CN210030042U - 一种脱碳气提氢系统 - Google Patents

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周文启
张运国
侍继军
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Abstract

本实用新型提供一种脱碳气提氢系统，包括洗氨塔、脱水塔、脱碳吸附装置、PSA提氢吸附装置、膜分离器和蒸氨塔，洗氨塔与脱水塔之间设有旋风分离器，洗氨塔一侧连接有进气管，洗氨塔的顶部和底部分别设有第一排气口和第一排液口，第一排气口通过管道与旋风分离器相连，旋风分离器顶部和底部分别设有第二排气口和第二排液口，第二排气口连接有气体缓冲罐，气体缓冲罐的气体出口依次与脱碳吸附装置、PSA提氢吸附装置和膜分离器相连；第一排液口和第二排液口通过管道与稀氨水储罐相连，稀氨水储罐与蒸氨塔之间设有氨水泵和换热器，稀氨水储罐内的稀氨水通过氨水泵和换热器进入到蒸氨塔内。本实用新型不仅能得到高纯度氢气，且更加节能环保。

Description

一种脱碳气提氢系统
技术领域
本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种脱碳气提氢系统。
背景技术
氨是由氢和氮在高温、高压和有触媒存在的条件下合成，其中原料气H2、N2由煤气化产生半水煤气，再经净化、变换、精制而成。原料气的合成工序包括造气工段、吹风气回收工段、脱硫工段、变换工段、脱碳工段、提氢工段、压缩工段等，在脱碳工段中，来自压缩工段的原料气从吸附塔的塔底进入，在多种专用吸附剂的选择吸附下，其中的N2、CH4、CO被吸附下来，未被吸附的氢气等作为最终产品从塔顶流出进入到提氢工段，提氢工段一般采用变压吸附(PSA)或者膜分离技术提纯氢气。此外，在合成氨的生产过程中合成气循环使用，但是甲烷浓度不能过高，因此必须由部分含NH3、H2、CH4等尾气排放，以控制甲烷浓度，保证合成氨反应的正常进行。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种脱碳气提氢系统，该系统不仅能得到高纯度氢气，且更加节能环保。
本实用新型提供了如下技术方案：
一种脱碳气提氢系统，包括洗氨塔、脱水塔、脱碳吸附装置、PSA提氢吸附装置、膜分离器和蒸氨塔，所述洗氨塔与所述脱水塔之间设有旋风分离器，所述洗氨塔一侧连接有进气管，所述洗氨塔的顶部和底部分别设有第一排气口和第一排液口，所述第一排气口通过管道与所述旋风分离器相连，所述旋风分离器顶部和底部分别设有第二排气口和第二排液口，所述第二排气口连接有气体缓冲罐，所述气体缓冲罐的气体出口依次与所述脱碳吸附装置、所述PSA提氢吸附装置和所述膜分离器相连；
所述第一排液口和所述第二排液口通过管道与稀氨水储罐相连，所述稀氨水储罐与所述蒸氨塔之间设有氨水泵和换热器，所述稀氨水储罐内的稀氨水通过所述氨水泵和所述换热器进入到所述蒸氨塔内，所述蒸氨塔一侧的下端设有蒸汽进口，所述蒸氨塔顶部连接有分缩器和分离器。
优选的，所述洗氨塔内设有填料层，所述填料层的上方设有喷淋管，所述喷淋管上设有若干喷头，所述喷淋管的上方设有丝网除沫器，所述洗氨塔一侧设有储水箱和输水泵，所述输水泵一端与所述储水箱相连，所述输水泵的另一端与所述喷淋管相连。
优选的，所述换热器上设有稀氨水加热进口、稀氨水加热出口、废氨水冷却进口和废氨水冷却出口，所述稀氨水加热出口与所述蒸氨塔的上端相连，所述废氨水冷却进口与所述蒸氨塔的下端相连，所述废氨水冷却出口与所述储水箱相连。
