CN113896168A - 一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法 - Google Patents

一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113896168A
CN113896168A CN202111199042.9A CN202111199042A CN113896168A CN 113896168 A CN113896168 A CN 113896168A CN 202111199042 A CN202111199042 A CN 202111199042A CN 113896168 A CN113896168 A CN 113896168A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia cracking
cracking reaction
heat exchange
ammonia
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111199042.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113896168B (zh
Inventor
蹇守华
葛得翠
刘卓衢
李林
王键
张新波
武立新
姬存民
汪恒
杨宽辉
蒲裕
李克兵
钟翔
赵为仓
杨建军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Original Assignee
Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry filed Critical Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Priority to CN202111199042.9A priority Critical patent/CN113896168B/zh
Publication of CN113896168A publication Critical patent/CN113896168A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113896168B publication Critical patent/CN113896168B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/047Decomposition of ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

本发明具体为一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法,该方法包括以下步骤:原料液氨首先经过换热气化系统完全气化、升温,然后进入第一段换热氨裂解反应系统,发生部分氨裂解反应,出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入第二段高温氨裂解反应系统,进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应气依次进入第一段换热氨裂解反应系统和换热气化系统,逐级回收热量后即为还原气。当还原气需后续制取氢气时,反应气经回收热量再冷却至常温后进入PSA提氢系统,制得产品氢气。本发明采用两段法氨裂解方法,充分利用第二段高温氨裂解反应出口气热量,节省外供热量,同时减少第二段高温氨裂解反应系统投资。

Description

一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法
技术领域
本发明属于石油化工领域,涉及一种由液氨制氢气或制还原气的技术,具体为两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法。
背景技术
氨分解制氢主要是指将氨加热至800~850℃,在催化剂作用下,氨(气态)进行分解,得到含75%H2、25%N2的氢氮混合气体。后续再对混合气体进行氢气提纯处理,最后可制得高纯氢气。
现有氨分解装置存在较大的局限性。大多采用液氨为原料,在低压下,经气化器蒸发气化进入分解炉。分解炉内置电炉用于提供热源输出,来保证氨分解所需的高温;氨进入分解炉胆,在催化剂的作用下高温裂解成氢氮混合气体。由于其结构与热量来源的限制,装置规模较小,制氢量基本在5000Nm3/h及以下,能耗高,电耗量≥1度/Nm3氢气。同时又要考虑内置电炉的安全性,装置只能在低压下工作。
发明内容
本发明正是基于现有技术中存在的问题,提供一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法,该方法采用两段法氨裂解方法,充分利用第二段高温氨裂解反应出口气热量,节省外供热量,同时减少第二段高温氨裂解反应系统投资。
本发明的另外一个发明目的是提供一种以上方法涉及的系统,该系统中,采用两段反应器来制得合格的氢气或还原气。
为了实现以上发明目的,本发明的具体技术方案为:
一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法,包括以下步骤:原料液氨首先经过换热气化系统完全气化、升温,然后进入第一段换热氨裂解反应系统,发生部分氨裂解反应,氨裂解反应所需热源由第二段高温氨裂解反应气换热提供;出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入第二段高温氨裂解反应系统,进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应所需热源可以由电外加热、氨或其他燃料燃烧外加热以及氧燃烧自加热提供;第二段高温氨裂解反应气依次进入第一段换热氨裂解反应系统和换热气化系统,逐级回收热量后即为还原气;当还原气需后续制取氢气时,反应气经回收热量再冷却至常温后进入PSA提氢系统,制得产品氢气。
