【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种化工装置，尤其是一种合成氨装置，具体的说是一种高效低压合成氨装置。
技术介绍
1、氨是农业、化工、能源等领域最重要的基础化学品之一，约75%的氨用于化肥制造以提高全球粮食产量。此外，作为一种无碳、稳定的储氢介质，氨的质量储氢密度和体积储氢密度分别为17.7 wt%和108 g/l，在新能源产业链中展现出巨大的应用前景。
2、目前，传统的habor-bosch合成氨工艺由于动力学和热力学的限制，反应需要在高温（673k~773k）、高压（＞100 bar）下进行，且单次转化率仅在13%左右，反应后的气体需经过水冷、氨冷至-10℃以下进行分离，以得到纯净的液氨、以及原料气的循环反应。因此，目前大多采用多级催化床层的工艺，即，在一个反应器中设置多个催化剂层床，使反应气体可以流经多个催化剂层，以提高转换率。但是，由于在反应过程中，反应生成的氨气无法及时分离并转移，使转化率难以提高。而且，反应后气体中的氨气含量较低，导致后续依然需要采用液氨作为冷却剂，将气体冷却到-10℃的低温条件下才能满足分离要求，增大了设施费用和能量消耗，影响了经济效益，不利于节能环保。
3、因此，需要加以改进，以便更好满足市场需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种高效低压合成氨装置，可有效提升反应的转化率和后续冷却分离温度，显著减少冷却分离工段的能量消耗，有利于节能环保。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种高效低压合
4、进一步的，所述tsa系统的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口、夹套进口和夹套出口分别由三个吸附塔的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口、夹套进口和夹套出口分别并联而成；每个吸附塔的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口和夹套进口上分别设有控制阀。
5、进一步的，所述吸附塔上设有温度传感器和压力传感器。
6、进一步的，所述tsa系统的出气口设有氨浓分析仪。
7、进一步的，所述第三换热器与二级反应器之间的管路上设有电加热器。
8、进一步的，原料气输入管通过旁路与所述电加热器的进口相连，并在该旁路上设有控制阀。
9、进一步的，还包括第一水冷器，设置于所述第二换热器的壳程与tsa系统进气口之间的管路上；该第一水冷器的进口还同时与所述第三换热器的壳程出口相连。
10、进一步的，还包括第二水冷器，设置于所述第一换热器的管程与气液分离器之间的管路上。
11、本专利技术的有益效果：
12、本专利技术将tsa系统耦合至合成氨的两级反应器之间，使tsa系统中的吸附剂选择性地吸附反应后混合气体中的氨气，并通过三塔动态循环过程，实现连续产氨。从而，降低了合成氨反应所需压力，提升转化率，并且实现在常温下分离出液氨产品，省去了氨冷系统，显著降低了工艺能耗，有利于节能环保。
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1.一种高效低压合成氨装置，包括一级反应器和二级反应器，其特征是，还包括由三个吸附塔并联构成的TSA系统；该TSA系统的进气口经过第二换热器的壳程后与所述一级反应器的出料口相连，其出口气经过第三换热器的管程后与所述二级反应器的进料口相连，其吹扫气进口和夹套进口同时与所述二级反应器的出料口相连，其吹扫气出口经过第一换热器的管程后与气液分离器相连通，其夹套出口经过所述第三换热器的壳程后与该TSA系统的进气口相连；所述一级反应器的进料口经过所述第二换热器的管程和第一换热器的壳程后与原料气输入管相连；所述气液分离器的液体出口与液氨储罐相连，其气体出口与排放管相连；所述一级反应器和二级反应器内分别设有催化剂。
2.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，所述TSA系统的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口、夹套进口和夹套出口分别由三个吸附塔的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口、夹套进口和夹套出口分别并联而成；每个吸附塔的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口和夹套进口上分别设有控制阀。
3.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，所述吸附塔
4.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，所述TSA系统的出气口设有氨浓分析仪。
5.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，所述第三换热器与二级反应器之间的管路上设有电加热器。
6.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，原料气输入管通过旁路与所述电加热器的进口相连，并在该旁路上设有控制阀。
7.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，还包括第一水冷器，设置于所述第二换热器的壳程与TSA系统进气口之间的管路上；该第一水冷器的进口还同时与所述第三换热器的壳程出口相连。
8.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，还包括第二水冷器，设置于所述第一换热器的管程与气液分离器之间的管路上。
...【技术特征摘要】
1.一种高效低压合成氨装置，包括一级反应器和二级反应器，其特征是，还包括由三个吸附塔并联构成的tsa系统；该tsa系统的进气口经过第二换热器的壳程后与所述一级反应器的出料口相连，其出口气经过第三换热器的管程后与所述二级反应器的进料口相连，其吹扫气进口和夹套进口同时与所述二级反应器的出料口相连，其吹扫气出口经过第一换热器的管程后与气液分离器相连通，其夹套出口经过所述第三换热器的壳程后与该tsa系统的进气口相连；所述一级反应器的进料口经过所述第二换热器的管程和第一换热器的壳程后与原料气输入管相连；所述气液分离器的液体出口与液氨储罐相连，其气体出口与排放管相连；所述一级反应器和二级反应器内分别设有催化剂。
2.根据权利要求1所述的高效低压合成氨装置，其特征是，所述tsa系统的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口、夹套进口和夹套出口分别由三个吸附塔的进气口、出气口、吹扫气进口、吹扫气出口、夹套进口和夹套出口分别并联而成；每个吸附塔的进气口、出气口...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁慕康，曹志祥，刘燕，张玉轩，李召华，
申请(专利权)人：凯普索绿色能源科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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