氨冷却回路在变动的负荷下的压力控制

本发明涉及氨合成装置的氨冷却回路。本发明的实施方式涉及一种操作氨冷却回路的方法，从而减少其中由绿色氨合成装置中的特别变动的负荷引起的压力变化，所述绿色氨合成装置即其中氨合成所需的氢气是由可再生能源产生的电力提供动力的水或蒸汽的电解所衍生的。本发明还涉及一种被布置用于实施该方法的氨冷却回路及其用于将氨合成装置改造成绿色氨合成装置的用途。

在大多数当前的氨合成装置或工艺中，通常使用氨冷却回路来冷却正在生产的氨。众所周知的操作原理是在低压下蒸发氨，从而产生低温，该低温反过来用于冷却主工艺流。释放的氨蒸汽随后在氨压缩机中被压缩，并且压缩的蒸汽在氨冷凝单元中通过冷却水或空气而被冷凝。然后收集得到的液氨并将其重新用于冷却。

通常，氨冷却回路中的温度和压力变化相对较小，并且主要由季节变化引起，因为氨合成装置的负荷很少偏离接近满载的负荷。然而，在绿色氨合成装置中，通过电解生产氢气和下游的绿色氨生产高度依赖可再生能源，如风能和太阳能，这种变化发生得更频繁，例如每天约20次变化。在利用例如风能或太阳能时，氨冷却回路中的温度和压力变化是发电的间歇性质所固有的上游变动的氢气负荷的直接结果。在这种情况下，氨冷却回路中的氨冷凝器的效率发生变化，甚至变化到可能需要在该单元(即氨冷凝单元)的设计中考虑应力疲劳的程度。这在损坏设备(此处特别是氨冷凝单元)的风险、设备寿命、沉降操作、特别是成本方面，尤其是对于需要将常规的氨合成装置改装(改造)为绿色氨合成装置的改造项目有重大的影响。

WO 2020113011公开了一种用于分阶段启动风冷式低充量包装氨制冷系统的方法和设备，该系统包括冷凝器盘管进口上的电动阀、主压缩机卸料电动阀、主压缩机管路中的旁路压力调节阀、冷凝器出口上的止回阀和冷凝器风扇的速度控制。因此，该引文涉及一种风冷式(无蒸发)系统，该系统不适用于氨合成装置，后者本质上是大型装置，此外该引文中解决的技术问题主要涉及消除对在启动期间保持油压的独立油泵的需要。

US20200103149也公开了一种风冷式氨制冷系统和方法。在一些实施方式中，风冷式氨制冷系统包括：多个风冷式冷凝器，每个冷凝器具有换热器和至少一个轴流风扇，并且具有能够冷凝气态氨以形成液氨的第一操作状态；以及蒸发器，该蒸发器联接到风冷式冷凝器。该引文的系统和方法不适用于氨合成装置，因为同样地，后者本质上是大型装置。此外，为了解决与系统中的负荷相关的问题，该引文教导在风冷式冷凝器和蒸发器之间提供过冷器，以降低液氨的温度，从而降低系统上的负荷。

因此，本发明的目的是提供一种稳健的氨冷却回路，其能够承受氨合成装置中变动的负荷，特别是在绿色氨合成装置中，即其中氨合成所需的氢气是由可再生能源产生的电力提供动力的水或蒸汽的电解衍生的。

本发明解决了这一目的和其他目的。

因此，在第一方面中，在第一一般实施方式中，本发明是一种操作氨冷却回路的方法，所述氨冷却回路是氨合成装置的氨冷却回路，所述氨合成装置包括用于生产氨产物气体流的氨合成转化器，所述方法包括：

i)使用(即通过提供)换热介质(例如氨产物气体流)在氨蒸发器中蒸发氨液体流，以产生氨蒸汽流，其中所述换热介质是来自氨合成装置的氨合成转化器的氨产物气体流；

ii)在氨压缩机中压缩氨蒸汽流，以产生压缩的氨蒸汽流；

iii)使用(即通过提供)诸如冷却空气或冷却水的冷却介质在氨冷凝单元中冷却压缩的氨蒸汽流，以产生冷凝的氨流和冷却介质回流；

iv)取出冷凝的氨流并将其收集在氨蓄积器中；

v)从氨蓄积器中取出所述氨液体流；

其中所述方法进一步包括：

iii-1)根据压缩的氨蒸汽流的压力来调整氨冷凝单元内冷凝的氨的液位，其中氨冷凝单元是管壳式换热器，其具有在壳侧通过的冷凝的氨，以及在管侧通过的冷却介质(其是水(即冷却水))。