作为本申请中一种较好的实施方式,氨裂解压力根据后续氢气或还原气压力确定,最高为5.0MPa。
两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,该系统包括
换热气化系统,用于将原料液氨完全气化、升温,以及将第一段换热氨裂解反应系统的出口气进行热量回收;
与换热气化系统连接的第一段换热氨裂解反应系统,用于发生部分氨裂解反应;
与第一段换热氨裂解反应系统相互连接的第二段高温氨裂解反应系统,用于进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应系统的出口气管与第一段换热氨裂解反应系统连通;
与换热气化系统连接的还原气储存装置或PSA提氢系统,用于制得还原气或氢气产品。
作为本申请中一种较好的实施方式,所述第一段换热氨裂解反应系统可设置为单独的换热器与单独的绝热反应器组成的系统;也可设置为带换热的反应器,反应器中装填有催化剂。
作为本申请中一种较好的实施方式,该系统还包括与第二段高温氨裂解反应系统连接的热源装置,用于给第二段高温氨裂解反应提供所需热源。
作为本申请中一种较好的实施方式,所述第二段高温氨裂解反应系统根据提供热源方式分为三种:第一种为电加热方式,氨裂解反应系统由装填有催化剂列管组成,列管外设电加热,出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入装填有催化剂列管进行氨裂解反应,氨裂解反应所需热量由外部电加热提供。第二种为加氧燃烧自加热方式,氨裂解反应系统由上部带氧气燃烧空间和下部装填催化剂的圆筒形设备组成,氧气和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入圆筒形设备上部进行燃烧反应,然后再进入下部催化剂床层进行氨裂解反应,氧气可以是纯氧、富氧或空气;第三种为外部燃料加热方式,氨裂解反应系统由装填有催化剂列管、燃料燃烧加热炉的辐射段以及烟气热量回收的对流段组成,出第一段换热氨裂解反应系统的反应气先进入加热炉对流段换热升温,然后进入装填有催化剂列管进行氨裂解反应,装填有催化剂列管设置在加热炉辐射段,燃料在辐射段燃烧,提供氨裂解反应所需热量,出辐射段烟气进入对流段,依次和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气、原料氨以及燃烧所需空气换热,燃料可以是原料氨或原料氨与PSA提氢后尾气或其他燃料。
作为本申请中一种较好的实施方式,所述的换热气化系统包括原料预热器、原料气化器和水冷器;原料储存装置与原料预热器连接,原料预热器与原料气化器连接,原料气化器与第一段换热氨裂解反应系统的入口连接;第一段换热氨裂解反应系统的出口与水冷器连接,水冷器与还原气储存装置或PSA提氢系统连接。
作为本申请中一种较好的实施方式,在烟气热量回收的对流段设置有烟气脱硝装置。
本发明的工作原理为:
原料液氨首先经过换热气化系统完全气化、升温。然后进入第一段换热氨裂解反应系统,发生部分氨裂解反应,氨裂解反应所需热源由第二段高温氨裂解反应气换热提供。出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入第二段高温氨裂解反应系统,进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应所需热源可以由电外加热、氨或其他燃料燃烧外加热以及氧燃烧自加热提供。第二段高温氨裂解反应气依次进入第一段换热氨裂解反应系统和换热气化系统,逐级回收热量后即为还原气。当还原气后续制取氢气时,还原气再经冷却器冷却到常温后进入PSA提氢系统,制得产品氢气。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(一)采用两段氨裂解反应,可以减少高温裂解反应,从而节省高温裂解所需热源。
(二)逐级合理利用第二段高温反应器出口气的热量,既节约了热源又节约了循环水等冷源。
(三)氨裂解反应所需热源多样化,可实现氨裂解制氢或制还原气装置的大型化,可以根据综合成本选用热源,灵活多样。
(四)可根据后续产品要求,可选用高压氨裂解,节省后续气体加压能耗。
附图说明
图1为本发明中实施例1记载的一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的工艺流程示意图。
其中,附图标记为:E1-原料预热器、E2-原料气化器、R1-第一段换热氨裂解反应器、R2-第二段高温氨裂解反应系统、E3-再加热器、E4-水冷器、PSA提氢系统、F1-加热炉、E5-空气预热器、B1-鼓风机、B2-引风机、S1-烟囱。
图2为本发明中实施例2记载的一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的工艺流程示意图。
其中,附图标记为:E1-原料预热器、E2-二级原料加热器、E3-水冷器、E4-原料气化器、E5-混合气再加热器、E6-空气预热器、R1-第一段换热氨裂解反应器、R2-第二段高温氨裂解反应系统、B1-鼓风机、B2-引风机、S1-烟囱。
图3为本发明中实施例3记载的一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的工艺流程示意图。
其中,附图标记为:E1-原料预热器、E2-二级原料加热器、E3-原料气化器、E4-混合气再加热器、E5-空气预热器、R1-第一段换热氨裂解反应系统、R2-第二段高温氨裂解反应系统,B1-鼓风机、B2-引风机、S1-烟囱。
图4为本发明中实施例4记载的一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的工艺流程示意图。
其中,附图标记为:E1-原料预热器、R1-第一段换热氨裂解反应器、R2-第二段高温氨裂解反应系统。
图5为本发明中实施例5记载的一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的工艺流程示意图。
