一種制備合成氨的氫氣回收裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及一種制備合成氨的氫氣回收裝置，包含馳放氣入口,所述馳放氣入口接入高壓洗氨塔，所述高壓洗氨塔的氣體出口連接有氣液分離器，氣液分離器的氣體出口連接加熱裝置后接入膜分離裝置。采用如上技術(shù)方案的本實(shí)用新型，相對于現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果：采用如上排布方式，發(fā)現(xiàn)原料氣經(jīng)過五根膜分離后，其中大部分氫氣被分離出來，剩余尾氣中氫氣含量很少。
【專利說明】一種制備合成氨的氫氣回收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及一種制備合成氨的氫氣回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]馳放氣是一種多組分的混合氣，主要成分是H2、N2、CH4, Ar、NH3等，其中NH3是薄膜分離器的有害物質(zhì)，必須在膜處理前用水吸收而除去；馳放氣中的氫氣如果不回收，則屬于浪費(fèi)并對后續(xù)反應(yīng)造成影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠高效除去馳放氣中氫氣的回收裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，包含馳放氣入口，所述馳放氣入口接入高壓洗氨塔，所述高壓洗氨塔的氣體出口連接有氣液分離器，氣液分離器的氣體出口連接加熱裝置后接入膜分離裝置。
[0005]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案在于，所述膜分離裝置包含五組中空纖維膜分離器，所述中空纖維膜分離器內(nèi)部有氫氣分離膜。
[0006]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案在于，所述五組中空纖維膜分離器中的兩個并聯(lián)后與其他三個串聯(lián)。
[0007]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案在于，所述五組中空纖維膜分離器整體并聯(lián)或者串聯(lián)。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案在于，所述高壓洗氨塔有管道接入尿素氨水槽。
[0009]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案在于，所述氣液分離器的氣體出口的管道接入加熱裝置。
[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案在于，所述氫氣分離膜兩側(cè)各自有壓力傳感裝置。
[0011]采用如上技術(shù)方案的本實(shí)用新型，相對于現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果:采用如上排布方式，發(fā)現(xiàn)原料氣經(jīng)過五根膜分離后，其中大部分氫氣被分離出來，剩余尾氣中氫氣含量很少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中:1馳放氣入口 ；2高壓洗氨塔；3氣液分離器；4加熱裝置；5膜分離裝置；6尿素氨水槽。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說明，實(shí)施例不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。
[0014]實(shí)施例
[0015]見圖1所示，一種制備合成氨的氫氣回收裝置，包含馳放氣入口 1，馳放氣入口 I接入高壓洗氨塔2，高壓洗氨塔2的氣體出口連接有氣液分離器3，氣液分離器3的氣體出口連接加熱裝置4后接入膜分離裝置5。膜分離裝置5包含五組中空纖維膜分離器，中空纖維膜分離器內(nèi)部有氫氣分離膜。五組中空纖維膜分離器中的兩個并聯(lián)后與其他三個串聯(lián)。高壓洗氨塔2有管道接入尿素氨水槽6。氣液分離器3的氣體出口的管道接入加熱裝置4。氫氣分離膜兩側(cè)各自有壓力傳感裝置。
[0016]本實(shí)施例制備合成氨的氫氣回收裝置的工作過程為:
[0017]從高壓馳放氣中回收氫氣，返回脫硫系統(tǒng)，提高原料利用率和經(jīng)濟(jì)效益.尾氣和氨回收尾氣一并進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)。
