472.6×4.1868)＝1740kg/h尿素产量为600/24＝25吨/小时 

则每吨尿素可节约蒸汽量为：1740/25＝70kg/tur 

3、从解析塔底部排出经过解的废液(约148℃)，通过管道送往一段蒸发加热的下部换热段，与来浓缩器的尿液(约110℃)进行换热，换热后的尿液约118℃，进入一段蒸发加热器上部加热段，解析液被换热到约122℃被送回水解装置，进入解析换热器再 次利用。 

4、工艺计算数据如下： 

(一)、计算依据 

1.1加热介质：采用其中加热器来蒸汽冷凝液， 

入加热器温度148℃，出加热器温度t℃，换热温差(148-t)℃ 

流量：15m³/h 

密度：980kg/m³

1.2被加热介质：尿液 

尿液组分：NH₃0.38％  CO₂0.22％  H₂O27.4％  Ur82％ 

尿液进口温度：110℃  出口温度t₁℃  换热温差(t_1-110)℃ 

尿液流量：60m³/h 

尿液密度：1200kg/m³

(二)、计算 

2.1加热侧物料热量收入 

由于蒸汽冷凝液与尿液为逆流换热，取蒸汽冷凝液出口温度为122℃。蒸汽冷凝液放出热量： 

蒸汽冷凝液在换热器内的平均温度为(148+122)/2＝135℃ 

135℃时，蒸汽冷凝液的比热容为：4.156kJ/(kg·℃) 

蒸汽冷凝液从148℃降到122℃所放出的显热 

Q₁＝C_pf·ρ_f·V₁·(t₁-t₂) 

＝4.156×1200×15×(148-122)＝1945008kJ 

2.2被加热侧物料热量收入 

尿液平均比热容计算 

设尿液出口温度为120℃，则尿液平均温度为118℃。 

尿液各组分分别为： 

尿素82％甲铵12.41×78/44＝22％氨水35.5％ 

118℃时，尿液各组分的比热容为： 

尿素的C_pf为0.376kcal/(kg·℃) 

甲铵的C_pf为0.365kcal/(kg·℃) 

氨水的C_pf为1.1kcal/(kg·℃) 

尿液的平均比热容为： 

C_pf＝82％×0.376+22％×0.365+35.5％×1.1＝0.595kcal/(kg·℃) 

尿液吸收热： 

Q₂＝C_pf·ρ_f·V₁·(t₁-t₂) 

＝4.156×60×1200×0.595×(t-118)＝178043(t-110)kJ 

忽略热损失，则Q₁＝Q 

178043(122-110)＝2136516 

尿液出口温度t＝122℃ 

2.3节约蒸汽量 

以节约1.3MPa饱和蒸汽计算，其冷凝热为472.6kcal/kg， 

则利用蒸汽冷凝液加热尿液，可节约蒸汽量：2136516/(472.6×4.1868)＝980kg/h 

尿素产量为600/24＝25吨/小时 

则每吨尿素可节约蒸汽量为：980/25＝39kg/tur。 

Claims (10)

1.一种尿素生产装置中的热源回收装置，包括水解换热器(4)、解吸换热器(5)、回流冷凝器(1)、水解塔(3)、解析塔(2)，上述设备相互之间通过管道相应地连接在一起，所述解析塔(2)包括第一解析塔(21)与第二解析塔(22)，其特征在于：所述水解塔(3)的第二出口(33)由管道与一段分解加热器(7)的换热进口相连接，所述一段分解加热器(7)的换热出口通过管道与水解换热器(4)的换热进口相连接，而所述水解换器(4)的换热出口通过管道与第二解析塔(22)的第一入口(2f)相连接。

2.根据权利要求1所述的热源回收装置，其特征在于：所述第二解析塔(22)的出口(2h)由管道与一段蒸发加热器(8)的交换进口相连接，所述一段蒸发加热器(8)的交换出口由管道与解吸换热器(5)的换热进口相连接，所述解吸换热器(5)的换热出口通过管道与锅炉(54)或/和排沟管(55)相连接。

3.根据权利要求2所述的热源回收装置，其特征在于：所述解吸换热器(5)的进口与碳铵液管道(53)相连接，经换热后的解吸换热器(5)的出口与解析塔(2)中的第一解析塔(21)第一入口(2a)相连接，该第一解析塔(21)的第二入口(2b)由管道与水解塔(3)第一出口(31)相连，第一解析塔(21)的第一出口(2c)由管道与所述回收冷凝器(1)的入口(11)相连，所述回收冷凝器(1)的第一出口(12)由管道一路与二循一冷器(9)相连接另一路与第一解析塔(21)的第三入口(2d)相连接，回收冷凝器(1)的第二出口(13)由管道与二分塔气相出口(91)相连接，第一解析塔(21)的第二出口(2e)由管道经水解给料泵(6)与水解换热器(4)的进口相连接，所述水解换热器(4)的出口由管道与水解塔(3)的第一入口(32)相连。

4.根据权利要求3所述的热源回收装置，其特征在于：所述回流冷凝器(1)内部置有冷凝管(14)，所述冷凝管(14)由管道经冷却水泵与水池(15)相连通。

5.根据权利要求3或4所述的热源回收装置，其特征在于：所述碳铵液通过解吸给料泵输送至解吸换热器(5)的进口。

6.根据权利要求5所述的热源回收装置，其特征在于：所述解吸给料泵包括有解吸给料泵一(51)和解吸给料泵二(52)，所述解吸给料泵一(51)和解吸给料泵二(52)的进口分别与碳铵液道管(53)的分管相连接，而所述解吸给料泵一(51)和解吸给料泵二(52)的出口通过管道汇合后与解吸换热器(5)的进口相连接。

7.根据权利要求1至4中任一所述的热源回收装置，其特征在于：所述水解塔(3)为立式结构。

8.根据权利要求1至4中任一所述的热源回收装置，其特征在于：所述解析塔(2)内设置有填料和分布器。

9.根据权利要求1至4中任一所述的热源回收装置，其特征在于：所述第二解析塔(22)的第二入口(2g)与蒸气管相连接。

10.根据权利要求3所述的热源回收装置，其特征在于：所述回收冷凝器(1)的第一出口(12)通过管道由送料泵(16)一路与二循一冷器(9)相连接另一路与第一解析塔(21)的第三入口(2d)相连接。

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