其中,附图标记为:E1-原料气化器、E2-二级原料加热器、R1-第一段换热氨裂解反应器、R2-第二段高温氨裂解反应系统、PSA提氢系统。
图6为本发明所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的流程示意图。
具体实施方式
一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法,包括以下步骤:原料液氨首先经过换热气化系统完全气化、升温,然后进入第一段换热氨裂解反应系统,发生部分氨裂解反应,氨裂解反应所需热源由第二段高温氨裂解反应气换热提供;出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入第二段高温氨裂解反应系统,进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应所需热源可以由电外加热、氨或其他燃料燃烧外加热以及氧燃烧自加热提供;第二段高温氨裂解反应气依次进入第一段换热氨裂解反应系统和换热气化系统,逐级回收热量后即为还原气;当还原气需后续制取氢气时,反应气经回收热量再冷却至常温后进入PSA提氢系统,制得产品氢气。
作为优选,氨裂解压力根据后续氢气或还原气压力确定,最高为5.0MPa。
以上方法中所涉及的两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,该系统包括换热气化系统,与换热气化系统连接的第一段换热氨裂解反应系统,与第一段换热氨裂解反应系统相互连接的第二段高温氨裂解反应系统和与换热气化系统连接的还原气储存装置或PSA提氢系统。
作为优选,该系统还包括与第二段高温氨裂解反应系统连接的热源装置。
作为优选,所述第一段换热氨裂解反应系统为单独的换热器与单独的绝热反应器组成的系统,或为带换热的装填有催化剂的反应器。
作为优选,所述的热源装置为电加热装置;第二段高温氨裂解反应系统为电热高温裂解炉,电加热装置设置在电热高温裂解炉装填有催化剂的列管外。
作为优选,第二段高温氨裂解反应系统为由上部带氧气燃烧空间和下部装填催化剂的空间组成的圆筒形设备,氧气通入管道和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气管道与圆筒形设备上部的氧气燃烧空间连接。
作为优选,第二段高温氨裂解反应系统由装填催化剂列管、燃料燃烧加热炉的辐射段以及烟气热量回收的对流段组成;出第一段换热氨裂解反应系统的反应气管与烟气热量回收的对流段连接,装填有催化剂列管设置在燃料燃烧加热炉的辐射段,出燃料燃烧加热炉的辐射段的烟气管道与烟气热量回收的对流段连接。
作为优选,所述的换热气化系统包括原料预热器、原料气化器和水冷器;原料储存装置与原料预热器连接,原料预热器与原料气化器连接,原料气化器与第一段换热氨裂解反应系统的入口连接;第一段换热氨裂解反应系统的出口与水冷器连接,水冷器与还原气储存装置或PSA提氢系统连接。
作为优选,在烟气热量回收的对流段设置有烟气脱硝装置。
为了使本发明的内容更加便于理解,下面将结合附图和具体实施方式对本发明中所述的催化剂及其制备方法做进一步的阐述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1:
本实施例的两段法氨裂解制氢气的流程如下:
流程如图1所示。本实施例原料液氨,流量为~50800kg/h,温度为常温,压力~1.5MPa(G),先经过原料预热器(E1)部分气化后再经原料气化器(E2)由加热炉高温烟气将原料液氨完全气化。气态氨除小部分作为燃料气补充气(流量~800kg/h)外,其余都送第一段换热氨裂解反应器(R1)进行部分氨裂解反应。第一段换热氨裂解反应系统(R1)设置为带换热的反应器,反应器中装有催化剂,所需热源由第二段高温氨裂解反应气换热提供。控制第一段换热氨裂解反应器(R1)出口的混合反应气温度在220℃~250℃,进入第二段高温氨裂解反应系统(R2)进行剩余部分的氨裂解反应。
第二段高温氨裂解反应系统(R2)由装填催化剂列管、燃料燃烧加热炉的辐射段以及烟气热量回收的对流段组成。出第一段换热氨裂解反应系统的反应气先进入加热炉对流段混合气再加热器(E3)换热升温至550℃~650℃,然后进入装填有催化剂列管进行剩余部分的氨裂解反应,装填有催化剂列管设置在加热炉辐射段,完成反应后,出口反应气温度维持在550℃~650℃,依次进入第一段换热氨裂解反应系统(R1)、原料预热器(E1)进行热量逐级回收后,温度降至60℃~80℃,降温后的反应气再经反应器水冷器(E4)冷却至40℃进入PSA提氢系统,制得高纯氢气产品,流量~88000Nm3/h。
提氢副产解吸气,流量~40000Nm3/h,送加热炉(F1)作为主燃料气,不足的燃料气由气态氨补充。燃料在辐射段燃烧,提供氨裂解反应所需热量,出辐射段烟气进入对流段,经混合气再加热器(E3)、原料气化器(E2)、空气预热器(E5)此三组盘管逐级依次和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气、原料氨以及燃烧所需空气换热,降温至120℃~140℃,同时在加热炉的对流段设置烟气脱硝,经烟囱保证烟气达标排放。
实施例2:
本实施例的两段法氨裂解制氢气的流程如下:
流程如图2所示。本实施例原料液氨,流量为~50000kg/h,温度为常温,压力~3.0MPa(G),先经过原料预热器(E1)部分气化后再经原料气化器(E4)由加热炉高温烟气将原料液氨完全气化。气态氨进入第一段换热氨裂解反应系统,第一段换热氨裂解反应系统设置为单独的二级原料加热器(E2)与单独的一段绝热反应器(R1)。气态氨进入二级原料加热器(E2)由二段高温反应器出口反应气加热至550~650℃后送绝热反应器(R1)进行部分氨裂解反应,控制反应后的混合气出口温度保持在220℃~250℃,进入第二段高温氨裂解反应系统(R2)进行剩余部分的氨裂解反应。
