一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法

专利名称：一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法
技术领域：
本发明涉及化工气体回收系统，尤其涉及ー种氨氢回收装置及氨氢回收的方法。
背景技术：
目前，大部分氨合成的补充气除了氮气、氢气两种合成氨必须的有效气体外，同时也补充进了甲烷、氩气等不利于氨合成的惰性气体。随着氮气与氢气的不断合成，合成系统内的甲烷、氩气的浓度不断増加。氨合成为了保证氮气与氢气的正常的化学反应物浓度，必须把甲烷、氩气排出氨合成系统。排出时会带出大量的 氨气、氢气等有效气体。氨合成排出气的氨气、氢气、甲烧、氮气、気气的体积含量分别约为8%、57%、18%、14%、3%，压カ为22±6MPa，温度在20°C左右。传统的回收方法有三种、三种方法回收氨与氢的前段都是用水洗的方法将氨合成排出气中的氨气回收成氨水，后段分别采用膜滲透法、变压吸附法与深冷法回收氢气。三种方法的共同缺陷是都产生低附加值且容易污染环境的氨水。不能回收成纯氨，需进一步耗能处理后方能作为氨产品使用。且传统的三种方法回收出的产品氢气压カ较低，最高仅I. 8MPa，需进一歩消耗动カ提升至更高压力才能供合成氨系统使用。

发明内容
针对上述现有技术所存在的不足，本发明目的是提供一种把氨合成排出气的氨气直接回收成氨产品，同时回收其中氢气的氨氢回收装置及氨氢回收的方法，且出系统的氢气压カ可以达到6±lMPa，不再产生氨水，同时产品氢气的甲烷含量几乎为零。本发明在氨合成排出气降压前即与氨合成岗位等压的状态下冷却井分离氨合成排出气中氨，并且利用液氨的蒸发制冷与液体丙烷或こ烷的蒸发制冷及涡流管的降温效应制冷来冷却降压前的氨合成排出气。本发明是根据氨合成排出气中氨气、氢气、甲烧、氮气、気气五种气体的沸点及熔点不同，采用五台高压管壳式换热器、两台五通道板翅式换热器、三台分离器、一台液氨贮槽、一台丙烷或こ烷压缩机、一台丙烷或こ烷冷却器、一台氮气压缩机、一台氮气冷却器、一台增压膨胀机制冷端、一台增压膨胀机增压端、一只涡流管，一台涡流管热端冷却器，利用氮气循环膨胀辅助制冷、こ烷或丙烷压缩冷凝后节流采用卡诺循环辅助制冷、涡流效应制冷及装置本身回收得到的液氨、液氮、液体甲烷、液氩蒸发制冷及产品氢气返流复热回收冷量获得的冷量制冷，在高压22±6 MPa压カ状态下即氨合成排出气压カ不降的情况下使氨合成排出气降温至65±10°C，然后高压下分离，实现先回收氨气的目的，然后在降压至6土 IMPa压カ状态下使合成排出气降温至一 180±2°C，冻结氨气、液化甲烷、氮气、氩气进而回收氢气。考虑到氨气的熔点为一 77°C,低于ー 77°C时氨气就会结冰堵塞后段五通道板翅式换热器45、43、但为了进ー步液化氨合成排出气中的氮气、甲烷、氩气以便回收氢气，所以必须把温度降至一 180 ± 2°C、为了防止五通道板翅式换热器中的微量氨气结冰造成堵塞或换热效率低下、本发明在后段五通道板翅式换热器采用了两个换热器45与43并联，并且根据其换热效率或阻力的变化轮流切換使用并轮流熔解氨冰、轮流均压及轮流预冷的方法、实现装置的长周期连续运行。同时本发明考虑到在冷却并液化氨合成排出气中的甲烷、氩气及氮气的前期阶段，即当氨合成排出气中的甲烷开始液化时，氨合成排出气中的氨气并没有完全被冻结在五通道板翅式换热器的氨合成排出气冷却通道的翅片上，有很少一部分氨气被冷却凝固后被液化后的液体甲烷、液氮、液氩带入五通道板翅式换热器连接的液体分离器中，当液体分离器把液体甲烷、液氮、液氩利用节流阀排至连接的五通道板翅式换热器时，液体甲烷、液氮、液氩被汽化，由于五通道板翅式换热器在工作时下部(即液体甲烷、液氮、液氩的入口处)温度很低(一 180±2°C)，混合在液体甲烷、液氮、液氩中的固体氨不会被汽化，而会附着在五通道板翅式换热器的废液汽化通道的翅片上，同时由于液体分离器的分离效果局限性，分离后的产品氢气在进入五通道板翅式换热器复热回收冷量时也会把很少一部分固体氨带入五通道板翅式换热器的产品氢气复热通道的翅片上，液体分离器内部也会附着一些固体氨，所以本发明在熔解每个五通道板翅式换热器内的氨冰(即固体氨)时，五通道板翅式换热器的氨合成排出气冷却通道、废液汽化通道、产品氢气复热通道及其所连接的液体分离器都经过复热熔解氨冰，以达到装置长周期连续运行的目的。同时本发明也考虑到在高压状态下冷却并分离氨合成排出气中的氨，比较节省装置的冷却负荷进而降低循环压缩机的动力消耗，所以本发明在回收氨的过程中采用高压方法及原有的氨合成排出气不降压状态下冷却并分离氨合成排出气中的氨。