一種節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明屬于氨水生產(chǎn)系統(tǒng)，具體涉及一種連續(xù)的超凈高純氨水生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氨水廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)的氨水制備設(shè)備都是分為工業(yè)氨水、電子級(jí)氨水、試劑級(jí)氨水制備裝置，前述設(shè)備在使用時(shí)功能單一，不能使用一種設(shè)備制備各種等級(jí)的氨水，且大部分設(shè)備只能制備工業(yè)級(jí)氨水，而不能制備超凈高純氨水。

公布號(hào)CN105293523A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種酮連氮法水合肼生產(chǎn)原料氨水的連續(xù)制備方法，通過(guò)液氨氣化、以及吸收和二級(jí)吸收連續(xù)制備出濃度穩(wěn)定的氨水供酮連氮法水合肼生產(chǎn)系統(tǒng)使用。通過(guò)采用密度計(jì)在線檢測(cè)，協(xié)同液氨氣化量、氣化壓力自動(dòng)控制氨水的密度在固定值，氨水含量得到精確而穩(wěn)定的控制。利用液氨氣化吸熱、氣氨溶解放熱的原理完成氨水制取時(shí)所需的冷熱交換，無(wú)需外界提供熱量和冷量，節(jié)能降耗。通過(guò)過(guò)量的軟水與少量的氨氣吸收，完成了氨氣的全部吸收，尾氣排放達(dá)標(biāo)，吸收了氨氣的稀氨水作為一級(jí)吸收的吸收劑，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢水、廢液產(chǎn)生。

然而，現(xiàn)有氨水制備系統(tǒng)廣泛存在著生產(chǎn)緩慢、能效低的缺陷，尤其是對(duì)于要生產(chǎn)純度更高、濃度精確的氨水。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，提高產(chǎn)品純度、氨轉(zhuǎn)化能力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率和系統(tǒng)能效。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括順次布置的液氨原料儲(chǔ)罐、預(yù)洗塔、兩級(jí)洗滌塔、兩級(jí)吸收塔、換熱器和尾氣吸收塔及冷水機(jī)，所述兩級(jí)洗滌塔分別獨(dú)立地配置有洗滌泵，所述洗滌泵與對(duì)應(yīng)的洗滌塔通過(guò)循環(huán)管路連接實(shí)現(xiàn)洗滌塔內(nèi)的循環(huán)；所述兩級(jí)吸收塔下方配置有兩臺(tái)吸收槽，兩臺(tái)吸收槽分別具有純水進(jìn)水口；所述兩臺(tái)吸收槽出料口再進(jìn)一步配置有循環(huán)泵和成品泵，所述循環(huán)泵的進(jìn)口通過(guò)帶閥門的管路分別與兩臺(tái)吸收槽連接，所述循環(huán)泵的出口通過(guò)帶閥門的管路與換熱器連接，以實(shí)現(xiàn)將吸收過(guò)程中釋放的熱量經(jīng)換熱器帶走；所述成品泵的進(jìn)口通過(guò)帶閥門的管路分別與兩臺(tái)吸收槽連接，所述成品泵的出口通過(guò)帶閥門的管路接管成品罐，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾分裝得到氨水成品；所述循環(huán)泵的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，連通成品罐；所述成品泵的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，連通換熱器，所述循環(huán)泵與成品泵能夠相互替代作業(yè)或交替作業(yè)；所述換熱器為串聯(lián)的兩級(jí)換熱器，所述兩級(jí)換熱器的出口并聯(lián)并通過(guò)管路分別對(duì)接兩級(jí)吸收塔；所述兩級(jí)吸收塔中的第二級(jí)吸收塔的尾氣出口對(duì)接尾氣吸收塔，所述尾氣吸收塔下方配置有尾氣吸收槽，所述尾氣吸收槽出料口連接尾液循環(huán)泵，該尾液循環(huán)泵通過(guò)循環(huán)管路連接尾氣吸收塔實(shí)現(xiàn)尾氣的循環(huán)吸收；兩級(jí)吸收塔下方的兩臺(tái)吸收槽和兩級(jí)換熱器及尾氣吸收槽分別連接冷水機(jī)的冷卻水進(jìn)水管和冷卻水回水管。