应当理解，术语“使用”与术语“通过提供”可以互换使用。

应当理解，冷却介质是水，其与术语“冷却水”可互换使用。

应当理解，氨合成装置包括氨合成转化器，用于从包括氢气和氮气的氨合成气生产氨产物气体流。

应当理解，在通过电解水或蒸汽提供氢气的情况下，氨合成装置是绿色氨合成装置。因此，绿色氨合成装置在本文中被定义为这样的氨合成装置：其中氨合成所需的氢气由通过可再生能源如风能、太阳能或水力产生的电力提供动力的水或蒸汽的电解提供。

术语“包含(comprises)”包括“仅包含(comprises only)”，即“由...组成”。

术语“适当地”是指可选的，即可选的实施方式。

术语“本发明(present invention)”或简称“发明(invention)”和“本申请(present application)”可互换使用。

术语“第一方面”，例如“本发明的第一方面”是指操作氨冷却回路的方法。术语“第二方面”是指“氨冷却回路”。术语“第三方面”是指氨冷却回路用于改造氨合成装置的用途。术语“第四方面”是指包括氨冷却回路的氨合成装置。

以下结合一个或多个实施方式提供其他定义。

来自氨压缩机的排出压力(即压缩的氨蒸汽流的压力)取决于氨蒸汽的冷凝温度，该冷凝温度同样取决于氨冷凝单元中的冷却介质温度及其效率。本发明能够改变氨冷凝单元的效率和/或冷却介质温度的流量和温度，从而减少压力变化。

因此，通常预期的是，氨合成装置中负荷(下文也称为“负荷”)的降低将建议通过在氨冷凝单元中尽可能多地冷却来降低冷却回路的压力，以节省压缩能量，因为在氨冷凝单元的出口处的冷凝的氨流的温度决定了氨冷却回路的压力(其在该温度下为饱和压力)，与之相反，本发明的目的在于保持冷却回路中的压力，从而避免设备(氨冷凝单元)应力疲劳从而减少设备寿命的风险。

如本文所用，术语“负荷”是指在氨合成装置中用于进行氨合成的氢气进料相对于正常操作负荷(100％负荷)的百分比。假设装置的氨生产能力与所使用的氢气进料成正比。因此可以理解，10％的负荷意味着用于氨合成的氢气相对于正常操作为10％。所使用的氢气来自水(蒸汽)电解，这在本领域是众所周知的。满负荷是指100％负荷，并且相当于氨合成装置的正常操作。

如本文所用，术语“正常操作”是指负荷为100％(100％负荷)的条件，并且去往氨冷凝单元的冷却水被设置为夏季白天条件下的典型值，例如29℃。

为了本申请的目的，正常操作可替代地被视为氨合成装置的操作，其中氨合成转化器在基本上对应于全容量(100％)的负荷下运行，因此相对于氨合成转化器的设计值变化±15％，例如±10％的微小差距，即被引导通过其中的氨合成气是转化器设计值的85-115％，例如转化器设计值的90％、95％、100％、105％、110％。

转化器的设计值适当地用空速(SV)来表示，例如转化器(反应器)的设计值是催化剂模块的第一催化剂床上的空速，其在20000至50000Nm

应当理解，在变动的负荷下，反应器在与正常负荷(因此与全容量)显著不同的负荷下运行，其变化较大幅度大于±15％，即被引导通过其中的工艺气体例如是反应器设计值的5-80％，或者例如是反应器设计值的120％或125％。