当回收氨合成排出气的氨以后，本发明充分利用了氨合成排出气在从22±6 MPa降压至6± I MPa时的较大压差,利用 涡流管获得低温气体给本装置提供冷量从而节省了装置的冷却负荷。换热器45或43熔解氨冰时，为了使熔解液化后的氨能够靠位差流至液氨贮槽59，特设计为换热器45、43的下部高于分离器61、63及液氨贮槽的上部。本发明中的液位及压力的控制采用节流阀或调节阀实现，两个五通道板翅式换热器轮流切换使用、轮流熔解氨冰、轮流均压并轮流预冷采用程控阀及节流阀有规律的开关实现，所有节流阀或调节阀与程控阀有一台PLC电脑控制。本发明中为氮气冷却器、丙烷或乙烷冷却器、涡流管热端冷却器提供冷量的方式为先用循环水分别为氮气冷却器、丙烷或乙烷冷却器、涡流管热端冷却器提供冷量，冷量不足或冷却温度过高时在串联采用液氨冷却分别为氮气冷却器、丙烷或乙烷冷却器、涡流管热端冷却器提供冷量。本发明所述的一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，氨氢回收装置包括有换热器、分离器、液氨贮槽、丙烷或乙烷压缩机、丙烷或乙烷冷却器、氮气压缩机、氮气冷却器、涡流管、涡流管热端冷却器、增压膨胀机制冷端、增压膨胀机增压端、节流阀、解析气节流阀、程控阀、截止阀和管道。其中的换热器13、12、11、10、8结构为高压管壳式，每个换热器分为管程与壳程，换热器13、11、10、8的管程由管程进口、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进口，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进口、管间及壳程出口构成，管间的前端是壳程进口，壳程的后端是壳程出口。其中的换热器12的管程由管程进口、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进口，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进口、管间、壳程出口及壳程解析气出口构成，管间的前端是壳程进口，管间的后端是壳程出口与壳程解析器出口。其中换热器13、12、11、10、8的管程进口均在各自换热器的上部，换热器13、12、11、10、8的管程出口均在各自换热器的下部，换热器13、12、11、10、8的壳程出口均在各自换热器的上部一侧，换热器13、12、11、10、8的壳程进口均在各自换热器的下部一侧，其中换热器12的壳程解析口出口在换热器12的上部另一侧，且高于换热器12的壳程出口。其中的换热器45、43为五通道板翅式换热器,换热器45、43均由氨合成排出气冷却通道、废液汽化通道、产品氢气复热通道、氮气预冷通道、氮气冷却通道构成。每个通道都由进ロ、换热翅片及出ロ构成，进ロ在换热翅片的前端出口在换热翅片的后端。其中的氨合成排出气冷却通道与氮气预冷通道的通道进ロ分别在其换热器上部的不同位置处，通道出口在其换热器的下部不同位置处，其中的废液汽化通道、产品氢气复热通道及氮气冷却通道的通道进ロ在其换热器的下部另ー不同位置处，通道出口在其换热器的上部另ー不同位置处。其中的分离器18由氨合成排出气进ロ、氨合成排出气出口、液氨排出ロ构成，其中分离器18的氨合成排出气进ロ在分离器18的上部，分离器18的氨合成排出气出口在分离器18的上部ー侧，分离器18的液氨排出ロ在分离器18的下部ー侧。其中的分离器61与分离器63分别由氨合成排出气进ロ、产品氢气排出ロ、废液排出ロ、废气排出ロ构成，其中分离器61的氨合成排出气进ロ在分离器61的上部,分离器61的产品氢气排出ロ在分离器61的上部ー侧,分离器61的废液排出ロ在分离器61的下部ー侧，分离器61的废气排出ロ在分离器61的下部，其中分离器63的氨合成排出气进ロ在分离器63的上部,分离器63的产品氢气排出ロ在分离器63的上部ー侧,分离器63的废液排出ロ在分离器63的下部ー侧,分离器63的废气排出口在分离器63的下部。其中的液氨贮槽59由液氨进ロ、液氨排出ロ及稳压阀构成，液氨贮槽59的液氨排出ロ在液氨贮槽59的下部ー侧，液氨进ロ在液氨贮槽59的上部，稳压阀 在液氨贮槽的上部ー侧。其中的涡流管由进气端、热端、冷端构成，热端及冷端的前端均为进气端。其中的增压膨胀机制冷端与增压膨胀机增压端由一套增压膨胀机的制冷端与增压端联轴构成。氨合成排出气连接到换热器13的管程进ロ，换热器13壳程出ロ通过管道14连接到产品气氨，换热器12壳程出ロ通过管道和节流阀15连接到换热器13壳程进ロ，换热器13管程出ロ分别通过管道和截止阀2、3、4、6同时连接到换热器12、11、10、8的管程进ロ。换热器12的壳程解析气出口通过管道I连接到解析气。换热器12的管程出口通过管道连接到换热器11、10、8的管程出ロ。分离器18液氨排出ロ通过管道和节流阀19连接到换热器12的壳程进ロ。