[0018]馳放氣中的各種組分對一種特制的中空纖維膜的滲透力相差很大，其中H2的滲透力遠(yuǎn)超過其它組分；氣體滲透速率還與滲透膜內(nèi)外的壓差有關(guān)，壓差越大，滲透率越大；利用這些特點(diǎn)，使馳放氣通過一種特制的薄膜滲透器，即中空纖維管，使H2與其它組分分離，從而獲得高純度氫氣。
[0019]來自合成氨裝置的高壓馳放氣由H2、N2, NH3> CH4和Ar氣組成，其壓力(表壓)為12.2MPa (A)，通過膜分離裝置將其中的氫氣分離出來。
[0020]馳放氣首先經(jīng)薄膜調(diào)節(jié)閥，然后進(jìn)入高壓洗氨塔2，氣體在高壓洗氨塔2中與高壓水泵打進(jìn)的軟化水在填料層中逆流接觸，氣相中的氨氣(NH3)被水吸收后變成氨水，由塔底排出送往尿素氨水槽6。脫氨后的氣體(原料氣)由塔頂排出后進(jìn)入氣液分離器3，使水洗過程中產(chǎn)生的霧沫夾帶得到分離。水洗目的主要是凈化馳放氣，除掉其中的氨，水洗后氣體的氨含量應(yīng)低于200ppm。高壓洗氨塔2吸收過程是個放熱物理化學(xué)過程，因此，塔底氨水溫度較高。因此可以用來預(yù)熱。
[0021]由于水洗過程氣液兩相平衡，使得塔頂出來的原料氣中水含量處于飽和狀態(tài)。在氣液分離器3以后的管路及膜分離裝置5中遇冷降溫會出現(xiàn)水霧，進(jìn)入膜分離裝置5后會造成膜分離裝置5性能下降。因此，氣液分離器3排出來的氣體必須經(jīng)過加熱處理。加熱裝置4為一套管式換熱器，熱源為0.25MPa (A)飽和蒸汽。原料氣在加熱裝置4中被加熱到45°C左右，此時原料氣中的水含量遠(yuǎn)離飽和點(diǎn)，防止原料氣進(jìn)入膜分離裝置5后產(chǎn)生水霧，影響分離性能。
[0022]經(jīng)過水洗、加熱后的原料氣送入膜分離裝置5中進(jìn)行分離，分離器由五臺Φ 200 X 4000mm中空纖維膜分離器組成，前兩組采用并聯(lián)形式后與后三組采用串聯(lián)形式連接。每根分離器均可用閥門切斷或接通，根據(jù)不同的處理量改變回收氫氣的純度和回收率。
[0023]原料氣進(jìn)入膜分離裝置5后，中空纖維膜對氫氣有較高的選擇性?？恐锌绽w維膜內(nèi)、外兩側(cè)分壓差為推動力，通過溶解、擴(kuò)散、解吸等步驟而實(shí)現(xiàn)分離。使中空纖維膜內(nèi)側(cè)形成富氫區(qū)氣流，而外側(cè)形成了惰性氣流。前者稱為滲透氣，后者稱為尾氣。滲透氣經(jīng)壓縮后重返合成系統(tǒng)，尾氣經(jīng)與氨回收、氨受槽尾氣匯合供轉(zhuǎn)化燃燒。
[0024]原料氣壓力為12.2MPa (A)，滲透氣壓力為2.75MPa (A)0原料氣與滲透氣之間的壓差保持在IlMPa以下。壓差是膜分離器重要操作指標(biāo)之一，壓差過大會使中空纖維膜遭到破壞。因此加入壓力傳感器可以防止膜受到損害。
[0025]原料氣經(jīng)過五根膜分離后，其中大部分氫氣被分離出來，剩余尾氣中氫氣含量很少，通過第五根分離器的尾部薄膜調(diào)節(jié)閥減壓至0.55MPa (A)排出至燃燒。
【權(quán)利要求】
1.一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，包含馳放氣入口(1)，所述馳放氣入口(I)接入高壓洗氨塔(2)，所述高壓洗氨塔(2)的氣體出口連接有氣液分離器(3)，氣液分離器(3)的氣體出口連接加熱裝置(4)后接入膜分離裝置(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，所述膜分離裝置(5)包含五組中空纖維膜分離器，所述中空纖維膜分離器內(nèi)部有氫氣分離膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，所述五組中空纖維膜分離器中的兩個并聯(lián)后與其他三個串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，所述五組中空纖維膜分離器整體并聯(lián)或者串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，所述高壓洗氨塔(2 )有管道接入尿素氨水槽(6 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，所述氣液分離器(3)的氣體出口的管道接入加熱裝置(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備合成氨的氫氣回收裝置，其特征在于，所述氫氣分離膜兩側(cè)各自有壓力傳感裝置。
【文檔編號】C01B3/56GK203392841SQ201320414482
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】張書培, 冉琳, 汪萬新, 周振洪, 郭習(xí)文, 易志強(qiáng), 劉耀, 時興亞, 尹學(xué)文, 張永旺, 陶建彬 申請人:新疆天運(yùn)化工有限公司