氨合成气包含氢气(H

在进行根据步骤iii-1)的本发明的方法时，通过控制氨冷凝单元的效率来减弱或消除压力变化。这是通过例如在氨冷凝单元的出口处提供阀来调整冷凝的氨的液位(即，在氨冷凝单元的壳侧中冷凝的氨的液位)来实现的。根据氨压缩机的排出压力，通过氨冷凝单元中的液位适当地调节该阀。

氨冷凝单元是管壳式换热器，例如U管型，以及直管型，例如单程管侧或双程管侧。冷却介质是冷却水，例如来自冷却塔的冷却水。例如，在正常装置操作期间(100％负荷，夏季白天条件)，冷却水温度例如为29℃，但在夏季可能会增加到例如32℃，或在夜间显著下降，例如下降到例如23℃甚至更低，从而也会导致温度和压力变化。因此，即使在相同负荷(100％负荷)下操作时，与正常操作相比，较高或较低的冷却水温度也可能导致排出压力的显著变化，即冷却回路中的压力变化，从而使最大允许压力变化超出避免应力疲劳所需的阈值，这将在下面变得更加明显。

例如，在装置中的负荷相对于正常的100％负荷降低到10％的情况下，排出压力和温度发生显著变化，例如，相对于正常操作，压力波动降低到-10％、-20％或更多，从而导致应力疲劳的风险，如上文进一步所述。通过相对于正常操作有意地降低氨冷凝单元的效率来减弱或消除这些变化。

根据本发明，在步骤iii-1)中，管壳式换热器是具有在壳侧通过的冷凝的氨和在管侧通过的冷却介质(其是水，即冷却水)的管壳式换热器。

在一个实施方式中，在iii-1)中，氨冷凝单元冷凝的氨的液位使得相对于正常操作，氨冷凝单元的70％或更小、例如65％或更小、例如60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、20％或更小、例如10-75％的用于换热的表面积是可用的。

因此，在氨冷凝单元是例如管壳式换热器的情况下，管壳式换热器具有在壳侧中的冷凝的氨和在管侧中的冷却水，相对于在正常条件下操作时，其中30％或更多的管(即管束)有意地被冷凝的氨覆盖。应当理解，在正常条件下，在氨冷凝单元中的冷凝的氨的液位不一定使得氨冷凝单元中的100％的用于换热的表面积是可用的。在正常条件下，通常约95％的用于换热的表面积是可用的。

因此，当氨合成装置以变动的负荷，特别是低于正常负荷(100％负荷)操作时，管道可能在某种程度上“淹没”在冷凝的氨中，使得进入氨冷凝单元的压缩的氨蒸汽流与正常条件相比暴露于更小的冷却表面积，因为许多管道被浸没在冷凝的氨中。例如，当以较低的负荷(例如正常负荷的10％或40％)操作时，在氨冷凝单元中将较少需要使用较高的表面积。

当在例如10％负荷下操作氨合成装置时，来自氨压缩机的排出压力降低，并且排出压力的变化(即冷却回路中相对于正常操作的压力变化)可能大于避免应力疲劳所需的阈值，从而导致设备应力疲劳的更高风险。压力变化也可能是冷凝的氨温度(即，氨冷凝单元的出口温度)变化的结果，例如由于在夜间或冬季使用的来自冷却塔的冷却水的温度明显较低，同时仍在正常负荷下操作。已经发现，冷却水温度变化的影响也可能与负荷减少的影响相复合，从而在氨冷却回路中引起显著的压力变化，从而使设备进入应力疲劳状态。

这种压力变化尤其会导致氨冷凝单元中达到最大允许压力变化的风险，该最大允许压力变化为正常操作(即在正常负荷下操作时)的设计压力的-15％。例如，氨冷凝单元的正常操作的设计压力为25barg(高于大气压25bar)。在10％负荷下操作，例如在夜间与25℃的冷却水温度一起操作，可能会导致相对于机械设计压力的-15％的压力变化，即3.75barg(根据ASME标准ASME BPVC VIII.2-2019，25barg的15％)，如果例如氨冷凝单元内的冷凝的氨的液位保持不变(如当负荷为100％并且冷却水温度为白天的温度(例如29℃)时)。如果机械设计压力的变化高于该3.75barg的阈值，即大于-15％的变化，例如-20％，则设备应力疲劳和设备寿命的风险即将发生。