换热器11的壳程出ロ通过管道连接到丙烷或こ烷压缩机，丙烷或こ烷压缩机通过管道连接到丙烷或こ烷冷却器，丙烷或こ烷冷却器又通过管道连接到换热器11的壳程进ロ。换热器10的壳程出口一端通过管道连接到涡流管热端冷却器9，涡流管热端冷却器9通过管道连接涡流管热端，涡流管冷端通过管道连接到换热器10的壳程进ロ，涡流管进气端同时通过管道连接到换热器8的壳程出口。换热器8的壳程进ロ通过管道连接到分离器18的氨合成排出气出口，分离器18的氨合成排出气进ロ则通过管道分别与换热器8、10、11、12的管程出ロ相连接。换热器10的壳程出ロ其中一端通过管道连接到涡流管热端冷却器9，另一端又分别通过管道、程控阀24、25、换热器45、43的氨合成排出气冷却通道，再分别以管道及程控阀54、57连接到分离器61、63的氨合成排出气进ロ。换热器45、43的废液汽化通道进ロ通过管道及程控阀53，再以管道连接在一起。分离器61的废液排出ロ通过管道及节流阀60，再以管道通过换热器45的废液汽化通道，再以管道及程控阀39，再以管道及节流阀36，再以管道37连接到废气。分离器63的废液排出ロ通过管道及节流阀62，再以管道通过换热器43的废液汽化通道，再以管道及程控阀41，再以管道及节流阀36，再以管道37连接到废气。分离器61的产品氢气排出ロ通过管道及程控阀52、再以管道与分离器63产品氢气排出ロ连接。分离器61的产品氢气排出ロ以管道接换热器45产品氢气复热通道，再以管道及程控阀34，再以管道23连接产品氢气。分离器63的产品氢气排出口以管道接换热器43产品氢气复热通道、再以管道及程控阀32，再以管道23连接产品氢气。增压膨胀机制冷端以管道、程控阀47，再以管道连接换热器45的氮气冷却通道，换热器45的氮气冷却通道通过管道连接氮气压缩机。增压膨胀机制冷端以管道、程控阀49，再以管道连接换热器43的氮气冷却通道，换热器43的氮气冷却通道通过管道连接氮气压缩机。氮气压缩机通过管道连接氮气冷却器，氮气冷却器通过管道连接增压膨胀机增压端，增压膨胀机增压端通过管道连接换热器45的氮气预冷通道，换热器45的氮气预冷通道通过管道、程控阀44，再以管道连接增压膨胀机制冷端。增压膨胀机增压端通过管道连接换热器43的氮气预冷通道，换热器43的氮气预冷通道通过管道、程控阀42，再以管道连接增压膨胀机制冷端。分离器61、63的废气排出口分别通过管道及程控阀65、64，再以管道连接到节流阀36后的管道37至废气。换热器45的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进口分别以管道及程控阀38、35、30、再分别以管道连接节流阀36。换热器43的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进口分别以管道及程控阀40、33、31、再分别以管道连接节流阀36。换热器45氨合成排出气冷却通道进口通过管道、程控阀29、再以管道连接产品氢气。换热器43氨合成排出气冷却通道进口通过管道、程控阀28、再以管道连接产品氢气。换热器45与43的氨合成排出气冷却通道 出口分别通过管道及程控阀55、56，再分别以管道连接液氨贮槽59的液氨进口，液氨贮槽59的液氨排出口通过管道及节流阀58，再以管道与换热器12的壳程进口连接。液氨贮槽稳压阀连接其它工段。换热器45、43的下部高于分离器61、63及液氨贮槽的上部。氨氢回收的具体方法利用氮气循环膨胀制冷、乙烷或丙烷压缩后冷凝利用卡诺循环制冷、涡流管制冷与装置本身获得的液体甲烷、液氮、液氨、液氩的蒸发制冷及产品氢气返流复热回收的冷量制冷，并根据氨气、甲烧、氮气、気气、氢气五种气体沸点及熔点的不同，在22±6 MPa压力状态下即在氨合成排出气不降压的情况下，利用换热器13、12、11、10、8五个高压管壳式换热器，其中换热器13与换热器12、11、10、8管程串联，换热器12、11、10、8管程并联，氨合成排出气先通过换热器13的管程，然后同时通过换热器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出气从20°C左右开始降温，在出换热器12、11、10、8管程入分离器18时降温至65±10°C左右，使氨合成排出气中的氨气被液化，通过分离器18在不降压的情况下分离，分离器18排出的液氨通过节流阀19进入换热器12壳程，液氨压力利用解析气节流阀控制在I. 8±0. 6MPa，节流阀15把换热器12管间的液氨液位控制在壳程解析气出口以下，解析溶解在液氨中的甲烧、氮气、気气、氢气，同时给换热器12提供冷量,降低入换热器12的氨合成排出气的温度，然后液氨出换热器12壳程，利用节流阀15降压至O. 2±0. 