第二段高温氨裂解反应系统(R2)由装填催化剂列管、燃料燃烧加热炉的辐射段以及烟气热量回收的对流段组成。出第一段换热氨裂解反应系统的反应气先进入加热炉对流段混合气再加热器(E5)换热升温至550℃~650℃,然后进入装填有催化剂列管进行剩余部分的氨裂解反应,装填有催化剂列管设置在加热炉辐射段,完成反应后,出口反应气温度维持在550℃~650℃,依次进入二级原料加热器(E2)、原料预热器(E1)进行热量逐级回收后,温度降至60℃~80℃,降温后的反应气再经反应器水冷器(E3)冷却至40℃进入PSA提氢系统,制得高纯氢气产品,流量~80000Nm3/h。
提氢副产解吸气,流量~46000Nm3/h,送加热炉(F1)作为主燃料气,燃料气不足部分由外供天然气提供,需补充约~450Nm3/h的天然气。燃料在辐射段燃烧,提供氨裂解反应所需热量,出辐射段烟气进入对流段,经混合气再加热器(E5)、原料气化器(E4)、空气预热器(E6)此三组盘管依次和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气、原料氨以及燃烧所需空气换热,降温至120℃~140℃,经烟囱保证烟气达标排放。
实施例3:
本实施例的两段法氨裂解制还原气的流程如下:
流程如图3所示。本实施例原料液氨,流量为~6400kg/h,温度为常温,压力~0.8MPa(G),先经过原料预热器(E1)部分气化后再经原料气化器(E3)由加热炉高温烟气将原料液氨完全气化。气态氨进入第一段换热氨裂解反应系统,第一段换热氨裂解反应系统设置为单独的二级原料加热器(E2)与单独的一段绝热反应器(R1),反应器中装有催化剂。气态氨进入二级原料加热器(E2)由二段高温反应器出口反应气加热至550~700℃后送绝热反应器(R1)进行部分氨裂解反应,控制反应后的混合气出口温度保持在~250℃,进入第二段高温氨裂解反应系统(R2)进行剩余部分的氨裂解反应。
第二段高温氨裂解反应系统(R2)由装填催化剂列管、燃料燃烧加热炉的辐射段以及烟气热量回收的对流段组成。出第一段换热氨裂解反应系统的反应气先进入加热炉对流段混合气再加热器(E4)换热升温至~700℃,然后进入装填有催化剂列管进行剩余部分的氨裂解反应,装填有催化剂列管设置在加热炉辐射段,完成反应后,出口反应气温度维持在~700℃,依次进入二级原料加热器(E2)、原料预热器(E1)进行热量逐级回收后,温度降至60℃~80℃,即可作为产品还原气,流量~16600Nm3/h。
加热炉所需燃料气为外供天然气,流量~810Nm3/h;亦可完全由气态氨作为燃料气。燃料在辐射段燃烧,提供氨裂解反应所需热量,出辐射段烟气进入对流段,经混合气再加热器(E3)、原料气化器(E2)、空气预热器(E5)此三组盘管依次和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气、原料氨以及燃烧所需空气换热,降温至120℃~140℃,若采用气态氨作为燃料气,在加热炉的对流段设置烟气脱硝,经烟囱保证烟气达标排放。
实施例4:
本实施例的两段法氨裂解制还原气的流程如下:
流程如图4所示。本实施例原料液氨,流量为~6400kg/h,温度为常温,压力~0.8MPa(G),先经过原料预热器(E1)气化升温后,进入第一段换热氨裂解反应器(R1)进行部分氨裂解反应。第一段换热氨裂解反应器(R1)设置为带换热的反应器,反应器中装有催化剂,所需热源由第二段高温氨裂解反应气换热提供。控制第一段换热氨裂解反应器(R1)出口的混合反应气温度在220℃~250℃,然后进入第二段高温氨裂解反应系统(R2)进行剩余部分的氨裂解反应。
第二段高温氨裂解反应系统(R2)为电热高温裂解炉,氨裂解反应系统由装填有催化剂列管组成,列管外设电加热,出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入装填有催化剂列管进行氨裂解反应,氨裂解反应所需热量由外部电加热提供。
完成反应后,出口反应气温度维持在~700℃,依次进入第一段换热氨裂解反应器(R1)、原料预热器(E1)进行热量逐级回收后,再经反应器水冷器(E3)冷却至40℃即可作为产品还原气,流量~16600Nm3/h。此实施例除回收反应气的热量外,其余必须的热量均采用电能转化为热能。共需外供
~6.37x106Kcal/h热量,电耗~7500kwh/h。
实施例5:
本实施例的两段法氨裂解制氢气的流程如下:
流程如图5示。本实施例原料液氨,流量为62500kg/h,温度为常温,压力~2.5MPa(G),先经过原料气化器(E1)气化升温后,进入第一段换热氨裂解反应器(R1)进行部分氨裂解反应。第一段换热氨裂解反应系统设置为单独的二级原料加热器(E2)与单独的一段绝热反应器(R1)。气态氨进入二级原料加热器(E2)由二段高温反应器出口反应气加热至550~700℃后送绝热反应器(R1)进行部分氨裂解反应,控制反应后的混合气出口温度保持在~250℃,然后进入第二段高温氨裂解反应系统(R2)进行剩余部分的氨裂解反应。第二段高温氨裂解反应系统(R2)由上部带氧气燃烧空间和下部装填催化剂的圆筒形设备组成。~9400Nm3/h的氧气与出第一段换热氨裂解反应系统的反应气一并进入第二段高温氨裂解反应系统(R2)。在圆筒形设备上部进行燃烧反应,然后再进入下部催化剂床层进行氨裂解反应。完成反应后,出口反应气温度维持在650℃~700℃,依次经二级原料加热器(E2)、原料气化器(E1)进行热量逐级回收后,再经反应气水冷器(E3)冷却至40℃。冷却后的反应气经分液罐进行气液分离,气相进入后续PSA提氢工序,得到产品氢气~100000Nm3/h,解吸气~46900Nm3/h;液相即为稀氨水,可外送。此实施例种的氧气可以是纯氧或富氧或空气。
虽然本发明已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述,但是,本专业普通技术人员应该明白,在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化,均属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法,其特征在于包括以下步骤:原料液氨首先经过换热气化系统进行完全气化、升温,然后进入第一段换热氨裂解反应系统,发生部分氨裂解反应,氨裂解反应所需热源由第二段高温氨裂解反应气换热提供;出第一段换热氨裂解反应系统的反应气进入第二段高温氨裂解反应系统,进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应所需热源可以由电外加热、氨或其他燃料燃烧外加热以及氧燃烧自加热提供;第二段高温氨裂解反应气依次进入第一段换热氨裂解反应系统和换热气化系统,逐级回收热量后即为还原气;当还原气需后续制取氢气时,反应气经回收热量再冷却至常温后进入PSA提氢系统,制得产品氢气。