通过进行步骤i)，通过仅暴露70％或更少的可用表面积来调整氨冷凝单元中的液位，相对于正常操作，氨冷凝单元的相对效率降低，从而减弱或消除压力变化。

如本文所用，术语“相对效率”是指氨冷凝单元相对于正常操作的可用表面积的百分比。因此，在正常操作下，氨冷凝单元的相对效率为1(100％)。

由此，实现了能够承受氨合成装置中从白天到晚上的变动的负荷和/或温度条件的稳健的氨循环回路，特别是当氨合成装置被改造成绿色氨合成装置时，或者在新的绿色氨合成装置被建立时。在绿色氨合成装置中，由于可再生能源的间歇性质，面临变动的负荷变得不可避免。此外，绿色氨装置通常计划在可再生能源(如太阳能)可用性高的世界地区安装和操作，因此也计划在室外温度昼夜变化显著的地区安装和操作。例如，夜间显著较低的温度导致了在来自冷却塔的冷却水中具有显著较低温度的挑战，从而与使氨冷凝单元中的设计压力的允许变化达到高于上述3.75barg的阈值的值的变化的负荷相复合。

术语“稳健”是指无论例如负荷变化和/或外部温度变化如何，都能在氨冷却回路中实现稳定的压力，从而防止设备应力疲劳从而缩短设备寿命(例如氨冷凝单元的寿命)的风险。

如本文所用，术语“氨冷却回路”与氨合成领域中常用的“氨制冷回路”具有相同的含义。

在一个实施方式中，该方法还包括：

iii-2)根据压缩的氨蒸汽流的压力调整去往氨冷凝单元的冷却介质的流量；和/或

iii-3)通过将一部分冷却介质回流再循环来调整被引导至氨冷凝单元的冷却介质的温度。

因此，通过本发明，还可以根据步骤iii-2)通过调节去往氨冷凝单元的冷却介质的流量来实现稳健的氨循环回路，该冷却介质同样适当地是冷却水，从而还提供了可以单独使用或与iii-1)或iii-3)组合使用的简单替代方案。在进行步骤iii-2)时，通过例如在通往氨冷凝单元的冷却介质入口处提供阀来调整冷却介质的流量，并且其通过氨压缩机的排出压力调节。流量也被调整为足够高以防止氨冷凝单元中不希望有的结垢。

通过本发明，还根据步骤iii-3)通过控制氨冷凝单元中的温度(即冷却介质温度)经由将一部分冷却介质回流(即在氨冷凝单元中使用后的冷却介质)再循环来实现稳健的氨冷却回路，从而还提供了可以单独使用或与iii-1)或iii-2)组合使用的简单替代方案。例如通过在与进入的冷却介质混合之前在冷却介质回流中提供阀来控制再循环的量，并且其通过氨压缩机的排出压力调节。由于冷却水被用作冷却介质，因此在再循环中提供泵。还应理解，术语“将一部分冷却介质回流再循环”是指与进入的冷却介质混合，如上所述。

在本申请中，步骤i)中的氨蒸发器的换热介质是来自氨合成装置的氨合成转化器的氨产物气体流。因此，氨冷却回路被集成在氨合成装置的氨合成转化器的下游。由此冷却的氨产物气体被适当地分离成产物氨和氨产物气体再循环流，该再循环流被引导到氨合成工艺或装置的氨合成转化器，并且其另外可用于在进入氨蒸发器之前冷却氨产物气体。

在一个实施方式中，步骤i)在多个氨蒸发器中进行，例如在两个串联或并联布置的氨蒸发器中进行。

在一个实施方式中，在进行步骤ii)即氨蒸汽压缩之前，将氨蒸汽流引导至用于产生所述氨蒸汽流的分液罐(knock-out drum)。氨压缩机因此受到保护，因为氨蒸汽流中的任何液滴都被去除。