15 MPa，进入换热器13的壳程，利用液氨的蒸发潜热给换热器13提供冷量，降低入换热器13的氨合成排出气温度。入换热器11管程的氨合成排出气利用丙烷或乙烷压缩机22压缩丙烷或乙烷然后进丙烷或乙烷冷却器16、冷凝后的丙烷或乙烷节流后入换热器11给入换热器11管程的氨合成排出气提供辅助冷量，利用出换热器8壳程的氨合成排出气的压力降，从22±6 MPa降压至6±lMPa，利用涡流管17冷端排出的低温气体进入换热器10的壳程给入换热器10的氨合成排出气提供冷量，分离器18排出低温氨合成排出气入换热器8的壳程给入换热器8的氨合成排出气提供冷量，氨合成排出气22 ± 6 MPa状态下通过冷却、分离，实现回收氨目的。通过涡流管降压降温后的氨合成排出气，压力为6±lMPa，冷气通过换热器10壳程为换热器10提供冷量后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。通过涡流管降压升温后的氨合成排出气，压力为6±lMPa，热气通过涡流管热端冷却器冷却后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。进入换热器45或换热器43的氨合成排出气降温至一180±2°C、使氨合成排出气中的剰余微量氨气被冻结、同时大部分甲烷、氮气、氩气被液化，通过分离器61或分离器63分离后，通过节流阀60或节流阀62进入换热器45或换热器43的废液汽化通道蒸发制冷，为换热器45或换热器43提供冷量从而降低氨合成排出气的温度。出分离器61或63的低温产品氢气入换热器45或43的产品氢气复热通道为换热器45或换热器43提供冷量从而降低氨合成排出气的温度。冷量不足部分利用氮气循环膨胀制冷通过换热器45或换热器43的氮气冷却通道为换热器45或43提供辅助冷量从而降低氨合成排出气的温度。氮气膨胀前首先在换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷。氮气经过氮气压缩机升压、冷却后进入增压膨胀机增压端增压，然后进入换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷，然后进入增压膨胀机制冷端，出增压膨胀机制冷端进换热器45或43的氮气冷却通道。为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或こ烷冷却器提供冷量的为循环水，当循环水冷量不足或温度过高时，在串联使用液氨蒸发为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或こ 烷冷却器提供冷量。熔解换热器45或43被冻结的氨冰利用节流阀36前(控制节流阀36的阀前压カ高于阀后压力)的废气(即利用换热器45或43的废液汽化通道汽化复热后的甲烷、氮气、氩气的混合气体，其具体位置是在程控阀39或41与节流阀36连接的管道上)提供热量；熔解氨冰的溶解气排至节流阀36后面管道37。氨冰被溶解变成液氨后利用换热器45或换热器43与液氨贮槽59的位差分别通过管道及程控阀55或56排至液氨贮槽，当液氨贮槽达到设定液位吋，节流阀58打开将液氨排至换热器12的壳程进ロ，当液氨贮槽超压时，液氨贮槽的稳压阀开启往其它エ段卸压，压カ正常时稳压阀关闭。当换热器45或换热器43被冻结或阻力増大吋，PLC电脑发出预先设置好的指令利用节流阀及程控阀有规律的开关实现换热器45与换热器43的切換及熔冰工作。其具体切換(先从换热器45切換到换热器43)方法是程控阀52、57打开为换热器43及分离器63升压(即均压)、升压结束后程控阀28打开为换热器43及分离器63预冷，预冷结束后程控阀28、39、34、47、44关闭，同时程控阀53、49、41、32、42打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)，程控阀52、53、24关闭，同时程控阀25打开。当分离器63液位达到设定液位时节流阀62开始工作，换热器43与分离器63进入使用阶段。这时换热器45与分离器61处于熔解氨冰等待阶段。熔解氨冰前，程控阀54关闭，同时程控阀55打开，接着程控阀65、38、35与节流阀60打开，利用出装置节流阀36前的废气为换热器45、分离器61提供热量，熔解氨冰，溶解气通过程控阀65排至废气，一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀55关闭，同时程控阀30与程控阀54打开继续溶解氨冰。熔解氨冰结束，程控阀38、35、30、54、65与节流阀60关闭。熔解氨冰后再次循环使用换热器45与分离器61的实施步骤如下程控阀52、54打开为换热器45、分离器61升压(即均压)，升压后程控阀29打开，为换热器45及分离器61预冷。