氨水制备器的内部结构性能分析

目前国内有些工业氨水装置任然采用的是排管式换热器，这种装置由于换热面积小，换热效果也差，不能一次性制作出合格的氨水，并且在制造过程中需要大量的冷却水，制备的时间也长，这就增加了企业的成本投入获得的收益还小。新式氨水制备器研发的目的在于克服原先技术上的不足，提供一种换热效果好、生产效率高、安全和环保的工业氨水制备装置。

结构性能之设备紧凑、占地面积小

氨水制备系统中所有的设备、仪表、阀门、管路等依照生产工艺流程图集合成撬，安装在一个底盘上，整体运输到现场，现场安装时只需要进行设备进出口的连接即可。设备性能稳定，安装、运输简便，现场施工时间短。

结构性能之氨水浓度调节范围大、误差范围小由于在氨水体系中，温度、压力、浓度呈对应的关系。当温度一定时，氨水体系不同的压力就对应着不同的氨水浓度。氨水制备器对氨水浓度控制的方式就是根据氨水溶液的这一特性，即依据氨水压力，采用PLC自动控制氨水浓度。具体为：

1. 先给定液氨的压力，通过液氨入口调节阀的开度控制液氨进入量，使液氨以一个稳定的流量进入氨水制备器中。

2. 根据氨气溶解于水中所生成的氨水的压力控制工艺水调节阀开度，调节进水流量，从而达到控制氨水浓度的目的。

就目前化工领域的现场测量技术和手段来说，温度、压力的测量相对容易、精准和及时，而流量、成份（浓度）的测量则误差大、滞后和困难得多；就象电力参数中的电流、电压的测量比较可靠，而电阻、电容、功率等的测量就比较差强人意一样。因此，氨水浓度控制的方法相较于其他氨水生产装置通过测量液氨、工艺水的流量来调节液氨、工艺水调节阀的开度从而控制氨水浓度的方法来说要更方便、更准确、更可靠。

结构性能之设备能承受高压

虽然氨水生产的操作压力为常压，氨水制备器不属于压力容器，但由于液氨在夏季气温40℃时的饱和氨气压力为1.55MPa，为适应夏季生产中氨水制备系统这一可能的高压，本体中的4台内部组件（主换热器、液氨蒸发器、氨水冷却器及静态混合器）均为管壳式换热器及管式反应器，是属于能承压的压力容器结构型式，且全部按照压力容器规范制造，并经过1.6MPa耐压试验，符合规范合格品标准。相较于采用板式换热器结构型式的氨水制备器不能承受高压来说，新式氨水制备器更能承受氨水生产中可能的高压力。

结构性能之高效合理的能量利用

因为液氨气化会吸收大量热量，氨气溶于水会放出大量热量，且氨气溶解热远大于液氨气化热。所以新式氨水制备器的冷却水先气化液氨、降低水温后再冷却氨水。这样，一方面液氨气化不需要外加蒸汽热源，另一方面更低温度的冷却水可使生成的氨水得到更好的冷却，保证氨水出口温度在35℃左右，再经过氨水冷却器进一步冷却，确保氨水温度在25℃以下（根据季节气温变化，氨水出口温度可调节）。另外新式氨水装置中氨气溶于水后所释放出来的热量被液氨气化大部分吸收，大大减少了冷却水的用量。因此，生产过程产生的能量得到了充分利用，损耗很低。

结构性能之反应系统安全、稳定

由于氨气以1比700的比例易溶于水，是速度很快的两相反应过程，并伴随放出大量的热，致使氨水温度急速上升，液相体积迅速增大，乃至暴沸；同时氨气溶于水后，气相体积又急剧缩小，系统压力降低，水的沸点也降低，水又易汽化，系统压力又上升。系统的这一涨一缩，冷热的剧烈冲击导致氨气溶解反应过程极不稳定、操作控制困难，系统噪声高、震动大。

结构性能之适应各种原料

氨也是一种很好的絮凝剂。氨溶解于水后会部分离解成NH 和OH-离子而呈弱碱性，而OH-离子会与水中的Ca2+、Mg2+离子结合生成不溶于水的Ca(OH)2和Mg(OH)2沉淀物形成水垢，从而堵塞设备和管道，缩小氨水的流通面积，引起系统压力升高。但是氨水结垢的温度范围不宽，一般在60~70℃左右，只要让氨水在冷却过程中快速通过60~70℃的温度区间，则氨水的结垢就不易在氨水制备器内生成。新式氨水制备器采用了特殊结构的主换热器设备，能够快速地将氨水温度降至常温及以下，有效地解决了水中钙镁离子结垢的难题，使得本装置能够适用多种质量等级的氨源和多种水质的水源作为原料生产氨水。

氨气和水反应剧烈放热，不同比例的氨气和水反应放出的热量不同，所产生的氨水浓度、温度和压力也不同，通过工艺水调节阀调节工艺水流入量，可将氨水浓度精准地控制在±0.3%范围内。