2.如权利要求1所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法,其特征在于:氨裂解压力根据后续氢气或还原气压力确定,最高为5.0MPa。
3.如权利要求1或2所述方法中涉及的两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于该系统包括
换热气化系统,用于将原料液氨完全气化、升温,以及将第一段换热氨裂解反应系统的出口气进行热量回收;
与换热气化系统连接的第一段换热氨裂解反应系统,用于发生部分氨裂解反应;
与第一段换热氨裂解反应系统相互连接的第二段高温氨裂解反应系统,用于进行剩余部分氨裂解反应,第二段高温氨裂解反应系统的出口气管与第一段换热氨裂解反应系统连通;
与换热气化系统连接的还原气储存装置或PSA提氢系统,用于制得还原气或氢气产品。
4.如权利要求3所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于该系统还包括与第二段高温氨裂解反应系统连接的热源装置,用于给第二段高温氨裂解反应提供所需热源。
5.如权利要求3所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于:所述第一段换热氨裂解反应系统为单独的换热器与单独的装填有催化剂的绝热反应器组成的系统,或为带换热的装填有催化剂的反应器。
6.如权利要求4所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于:所述的热源装置为电加热装置;第二段高温氨裂解反应系统为电热高温裂解炉,电加热装置设置在电热高温裂解炉装填有催化剂的列管外。
7.如权利要求3所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于:第二段高温氨裂解反应系统为由上部带氧气燃烧空间和下部装填催化剂的空间组成的圆筒形设备,氧气通入管道和出第一段换热氨裂解反应系统的反应气管道与圆筒形设备上部的氧气燃烧空间连接。
8.如权利要求3所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于:第二段高温氨裂解反应系统由装填催化剂列管、燃料燃烧加热炉的辐射段以及烟气热量回收的对流段组成;出第一段换热氨裂解反应系统的反应气管与烟气热量回收的对流段连接,装填有催化剂列管设置在燃料燃烧加热炉的辐射段,出燃料燃烧加热炉的辐射段的烟气管道与烟气热量回收的对流段连接。
9.如权利要求3所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于所述的换热气化系统包括原料预热器、原料气化器和水冷器;原料储存装置与原料预热器连接,原料预热器与原料气化器连接,原料气化器与第一段换热氨裂解反应系统的入口连接;第一段换热氨裂解反应系统的出口与水冷器连接,水冷器与还原气储存装置或PSA提氢系统连接。
10.如权利要求8所述两段法氨裂解制氢气或制还原气的系统,其特征在于:在烟气热量回收的对流段设置有烟气脱硝装置。
CN202111199042.9A 2021-10-14 2021-10-14 一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法 Active CN113896168B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111199042.9A CN113896168B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111199042.9A CN113896168B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113896168A true CN113896168A (zh) 2022-01-07
CN113896168B CN113896168B (zh) 2023-01-10

Family

ID=79192207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111199042.9A Active CN113896168B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113896168B (zh)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11697108B2 (en) 2021-06-11 2023-07-11 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
WO2023144335A1 (de) 2022-01-27 2023-08-03 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff aus ammoniak
US11724245B2 (en) 2021-08-13 2023-08-15 Amogy Inc. Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems
WO2023153928A1 (en) 2022-02-11 2023-08-17 Proton Ventures B.V. Hybrid ammonia decomposition system