预冷结束后程控阀29、41、49、32、42关闭、同时程控阀39、34、47、53、44打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀52、53、25关闭，同时程控阀24打开。当分离器61液位达到设定液位时节流阀60开始工作，这时换热器45与分离器61重新被循环使用。然后进入换热器43与分离器63的熔解氨冰、升压、预冷及工作阶段。然后进入下ー个循环。本发明是这样实现的ー种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，包括换热器13、12、
11、10、8、45、43，分离器18、61、63，液氨忙槽59,氮气压缩机27、氮气冷却器26,丙烧或こ烧压缩机22，丙烷或乙烷冷却器16，增压膨胀机制冷端51与增压膨胀机增压端50，涡流管17、涡流管热端冷却器 9，节流阀 15、19、36、58、60、62、程控阀 24、25、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、40、41、42、44、47、49、52、53、54、55、56、57、64、65、解析气节流阀，截止阀 2、3、
4、6及上述各种换热器、各种分离器、液氨贮槽、各种冷却器、节流阀、程控阀及截止阀之间的连接管道。其中的换热器13、12、11、10、8结构为高压管壳式，每个换热器分为管程与壳程，换热器13、11、10、8的管程分别由管程进口、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进口，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进口、管间及壳程出口构成，管间的前端是壳程进口，壳程的后端是壳程出口。其中的换热器12的管程由管程进口、管内及管程出口构成， 管内的前端是管程进口，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进口、管间、壳程出口及壳程解析气出口构成，管间的前端是壳程进口，管间的后端是壳程出口与壳程解析器出口。其中换热器13、12、11、10、8的管程进口均在各自换热器的上部，换热器13、12、11、10、8的管程出口均在各自换热器的下部，换热器13、12、11、10、8的壳程出口均在各自换热器的上部一侦L换热器13、12、11、10、8的壳程进口均在各自换热器的下部一侧，其中换热器12的壳程解析口出口在换热器12的上部另一侧，且高于换热器12的壳程出口。换热器13、12、11、
10、8管程内通过的介质是氨合成排出气，换热器13、12、11、10、8壳程通过的介质分别为液氨与气氨混合物、液氨及解析气、液体丙烷或乙烷与气体丙烷或乙烷混合物、分氨后涡流管降压降温后的氨合成排出气、分氨后的氨合成排出气。换热器45、43为五通道板翅式换热器，换热器45、43分别由氨合成排出气冷却通道、废液汽化通道、产品氢气复热通道、氮气预冷通道、氮气冷却通道构成。每个通道都由进口、换热翅片及出口构成，进口在换热翅片的前端，出口在换热翅片的后端。其中的氨合成排出气冷却通道与氮气预冷通道的通道进口分别在其换热器上部的不同位置处，通道出口在其换热器的下部不同位置处，其中的废液汽化通道、产品氢气复热通道及氮气冷却通道的通道进口在其换热器的下部另一不同位置处，通道出口在其换热器的上部另一不同位置处。其中的分离器18由氨合成排出气进口、氨合成排出气出口、液氨排出口构成。其中分离器18的氨合成排出气进口在分离器18的上部，分离器18的氨合成排出气出口在分离器18的上部一侧，分离器18的液氨排出口在分离器18的下部一侧。其中的分离器61与分离器63分别由氨合成排出气进口、产品氢气排出口、废液排出口、废气排出口构成，其中分离器61的氨合成排出气进口在分离器61的上部，分离器61的产品氢气排出口在分离器61的上部一侧，分离器61的废液排出口在分离器61的下部一侧，分离器61的废气排出口在分离器61的下部，其中分离器63的氨合成排出气进口在分离器63的上部,分离器63的产品氢气排出口在分离器63的上部一侧，分离器63的废液排出口在分离器63的下部一侧,分离器63的废气排出口在分离器63的下部。其中的液氨贮槽59由液氨进口、液氨排出口及稳压阀构成,液氨贮槽59的液氨排出口在液氨贮槽59的下部一侧，液氨进口在液氨贮槽59的上部，稳压阀在液氨贮槽的上部一侦U。其中的涡流管由进气端、热端、冷端构成，热端及冷端的前端均为进气端。其中的增压膨胀机制冷端与增压膨胀机增压端由一套增压膨胀机的制冷端与增压端联轴构成。