[发明专利]尤其用于合成氨的化学工艺和设备中的废热回收

权利要求书

1.一种用于合成化学产物的工艺，所述工艺包括以下步骤：

在前端段中获得至少一种补充反应物，以及使所述至少一种补充反应物在合成段(10)中发生反应，获得高压液态的所述产物，所述工艺的特征在于：

a)由所述合成段(10)提供的液态产物(11)的至少一部分通过与所述工艺可获取的低于350℃的温度的废热源进行热交换而被加热，获得所述产物的汽化状态或超临界态的可膨胀的流(20)；

b)所述产物的可膨胀的流(20)膨胀以回收能量，获得膨胀的产物流(21)；以及

c)所述膨胀的产物流(21)通过与合适的冷却介质进行热交换而被冷凝，获得产物冷凝物(23)。

2.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述废热源是温度低于350℃的一个或多个工艺物料流。

3.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述废热源是温度在50℃到300℃的范围中的一个或多个工艺物料流。

4.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述废热源包括以下源中的一个或多个：取自所述前端段的工艺物料流；取自合成回路的工艺物料流；来自燃烧过程的烟道气；来自所述前端段的转化过程的烟道气。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的工艺，其中，产物冷凝物(23)的一部分(30)以基本上与所述合成段的压强相同的压强被泵送；接着，通过与所述废热源或另外的废热源进行热交换，所述产物冷凝物的所述部分被加热；在所述加热之后，接着，产物流的所述部分膨胀以回收能量，并冷凝回液态，因此形成闭合环路(35)。

6.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述化学产物是氨，所述液态产物(11)是压强在80巴到300巴的范围中的液态氨。

7.根据权利要求6所述的工艺，其中，压强在100巴到180巴且温度在-30℃到10℃的范围中的所述液态氨通过与所述废热源进行热交换而被加热至250℃，获得超临界氨流；所述超临界氨流接着膨胀至10巴与20巴之间的冷凝压强；接着，所述氨流在与所述冷凝压强相对应的冷凝温度下冷凝，获得低压的氨冷凝物。

8.根据权利要求7所述的工艺，其中，所述冷凝压强为14巴到16巴，且所述冷凝温度为35℃，所述冷凝是由冷凝氨流与环境温度下的冷却空气或冷却水进行热交换实现的。

9.根据权利要求6所述的工艺，其中，所述废热源包括以下源中的一个或多个源：取自前端转化段的低温变换反应器的氨补充合成气；来自所述前端转化段的甲烷化炉的氨补充合成气流出物；来自所述前端段的蒸汽转化炉的烟道气；来自所述合成回路的热产物流。

10.一种用于合成化学产物的设备，所述设备包括适于提供至少一种补充反应物的前端段以及用于使所述至少一种补充反应物反应并获得液态的所述化学产物的高压合成段(10)，所述设备的特征在于，包括能量回收段(50)，所述能量回收段至少包括：

a)热交换器(17)，所述热交换器(17)布置成在由所述合成段输送的液态产物的至少一部分(16)与废热源流(18)之间进行热交换，获得所述产物的汽化状态或超临界态的可膨胀流(20)；

b)膨胀机(13)，所述膨胀机(13)接收汽化状态或超临界态的所述可膨胀流，并输送由所述流的膨胀产生的机械能；以及

c)冷凝器(22)，所述冷凝器(22)在所述膨胀机下游并布置成冷凝所述膨胀机的流出物。

11.一种用于改进生产氨的设备的方法，所述设备包括适于提供补充氨合成气的前端转化段以及高压合成回路，所述方法的特征在于：

a)布置热交换器，所述热交换器用于通过与至少一种低于350℃的温度的废热源进行热交换来加热液态氨产物的至少一部分，使得获得汽化状态或超临界态的被加热的、高压氨流；

b)提供至少一膨胀机(13)，用于使所述氨流膨胀并由所述废热产生能量；

c)提供适于冷凝所述膨胀机的出口的氨流出物的冷凝器(22)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述步骤b)中还提供被连接至所述膨胀机(13)的发动机(14)。