BE1030221B1 (de) * 2022-01-27 2023-08-28 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Wasserstoff aus Ammoniak
US11764381B2 (en) 2021-08-17 2023-09-19 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
US11795055B1 (en) 2022-10-21 2023-10-24 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11834985B2 (en) 2021-05-14 2023-12-05 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11834334B1 (en) 2022-10-06 2023-12-05 Amogy Inc. Systems and methods of processing ammonia
WO2023247915A1 (en) * 2022-06-20 2023-12-28 Johnson Matthey Public Limited Company Process for cracking ammonia
US11866328B1 (en) 2022-10-21 2024-01-09 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
CN117446751A (zh) * 2023-11-14 2024-01-26 南京国昌化工科技有限公司 一种多段氨催化分解制氢装置及工艺方法
EP4328177A1 (de) * 2022-08-22 2024-02-28 Linde GmbH Vermeidung von nitrierungen beim betrieb eines ammoniakspaltofens
WO2023245201A3 (en) * 2022-06-17 2024-03-14 Kellogg Brown & Root Llc Ammonia dissociation process and system
WO2024056894A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Basf Se High pressure and low temperature recycled nh3 reforming process
WO2024074817A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Catalsys Limited Ammonia cracker
EP4361096A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-01 Linde GmbH Method and apparatus for processing ammonia
EP4361094A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-01 Linde GmbH Method and apparatus for processing ammonia
EP4361095A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-01 Linde GmbH Method and apparatus for providing heat
EP4375233A1 (en) * 2022-11-21 2024-05-29 Air Products and Chemicals, Inc. Process and apparatus for cracking ammonia
EP4378885A1 (en) * 2022-11-21 2024-06-05 Air Products and Chemicals, Inc. Process and apparatus for cracking ammonia
EP4389695A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
EP4389696A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
EP4389697A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
WO2024133916A1 (de) 2022-12-23 2024-06-27 Thyssenkrupp Ag Verminderung von nox und n2o im abgas von mit nh3 betriebenen feuerungsanlagen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB380110A (en) * 1931-06-04 1932-09-05 Cecil Stuart Hall Improved method and apparatus for the production of nitrogen and hydrogen by the thermal decomposition of ammonia
US20110293510A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Shawn Grannell Ammonia flame cracker system, method and apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB380110A (en) * 1931-06-04 1932-09-05 Cecil Stuart Hall Improved method and apparatus for the production of nitrogen and hydrogen by the thermal decomposition of ammonia
