CN203392841U - 一种制备合成氨的氢气回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工领域，尤其涉及一种制备合成氨的氢气回收装置，包含驰放气入口,所述驰放气入口接入高压洗氨塔，所述高压洗氨塔的气体出口连接有气液分离器，气液分离器的气体出口连接加热装置后接入膜分离装置。采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：采用如上排布方式，发现原料气经过五根膜分离后，其中大部分氢气被分离出来，剩余尾气中氢气含量很少。

Description

一种制备合成氨的氢气回收装置

技术领域

本实用新型涉及化工领域，尤其涉及一种制备合成氨的氢气回收装置。 

背景技术

驰放气是一种多组分的混合气,主要成分是H₂、N₂、CH₄、Ar、NH₃等,其中NH₃是薄膜分离器的有害物质,必须在膜处理前用水吸收而除去;驰放气中的氢气如果不回收，则属于浪费并对后续反应造成影响。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够高效除去驰放气中氢气的回收装置。 

为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，包含驰放气入口,所述驰放气入口接入高压洗氨塔，所述高压洗氨塔的气体出口连接有气液分离器，气液分离器的气体出口连接加热装置后接入膜分离装置。 

本实用新型进一步技术方案在于，所述膜分离装置包含五组中空纤维膜分离器，所述中空纤维膜分离器内部有氢气分离膜。 

本实用新型进一步技术方案在于，所述五组中空纤维膜分离器中的两个并联后与其他三个串联。 

本实用新型进一步技术方案在于，所述五组中空纤维膜分离器整体并联或者串联。 

本实用新型进一步技术方案在于，所述高压洗氨塔有管道接入尿素氨水 槽。 

本实用新型进一步技术方案在于，所述气液分离器的气体出口的管道接入加热装置。 

本实用新型进一步技术方案在于，所述氢气分离膜两侧各自有压力传感装置。 

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：采用如上排布方式，发现原料气经过五根膜分离后，其中大部分氢气被分离出来，剩余尾气中氢气含量很少。 

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图，其中：1驰放气入口；2高压洗氨塔；3气液分离器；4加热装置；5膜分离装置；6尿素氨水槽。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制。 

实施例 

见图1所示，一种制备合成氨的氢气回收装置，包含驰放气入口1,驰放气入口1接入高压洗氨塔2，高压洗氨塔2的气体出口连接有气液分离器3，气液分离器3的气体出口连接加热装置4后接入膜分离装置5。膜分离装置5包含五组中空纤维膜分离器，中空纤维膜分离器内部有氢气分离膜。五组中空纤维膜分离器中的两个并联后与其他三个串联。高压洗氨塔2有管道接入尿素氨水槽6。气液分离器3的气体出口的管道接入加热装置4。氢气分离膜两侧各自有压力传感装置。 

本实施例制备合成氨的氢气回收装置的工作过程为： 

从高压驰放气中回收氢气，返回脱硫系统，提高原料利用率和经济效益.尾气和氨回收尾气一并进入燃料气系统。 

驰放气中的各种组分对一种特制的中空纤维膜的渗透力相差很大，其中H₂的渗透力远超过其它组分；气体渗透速率还与渗透膜内外的压差有关，压差越大，渗透率越大；利用这些特点,使驰放气通过一种特制的薄膜渗透器，即中空纤维管，使H2与其它组分分离，从而获得高纯度氢气。 

来自合成氨装置的高压驰放气由H₂、N₂、NH₃、CH₄和Ar气组成，其压力（表压）为12.2MPa（A），通过膜分离装置将其中的氢气分离出来。 

驰放气首先经薄膜调节阀，然后进入高压洗氨塔2，气体在高压洗氨塔2中与高压水泵打进的软化水在填料层中逆流接触，气相中的氨气（NH₃）被水吸收后变成氨水，由塔底排出送往尿素氨水槽6。脱氨后的气体（原料气）由塔顶排出后进入气液分离器3，使水洗过程中产生的雾沫夹带得到分离。水洗目的主要是净化驰放气，除掉其中的氨，水洗后气体的氨含量应低于200ppm。高压洗氨塔2吸收过程是个放热物理化学过程，因此，塔底氨水温度较高。因此可以用来预热。 

由于水洗过程气液两相平衡，使得塔顶出来的原料气中水含量处于饱和状态。在气液分离器3以后的管路及膜分离装置5中遇冷降温会出现水雾，进入膜分离装置5后会造成膜分离装置5性能下降。因此，气液分离器3排出来的气体必须经过加热处理。加热装置4为一套管式换热器，热源为0.25MPa（A）饱和蒸汽。原料气在加热装置4中被加热到45℃左右，此时原料气中的水含量远离饱和点，防止原料气进入膜分离装置5后产生水雾，影 响分离性能。 

经过水洗、加热后的原料气送入膜分离装置5中进行分离，分离器由五台Φ200×4000mm中空纤维膜分离器组成，前两组采用并联形式后与后三组采用串联形式连接。每根分离器均可用阀门切断或接通，根据不同的处理量改变回收氢气的纯度和回收率。 

原料气进入膜分离装置5后，中空纤维膜对氢气有较高的选择性。靠中空纤维膜内、外两侧分压差为推动力，通过溶解、扩散、解吸等步骤而实现分离。使中空纤维膜内侧形成富氢区气流，而外侧形成了惰性气流。前者称为渗透气，后者称为尾气。渗透气经压缩后重返合成系统，尾气经与氨回收、氨受槽尾气汇合供转化燃烧。 

原料气压力为12.2MPa（A），渗透气压力为2.75MPa（A）。原料气与渗透气之间的压差保持在11MPa以下。压差是膜分离器重要操作指标之一，压差过大会使中空纤维膜遭到破坏。因此加入压力传感器可以防止膜受到损害。 

原料气经过五根膜分离后，其中大部分氢气被分离出来，剩余尾气中氢气含量很少，通过第五根分离器的尾部薄膜调节阀减压至0.55MPa（A）排出至燃烧。 

Claims (7)

1.一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，包含驰放气入口(1),所述驰放气入口(1)接入高压洗氨塔（2），所述高压洗氨塔（2）的气体出口连接有气液分离器（3），气液分离器（3）的气体出口连接加热装置（4）后接入膜分离装置（5）。 

2.根据权利要求1所述的一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，所述膜分离装置（5）包含五组中空纤维膜分离器，所述中空纤维膜分离器内部有氢气分离膜。 

3.根据权利要求2所述的一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，所述五组中空纤维膜分离器中的两个并联后与其他三个串联。 

4.根据权利要求2所述的一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，所述五组中空纤维膜分离器整体并联或者串联。 

5.根据权利要求1所述的一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，所述高压洗氨塔（2）有管道接入尿素氨水槽（6）。 

6.根据权利要求5所述的一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，所述气液分离器（3）的气体出口的管道接入加热装置（4）。 

7.根据权利要求2所述的一种制备合成氨的氢气回收装置，其特征在于，所述氢气分离膜两侧各自有压力传感装置。 

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