進(jìn)一步地，所述兩臺(tái)吸收槽的第一吸收槽分別與兩級(jí)吸收塔通過(guò)帶閥門的管路連接，第二吸收槽分別與兩級(jí)吸收塔通過(guò)帶閥門的管路連接，第一吸收槽和第二吸收槽通過(guò)連接管路上閥門的關(guān)閉或打開可實(shí)現(xiàn)同步或交替作業(yè)。

較好的設(shè)置是，所述預(yù)洗塔、兩級(jí)洗滌塔、兩級(jí)吸收塔、兩臺(tái)吸收槽、尾氣吸收槽分別設(shè)置有液位計(jì)，便于操作人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

基于上述的節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，液氨原料儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨進(jìn)入預(yù)洗塔，預(yù)洗塔內(nèi)氣化得到的氨氣通入第一級(jí)洗滌塔經(jīng)一級(jí)洗滌獲得較為純凈的氨氣，從第一級(jí)洗滌塔出來(lái)的純凈氨氣進(jìn)入第二級(jí)洗滌塔被去超高凈純水吸收成氨水，并釋放出純度更高的氨氣，預(yù)洗和兩級(jí)洗滌主要是除去氨氣中的金屬與非金屬雜質(zhì)。

洗滌后的氨氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入第一級(jí)吸收塔，被吸收塔內(nèi)的超高凈純水循環(huán)噴淋吸收，第一級(jí)吸收塔內(nèi)吸收剩余的超凈氨氣再進(jìn)入第二級(jí)吸收塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，二級(jí)吸收產(chǎn)生的尾氣排入尾氣吸收塔繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，直至尾氣被全部吸收實(shí)現(xiàn)無(wú)尾氣排放；吸收過(guò)程產(chǎn)生的熱量通過(guò)換熱器帶走，換熱介質(zhì)采用冷卻水；兩級(jí)吸收塔下方的兩臺(tái)吸收槽通過(guò)相應(yīng)閥門的開閉實(shí)現(xiàn)交替作業(yè)，使生產(chǎn)連續(xù)不間斷，吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)檢測(cè)合格后經(jīng)成品泵打入成品罐，進(jìn)行過(guò)濾分裝得到超高純的氨水成品。

優(yōu)選地，兩臺(tái)吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)循環(huán)泵泵入換熱器，換熱后的氨水再分別回流至兩級(jí)吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收；兩臺(tái)吸收槽內(nèi)經(jīng)檢測(cè)合格的氨水經(jīng)成品泵泵入成品罐；通過(guò)相應(yīng)閥門的開閉可實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵和成品泵的替代作業(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)采用閥門的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)不間斷節(jié)能生產(chǎn)，通過(guò)兩個(gè)吸收槽配置的循環(huán)泵和成品泵通過(guò)管路上閥門的開閉，可實(shí)現(xiàn)打循環(huán)和打成品兩種功能的切換，確保生產(chǎn)連續(xù)不間斷，有助于提高生產(chǎn)效率，降低多余設(shè)備能耗，更加節(jié)能。

另外，設(shè)置的兩個(gè)吸收槽，當(dāng)其中任一吸收槽完成吸收，關(guān)閉進(jìn)液閥門，打開底閥，通過(guò)成品泵輸送至灌裝車間，此期間，為了不影響連續(xù)生產(chǎn)，確保氨水的生產(chǎn)品質(zhì)，同時(shí)打開另一吸收槽，繼續(xù)氨水的持續(xù)吸收，這種連續(xù)的小批量吸收作業(yè)的氨水生產(chǎn)方式也能夠穩(wěn)定氨水的濃度和成品產(chǎn)出率，確保產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定和生產(chǎn)安全性。

本發(fā)明節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)安全性好、產(chǎn)品純度高、轉(zhuǎn)換率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例中的節(jié)能型超凈高純氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括順次布置的液氨原料儲(chǔ)罐1、預(yù)洗塔2、兩級(jí)洗滌塔3、兩級(jí)吸收塔5,6、換熱器11和尾氣吸收塔12及冷水機(jī)15，兩級(jí)洗滌塔與兩級(jí)吸收塔之間設(shè)置有氣液分離過(guò)濾器。兩級(jí)洗滌塔3分別獨(dú)立地配置有洗滌泵4，所述洗滌泵4與對(duì)應(yīng)的洗滌塔3通過(guò)循環(huán)管路連接實(shí)現(xiàn)洗滌塔3內(nèi)物料的循環(huán)作業(yè)。