在一个实施方式中，从氨蒸发器中取出氨液体吹扫流，将其引导至氨分离单元，例如闪蒸器，用于产生分离的氨蒸汽流。在一个特定的实施方式中，在步骤ii)中将分离的氨蒸汽流直接进料到氨压缩机，或者与来自分液罐的所述氨蒸汽流合并，即在进行步骤ii)之前。氨压缩机因此仍然受到保护，因为氨蒸汽流中的任何液滴都在氨分离单元(例如闪蒸器)以及在如上所述在分液罐中被去除。氨分离单元还可以被布置用于接收氨产物气体并作为塔底流出物液体氨产物排出。

在一个实施方式中，步骤ii)在多级氨压缩机(例如二-三级氨压缩机)中进行。

适当地，将来自氨分离单元(例如，闪蒸器)的分离的氨蒸汽送至多级氨压缩机的第一级。

应当理解，在整个本申请中，术语“氨压缩机的排出压力”在使用多级氨压缩机时是指最下游的压缩机。还应理解，当提及氨冷却回路中的压力变化时是指来自氨压缩机的排出压力，其与氨冷凝单元中的压力相同。

在一个特定的实施方式中，步骤ii)在使用级间分液罐的多级氨压缩机中进行。同样，提供分液罐是为了通过去除氨蒸汽流中的任何液滴来保护氨压缩机。

在正常操作情况下，氨合成装置的负荷很少偏离满负荷(100％负荷)，因此氨压缩机喘振的风险通常较低。现在还发现，负荷变化可以通过氨压缩机的特定防喘振控制来进一步减弱或消除。

当负荷变化并降低到例如正常负荷的40％或10％时，氨压缩机中喘振的风险增加。如本领域中众所周知的，喘振是压缩机中的严重技术问题，通过压缩机的流动因喘振而逆转，并且必须防止喘振以避免损坏压缩机。

防喘振系统使用压缩机周围的仪器，包括喘振控制器，其通过算法监测压缩机的性能，从而监测其操作何时接近喘振条件。例如，携带氨蒸汽的吸入管线和携带压缩的氨蒸汽的排出管线的流速、压力和温度被馈送到喘振控制器中，并且当达到喘振条件时，通过流量控制阀将来自排出管线的气体再循环到吸入管线，以保持氨压缩机中的正向流动。

在正常操作期间，不需要防喘振系统，但是当负荷变化并且降低到例如10％时，因此氨压缩机的较低容量可以通过压缩机电机中的速度控制器和/或通过使用如上所述的防喘振系统来管理。然而，这导致热的氨蒸汽在氨压缩机上游再循环，随之而来的风险是其中的金属部件的温度达到高于28℃的温度变化，这就需要取出压缩机或压缩机部件进行应力疲劳分析。

因此，在另一个实施方式中，步骤ii)还包括在氨压缩机中提供防喘振系统，例如防喘振阀，即反冲阀，和可选的流量调节阀；以及通过氨压缩机的防喘振阀和可选的流量调节阀进一步将压缩的氨蒸汽流的又一部分再循环，即专用的工艺再循环流，例如至多其流量的10％，例如至多其流量的1％。

因此，可以实现连续流动以防止氨压缩机或其中的金属部件中的应力疲劳的风险，因为控制流动是为了将氨压缩机的金属部件的温度变化保持在低于28℃，从防喘振阀的几乎关闭位置到打开位置。虽然防喘振系统专用于氨压缩机的保护，但专用的工艺再循环流能够以简单的方式进一步保护附加设备，如管道和用于氨压缩机最后阶段的防喘振冷却器。