US20110293510A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Shawn Grannell Ammonia flame cracker system, method and apparatus

Cited By (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11994062B2 (en) 2021-05-14 2024-05-28 AMOGY, Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11834985B2 (en) 2021-05-14 2023-12-05 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11994061B2 (en) 2021-05-14 2024-05-28 Amogy Inc. Methods for reforming ammonia
US12000333B2 (en) 2021-05-14 2024-06-04 AMOGY, Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11697108B2 (en) 2021-06-11 2023-07-11 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11724245B2 (en) 2021-08-13 2023-08-15 Amogy Inc. Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems
US11764381B2 (en) 2021-08-17 2023-09-19 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
US11769893B2 (en) 2021-08-17 2023-09-26 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
US11843149B2 (en) 2021-08-17 2023-12-12 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
BE1030221B1 (de) * 2022-01-27 2023-08-28 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Wasserstoff aus Ammoniak
WO2023144335A1 (de) 2022-01-27 2023-08-03 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff aus ammoniak
NL2030905B1 (en) * 2022-02-11 2023-08-18 Proton Ventures B V Hybrid ammonia decomposition system
WO2023153928A1 (en) 2022-02-11 2023-08-17 Proton Ventures B.V. Hybrid ammonia decomposition system
WO2023245201A3 (en) * 2022-06-17 2024-03-14 Kellogg Brown & Root Llc Ammonia dissociation process and system
WO2023247915A1 (en) * 2022-06-20 2023-12-28 Johnson Matthey Public Limited Company Process for cracking ammonia
WO2024041751A1 (de) * 2022-08-22 2024-02-29 Linde Gmbh Vermeidung von nitrierungen beim betrieb eines ammoniakspaltofens
EP4328177A1 (de) * 2022-08-22 2024-02-28 Linde GmbH Vermeidung von nitrierungen beim betrieb eines ammoniakspaltofens
WO2024056894A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Basf Se High pressure and low temperature recycled nh3 reforming process
WO2024074817A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Catalsys Limited Ammonia cracker
US11834334B1 (en) 2022-10-06 2023-12-05 Amogy Inc. Systems and methods of processing ammonia
US11975968B2 (en) 2022-10-06 2024-05-07 AMOGY, Inc. Systems and methods of processing ammonia
US11912574B1 (en) 2022-10-06 2024-02-27 Amogy Inc. Methods for reforming ammonia
US11840447B1 (en) 2022-10-06 2023-12-12 Amogy Inc. Systems and methods of processing ammonia