兩級(jí)吸收塔5,6下方各配置一臺(tái)吸收槽：第一吸收槽7分別與兩級(jí)吸收塔通過(guò)帶閥門的管路連接，第二吸收槽8分別與兩級(jí)吸收塔通過(guò)帶閥門的管路連接，即兩吸收槽是相互獨(dú)立的，第一吸收槽7和第二吸收槽8通過(guò)連接管路上閥門的開閉可實(shí)現(xiàn)同步或交替作業(yè)，在檢測(cè)到任一吸收槽內(nèi)的氨水合格后即可將該吸收槽內(nèi)的氨水產(chǎn)品泵入成品罐，同時(shí)打開另一吸收槽接替工作，確保生產(chǎn)連續(xù)不間斷，同時(shí)，這種連續(xù)的小批量吸收作業(yè)的方式也能夠穩(wěn)定氨水的濃度和成品產(chǎn)出率。此外，兩吸收槽分別具有純水進(jìn)水口。

兩臺(tái)吸收槽7,8出料口再進(jìn)一步配置有循環(huán)泵9和成品泵10，循環(huán)泵9的進(jìn)口通過(guò)帶閥門的管路分別與兩臺(tái)吸收槽連接，循環(huán)泵9的出口通過(guò)帶閥門的管路與換熱器11連接，以實(shí)現(xiàn)將吸收過(guò)程中釋放的熱量經(jīng)換熱器帶走。成品泵10的進(jìn)口通過(guò)帶閥門的管路分別與兩臺(tái)吸收槽連接，所述成品泵10的出口通過(guò)帶閥門的管路接管成品罐（圖中未示出），再經(jīng)過(guò)過(guò)濾分裝得到氨水成品。循環(huán)泵9的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，再連通成品罐；成品泵10的出口管路設(shè)置有帶閥門的支路，再連通換熱器11，通過(guò)閥門的開閉使循環(huán)泵9與成品泵10能夠相互替代作業(yè)或交替作業(yè)。

本實(shí)施例換熱器為串聯(lián)的兩級(jí)換熱器，兩級(jí)換熱器的出口通過(guò)管路分別獨(dú)立地對(duì)接兩級(jí)吸收塔5,6。

上述兩級(jí)吸收塔5,6中的第二級(jí)吸收塔6的尾氣出口對(duì)接尾氣吸收塔12，尾氣吸收塔12下方配置有尾氣吸收槽13，尾氣吸收槽13出料口連接尾液循環(huán)泵14，該尾液循環(huán)泵14通過(guò)循環(huán)管路連接尾氣吸收塔12實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣的循環(huán)吸收，系統(tǒng)無(wú)尾氣排放。

兩級(jí)吸收塔下方的兩臺(tái)吸收槽7,8和兩級(jí)換熱器11及尾氣吸收槽13分別連接冷水機(jī)15的冷卻水進(jìn)水管和冷卻水回水管。

進(jìn)一步地，預(yù)洗塔2、兩級(jí)洗滌塔3、兩級(jí)吸收塔5,6、兩臺(tái)吸收槽7,8、尾氣吸收塔12、尾氣吸收槽13分別設(shè)置有液位計(jì)。

基于上述的氨水連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝：液氨原料儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨進(jìn)入預(yù)洗塔，預(yù)洗塔內(nèi)氣化得到的氨氣通入第一級(jí)洗滌塔經(jīng)一級(jí)洗滌吸收獲得較為純凈的氨氣，從第一級(jí)洗滌塔出來(lái)的純凈氨氣進(jìn)入第二級(jí)洗滌塔被去超高凈純水吸收成氨水，并釋放出純度更高的氨氣，預(yù)洗和兩級(jí)洗滌主要是除去氨氣中金屬與非金屬雜質(zhì)獲得高純凈氨氣。

洗滌后的氨氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入第一級(jí)吸收塔，被吸收塔內(nèi)的超高凈純水循環(huán)噴淋吸收，第一級(jí)吸收塔內(nèi)吸收剩余的超凈氨氣進(jìn)入第二級(jí)吸收塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，二級(jí)吸收產(chǎn)生的尾氣排入尾氣吸收塔繼續(xù)循環(huán)噴淋吸收，直至尾氣被全部吸收實(shí)現(xiàn)無(wú)尾氣排放。吸收過(guò)程產(chǎn)生的熱量通過(guò)換熱器帶走，換熱介質(zhì)采用冷卻水。兩級(jí)吸收塔下方的兩臺(tái)吸收槽通過(guò)相應(yīng)閥門的開閉實(shí)現(xiàn)交替作業(yè)，使生產(chǎn)連續(xù)不間斷，吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)檢測(cè)合格后經(jīng)成品泵打入成品罐，進(jìn)行過(guò)濾分裝得到超高純的氨水成品。

