合成氨厂氮氢气压缩机级间废热利用技术研究

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中图分类号： TH45 文献标识码： A d0j：10.3969/j.issn.1005-0329.2013.04.012Study on the Utilization of Inter·stage W aste Heat of Nitrogen and HydrogenCompressor in Synthes Ammonia PlantGAO Wei，WANG Zhen-hui，LI Na(Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China)Abstract： The method was put torword that it can reduce the temperature of compresr inlet gas and get the purpo of increas-ing compressor air displacement by using lithium bromide absorption chiller and the waste heat of multi·stage compressor inter·-stage.The modeling and simulation of system are conducted.When three·stage waste heat is used，the temperature of compressorinlet gas can drop from 35C to 15C.The productivity therefor can increase by about 10% 。

Key words： synthetic ammonia；nitrogen and hydrogen compressor；inter-stage；waste heat1 前言近年来，我国煤化工取得了长足的进步，高压合成工艺用多级压缩机的数量也不断增加。在合成氨工艺中普遍采用多级压缩、级间冷却的方法来满足合成过程中需要的高压条件。在多级压缩过程中，各段压缩出口气体的温度可达到 130℃左右，为了降低压缩功和满足工艺要求，在进入下- 级压缩之前，必须将其温度降低到 4O℃ 以下 。这-部分热量现在没有得到有效的利用。利用这些废热中的部分能量，采用溴化锂吸收式制冷，并将得到的冷量用于降低-级压缩机人口气体温度，达到增加压缩机排气量的目的。

2 热力计算模型的建立利用废热中的部分能量，采用溴化锂吸收式收稿日期 ： 2012-10-16制冷，物理模型如图 1所示。

溴化锂吸收式制冷机- 笞图 1 物理模型2.1 压缩机各级出口温度的计算据文献[3]计算混合气体的绝热指数 ：古1∑ 1 (1) f- -对于大型压缩机压缩过程的指数可选取 凡k，所以各级出口温度：， ，- (2)52 FLUID MACHINERY Vo1.41，No.4，2013各级的出口温度 与绝热指数 ki、压缩比及进口温度 有关。当-级入口温度降低后，排气温度也随之降低。

2.2 热量的计算采用焓差的方法计算热量：gH - (3)而各温度下气体的焓值计算式为：r日风I c d71 (4)其中， 为基准焓值，根据溴化锂制冷机对热源的要求，结合工程实际。选取溴化锂制冷机的热源为 90～80C的热水。根据换热器的设计原则，选取冷热流体之 间的最小传热温差 为10C，故选然热器出口气体温度为90℃。在此计算中采用气体 90C时的焓值为基准焓值。混合气体压缩后每级可利用热量的函数关系式：r .2QfqNNMf%jdT (5)J 90I，N (6)混合气体的摩尔质量： ∑Miy (7) ， 、可以利用的废热总量：Q∑q (8)2.3 冷量的计算在对压缩机进口气体进行降温时，由于混合气体中含有水分，故在冷却过程中会有水分析出。

由此可见溴化锂吸收式制冷机的冷量不能全部用于降低压缩机进口气体温度，还有部分被混合气体中的水吸收。

2.3.1 水分析出潜热冷量的计算由于混合气体的组分对气体含湿量的影响不大，可以将此混合气体的含湿量按理想气体处理。