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    精細化工

    氨水制備器案例

    氨水是氨溶于水得到的水溶液,它是一種重要的化工原料,也是化學實驗中常用的試劑,氨水制備器是一種速成工業氨水制各裝置,其特征在于有四個換熱器。各換熱器均數片波板組合面成、每個換熱器都有相互交錯隔離的兩個流道,兩個流道分別輸送氧介質和水介質進行換熱。與現有裝置相比具有換熱效果好,占地面積小,氨水制備速度快、質量好、安全、節能、環保且容易維護等特點。


    氨水制備器的產品特點:

    1. 設備能承受高壓

    雖然氨水生產的操作壓力為常壓,氨水制備器不屬于壓力容器,但由于液氨在夏季氣溫40℃時的飽和氨氣壓力為1.55MPa(A),為適應夏季生產中氨水制備系統這一可能的高壓,氨水制備器本體中的4臺內部組件(主換熱器、液氨蒸發器、氨水冷卻器及靜態混合器)均為管殼式換熱器及管式反應器,是屬于能承壓的壓力容器結構型式,且全部按照壓力容器規范GB150制造,并經過1.6MPa耐壓試驗,符合GB150等國家現行有關規范合格品標準。相較于采用板式換熱器結構型式的氨水制備器不能承受高壓來說,本公司的氨水制備器更能承受氨水生產中可能的高壓力。

    2. 生產成本低

    設備為全密封結構、不易泄漏。同時,由于采用特殊結構型式的換熱器,抗結垢性好,換熱效率高且長期不變,因此設備檢修頻率低,設備的生產強度高,設計產量達標率高,系統運行成本低,氨水單位綜合成本低,節能環保,真正實現裝置的長期穩產、高產,經濟效益高,社會效益好。

    3. 適應各種原料

    氨也是一種水的很好的絮凝劑。氨溶解于水后會部分離解成NH 和OH-離子而呈弱堿性,而OH-離子會與水中的Ca2+、Mg2+離子結合生成不溶于水的Ca(OH)2和Mg(OH)2沉淀物形成水垢,從而堵塞設備和管道,縮小氨水的流通面積,引起系統壓力升高。但是氨水結垢的溫度范圍不寬,一般在60~70℃左右,只要讓氨水在冷卻過程中快速通過60~70℃的溫度區間,則氨水的結垢就不易在氨水制備器內生成。為此,采用特殊結構的主換熱器設備,能夠快速地將氨水溫度降至常溫及以下,有效地解決了水中鈣鎂離子結垢的難題,使得裝置能夠適用多種質量等級的氨源和多種水質的水源作為原料生產氨水。

    氨源:液氨(A、B型)、含氨氣體(C型)、純氨氣(E型)、廢氨水或回收氨水(D型)等。

    工藝水源:地表水(河水、湖水)、地下水(井水、洞庫水)、自來水、純水(軟化水、脫鹽水)、稀氨水等。

    4. 反應系統安全、穩定

    由于氨氣以1比700的比例極易溶于水,是速度很快的兩相反應過程,并伴隨放出大量的熱,致使氨水溫度急速上升,液相體積迅速增大,乃至暴沸;同時氨氣溶于水后,氣相體積又急劇縮小,系統壓力降低,水的沸點也降低,水又極易汽化,系統壓力又上升。系統的這一漲一縮,冷熱的劇烈沖擊導致氨氣溶解反應過程極不穩定、操作控制困難,系統噪聲高、震動大。氨水制備器專門開發設計的靜態混合器,能夠均勻分布反應系統氣、液兩相,有效地解決了氨和水劇烈放熱反應所帶來的反應系統不穩定的問題,使得反應系統的控制變得方便、簡易,生產達到了穩定、優質和安全。

    5. 設備緊湊、占地面積小

    裝置工藝簡單、設備緊湊、配套設備少,節約用地。氨水制備系統中所有的設備、儀表、閥門、管路等依照生產工藝流程圖集合成撬,安裝在一個底盤上,整體運輸到現場,現場安裝時只需要進行設備進出口的連接即可。設備性能穩定,安裝、運輸簡便,現場施工時間短。

    6. 高效合理的能量利用

    因為液氨氣化會吸收大量熱量,氨氣溶于水會放出大量熱量,且氨氣溶解熱遠大于液氨氣化熱。所以氨水制備器的冷卻水先氣化液氨、降低水溫后再冷卻氨水。這樣,一方面液氨氣化不需要外加蒸汽熱源,另一方面更低溫度的冷卻水可使生成的氨水得到更好的冷卻,保證氨水出口溫度在35℃左右,再經過氨水冷卻器進一步冷卻,確保氨水溫度在25℃以下(根據季節氣溫變化,氨水出口溫度可調節)。由于氨水裝置中氨氣溶于水后所釋放出來的熱量被液氨氣化大部分吸收,大大減少了冷卻水的用量。因此,生產過程產生的能量得到了充分利用,損耗很低。

    7. 氨水濃度調節范圍大、誤差范圍小

    由于在氨水體系中,溫度、壓力、濃度呈對應的關系。當溫度一定時,氨水體系不同的壓力就對應著不同的氨水濃度。氨水制備器控制氨水濃度的方式就是根據氨水溶液的這一特性,即依據氨水壓力,采用PLC自動控制氨水濃度。具體為:

    (1)先給定液氨的壓力,通過液氨入口調節閥的開度控制液氨進入量,使液氨以一個穩定的流量進入氨水制備器中。

    (2)根據氨氣溶解于水中所生成的氨水的壓力控制工藝水調節閥開度,調節進水流量,從而達到控制氨水濃度的目的。

    就目前化工領域的現場測量技術和手段來說,溫度、壓力的測量相對容易、精準和及時,而流量、成份(濃度)的測量則誤差大、滯后和困難得多;就像電力參數中的電流、電壓的測量比較可靠,而電阻、電容、功率等的測量就比較差強人意一樣。因此,氨水濃度控制的方法相較于其他氨水生產裝置通過測量液氨、工藝水的流量來調節液氨、工藝水調節閥的開度從而控制氨水濃度的方法來說要更方便、更準確、更可靠。

    PLC控制系統可實現全程智能化自動控制,工藝參數可數字顯示集中控制。氨水濃度可隨用戶需求自動連續可調,能夠生產5~32%范圍內各種濃度的氨水,且氨水濃度可精準地控制在±0.3%的誤差范圍之內。氨水成品溫度可隨季節變化自動可調,特別是夏季可產高濃度氨水。裝置即開即停,生產方便、快捷,使氨水生產裝置真正做到了穩定、優質和高產。


    工程案例:


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