由此，通过防止设备(不仅是氨冷凝单元，而且是所述附加设备)中应力疲劳的风险，进一步增强了氨冷却回路的稳健性。

在根据第一方面的第二一般实施方式中，本发明是一种操作氨冷却回路的方法，所述氨冷却回路是氨合成装置的氨冷却回路，所述氨合成装置包括用于生产氨产物气体流的氨合成转化器，所述方法包括：

i)使用换热介质在氨蒸发器中蒸发氨液体流，以产生氨蒸汽流，其中所述换热介质是来自氨合成装置的氨合成转化器的氨产物气体流；

ii)在氨压缩机中压缩氨蒸汽流，以产生压缩的氨蒸汽流；

iii)使用冷却介质在氨冷凝单元中冷却压缩的氨蒸汽流，以产生冷凝的氨流和冷却介质回流；

iv)取出冷凝的氨流并将其收集在氨蓄积器中；

v)从氨蓄积器中取出所述氨液体流；

其中所述方法进一步包括：

-根据压缩的氨蒸汽流的压力调整去往氨冷凝单元的冷却介质的流量；和/或

-通过将一部分冷却介质回流再循环来调整被引导至氨冷凝单元的冷却介质的温度。

以上结合根据第一一般实施方式的相应实施方式进一步叙述了相关联的益处。

在第二方面中，本发明还包括一种被布置用于实施根据上述实施方式中任一个的方法的氨冷却回路。

该氨冷却回路包括：

-被布置为接收氨液体流并提供氨蒸汽流的氨蒸发器，所述氨蒸发器被布置为接收来自氨合成装置的氨合成转化器的氨产物气体流作为换热介质；

-被布置为接收氨蒸汽流并提供压缩的氨蒸汽流的氨压缩机；

-被布置为接收压缩的氨蒸汽流并提供冷凝的氨流的氨冷凝单元，所述氨冷凝单元是被布置为接收冷却介质的管壳式换热器，所述冷却介质是水，即冷却水，其中冷凝的氨在壳侧通过，而冷却水在管侧通过；

-被布置为接收冷凝的氨流并提供氨液体流的氨蓄积器。

氨冷却回路不包括在空气冷凝单元冷凝器和氨蒸发器之间的过冷器，该过冷器被布置为从风冷式冷凝器流到氨蒸发器的氨液体流中去除热量。

在第三方面，本发明包括根据本发明第二方面的氨冷却回路用于将氨合成装置改造成绿色氨合成装置的用途。因此，将本发明的氨冷却回路适当地改装为氨合成装置的氨冷却回路，所述氨合成装置被改造(改装)为绿色氨合成装置，即其中氨合成所需的氢气由可再生能源如风能、太阳能或水力产生的电力提供动力的水或蒸汽电解提供的氨合成装置。

在第四方面中，本发明包括一种氨合成装置，适当地为绿色氨合成装置，其包括被布置用于实施根据上述实施方式中任一个的方法的氨冷却回路，所述绿色氨合成装置被定义为这样的氨合成装置：其中氨合成所需的氢气由可再生能源如风能、太阳能或水力产生的电力提供动力的水或蒸汽电解提供。