优选的，所述气体缓冲罐上设有第一进口和第二进口，所述第一进口输入来自压缩工段的原料气，所述第二进口与所述脱水塔相连。
优选的，所述脱碳吸附装置为2-10个吸附塔的组合，以实现吸附、均压降压、逆放、真空、均压升压、产品气升压的过程。
优选的，所述PSA提氢吸附装置为2-8个吸附塔的组合，以实现吸附、均压降、顺放、逆放、冲洗、均压升、终充的过程。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型在使用过程中，合成氨驰放气经洗氨、脱水干燥后，与来自压缩工段的原料气混合于气体缓冲罐内，然后经脱碳吸附装置脱除N2、CH4、CO等，然后再经PSA提氢吸附装置和膜分离器分离提纯氢气，能够得到高纯度的氢气，提纯后的氢气经压缩后储存在氢气储罐内；吸收了氨的富液由洗氨塔的底部和旋风分离器底部流出，汇集到稀氨水储罐，然后进入到蒸氨塔内，得到的高浓度氨汽可回收利用，而塔底流出的低浓度水溶液则可补充到储水罐内供洗氨塔使用，更加节能环保。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解和说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中标记为：1、洗氨塔；2、脱水塔；3、脱碳吸附装置；4、PSA提氢吸附装置；5、膜分离器；6、蒸氨塔；7、旋风分离器；8、进气管；9、第一排气口；10、第一排液口；11、第二排气口；12、第二排液口；13、气体缓冲罐；14、稀氨水储罐；15、氨水泵；16、换热器；17、蒸汽进口；18、分缩器；19、分离器；20、填料层；21、喷淋管；22、丝网除沫器；23、储水箱；24、输水泵；25、稀氨水加热进口；26、稀氨水加热出口；27、废氨水冷却进口；28、废氨水冷却出口；29、第一进口；30、第二进口。
具体实施方式
如图1所示，一种脱碳气提氢系统，包括洗氨塔1、脱水塔2、脱碳吸附装置3、PSA提氢吸附装置4、膜分离器5和蒸氨塔6，洗氨塔1内设有填料层20，填料层20的上方设有喷淋管21，喷淋管21上设有若干喷头，喷淋管21的上方设有丝网除沫器22，洗氨塔1一侧设有储水箱23和输水泵24，输水泵24一端与储水箱23相连，输水泵24的另一端与喷淋管21相连，洗氨塔1的设置是为了除去合成氨驰放气内的氨，储水箱23内的水经输水泵24输送至喷淋管21，经喷淋管21上喷头喷出对洗氨塔1内的气体进行洗涤，吸收了氨的富液由洗氨塔1的底部流出。
洗氨塔1与脱水塔2之间设有旋风分离器7，旋风分离器7的设置可回收部分吸收了氨的富液，减轻脱水塔2的负担，脱水塔2内装填有分子筛吸附剂用于脱除水分。洗氨塔1一侧连接有进气管8，洗氨塔1的顶部和底部分别设有第一排气口9和第一排液口10，第一排气口9通过管道与旋风分离器7相连，旋风分离器7顶部和底部分别设有第二排气口11和第二排液口12，第二排气口11连接有气体缓冲罐13，气体缓冲罐13上设有第一进口29和第二进口30，第一进口29输入来自压缩工段的原料气，第二进口30与脱水塔2相连，气体缓冲罐13的气体出口依次与脱碳吸附装置3、PSA提氢吸附装置4和膜分离器5相连。其中脱碳吸附装置3为2-10个吸附塔的组合，以实现吸附、均压降压、逆放、真空、均压升压、产品气升压的过程，PSA提氢吸附装置4为2-8个吸附塔的组合，以实现吸附、均压降、顺放、逆放、冲洗、均压升、终充的过程。