换热器13的管程与换热器12、11、10、8管程串联使用，换热器12、11、10、8的管程并联使用。两台五通道板翅式换热器45、43及其所连接分离器61、63轮流切换使用。氨合成排出气在高压22±6 MPa状态下被冷却并分离回收氨气的流程路线为氨合成排出气接换热器13管程进口，然后换热器13管程出口分别接换热器12、11、10、8管程进口，换热器12、11、10、8管程出ロ分别接分离器18氨合成排出气进ロ。出分离器18的氨合成排出气接换热器8壳程进ロ，出换热器8壳程出口的氨合成排出气接涡流管17进气端，出涡流管冷端氨合成排出气降压至6±lMPa，然后接管道20，出管道20接换热器10壳程进ロ，出换热器10壳程出口与管道21连接，涡流管热端氨合成排出气降压至6± IMPa，然后接涡流管热端冷却器9，涡流管热端冷却器9接管道21。冷却器9接管道21气体混合后通过管道21，再分别通过程控阀24、25分别接换热器45氨合成排出气冷却通道与换热器43的氨合成排出气冷却通道。氨合成排出气微量氨气被冻结及回收氢气的流程路线为换热器10壳程出ロ的氨合成排出气与涡流管热端冷却器的氨合成排出气在管道21混合后通过管道21再分别通过程控阀24,25分别接换热器45氨合成排出气冷却通道与换热器43的氨合成排出气冷却通道。然后在6± IMPa压カ状态下氨合成排出气继续被冷却至一 180±2°C。实现冻结氨合成排出气的剩余微量氨气，液化甲烷、氮气、氩气，分离液体甲烷、液氮、液氩，从而达到回收氢气的目的。为换热器13、12、11、10、8、45、43提供冷量的方式分别为分离器18液氨排出口排出的液氨通过换热器12壳程释放出解析气后入换热器13壳程蒸发制冷、分离器18液氨排出ロ排出的液氨入换热器12壳程换热制冷、压缩机22压缩的丙烷或こ烷经丙烷或こ烷冷却器冷凝后入换热器11壳程利用液体丙烷或こ烷蒸发制冷、氨合成排出气通过换热器8壳程后利用涡流管17冷端获得低温气体后为换热器10提供冷量、分离器18排出的低温氨合成排·出气入换热器8壳程为换热器8提供冷量、增压膨胀机制冷端51排出的低温气体、分离器61废液排出ロ排出的液体甲烷、液氮、液氩蒸发制冷及分离器61产品氢气排出ロ排出的低温产品氢气为换热器45提供冷量、增压膨胀机制冷端51排出的低温气体、分离器63废液排出ロ排出的液体甲烧、液氮、液IS蒸发制冷及分离器63产品氢气排出ロ排出的低温产品氢气为换热器43提供冷量。具体连接方式具体方式为氨合成排出气接换热器13管程进ロ，换热器13管程出口分别通过管道及截止阀2、3、4、6、再分别以管道接换热器12、11、10、8的管程进ロ，换热器12、11、10、8的管程出ロ分别通过管道接分离器18的氨合成排出气进ロ。分离器18的液氨排出ロ通过管道及节流阀19、再以管道与换热器12的壳程进ロ连接。换热器11的壳程出ロ通过管道与丙烷或こ烷压缩机连接。丙烷或こ烷压缩机通过管道与丙烷或こ烷冷却器连接。丙烷或こ烷冷却器通过管道与换热器11壳程进ロ连接。换热器13壳程出ロ通过管道14与产品气氨连接。换热器12的壳程解析气出ロ通过管道I与解析气连接。换热器12的壳程出ロ通过管道及节流阀15、再以管道与换热器13壳程进ロ连接。分离器18的氨合成排出气出ロ通过管道连接换热器8的壳程进ロ，换热器8的壳程出ロ通过管道连接涡流管进气端，涡流管的热端通过管道5连接涡流管热端冷却器9，涡流管的冷端通过管道20与换热器10壳程进ロ连接，换热器10的壳程出ロ通过管道一端与涡流管热端冷却器9连接，另一端通过管道21及程控阀24、25分别与换热器45、43的氨合成排出气冷却通道连接。换热器45、43的氨合成排出气冷却通道分别通过管道及程控阀54、57连接分离器61、63的氨合成排出气进ロ，分离器61的产品氢气排出ロ通过管道及程控阀52再以管道与分离器63的产品氢气排出ロ连接。分离器61的产品氢气排出ロ通过管道46连接换热器45的产品氢气复热通道、再以管道及程控阀34、再以管道23连接产品氢气。分离器63的产品氢气排出ロ通过管道48连接换热器43的产品氢气复热通道、再以管道及程控阀32、再以管道23连接产品氢气。分离器61的废液排出ロ通过管道及节流阀60、再以管道接换热器45的废液汽化通道、再以程控阀39、再以管道及节流阀36、再以管道37连接废气。分离器63的废液排出口通过管道及节流阀62、再以管道接换热器43的废液汽化通道、再以程控阀41、再以管道及节流阀36、再以管道37连接废气。分离器61的废气排出口通过管道及程控阀65、再以管道与节流阀36后的管道37连接。分离器63的废气排出口通过管道及程控阀64、再以管道与节流阀36后的管道37连接。换热器45的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进口分别以管道及程控阀38、35、30、再分别以管道连接节流阀36。