因此，该氨合成装置适当地包括：

-根据本发明的第二方面的氨冷却回路；

-被布置为接收包括氢气和氮气的氨合成气并提供氨产物气体流的氨合成转化器；

-被布置为接收水或蒸汽并提供所述氢气的电解单元。

应当理解，在电解单元由可再生能源如风能、太阳能或水力产生的电力提供动力的情况下，氨合成装置是绿色氨合成装置。

本发明的第一方面的任何实施方式和相关优点可以结合本发明的第二、第三和第四方面使用。

图1显示了正常操作下氨冷却回路的典型设置。

图2显示了根据本发明的具有变动的负荷的一个实施方式，其中通过控制氨冷凝单元中冷凝的氨的液位来操作氨冷却回路。

图3显示了根据本发明的具有变动的负荷的一个实施方式，其中通过将冷却介质回流的一部分与氨冷凝单元中的冷却介质混合和/或通过控制冷却介质的流量来操作氨冷却回路。

参考图1，显示了在正常操作(100％负荷，夏季白天的典型条件，其中冷却水温度为例如29℃)下的氨冷却回路。氨冷却回路被设置在氨合成装置中氨合成转化器的下游。从其中设置有驱动单元10’的氨压缩机10，产生压缩的氨蒸汽流1。排出压力(即氨蒸汽流1的压力)通常在正常操作条件下为约13barg。在氨冷凝单元20中，压缩的蒸汽流被冷却，从而以与上游压力大约相同的压力(即约13barg)下产生冷凝的氨流2。为了冷却，来自例如冷却塔的冷却介质(冷却水3)(这里是29℃的冷却水)进入氨冷凝单元20，并作为冷却介质回流4离开。冷凝的氨流2被收集在氨蓄积器30中，然后作为氨液体流5循环。使用来自氨合成转化器(未示出)的氨产物气体8、9作为换热介质，在氨蒸发器40中在低压下蒸发氨液体流5。由此产生的氨蒸汽流6被引导至分液罐50以去除任何液滴，然后作为氨蒸汽流7被排出，并最终在氨压缩机10中被压缩，从而使回路闭合。由于负荷(100％负荷，即正常操作)在较长时间内是稳定的，因此没有用于控制冷却回路中压力的专用装置。

使用可再生能源来生产氨将在一天中提供氢气的进料气体流速的波动，导致相对于正常操作的变动的负荷，从而在氨循环回路中产生许多并且可能还有突然的压力波动。此外，昼夜温度之间的显著变化导致冷却水温度的显著变化(因为该冷却水通常来自冷却塔)，从而也显著影响氨冷凝单元的出口温度，从而影响压缩的氨流的排出压力。这些通过根据本发明的方法得到解决，即减弱或甚至消除。

因此，参考图2，通过控制氨冷凝单元20的效率，即氨冷凝单元(管壳式换热单元)中可利用的表面积的多少用于换热，压力变化(压缩的氨流1的排出压力的压力变化)被减弱或消除。如图所示，通过在氨冷凝单元20的出口处设置阀20’来调整在氨冷凝单元20的壳侧冷凝的氨的液位。阀门由氨压缩机的排出压力(如由PC 20”’表示)适当地调节，可选地也可由氨冷凝单元20中的液位(如由LC 20”表示)调节。

在装置中的负荷相对于正常的100％负荷降低到例如10％，并且这可能与夜间降低的冷却水温度进一步复合的情况下，排出压力和温度发生显著变化，通过有意地降低氨冷凝单元的效率来减弱或消除这些变化。这是通过如下实现的：调整氨冷凝单元20中冷凝的氨的液位，从而通过有意地用冷凝的氨部分地覆盖氨冷凝单元中的管，使得其中用于换热的表面积相对于在正常条件下操作(正常操作)时可用的表面积更少。冷却介质3是从冷却塔供给的冷却水。

参考图3，通过调整去往氨冷凝单元20的冷却介质的流量和/或通过控制去往氨冷凝单元20的冷却介质3的温度，减弱或消除压力变化(压缩的氨流1的排出压力的压力变化)。因此，在前一种方法中，通过调整去往氨冷凝单元20的冷却介质3(例如空气或水)的流量而减弱或消除压缩的氨流1的排出压力的压力变化。通过阀20

实施例

下表显示了氨合成装置的氨冷却回路在不同负荷下相对于正常操作(100％负荷，白天的冷却水入口温度为例如29℃)的温度和压力变化，使用冷却水作为冷却介质的氨冷凝单元的负载，以及氨冷凝单元在变动的负荷和夜间冷却水入口温度下的相对效率。总的来说，压力变化是冷凝的氨的温度(即氨冷凝器的出口温度)的变化的结果，该温度变化是由较低的冷却水入口和/或氨冷凝单元由于低负荷而尺寸过大导致的。

表中相对效率为100％的值基本上对应于根据图1的冷却回路的操作，因此，导致压力变化的负荷和冷却水温度的变化没有被适当地减弱，以避免达到相对于氨冷凝单元的机械设计压力的100％负荷的最大允许压力变化的-15％的阈值，即25barg的15％(3.75barg)。

例如，如果改变氨产量，使负荷为40％，并且夜间冷却水温度降至23℃，并且通过不减少其中用于换热的可用表面积使氨冷凝单元的相对效率保持不变(100％)，则达到-15％的阈值(13.1–3.75＝9.3barg)。然而，如关于图2所述，通过部分“淹没”氨冷凝单元的管(管束)，使相对效率为60％，压力变化仅为-5％，因此是可接受的。

表

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