本实用新型涉及一种氨水配制装置，主要用于工业氨水的生产，属于化工生产技术领域。
背景技术：
氨是一种无色气体，有强烈的刺激气味。其极易液化，在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压至700～800KPa，气态氨就液化成无色液体。液氨加热或减压就可气化，气化时吸收大量的热(20℃，1187.2kj/kg)。氨极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨，溶于水时放出巨大的热(20℃，764.1kj/kg液氨)。氨的水溶液俗称氨水。市售工业氨水的浓度为25％～28％。
氨水呈弱碱性，广泛应用于化工、化肥等行业。在化工上主要用于中和酸，或用于吸收含有酸性气体的尾气，使用数量巨大。有时，市售氨水的浓度不符合使用要求，在使用时还需要稀释配制稀氨水。另外，运输同等质量的有效氨，市售氨水运输费用约是液氨运输费用的四倍。可见，采用液氨配制氨水的方法务实而经济。
液氨溶于水配制氨水，并非易事，一是因为液氨压力高，二是气化吸热，溶解放热，如果装置设计不合理或操作不当，有可能发生安全事故。近年，国内出现了多种配制氨水的装置，但都存在很多问题。
中国专利公开的一种内循环冷却氨水制备装置(CN204563951U)和氨水制备系统(CN205288123U)，都采取先将液氨气化再溶解的方式，存在钢瓶内的氨不能彻底用尽，浪费部分原料，更换钢瓶时难免部分逸出，污染环境，安全风险高的问题。
中国专利公开的一种配制氨水的装置(CN201148352Y)，采用液氨直接溶解的方式，同样存在着钢瓶内的氨不能彻底用尽，浪费部分原料，更换钢瓶时难免部分逸出，污染环境的问题。另外，尾气采用循环水吸收，而循环水无冷却设施，在夏季温度较高时，吸收塔顶难免有氨气逸出，污染环境。
中国专利公开的一种液氨稀释装置及其使用方法(CN105561818A)，采用“超级吸氨器”使液氨直接溶于水。上海威亮化工科技有限公司推出的液氨制备氨水的超级吸氨新工艺，与该专利报道的技术类似。该装置生产能力大，但结构复杂，投资费用高，且要准确计量液氨与软水的流量，操作难度高，灵活性差，此外，同样存在着液氨钢瓶或槽车内的氨不能彻底用尽，浪费部分原料的问题。
一些中小企业使用不同浓度的氨水，而且每种浓度的氨水需求数量不多，这就要求氨水配制装置操作灵活。目前，尚无合适的氨水配制装置及方法。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，研究设计了一种氨水配制装置，彻底用尽液氨钢瓶内的氨，充分利用液氨的气化热，节约能耗，操作简单、灵活，成本低，过程安全。
本实用新型的技术方案是：一种氨水配制装置，包括循环泵和冷却器，循环泵的出口与冷却器的管程入口连接，其中，还包括液氨钢瓶、缓冲罐、喷射器和配氨罐，液氨钢瓶设有气氨出口和液氨出口，气氨出口位于液氨出口的上方，气氨出口与缓冲罐的气氨入口连接，液氨出口与缓冲罐的液氨入口连接，缓冲罐的出氨口与喷射器的真空口连接，喷射器的入口与冷却器的管程出口连接，喷射器的出口与配氨罐顶部的循环入口连接，配氨罐底部的出料口与循环泵的入口连接；
所述缓冲罐的外部设有夹套Ⅰ，配氨罐的外部设有夹套Ⅱ，夹套Ⅰ的出口与夹套Ⅱ的入口连接，夹套Ⅱ的出口与冷却器的壳程入口连接；
所述循环泵的出口分别连接氨水管和取样管。
本实用新型中，所述液氨钢瓶的液氨出口依次通过液氨瓶阀、液氨管、液氨阀和压力管道视镜与缓冲罐的液氨入口连接，液氨钢瓶的气氨出口依次通过气氨瓶阀、气氨管和气氨阀与缓冲罐的气氨入口连接；
所述缓冲罐的出氨口通过加氨阀连接喷射器的真空口；
所述配氨罐底部的出料口通过泵前阀与循环泵的入口相连，循环泵的出口通过泵后阀与冷却器的壳程入口相连接；
所述循环泵的出口通过氨水阀连接氨水管，通过取样阀连接取样管。
所述缓冲罐的内部设有插底管，插底管的顶部连接出氨口，缓冲罐的顶部设有放空口和测压口，放空口通过放空阀Ⅰ连接放空管Ⅰ，测压口连接压力-真空两用计Ⅰ。
所述配氨罐的内部设有温度计套管和导筒，温度计套管内插入温度计，导筒内插入液位计的浮筒，配氨罐的顶部设有放空口、测压口和加水口，其中放空口通过放空阀Ⅱ连接放空管Ⅱ，测压口连接压力-真空两用计Ⅱ,加水口通过加水阀连接供水管。
所述喷射器为水喷射真空泵。
所述循环泵为无泄漏泵，循环泵的出口处连接压力表。
所述冷却器为列管式换热器，其中冷却器的管程走循环氨水，冷却器的壳程走冷却水，冷却器的壳程出口通过循环水回水阀连接循环水回水管。
本实用新型的有益效果：
(1)液氨钢瓶内的氨通过自身压力流出，并结合真空吸出，无残留，无浪费；
(2)循环水依次流经缓冲罐的夹套、配氨罐的夹套和体外强化换热的冷却器的壳程，利用液氨气化吸热先冷却自身，再用于冷却溶解放热升温的氨水，节能降耗；
(3)装置全封闭操作，避免氨气挥发逸出污染环境，并设有多种仪表监测操作过程，过程安全；
(4)装置投资省，间歇操作，可用于配制各种浓度不同数量的氨水，操作灵活。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1液氨钢瓶；2缓冲罐；3喷射器；4配氨罐；5循环泵；6冷却器；7液氨瓶阀；8气氨瓶阀；9液氨管；10气氨管；11循环水上水管；12循环水上水阀；13插底管；14夹套Ⅰ；15压力管道视镜；16液氨阀；17气氨阀；18放空阀Ⅰ；19放空管Ⅰ；20压力-真空两用计；21加氨阀；22出氨口；23夹套Ⅱ；24导筒；25温度计套管；26浮筒；27温度计；28液位计；29放空管Ⅱ；30压力-真空两用计Ⅱ；31供水管；32放空阀Ⅱ；33加水阀；34循环水回水管；35循环水回水阀；36氨水管；37泵后阀；38氨水阀；39取样阀；40取样管；41压力表；42泵前阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示为本实用新型的氨水配制装置，包括液氨钢瓶1、缓冲罐2、喷射器3、配氨罐4、循环泵5和冷却器6。液氨钢瓶1下部的液氨出口依次通过液氨瓶阀7、液氨管9、液氨阀16和压力管道视镜15与缓冲罐2上部的液氨入口连接，液氨钢瓶1上部的气氨出口依次通过气氨瓶阀8、气氨管10和气氨阀17与缓冲罐2上部的气氨入口相连连接，其中气氨出口位于液氨出口的上方。缓冲罐2上部的出氨口22通过加氨阀21连接喷射器3侧部的真空口，喷射器3底部的出口与配氨罐4顶部的循环入口连接，配氨罐4底部的出料口通过泵前阀42与循环泵5的入口连接，循环泵5的出口通过泵后阀37与冷却器6的管程入口相连接，冷却器6的管程出口与喷射器3顶部的入口连接。缓冲罐2的外部设有夹套Ⅰ14，配氨罐4的外部设有夹套Ⅱ23，夹套Ⅰ14上部的出口连接配氨罐4的夹套Ⅱ23底部的入口，配氨罐4的夹套Ⅱ23上部的出口连接冷却器6下部的壳程入口。
本实施例中，液氨钢瓶1用于盛装液氨，采用标准的工业液氨钢瓶，有400L(装200kg)和800L(装400kg)两种规格，液氨钢瓶1卧式放置，两个瓶阀垂直于地面，液氨瓶阀7位于气氨瓶阀8的正下方。为协助控制氨水浓度，设置与地面齐平的地磅，将液氨钢瓶1置于其上。
缓冲罐2采用HG/T 3109-2009规定的立式椭圆形封头、可拆盖的储罐，容积100L，满足低压操作的要求。夹套Ⅰ14底部的入口通过循环水上水阀12连接循环水上水管11，缓冲罐2内设有插底管13，用于抽吸液氨或倒入的氨水。插底管13的顶部连接出氨口22。缓冲罐2的顶部设有放空口和测压口，放空口通过放空阀Ⅰ18连接放空管Ⅱ19，放空阀Ⅰ18平时处于关闭状态，只在事故时视情打开。测压口安装量程为-0.1～2.5MPa的压力-真空两用计Ⅰ20，压力-真空两用计Ⅰ20用于检测供氨系统的压力状态，判断液氨钢瓶1的氨用完与否，确保操作安全。缓冲罐2起缓冲作用使加氨平稳进行，暂时盛装倒吸的氨水，使部分液氨气化，并通过夹套Ⅰ14内的循环水暂时储存液氨气化释放的冷量。
本实施例的喷射器3为单级水喷射泵，其型号为ZSL-1-60型，抽气量为60m3/h。喷射器3的材质可选碳钢或不锈钢。喷射器3用于喷射产生真空，把液氨钢瓶1和缓冲罐2及其连接管路中的氨全部吸入，使之与水混合溶于水。
本实施例的配氨罐4采用HG/T 3109-2009规定的立式椭圆形封头储罐，容积1000L，满足低压和负压操作的要求。其外部的夹套Ⅱ23用于冷却罐内的氨水。配氨罐4的顶部设有液位口、测温口、放空口、测压口和加水口，液位口位于中心位置。液位口处安装套筒24，套筒24内插入液位计28的浮筒26，液位计可以采用顶装式磁翻板或表盘式液位计，本实施例采用顶装式、量程为0～1650mm的表盘液位计。测温口处安装有温度计套管25，温度计套管25内插有温度计27，温度计27可以采用热电阻或热电偶温度计，本实施例采用量程为-20～100℃的热电阻温度计。放空口通过放空阀Ⅱ32连接放空管Ⅱ29，放空阀Ⅱ32处于常关状态，只在首批加水、排净体系内的空气时才打开。测压口连接量程为-0.1～0.6MPa的压力-真空两用计Ⅱ30，加水口通过加水阀33连接供水管31。液位计28、温度计27和压力-真空两用计Ⅱ30分别监测配氨罐4内氨水的液位、温度及气相压力，确保操作安全。配氨罐4用于配制、混匀、储存氨水，并提供气相空间，避免氨气压力过高，确保安全。同时夹套Ⅱ23内的循环水对配氨罐4起到冷却作用，避免配氨罐4内温度过高。
循环泵5采用无泄漏的磁力驱动离心泵或屏蔽泵，避免泄漏污染环境，具体的可选择CQB65-50-125型磁力驱动离心泵，流量25m3/h，扬程20m。循环泵5出口为四个分支：一分支连接量程为0～0.25MPa的压力表41；一分支通过氨水阀38连接氨水管36；一分支通过取样阀39连接取样管40；另一分支通过泵后阀37与冷却器6的管程入口连接。实现了氨水的测压、循环、取样和成品氨水的输出。循环泵5用于输送氨水，使其循环或输送至体系外使用氨水的设备或氨水储罐。
冷却器6为GB151-1999规定的单管程单壳程的列管式换热器，面积60m2。循环氨水走管程，循环冷却水走壳程，加工、使用、维修方便，采取管程走循环氨水、壳程走循环冷却水的换热方式有利于强化冷却，其上部的壳程出口通过循环水回水阀35连接循环水回水管34。冷却器6用于冷却氨水，增大氨的溶解度，减少挥发，并提高喷射器3的抽气量。
本实用新型中，通过液氨钢瓶1、缓冲罐2与喷射器3之间的连接，组成供氨系统，液氨管9和气氨管10为带快接头的耐压软管。通过喷射器3、配氨罐4、循环泵5和冷却器6之间的连接，组成循环系统，连续不断地吸氨、溶氨、混合、冷却，直至氨水浓度和温度符合要求。通过缓冲罐2的夹套Ⅱ14、配氨罐4的夹套Ⅱ23与冷却器6之间的连接，使循环冷却水先接收液氨气化放出的冷量，再冷却氨水，使汽化热部分抵消溶解热，实现节能降耗。
本实用新型的配制方法包括以下步骤：
(1)准备工序：
a、检查确认液氨钢瓶1已连接并固定好，确认放空阀Ⅰ18、氨水阀38和取样阀39处于关闭状态，打开加水阀33，向配氨罐4加水使装料系数为0.01～0.8，加毕关闭加水阀33；
b、打开泵前阀42和泵后阀37，启动循环泵5，打开加氨阀21，当压力-真空两用计Ⅰ20显示的压力不再降低时，关闭加氨阀21和放空阀Ⅱ32，打开循环水上水阀12、循环水回水阀35，向夹套Ⅰ14、夹套Ⅱ23和冷却器6的壳程通入循环水；
(2)配制工序：
a、打开液氨瓶阀7和液氨阀16，通过加氨阀21控制向配氨罐4加氨的速度，使温度计27显示的温度在20～60℃；
b、观察压力管道视镜15，当无液氨流出时关闭液氨瓶阀7和液氨阀16，打开气氨瓶阀8和气氨阀17，切换气氨管10加氨；
在加氨过程中通过液氨瓶阀7或气氨瓶阀8控制缓冲罐2内压力≤1.6MPa，当压力-真空两用计Ⅰ20显示的真空度达最大时表明液氨钢瓶1内的氨已用完，关闭气氨瓶阀8和气氨阀17，更换新的液氨钢瓶，重复本步骤的操作；
(3)检测工序：
在配制过程中，适时取样检测氨水浓度，当氨水浓度超过规定的范围下限时，关闭液氨瓶阀7或气氨瓶阀8，关闭加氨阀21，停止加氨；当氨水浓度超过规定的范围上限时，打开加水阀33补充适量的水；
(4)输送工序：
当温度计27显示的温度在20～40℃时，打开氨水阀38，将配好的氨水输出，输送完毕关闭氨水阀38，重复步骤(1)～(4)的操作。
首批加水前，打开放空阀Ⅱ32，加水完毕打开加氨阀21，通过水循环喷射产生的真空抽吸排出体系内的空气，关闭放空阀Ⅱ32和加氨阀21；自第二批起，体系空间存在氨气，开始全封闭操作，加水前不再打开放空阀Ⅱ32，加水后可不打开加氨阀21。
液氨钢瓶1内存在液氨和气氨，液氨经液氨管9供氨，气氨经气氨管10供氨，各行其道，利于节能。当液氨钢瓶1内液氨液位高于液氨出口时，气氨压力推动液氨经液氨管9流入缓冲罐2；当液氨钢瓶1内液氨液位低于液氨插底管入口时，液氨不能流出，切换气氨管10供氨，残余液氨在减压下气化自然流入缓冲罐2。