换热器43的废液汽化 通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进口分别以管道及程控阀40、33、31、再分别以管道连接节流阀36。换热器45氨合成排出气冷却通道进口通过管道、程控阀29、再以管道23连接产品氢气。换热器43氨合成排出气冷却通道进口通过管道、程控阀28、再以管道23连接产品氢气。换热器45与43的氨合成排出气冷却通道出口分别通过管道及程控阀55、56，再分别以管道连接液氨贮槽59的液氨进口，液氨贮槽59的液氨排出口通过管道及节流阀58，再以管道与换热器12的壳程进口连接。液氨贮槽的稳压阀连接其它工段。氮气压缩机通过管道与氮气冷却器连接，氮气冷却器通过管道与增压膨胀机增压端连接，增压膨胀机增压端通过管道分别与换热器45、43的氮气预冷通道连接。换热器45的氮气预冷通道通过管道及程控阀44、再以管道与增压膨胀机制冷端连接。换热器43的氮气预冷通道通过管道及程控阀42、再以管道与增压膨胀机制冷端连接。增压膨胀机制冷端分别通过管道及程控阀47、49分别与换热器45,43的氮气冷却通道连接，换热器45、43的氮气冷却通道分别通过管道与氮气压缩机连接。换热器45与43的氨合成排出气冷却通道出口分别通过管道及程控阀55、56，再分别以管道连接液氨贮槽59的液氨进口，液氨贮槽59的液氨排出口通过管道及节流阀58，再以管道与换热器12的壳程进口连接。液氨贮槽稳压阀连接其它工段。本发明的氨氢回收装置及氨氢回收的方法在实现时考虑到换热器45或43的被冻结的氨经熔冰变成液氨后要靠位差流进液氨贮槽，所以换热器45、43的下部高于分离器61、63及液氨贮槽的上部。所有节流阀与程控阀通过管道与仪表空气连接，同时通过信号线路与一台PLC控制电脑连接。本发明所述的一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，其具体方法是利用氮气循环膨胀制冷、乙烷或丙烷压缩后冷凝利用卡诺循环制冷、涡流管制冷与装置本身获得的液体甲烷、液氮、液氨、液氩的蒸发制冷及产品氢气返流复热回收的冷量制冷，并根据氨气、甲烷、氮气、氩气、氢气五种气体沸点及熔点的不同，在22±6 MPa压力状态下即在氨合成排出气不降压的情况下，利用换热器13、12、11、10、8五个高压管壳式换热器，其中换热器13与换热器12、
11、10、8管程串联，换热器12、11、10、8管程并联，氨合成排出气先通过换热器13的管程，然后同时通过换热器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出气从20°C左右开始降温，在出换热器12、11、10、8管程入分离器18时降温至65± 10°C左右,使氨合成排出气中的氨气被液化，通过分离器18在不降压的情况下分离，分离器18排出的液氨通过节流阀19进入换热器12壳程，液氨压力利用解析气节流阀控制在I. 8±0. 6 MPa，节流阀15把换热器12管间的液氨液位控制在壳程解析气出口以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮气、氩气、氢气，同时给换热器12提供冷量，降低入换热器12的氨合成排出气的温度，然后液氨出换热器12壳程，利用节流阀15降压至O. 2±0. 15 MPa，进入换热器13的壳程，利用液氨的蒸发潜热给换热器13提供冷量，降低入换热器13的氨合成排出气温度。入换热器11管程的氨合成排出气利用丙烷或乙烷压缩机22压缩丙烷或乙烷然后进丙烷或乙烷冷却器16、冷凝后的丙烷或乙烷节流后入换热器11给入换热器11管程的氨合成排出气提供辅助冷量，利用出换热器8壳程的氨合成排出气的压力降，从22±6 MPa降压至6±lMPa，利用涡流管17冷端排出的低温气体进入换热器10的壳程给入换热器10的氨合成排出气提供冷量，分离器18排出低温氨合成排出气入换热器8的壳程给入换热器8的氨合成排出气提供冷量，氨合成排出气22±6 MPa状态下通过冷却、分离，实现回收氨目的。通过涡流管降压降温后的氨合成排出气，压カ为6±lMPa，冷气通过换热器10壳程为换热器10提供冷量后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。通过涡流管降压升温后的氨合成排出气，压カ为6±lMPa，热气通过涡流管热端冷却器冷却后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。进入换热器45或换热器43的氨合成排出气降温至一 180±2°C、使氨合成排出气中的剩余微量氨气被冻结、同时大部分甲烷、氮气、氩气被液化，通过分离器61或分离器63分离后，通过节流阀60或节流阀62进入换热器45或换热器43的废液汽化通道蒸发制冷，为换热器45或换热器43提供冷量从而降低氨合成排出气的温度。