[發明專利]高純度氫氣的生產工藝和系統以及合成氨工藝和系統

在審

• 申請號: 201310513415.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104560201A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 楊獻斌;周毅;李克錄;楊科;任焱凱
• 申請（專利權）人: 昊華工程有限公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C01B3/16;C01B3/50;C01B3/52;C01B3/56;C01C1/04
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 陳振;李芙蓉

1.一種高純度氫氣的生產工藝，其特征在于：

采用煙煤為原料，包括如下步驟：

S100：煙煤生成水煤氣；煙煤和氧氣加壓氣化生產水煤氣，所生成的水煤氣中的CO含量為65%至75%；

S200：水煤氣生成變換氣；采用等溫變換和絕熱變換結合的方式將水煤氣變換為等溫絕熱變換氣；

S300：變換氣脫硫；采用濕法脫硫對等溫絕熱變換氣進行脫硫處理得到脫硫變換氣；

S400：變換氣脫碳提氫；采用二次變壓吸附方法對脫硫變換氣進行脫碳提氫處理，得到CO₂和高純度H₂。

2.根據權利要求1所述的高純度氫氣的生產工藝，其特征在于：

所述步驟S200水煤氣生成變換氣包括如下步驟：

S201：水煤氣凈化；對步驟S100生成的水煤氣進行凈化處理，得到第一水煤氣；

S202：水煤氣升溫；對第一水煤氣進行升溫處理得到第二水煤氣，第二水煤氣的溫度為200℃至220℃；

S203：等溫變換；對第二水煤氣補入過熱蒸汽，在觸媒催化作用下第二水煤氣中的CO和過熱蒸汽中的H₂O反應生成等溫變換氣；

S204：一次降溫處理；等溫變換氣經過降溫處理得到第一變換氣，所述第一變換氣的溫度為180℃至190℃；

S205：絕熱變換；所述第一變換氣進行絕熱變換處理后得到第二變換氣，此步驟中第一變換氣中的CO和H₂O在觸媒作用下進行絕熱變換反應得到第二變換氣，其中第二變換氣中CO含量低于0.4%，溫度為192℃至196℃；

S206：二次降溫處理；對第二變換氣進行降溫處理得到第三變換氣，所述第三變換氣的溫度為75℃至80℃；

S207：冷凝分離處理；對第三變換氣進行冷凝分離處理分離出冷凝水后得到等溫絕熱變換氣。

3.根據權利要求1所述的高純度氫氣的生產工藝，其特征在于：

步驟S400變換氣脫碳提氫包括如下步驟：

S401：采用變壓吸附對脫硫變換氣進行脫碳處理，得到高純度CO₂和脫碳變換氣；

S402：采用吸附劑對脫碳變換氣進行二次吸附處理，吸收脫碳變換氣中的有害氣體，得到高純度H₂。

4.一種合成氨工藝，其特征在于：

包括權利要求1至3任意一項所述的高純度氫氣的生產工藝；

所述合成氨工藝還包括如下步驟：

S500：氫氣補氮除氧；將H₂和氮氣按照比例混合，然后除去混合氣中的微量氧氣得到氮氫混合氣；

S600：氮氫氣壓縮；對氮氫混合氣進行壓縮處理，使氮氫混合氣壓縮至滿足氨生產的合成壓力；

S700：氨合成；氮氫混合氣在氨合成塔內反應得到合成氨。

5.根據權利要求4所述的合成氨工藝，其特征在于：

所述S500氫氣補氮除氧中，除氧采用的是通過鈀催化劑除去氮氣中的氧氣的方法，補氮所采用的氮氣是步驟S100煙煤產生水煤氣中的空氣分離裝置分離出的氮氣。

6.根據權利要求4所述的合成氨工藝，其特征在于：

所述S600氮氫氣壓縮中，所述壓縮處理分段進行，在每段壓縮處理之前進行分離處理，壓縮處理之后進行緩沖和冷卻處理。

7.根據權利要求4所述的合成氨工藝，其特征在于：

所述步驟S700氨合成中，氨合成采用的是低壓高活性氨合成觸媒法。

8.根據權利要求4所述的合成氨工藝，其特征在于：

所述步驟S700之后還包括S800對合成氨進行后續處理的步驟，所述步驟S800包括如下步驟：

S801：余熱回收；將步驟S700得到的合成氨進行降溫處理得到第一氨混合物，第一氨混合物溫度為70℃至80℃；

S802：水冷處理；對第一氨氣進行兩級水冷處理得到第二氨混合物，第二氨混合物的溫度為10℃至20℃；

S803：氨冷處理；對第二氨混合物進行兩次氨冷處理得到第三氨混合物，第三氨混合物的溫度為-10℃至-15℃；

S804：分離處理；對第三氨混合物進行分離處理得到液氨和合成氣，液氨儲存至氨庫中；

S805：合成氣循環；對合成氣進行壓縮處理后補入新鮮氣，返回氨合成塔。