第一排液口10和第二排液口12通过管道与稀氨水储罐14相连，稀氨水储罐14与蒸氨塔6之间设有氨水泵15和换热器16，稀氨水储罐14内的稀氨水通过氨水泵15和换热器16进入到蒸氨塔6内，蒸氨塔6一侧的下端设有蒸汽进口17，蒸氨塔6顶部连接有分缩器18和分离器19，换热器16上设有稀氨水加热进口25、稀氨水加热出口26、废氨水冷却进口27和废氨水冷却出口28，稀氨水加热出口26与蒸氨塔6的上端相连，废氨水冷却进口27与蒸氨塔6的下端相连，废氨水冷却出口28与储水箱23相连。
本实施例在使用过程中，合成氨驰放气经洗氨、脱水干燥后，与来自压缩工段的原料气混合于气体缓冲罐13内，然后经脱碳吸附装置3脱除N2、CH4、CO等，然后再经PSA提氢吸附装置4和膜分离器5分离提纯氢气，能够得到高纯度的氢气，提纯后的氢气经压缩后可储存在氢气储罐内；而吸收了氨的富液由洗氨塔1的底部和旋风分离器7底部流出，汇集到稀氨水储罐14，然后进入到蒸氨塔6内，得到的高浓度氨汽可回收利用，而塔底流出的低浓度水溶液则可补充到储水罐内供洗氨塔1使用，更加节能环保。
以上仅为本实用新型的优选应用案例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种脱碳气提氢系统，其特征在于，包括洗氨塔、脱水塔、脱碳吸附装置、PSA提氢吸附装置、膜分离器和蒸氨塔，所述洗氨塔与所述脱水塔之间设有旋风分离器，所述洗氨塔一侧连接有进气管，所述洗氨塔的顶部和底部分别设有第一排气口和第一排液口，所述第一排气口通过管道与所述旋风分离器相连，所述旋风分离器顶部和底部分别设有第二排气口和第二排液口，所述第二排气口连接有气体缓冲罐，所述气体缓冲罐的气体出口依次与所述脱碳吸附装置、所述PSA提氢吸附装置和所述膜分离器相连；
所述第一排液口和所述第二排液口通过管道与稀氨水储罐相连，所述稀氨水储罐与所述蒸氨塔之间设有氨水泵和换热器，所述稀氨水储罐内的稀氨水通过所述氨水泵和所述换热器进入到所述蒸氨塔内，所述蒸氨塔一侧的下端设有蒸汽进口，所述蒸氨塔顶部连接有分缩器和分离器。
2.根据权利要求1所述的一种脱碳气提氢系统，其特征在于，所述洗氨塔内设有填料层，所述填料层的上方设有喷淋管，所述喷淋管上设有若干喷头，所述喷淋管的上方设有丝网除沫器，所述洗氨塔一侧设有储水箱和输水泵，所述输水泵一端与所述储水箱相连，所述输水泵的另一端与所述喷淋管相连。
3.根据权利要求2所述的一种脱碳气提氢系统，其特征在于，所述换热器上设有稀氨水加热进口、稀氨水加热出口、废氨水冷却进口和废氨水冷却出口，所述稀氨水加热出口与所述蒸氨塔的上端相连，所述废氨水冷却进口与所述蒸氨塔的下端相连，所述废氨水冷却出口与所述储水箱相连。
4.根据权利要求1所述的一种脱碳气提氢系统，其特征在于，所述气体缓冲罐上设有第一进口和第二进口，所述第一进口输入来自压缩工段的原料气，所述第二进口与所述脱水塔相连。
5.根据权利要求1所述的一种脱碳气提氢系统，其特征在于，所述脱碳吸附装置为2-10个吸附塔的组合，以实现吸附、均压降压、逆放、真空、均压升压、产品气升压的过程。
6.根据权利要求1所述的一种脱碳气提氢系统，其特征在于，所述PSA提氢吸附装置为2-8个吸附塔的组合，以实现吸附、均压降、顺放、逆放、冲洗、均压升、终充的过程。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112316713A (zh) * 2020-10-08 2021-02-05 中船重工（邯郸）派瑞特种气体有限公司 一种三氟化氮制备过程中的阴极尾气提氢系统及方法

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