[發(fā)明專利]一種克勞斯制硫耦合氨分解制氫的裝置及制氫方法

在審

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107720705A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 周立群;蔣偉民;王富誠;程忠興
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中國石化集團金陵石油化工有限責任公司
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04;C01B3/04
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 李建芳

技術領域

本發(fā)明涉及一種克勞斯制硫耦合氨分解制氫的裝置及制氫方法，屬于制氫領域。

背景技術

煉廠加工過程脫硫脫氮，生成硫化氫和氨氣，硫化氫制備硫磺，氨進行深度精制可制成液氨作為產(chǎn)品出售，但精制成本高，因此有些煉廠將污水氣體含氨酸性氣直接引入克勞斯爐焚燒，使氨在高溫下轉化成氮氣和氫氣，氫氣進一步燃燒生成水，氮氣隨煙氣排放。

由于氨分子中含有3個氫原子，是較好的制氫資源。焚燒是資源浪費,同時,如果燒氨工藝條件控制不好,易造成硫磺制備系統(tǒng)的堵塞,輕微的影響裝置處理能力,嚴重的造成裝置停工。

若將煉廠生產(chǎn)的氨氣生產(chǎn)氨水或液氨，必須對粗氨進行深度精制，增加大量成本，與合成氨過程比較，生產(chǎn)成本過高，不具備成本優(yōu)勢。

然而氨分解制氫氣需要800攝氏度以上的高溫，采用專用加熱爐加熱使得制氫成本大大增加，一般在需氫量少的電子等行業(yè)中才會用高純度液氨在專用加熱爐中制備氫氣,若大規(guī)模用高純度液氨在專用加熱爐中制備氫氣不具備經(jīng)濟性，尤其在石化行業(yè)，單獨以精制液氨加熱分解制備氫氣是不被采用的。

因此若利用粗氨或初步精制的氨氣生產(chǎn)氫氣，是一條變廢為寶的有效途徑。

發(fā)明內容

為了能將煉廠產(chǎn)生的氨氣得到有效的利用，本發(fā)明提供一種克勞斯制硫耦合氨分解制氫的裝置及制氫方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種克勞斯制硫耦合氨分解制氫的裝置，包括克勞斯爐、氨分解反應器、硫磺處理裝置、氨氣存儲裝置、換熱器和氫氣提純裝置，氨分解反應器內設有熱源通道和氨氣通道，熱源通道上設有第一熱源進口和第一熱源出口，氨氣通道上設有氨氣進口和產(chǎn)物出口；克勞斯爐的氣體出口通過管路與第一熱源進口連通，第一熱源出口通過管路與硫磺處理裝置連通；換熱器上設有第二熱源進口、第二熱源出口、冷料進口和冷料出口；氨氣存儲裝置的出口通過管路與換熱器的冷料進口連通，換熱器的冷料出口通過管路與氨分解反應器的氨氣進口連通，氨分解反應器的產(chǎn)物出口通過管路與換熱器的第二熱源進口連通，換熱器的第二熱源出口通過管路與氫氣提純裝置連通。

上述進入氫氣提純裝置內的氣體為氫氣和氮氣的混合氣，通過氫氣提純裝置分離為氫氣和氮氣，分別收集所得的氫氣和氮氣。

克勞斯爐內的氣體進入氨分解反應器內的熱源通道通過熱交換給氨分解反應器內氨氣通道內的氨氣提供分解熱；氨氣存儲裝置內的氨氣經(jīng)過換熱器加熱后進入氨分解反應器，進行分解。

實踐中，煉廠氨的收集提濃過程，一般與脫硫及硫磺裝置在一起，且硫磺克勞斯爐，爐溫可達1100-1400攝氏，申請利用克勞斯爐溫為氨分解制氫供熱，采用克勞斯制硫與氨分解制氫技術的耦合，利用煉廠產(chǎn)出的氨氣制氫，實現(xiàn)了煉廠氨氣的綜合利用。

本申請通過克勞斯爐氣體對氨分解反應器提供熱量，來制備氫氣，顯著提高了能量的利用率。

優(yōu)選，氨分解反應器為列管式反應器。

若原料氨氣中混有硫化氫氣體，為了提高所制備氫氣的純度，上述克勞斯制硫耦合氨分解制氫的裝置，還包括急冷塔、急冷塔底泵、溶劑脫硫塔、溶劑脫硫塔底泵、溶劑再生塔、溶劑再生塔底泵、汽提塔和汽提塔底泵；換熱器的第二熱源出口通過管路與急冷塔的進氣口連通，急冷塔底部的液體出口通過管路與急冷塔底泵的進口連通，急冷塔底泵的出口通過管路通向汽提塔，汽提塔底部的液體出口通過管路與汽提塔底泵的進口連通，汽提塔底泵的出口通過管路與急冷塔塔頂部的液體進口連通；急冷塔頂部的氣體出口通過管路與溶劑脫硫塔底部的氣體進口連通，溶劑脫硫塔底部的液體出口通過管路與溶劑脫硫塔底泵的進口連通，溶劑脫硫塔底泵的出口通過管路與溶劑再生塔頂部的液體進口連通，溶劑再生塔底部的液體出口通過管路與溶劑再生塔底泵的進口連通，溶劑再生塔底泵的出口通過管路與溶劑脫硫塔頂部的液體進口連通，溶劑脫硫塔頂部的氣體出口通過管路與氫氣提純裝置連通。

熱源從氨分解反應器的熱源進口進入、通過熱源通道后，從熱源出口流出；氨氣從氨分解反應器的氨氣進口進入，在氨氣通道內發(fā)生分解，生產(chǎn)的物料從產(chǎn)物出口流出；熱源通道通過熱交換的形式對氨氣通道進行加熱。

汽提塔底泵的出口與急冷塔塔頂部的液體進口之間的管路上設有第一冷卻器；溶劑再生塔底泵的出口與溶劑脫硫塔頂部的液體進口之間的管路上設有第二冷卻器。