一种冷凝分离设备、化工系统和合成氨化工系统的制作方法

本技术涉及分离提纯，特别是涉及一种冷凝分离设备、化工系统和合成氨化工系统。

背景技术：

1、生产中，常常涉及到对多种气相混合物进行分离提纯。常用的方法包括对气相混合物进行冷却降温，将冷凝温度相较气相混合物其他组分较高的目标产品从气相冷凝为液相，进而实现对目标产品的分离。对于冷凝温度较低的产品，通常需要压缩式制冷机制取冷媒，采用压缩机会带来较大的能耗。

2、以氨合成工艺为例，在氨合成工艺中，其所需的高合成压力带来了极大的能耗，由于低压力合成氨能够降低能耗，因此低压力的合成氨技术成为了合成氨技术研究的方向。氨分离是氨合成工艺中的重要工序，也是合成氨装置增产节能的关键环节之一。目前在氨分离工序中通常使用氨冷冻机压缩制冷的方式适应低压合成氨的需求。然而，氨冷冻机压缩制冷时，合成压力越低，所需冷凝温度也越低，相应地，氨冷冻机的压缩机组的功耗急剧增加，形成了限值低压力合成氨技术的发展。

3、因此，在对氨等冷凝温度较低的产物采取冷凝分离时，需要进一步降低系统能耗。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供一种冷凝分离设备、化工系统和合成氨化工系统，以至少解决现有的低温冷凝分离工序中能耗较高的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、本实用新型公开了一种冷凝分离设备，包括：初级冷却装置、末级冷却装置、分离器和吸收式制冷系统；

4、所述初级冷却装置的进料口用于接收至少包含部分气相目标产品的混合物，所述初级冷却装置的出料口与所述末级冷却装置的进料口连通，所述末级冷却装置的出料口与所述分离器的入口连通，所述分离器的出口用于排出分离后得到的液相目标产品；

5、所述末级冷却装置的冷媒腔室与所述吸收式制冷系统连通，所述吸收式制冷系统用于向所述末级冷却装置供应冷却所述气相目标产品所需的冷媒。

6、可选地，所述初级冷却装置为水冷器。

7、可选地，所述吸收式制冷系统包括：第一吸收器、第一发生器和第一冷却器；

8、所述第一吸收器的第一入口与所述末级冷却装置的冷媒腔室的出口连通，所述第一吸收器的出口与所述第一发生器的入口连通，所述第一发生器的第一出口与所述第一冷却器的换热腔室的入口连通，所述第一冷却器的换热腔室的出口与所述末级冷却装置的冷媒腔室的入口连通。

9、可选地，所述第一冷却器为水冷器。

10、可选地，所述初级冷却装置的冷媒腔室与所述吸收式制冷系统连通。

11、可选地，所述吸收式制冷系统包括：第一低压吸收器、第二低压吸收器、低压发生器、高压吸收器、高压发生器和第四冷却器；

12、所述第一低压吸收器的第一入口与所述末级冷却装置的冷媒腔室的出口连通，所述第二低压吸收器的第一入口与所述初级冷却装置的冷媒腔室的出口连通，所述第二低压吸收器的第二入口与所述第一低压吸收器的出口连通，所述第二低压吸收器的出口与所述低压发生器的第一入口连通，所述低压发生器的第一出口与所述高压吸收器的第一入口连通，所述高压吸收器的出口与所述高压发生器的入口连通，所述高压发生器的第一出口与所述第四冷却器的换热腔室的入口与连通，所述第四冷却器的换热腔室的出口分别与所述初级冷却装置和所述末级冷却装置的冷媒腔室的入口连通。

13、可选地，所述第四冷却器为水冷器。

14、可选地，所述吸收式制冷系统为氨水吸收式制冷系统。

15、可选地，所述冷凝分离设备还包括吸收式冷媒供应装置；

16、所述吸收式制冷系统中至少一个冷却器通过所述吸收式冷媒供应装置供冷。

17、可选地，所述吸收式冷媒供应装置包括蒸发器；

18、所述蒸发器包括相邻的换热腔室和冷媒腔室，所述换热腔室设置有冷媒供应口和冷媒回流口；

19、所述吸收式制冷系统中至少一个冷却器的冷媒腔室的入口与所述换热腔室的冷媒供应口连通，所述吸收式制冷系统中至少一个冷却器的冷媒腔室的出口与所述换热腔室的冷媒回流口连通。

