一种解吸气制备氢氮合成气装置的制作方法

1.本实用新型涉及氨气制备技术领域，尤其涉及一种解吸气制备氢氮合成气装置。


背景技术：

2.兰炭是由神府煤田盛产的优质侏罗精煤块中低温干馏而成的，具有固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性。
3.煤块在干馏的过程中会产生荒煤气，荒煤气主要含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气、甲烷、烃类等。煤化工企业通常以荒煤气为原料，采用变压吸附后提纯的工艺来制备氢气。荒煤气制氢后的解吸气通常作为燃料使用。
4.然而，传统的合成氨的过程中，需要先从空气中分离出氮气，然后将氮气与氢气反应合成氨。采用空分工艺分离氮气来合成氨的工艺成本较高，空分生产纯氧储运的安全风险较高。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例通过提供了一种解吸气制备氢氮合成气装置，解决了现有技术中采用空分工艺分离氮气来合成氨的工艺成本较高，空分生产纯氧储运的安全风险较高的技术问题。
6.本实用新型实施例提供的一种解吸气制备氢氮合成气装置，包括依次连通的升压装置、脱硫装置、脱氧装置、变压吸附装置和合成氨装置；
7.所述升压装置的入口用于接收荒煤气在制氢提纯阶段产生的提纯解吸气，所述升压装置能够将所述提纯解吸气升压至预设压力值；所述脱氧装置能够对所述提纯解吸气精脱氧，所述脱硫装置能够对所述提纯解吸气精脱硫；
8.所述变压吸附装置内设置有吸附剂，能够对所述提纯解吸气进行变压吸附，除去一氧化碳和二氧化碳，所述变压吸附装置的出口流出产品气；
9.所述合成氨装置能够将所述产品气中的氢气和氮气合成氨。
10.在一种可能的实现方式中，该解吸气制备氢氮合成气装置还包括精制脱碳装置，所述精制脱碳装置设置于所述变压吸附装置与所述合成氨装置之间，以对所述产品气进行精制。
11.在一种可能的实现方式中，所述精制脱碳装置包括变换、甲烷化或甲醇洗装置。
12.在一种可能的实现方式中，所述合成氨装置还与外部的氢气源连通，所述产品气和外部氢气在所述合成氨装置的入口前混合后形成混合气。
13.本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
14.本实用新型实施例的一种解吸气制备氢氮合成气装置，包括依次连通的升压装置、脱硫装置、脱氧装置、变压吸附装置和合成氨装置；该解吸气制备氢氮合成气装置在具体工作时，升压装置将提纯解吸气升压至预设压强值后，脱硫装置对提纯解吸气进行精脱
硫处理，脱氧装置对提纯解吸气进行精脱氧，能够去除提纯解吸气中的硫化氢和氧气，然后变压吸附装置对提纯解吸气进行变压吸附，能够去除提纯解吸气中的一氧化碳和二氧化碳，进而获得产品气，产品气中主要包括氮气、氢气、甲烷，然后将产品气合成氨。通过采用该解吸气制备氢氮合成气装置，减少了空分装置投资和运行成本，避免了空分生产纯氧储运的安全风险。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型实施例提供的解吸气制备氢氮合成气装置的一种实施方式的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的解吸气制备氢氮合成气装置的另一种实施方式的结构示意图。
18.图标：10
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升压装置；20
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脱硫装置；30
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脱氧装置；40
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变压吸附装置；50
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合成氨装置；60
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精制脱碳装置。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
21.本实用新型实施例提供了一种解吸气制备氢氮合成气装置，请一并参照图1和图2所示。
22.图1中示出了该解吸气制备氢氮合成气装置的一种具体实施方式，包括依次连通的升压装置10、脱硫装置20、脱氧装置30、变压吸附装置40和合成氨装置50。其中，升压装置10的入口用于接收荒煤气在制氢提纯阶段产生的提纯解吸气，升压装置10能够将提纯解吸气升压至预设压力值。脱氧装置30能够对提纯解吸气精脱氧，脱硫装置20能够对提纯解吸气精脱硫。变压吸附装置40内设置有吸附剂，能够对提纯解吸气进行变压吸附，除去一氧化
碳和二氧化碳，变压吸附装置40的出口流出产品气。合成氨装置50能够将产品气中的氢气和氮气合成氨。
23.该解吸气制备氢氮合成气装置在具体工作时，升压装置10将提纯解吸气升压至预设压强值后，脱硫装置20对提纯解吸气进行精脱硫处理，脱氧装置30对提纯解吸气进行精脱氧，能够去除提纯解吸气中的硫化氢和氧气，然后变压吸附装置40对提纯解吸气进行变压吸附，能够去除提纯解吸气中的一氧化碳和二氧化碳，进而获得产品气，产品气中氢气与氮气的总含量占产品气的99.99%（体积分数），然后将产品气合成氨。通过采用该解吸气制备氢氮合成气装置，减少了空分装置投资和运行成本，避免了空分生产纯氧储运的安全风险。
24.需要说明的是，对解吸气进行变压吸附时，将解吸气通入变压吸附装置40，该变压吸附装置40中盛放有吸附剂，吸附剂能够吸附解吸气中的一氧化碳和二氧化碳。由于一氧化碳的分子量和氮气的分子量均为28，利用常规的吸附剂吸附一氧化碳的同时，也会吸附氮气，无法对氮气和一氧化碳进行有效分离。本发明实施例提供的对解吸气进行变压吸附时所使用的吸附剂，包括活性炭、分子筛和氯化亚铜负载型吸附剂。
25.氯化亚铜负载型吸附剂一氧化碳分子具有较强的吸附作用，而对氮气分子的吸附作用较弱，通过使用氯化亚铜负载型吸附剂能够除去解吸气中的一氧化碳。
26.本实施例中所述的氯化亚铜负载型吸附剂是指载有氯化亚铜的分子筛。比如，氯化亚铜负载型吸附剂可以是将cucl与γ
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al2o3及4a、13x、nay、cu y等分子筛分别混合加热后所得吸附剂。
27.变压吸附使用的吸附剂中的活性炭和分子筛能够有效除去解吸气中的二氧化碳。
28.图2中示出了解吸气制备氢氮合成气装置的另一种实施方式，除了包含有图1中所示的结构外，还包括精制脱碳装置60，精制脱碳装置60设置于变压吸附装置40与合成氨装置50之间，以对产品气进行精制。
29.产品气通过精制脱碳装置60后，产品气中的一氧化碳和二氧化碳的含量进一步降低，保证产品气能够符合合成氨的要求。
30.具体地，精制脱碳装置60包括变换、甲烷化或甲醇洗装置。
31.同时参考图1和图2中示出的两种实施方式，合成氨装置50还与外部的氢气源连通，产品气和外部氢气在合成氨装置50的入口前混合后形成混合气。
32.直接使用产品气合成氨后，氨气中存在大量未反应的氮气，造成氮气的浪费和氨气的纯度较低。通过从外界向产品气通入氢气，使产品气中的氢氮比为3：1，然后进行合成氨，即充分利用了氮气，也大幅提高了氨气的纯度。其中，外界补充的氢气可以是荒煤气制取的氢气，进而使荒煤气能够得到充分利用。
33.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
34.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的范围。