US11795055B1 (en) 2022-10-21 2023-10-24 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11866328B1 (en) 2022-10-21 2024-01-09 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
EP4361096A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-01 Linde GmbH Method and apparatus for processing ammonia
EP4361094A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-01 Linde GmbH Method and apparatus for processing ammonia
EP4361095A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-01 Linde GmbH Method and apparatus for providing heat
WO2024088557A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-02 Linde Gmbh Method and apparatus for providing heat
EP4378885A1 (en) * 2022-11-21 2024-06-05 Air Products and Chemicals, Inc. Process and apparatus for cracking ammonia
EP4375233A1 (en) * 2022-11-21 2024-05-29 Air Products and Chemicals, Inc. Process and apparatus for cracking ammonia
EP4389695A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
EP4389696A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
EP4389697A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
WO2024132577A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
WO2024132582A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
WO2024133916A1 (de) 2022-12-23 2024-06-27 Thyssenkrupp Ag Verminderung von nox und n2o im abgas von mit nh3 betriebenen feuerungsanlagen
WO2024132590A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen
CN117446751A (zh) * 2023-11-14 2024-01-26 南京国昌化工科技有限公司 一种多段氨催化分解制氢装置及工艺方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113896168B (zh) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113896168B (zh) 一种两段法氨裂解制氢气或制还原气的方法
CN101285004A (zh) 一种多功能能源系统
CN110121586A (zh) 用于电力生产和集成的氢气生产的系统和方法
CN101540410B (zh) 天然气制氢与质子交换膜燃料电池集成发电的方法及装置
CN103011072A (zh) 利用生物质制取高纯度氢气的方法及装置
JPH1068329A (ja) 合成ガスおよびエネルギーを組み合わせて製造する方法
RU2008113706A (ru) Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации
CN101993730B (zh) 基于化石燃料化学能适度转化的多功能能源系统
CN102199450A (zh) 双流化床固体燃料气化燃烧耦合方法和系统
JP2024521560A (ja) 水素製造のためのアンモニア分解
CN115199367A (zh) 一种基于化学回注天然气重整燃气轮机耦合零能耗二氧化碳捕集的发电系统及方法
CN113753857B (zh) 一种含甲烷可燃气重整耦合化学链制备高纯氢气的工艺及应用
CN104804787B (zh) 一种制合成天然气的甲烷化方法和装置
TW202408660A (zh) 方法
CN218261977U (zh) 烃类蒸汽重整制氢系统
CN116081570A (zh) 一种烟气回收传热的天然气转化炉
CN218709194U (zh) 天然气蒸汽重整制氢系统
CN115651714A (zh) 一种低热值燃料进行气化转化的装置及方法
KR102122173B1 (ko) 수소스테이션용 수소제조장치 및 수소제조방법
CN209602080U (zh) 一种生物质气化制氢装置
CN211111887U (zh) 一种火电厂煤热解气制氢系统
CN211394377U (zh) 一种火电厂热解制氢系统
CN210683700U (zh) 一种火电厂热解制氢系统
CN104629803A (zh) 一种基于化学工质循环的固体燃料气化方法与系统
CN218174670U (zh) 一种低耗、零碳排放的甲醇制氢系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant