[發(fā)明專利]對合成氨弛放氣與貯罐氣進行氫回收的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910304094.0
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101590364A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭端華;汪啟富;賀高紅;吳雪梅;何強;何振;崔小安;王明洋
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州赤天化股份有限公司;大連理工大學
• 主分類號: B01D53/72
• 分類號: B01D53/72
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務(wù)所
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對合成氨弛放氣與貯罐氣回收的方法及裝置，特別涉及一種 對合成氨弛放氣與貯罐氣進行氫回收的方法。

背景技術(shù)

合成氨是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品首位。同時也是能源消 耗大戶，世界上大約有10％的能源用于合成氨。隨著能源、環(huán)境雙重危機的日益 加劇，合成氨裝置的節(jié)能減排勢在必行。合成氨的尾氣主要包括弛放氣(從氨合 成塔抽取的部分循環(huán)氣)和貯罐氣(液氨貯罐中減壓閃蒸出的氣體)。合成氨尾 氣的主要成分為氨、氫氮原料以及甲烷、氬氣等惰性組分，從其中提取氫氣等有 用組分是合成氨裝置節(jié)能降耗和提高企業(yè)經(jīng)濟效益的重要措施。

目前回收合成氨尾氣中氫氣的主要方法有深冷法、膜分離法和變壓吸附法 等，三種方法各有利弊：深冷工藝采用弛放氣本身的壓力進行膨脹制冷降溫，使 其他組分液化以達到將氫分離的目的。氫氣濃度和收率均可達到90％，處理量大， 但投資大，能耗高；變壓吸附法對于原料要求較低，回收的氫氣濃度可達99％， 設(shè)備簡單、能耗低的優(yōu)點，但存在氫回收率低(約60％)、吸附劑易粉化的不足 之處；膜分離法的明顯優(yōu)點是無轉(zhuǎn)動設(shè)備，利用合成氨弛放氣的高壓，實施有功 降壓，產(chǎn)品氫可利用余壓送回合成系統(tǒng)，因此無需動力消耗。氫氣濃度、回收率 均在90％以上，但膜分離對原料氣的要求較高。

在合成氨尾氣的氫回收中，上述方法的單獨或組合使用仍存在一些不足。具 體體現(xiàn)在：由于弛放氣和貯罐氣的壓力相差較大，目前，合成氨廠或者只回收弛 放氣中的氫，貯罐氣回收氨后僅作燃料使用，因而大大降低其利用價值；或者將 弛放氣與貯罐氣分開進行氫回收，這樣大幅度增加了設(shè)備投資，同時這些方法從 合成氨尾氣中回收氫氣的總回收率還相對較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種設(shè)備投資少、氫氣總回收率高的對合成氨弛放 氣與貯罐氣進行氫回收的方法及裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案：它先對弛放氣與貯罐氣分別進行洗氨處理，洗氨后的弛 放氣送精密過濾器除水霧、預熱器調(diào)溫后進入氫膜分離器，弛放氣中的氫氣在氫 膜分離器的滲透側(cè)利用余壓返回合成壓縮機，氫膜分離器滲余側(cè)氣體減壓后與洗 氨后的低壓貯罐氣混合，混合貯罐氣送入分子篩吸附器和粉塵過濾器除去殘留的 氨和水后送入冷箱系統(tǒng)，出冷箱系統(tǒng)的氣體作為氫氣產(chǎn)品和燃料氣。

弛放氣與貯罐氣分別采用弛放氣洗氨塔與貯罐氣洗氨塔進行洗氨。

進氫膜分離器的溫度由預熱器調(diào)節(jié)為40～60℃。

冷箱系統(tǒng)的溫度為零下180～190℃，這樣可使混合貯罐氣中的大部分甲烷、 氬氣、氮氣和一部分氫氣被液化，冷箱中產(chǎn)生氣液兩相，未液化的氫氣經(jīng)氫分離 器分離。

分子篩吸附器的數(shù)量為兩個，兩個分子篩吸附器交替使用，氣體中殘留的氨 和水被一個分子篩吸附器吸附時，另一個分子篩吸附器加熱再生。

冷箱系統(tǒng)依靠氣體節(jié)流產(chǎn)生冷量，且在冷箱系統(tǒng)上設(shè)有板翅式換熱器，混合 貯罐氣在板翅式換熱器中與節(jié)流后的低溫產(chǎn)物換熱。

氫分離器出口的氣、液兩相分別經(jīng)減壓產(chǎn)生冷量，與進入冷箱系統(tǒng)的混合氣 進行逆向換熱后，氣相作為氫氣產(chǎn)品，液相作為燃料氣離開冷箱。

對合成氨弛放氣與貯罐氣進行氫回收的裝置包括弛放氣管和貯罐氣管，弛放 氣管與貯罐氣管分別與弛放氣洗氨塔和貯罐氣洗氨塔進行連接，在弛放氣洗氨塔 和貯罐氣洗氨塔的上端分別通過管道與不同的汽液分離器連接，在與弛放氣洗氨 塔連接的汽液分離器上通過管道連接有精密過濾器，精密過濾器通過管道與預熱 器連接，預熱器與氫膜分離器連接，在氫膜分離器上設(shè)有滲透側(cè)管和滲余側(cè)管， 滲透側(cè)管與合成壓縮機連接，滲余側(cè)管連接在貯罐氣洗氨塔連接的汽液分離器與 分子篩連接的管道上，分子篩通過管道與粉塵過濾器連接，粉塵過濾器與冷箱系 統(tǒng)連接，在冷箱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有板翅式換熱器，冷箱系統(tǒng)通過管道與氫分離器連接。

在滲透側(cè)管上連接有減壓閥。

在氫分離器的氣液出口管上分別連接有減壓閥，氫分離器的氣液出口管連接 在冷箱系統(tǒng)上。