[發明專利]氫液化與氣體處理單元的一體化

有效

• 申請號: 201911081874.3
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN111156788B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 邁克·特尼;阿蘭·吉亞爾;亞歷山大·勒施
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J1/00
• 分類號: F25J1/00;F25J1/02;C01C1/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

披露了一種方法，該方法包括：壓縮第一氫流，并使一部分膨脹以產生氫制冷流，冷卻第二氫流，從而產生涼氫流，其中制冷的至少一部分由氮制冷流提供，進一步冷卻該涼氫流的至少一部分，從而產生冷氫流和暖氫制冷流，其中制冷的至少一部分由該氫制冷流提供，壓縮該暖氫制冷流，將壓縮的第一氫流的其余部分與高壓氣態氮流混合以形成氨合成氣流，并且其中該第一氫流和該暖氫制冷流在同一壓縮機中被壓縮。

背景技術

氫液化單元以及氨生產單元的資本和運營支出的主要部分來自壓縮設備。這典型地為氫壓縮但也包括氮壓縮。

對于氨生產單元，此壓縮設備包括典型地從20-30絕對巴(例如來自PSA的出口)至90絕對巴的氫壓縮用于在氨生產反應器中與氮進行處理。氮氣可以來自空氣分離單元(ASU)或管道。

對于氫液化器單元，氫壓縮典型地用于提供進料氣體壓縮以及制冷能量。這典型地呈小的低壓水平壓縮(典型地從1.1絕對巴入口至5-10絕對巴出口)以及大的高壓水平壓縮(典型地從5-10絕對巴至50-70絕對巴)的形式。通過制冷熱傳遞的過程循環優化來選擇中間壓力水平(例如典型地5-10巴)作為流速與壓力比之間的折衷，以得到最佳的高壓壓縮機和渦輪機設計。需要許多壓縮和膨脹階段，因為氫由于其非常低的分子量而難以壓縮和膨脹。

已知工業場所通常具有可供使用的協同效應，使其成為多個過程單元的希望位置。這些協同效應典型地為電力、冷卻水、儀表空氣、允許甚至共享氫源的可用性。然而，進一步詳述的過程協同效應由于對一個或兩個過程的一體化限制而通常是不被預見或不可行的。

本發明的目的是減少工業氫液化和氨生產場所的資本和運營成本。

發明內容

本發明可通過以下已編號的句子進一步部分地定義：句1，一種方法，該方法包括：壓縮408第一氫流302，并使一部分303膨脹204、205以產生氫制冷流211、213，冷卻第二氫流401，從而產生涼氫流208b，其中制冷的至少一部分由氮制冷流403提供，進一步冷卻該涼氫流201b、201c的至少一部分，從而產生冷氫流208和暖氫制冷流212、215，其中制冷的至少一部分由該氫制冷流211、213提供，壓縮408該暖氫制冷流212、215，將壓縮的第一氫流410的其余部分304與高壓氣態氮流110混合以形成氨合成氣流111，并且其中該第一氫流302和該暖氫制冷流212、215在同一壓縮機408中被壓縮。

句2，如句1所述的方法，其中，該冷氫流208在被降低至亞臨界壓力后處于液相。

句3，如句1所述的方法，其中，該第一氫流302的部分303在該壓縮機408下游被移除。

句4，如句1所述的方法，其中，在該壓縮機408的壓縮階段之間抽取該第一氫流302的部分303。

句5，如句1所述的方法，其中，該第二氫流401在該壓縮機408上游被移除。

句6，如句1所述的方法，其中，在該壓縮機408的壓縮階段之間抽取該第二氫流401。

句7，如句1所述的方法，其中，該第二氫流401在該壓縮機408下游被移除。

句8，如句1所述的方法，其中，該部分303在一個或多個渦輪膨脹機、或至少一個焦耳-湯姆遜(Joule-Thompson)閥、或其組合中膨脹。

句9，如句1所述的方法，其中，該第一氫流302和該第二氫流401來源于在氫發生器中產生的合成氣流。

句10，如句1所述的方法，其中，該第一氫流302和該第二氫流401來源于甲烷裂化器。

句11，如句9所述的方法，其中，該氫發生器包括部分氧化反應器或自熱重整器。

句12，如句11所述的方法，其中，該第一氫流302和該第二氫流401通過至少一個變壓吸附單元從該合成氣流分離。