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        常溫循環(huán)水液氨汽化器在氨水制備工藝中的應(yīng)用

        2017-10-19 04:51:17蔡飛張偉立
        企業(yè)文化 2017年12期

        蔡飛 張偉立

        摘要:氨水制備工藝中往往采用蒸汽或電加熱液氨汽化器進(jìn)行液氨汽化,然后將氨氣純化處理后,通入水中溶解制備氨水。該工藝中最主要的能耗就是液氨汽化所需的電加熱或蒸汽熱源,約占總耗的80~90%。常溫循環(huán)水液氨汽化器依靠制氨工藝中氨氣溶解過程產(chǎn)生的大量溶解熱進(jìn)行液氨汽化,省去了由外部提供額外熱源,而且大大降低氨氣溶解過程所需的冷卻循環(huán)水負(fù)荷。

        關(guān)鍵詞:常溫循環(huán)水液氨汽化器;液氨汽化;氨氣溶解熱

        一、氨氣溶解熱是否滿足液氨汽化熱的需求

        經(jīng)查閱相關(guān)資料確認(rèn),液氨汽化熱與液氨溫度和壓力有關(guān),溫度越低,汽化熱越大,壓力越高,汽化熱越大。目前中國(guó)北方地區(qū)使用液氨溫度冬季最低約為-20℃,該溫度下液氨汽化熱為1333KJ/Kg,常溫下氨氣溶解熱為2044 KJ/Kg,由此可以確定,氨氣溶解熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液氨汽化熱,而氨氣溶解熱大部分熱交換給循環(huán)水,由此可以確認(rèn)循環(huán)水低溫?zé)崮芡耆珴M足液氨汽化熱能需求。

        二、液氨減壓汽化的必要性

        將液氨壓力減到0.2~0.25Mpa 之后汽化主要原因:通常熱媒與需加熱的介質(zhì)溫差越大,其換熱效率越高。循環(huán)水回水溫度為30~40℃,液氨壓力越低時(shí),沸點(diǎn)越低,在0.2~0.25Mpa 時(shí),液氨沸點(diǎn)為-8.9~1.6℃。因此將液氨減壓到0.2~0.25Mpa 時(shí),既能滿足氨水制備系統(tǒng)要求氨氣工作壓力為0.2~0.35Mpa要求,也能保證汽化效率更高。

        三、循環(huán)水接入方式

        汽化器接入方式至關(guān)重要,應(yīng)選擇循環(huán)水溫度最高和溫度較穩(wěn)定的位置,一般選擇在主水泵和封閉式冷卻器之間,或者是主水箱與板式換熱器之間。通過對(duì)氨氣溶解過程中溫度變化曲線分析,氨氣溶解過程中,初期氨水升溫速度較快,之后會(huì)緩慢降低,而液氨汽化需求熱量基本是恒定,也就是其輸出熱量不均勻,循環(huán)水系統(tǒng)中的主水箱可很好的解決該問題(若循環(huán)水系統(tǒng)中無主水箱,需增加),主水箱儲(chǔ)存的大量水起到蓄熱和縮小系統(tǒng)溫度變化的作用,實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)氨氣溶解過程溫度變化曲線、吸收槽循環(huán)水進(jìn)出口溫度及汽化量計(jì)算主水箱儲(chǔ)水下限,以保證系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。

        四、常溫循環(huán)水液氨汽化器工作原理

        通入汽化器液氨先進(jìn)行減壓處理,液氨調(diào)節(jié)閥將壓力減至0.2~0.25Mpa,后進(jìn)入汽化器汽化,液氨走管程,熱水走殼程,管程中的液氨經(jīng)過與殼程中的熱水換熱后汽化為氨氣。經(jīng)氣液分離脫去霧滴后由氣相出口總管輸出。除液氨入口設(shè)置氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥外,汽化器本體設(shè)置鉑熱電阻,熱水入口設(shè)置氣動(dòng)切斷閥,氨氣氣相出口設(shè)置壓力變送器,鉑熱電阻,熱水回水管路設(shè)置鉑熱電阻;同時(shí)汽化器上設(shè)置安全閥,本體上還設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)壓力溫度顯示儀表。

        當(dāng)出現(xiàn)筒體溫度低限、出氣壓力高限和回水溫度低限報(bào)警時(shí),汽化器停止進(jìn)液氨,換熱管結(jié)冰和液氨進(jìn)入緩沖罐。汽化器在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)膿Q熱裕量面積,保證系統(tǒng)合理有效的運(yùn)行,并能在最大程度上避免參數(shù)波動(dòng)給換熱效率帶來的影響。

        五、經(jīng)濟(jì)性

        常溫循環(huán)水液氨汽化器不僅有效利用了循環(huán)水中的低值熱能,而且降低了循環(huán)水的負(fù)荷,可謂一舉兩得。如僅考慮液氨汽化部分節(jié)省能耗,保守估算,與采用電加熱液氨汽化器相比,常溫循環(huán)水液氨汽化器汽化1噸液氨可節(jié)省電能約440度,與蒸汽式液氨汽化器相比經(jīng)濟(jì)性更加可觀。常溫循環(huán)水液氨汽化器與電加熱液氨汽化器相比,換熱器換熱面積增加許多,設(shè)備體積較大,設(shè)備購(gòu)置價(jià)格增加約50~100%,但其節(jié)能方面經(jīng)濟(jì)性非??捎^,完全可彌補(bǔ)這方面的不足。

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