20、可选地，所述吸收式冷媒供应装置为吸收式冷却水供水装置。

21、可选地，所述吸收式制冷系统的热源选择低温余热。

22、可选地，所述低温余热为电解槽热碱液低温余热或合成氨工段低温余热。

23、本实用新型还提供了一种化工系统，所述化工系统包括合成设备和前述的任一种冷凝分离设备；

24、所述合成设备用于将原料气合成为合成产物，所述合成设备的产物出口与所述初级冷却装置的进料口连通。

25、可选地，所述化工系统为合成氨化工系统，所述合成氨化工系统包括氨合成设备和前述的任一种冷凝分离设备；

26、所述氨合成设备用于将氮气和氢气合成为合成氨产物，所述氨合成设备的产物出口与所述初级冷却装置的进料口连通。

27、相对于现有技术，本实用新型所述的冷凝分离设备及化工系统具有以下优势：

28、第一，本实用新型使用吸收式制冷系统提供冷源，进而取消了压缩机的使用，充分降低了系统能耗。第二，这种分段阶梯式的冷却降温方案相较仅使用一个冷却装置而言，能够进一步降低冷却温度，更有利于提高各个冷却装置对应冷却工段内所使用冷媒的传热效率，并且，层级越多，越容易得到更低温度的液态产物，且整体而言，也有助于降低设备能耗。第三，吸收式制冷系统的冷却器采用吸收式冷媒供应装置提供冷媒，降低了吸收式制冷系统的发生压力，降低了热源温度，扩大了吸收式制冷系统适用范围，进而可以利用诸如电解槽热碱液低温余热、合成氨工段低温余热。因此，本实用新型所提供的冷凝分离设备能够较好地分离得到低温液相目标产品，并且设备能耗更低，环保节能性更佳。

技术特征：

1.一种冷凝分离设备，其特征在于，包括：初级冷却装置、末级冷却装置、分离器和吸收式制冷系统；

2.根据权利要求1所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述初级冷却装置为水冷器。

3.根据权利要求1或2所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述吸收式制冷系统包括：第一吸收器、第一发生器和第一冷却器；

4.根据权利要求3所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述第一冷却器为水冷器。

5.根据权利要求1所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述初级冷却装置的冷媒腔室与所述吸收式制冷系统连通。

6.根据权利要求5所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述吸收式制冷系统包括：第一低压吸收器、第二低压吸收器、低压发生器、高压吸收器、高压发生器和第四冷却器；

7.根据权利要求6所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述第四冷却器为水冷器。

8.根据权利要求1-2、5-7中任一项所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述吸收式制冷系统为氨水吸收式制冷系统。

9.根据权利要求1-2、5-7中任一项所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述冷凝分离设备还包括吸收式冷媒供应装置；

10.根据权利要求9所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述吸收式冷媒供应装置包括蒸发器；

11.根据权利要求10所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述吸收式冷媒供应装置为吸收式冷却水供水装置。

12.根据权利要求1-2、5-7中任一项所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述吸收式制冷系统的热源选择低温余热。

13.根据权利要求12所述的冷凝分离设备，其特征在于，所述低温余热为电解槽热碱液低温余热或合成氨工段低温余热。

14.一种化工系统，其特征在于，所述化工系统包括合成设备和权利要求1-13中任一项所述的冷凝分离设备；

15.一种合成氨化工系统，其特征在于，所述合成氨化工系统包括氨合成设备和权利要求1-13中任一项所述的冷凝分离设备；

技术总结
本技术提供了一种冷凝分离设备、化工系统和合成氨化工系统，冷凝分离设备包括：初级冷却装置、末级冷却装置、分离器和吸收式制冷系统；所述初级冷却装置的进料口用于接收至少包含部分气相目标产品的混合物，所述初级冷却装置的出料口与所述末级冷却装置的进料口连通，所述末级冷却装置的出料口与所述分离器的入口连通，所述分离器的出口用于排出分离后得到的液相目标产品；所述末级冷却装置的冷媒腔室与所述吸收式制冷系统连通，所述吸收式制冷系统用于向所述末级冷却装置供应冷却所述气相目标产品所需的冷媒。本技术所提供的冷凝分离设备能够较好地分离得到液相目标产品，并且设备能耗更低，环保节能性更佳。

技术研发人员：陈景润,邬林勇,张峥,文龙
受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司
技术研发日：20231222
技术公布日：2024/12/5