兩臺(tái)吸收槽內(nèi)的氨水經(jīng)循環(huán)泵泵入換熱器，換熱后的氨水再分別回流至兩級(jí)吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收；兩臺(tái)吸收槽內(nèi)經(jīng)檢測(cè)合格的氨水經(jīng)成品泵泵入成品罐；通過(guò)相應(yīng)閥門的開閉可實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵和成品泵的替代作業(yè)。

系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)定：

工藝參數(shù)是影響產(chǎn)品質(zhì)量的核心因素，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，工藝參數(shù)的確認(rèn)與選擇是控制及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的根本解決方法。本實(shí)施例中，超凈高純氨水的目標(biāo)產(chǎn)量是30%氨水 6噸/24小時(shí)，具體工藝參數(shù)如下：

1.液氨原料鋼瓶進(jìn)料設(shè)定：

液氨原料的進(jìn)料速度關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的物料平衡、原料與成品的轉(zhuǎn)換是否合理。若是進(jìn)料過(guò)快，則對(duì)于氨氣吸收不充分，大量尾氣進(jìn)入尾氣吸收罐，若是過(guò)慢，則造成系統(tǒng)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于完成產(chǎn)量需求。開始進(jìn)料時(shí)，緩慢打開液氨鋼瓶閥門，直到氣路壓力表顯示0.7Mpa。

2.預(yù)洗塔水位設(shè)定：

預(yù)先放入超凈純水，能夠起緩沖作用，液氨遇水放熱，使其汽化冒泡并且能夠過(guò)濾掉工業(yè)級(jí)液氨中的金屬或非金屬雜質(zhì)得到預(yù)洗過(guò)的氨氣。預(yù)洗塔設(shè)備高度:1500mm，直徑:400mm，預(yù)先放入超凈純水至液位計(jì)水位800mm的刻度。

3.洗滌塔水位設(shè)定:

預(yù)洗過(guò)的氨氣進(jìn)入兩級(jí)洗滌塔進(jìn)行循環(huán)洗滌，雙層填料能過(guò)濾掉大部分雜質(zhì)，洗滌塔設(shè)備高度：3500mm，直徑:400mm，預(yù)先放入超凈純水至液位計(jì)水位670mm的刻度。

4.吸收槽水位設(shè)定：

系統(tǒng)預(yù)設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)量為2噸/天，濃度為30%，此次系統(tǒng)采用3500L容積的吸收槽，采用夾套設(shè)計(jì)，夾套內(nèi)流入循環(huán)冷卻水，帶走吸收過(guò)程中放出的熱量。吸收槽內(nèi)先預(yù)先放入超凈純水1400L，打開循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)吸收氨氣，直至吸收槽內(nèi)氨水達(dá)到目標(biāo)濃度。

5.冷水機(jī)冷卻水溫度設(shè)定：

純水吸收氨氣成氨水是一個(gè)劇烈放熱的過(guò)程，而氨氣在水中的溶解度隨著溫度升高而降低，在循環(huán)吸收過(guò)程中，我們用換熱器帶走熱量，換熱器內(nèi)采用立管式進(jìn)行熱量交換，立管內(nèi)冷卻水由11KW的冷水機(jī)制備，溫度為15℃。

6.吸收塔、洗滌塔填料高度：

首先，由于填料和塔壁之間的縫隙較填料層中間的縫隙為大，故液體容易向塔壁流動(dòng)而影響傳質(zhì)效果，通常稱這為邊壁效應(yīng)。對(duì)于高塔而言，邊壁效應(yīng)更為嚴(yán)重，因此，常用分段填裝或用液體再分布起來(lái)解決這一問(wèn)題。一般情況下，填料裝填的高度H與填料塔徑之比為2～6是較為適宜，能有效規(guī)避邊壁效應(yīng)。我們此次設(shè)計(jì)塔高：3500mm，直徑：400mm，填料高度取2D即800mm，分兩段填裝，每段填料高度為400mm。

其次，對(duì)填料的排序也有要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到增加行程，采取亂序填料，讓循環(huán)的純水充分吸收氨氣并能更好的起到過(guò)濾掉剩余雜質(zhì)的作用。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。