出分离器6 1或63的低温产品氢气入换热器45或43的产品氢气复热通道为换热器45或换热器43提供冷量从而降低氨合成排出气的温度。冷量不足部分利用氮气循环膨胀制冷通过换热器45或换热器43的氮气冷却通道为换热器45或43提供辅助冷量从而降低氨合成排出气的温度。氮气膨胀前首先在换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷。氮气经过氮气压缩机升压、冷却后进入增压膨胀机增压端增压，然后进入换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷，然后进入增压膨胀机制冷端，出增压膨胀机制冷端进换热器45或43的氮气冷却通道。为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或こ烷冷却器提供冷量的为循环水，当循环水冷量不足或温度过高时，在串联使用液氨蒸发为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或こ烷冷却器提供冷量。熔解换热器45或43被冻结的氨冰利用节流阀36前(控制节流阀36的阀前压カ高于阀后压力)的废气(SP利用换热器45或43的废液汽化通道汽化复热后的甲烷、氮气、氩气的混合气体，其具体位置是在程控阀39或41与节流阀36连接的管道上)提供热量；熔解氨冰的溶解气排至节流阀36后面管道37。氨冰被溶解变成液氨后利用换热器45或换热器43与液氨贮槽59的位差分别通过管道及程控阀55或56排至液氨贮槽，当液氨贮槽达到设定液位吋，节流阀58打开将液氨排至换热器12的壳程进ロ，当液氨贮槽超压时，液氨贮槽的稳压阀开启往其它エ段卸压，压カ正常时稳压阀关闭。当换热器45或换热器43被冻结或阻力増大吋，PLC电脑发出预先设置好的指令利用节流阀及程控阀有规律的开关实现换热器45与换热器43的切換及熔冰工作。其具体切換(先从换热器45切換到换热器43)方法是程控阀52、57打开为换热器43及分离器63升压(即均压)、升压结束后程控阀28打开为换热器43及分离器63预冷，预冷结束后程控阀28、39、34、47、44关闭，同时程控阀53、49、41、32、42打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)，程控阀52、53、24关闭，同时程控阀25打开。当分离器63液位达到设定液位时节流阀62开始工作，换热器43与分离器63进入使用阶段。这时换热器45与分离器61处于熔解氨冰等待阶段。熔解氨冰前，程控阀54关闭，同时程控阀55打开，接着程控阀65、38、35与节流阀60打开，利用出装置节流阀36前的废气为换热器45、分离器61提供热量，熔解氨冰，溶解气通过程控阀65排至废气，一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀55关闭，同时程控阀30与程控阀54打开继续溶解氨冰。熔解氨冰结束，程控阀38、35、30、54、65与节流阀60关闭。熔解氨冰后再次循环使用换热器45与分离器61的实施步骤如下程控阀52、54打开为换热器45、分离器61升压(即均压)，升压后程控阀29打开，为换热器45及分离器61预冷。预冷结束后程控阀29、41、49、32、42关闭、同时程控阀39、34、47、53、44打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀52、53、25关闭，同时程控阀24打开。当分离器61液位达到设定液位时节流阀60开始工作，这时换热器45与分离器61重新被循环使用。然后进入换热器43与分离器63的熔解氨冰、升压、预冷及工作阶段。然后进入下一个循环。本发明所述的氨氢回收装置及氨氢回收的方法采用高压管壳式换热器五台，换热器13管程分别与换热器12、11、10、8的管程串联使用，换热器12的管程与换热器11、10、8的管程并联使用。液氨忙槽一台。五通道板翅式换热器两台，其中换热器45与43由于氨气在被冷却低于一 77 °C时会结冰成固体，换热器45或43长时间使用会因微量氨气结冰被堵塞或使其换热效率低下，所以换热器45与43及其所连接分离器61与63设置为并联，轮流切换使用。当换热器45与分离器61使用时，换热器43与分离器63依次经过熔解氨冰、升压、预冷状态。当换热器45换热效率低下时，切换使用换热器43与分离器63。同时换热器45与分离器61依次经过熔解氨冰、升压、预冷状态。周而复始。换热器45、分离器61与换热器43、分离器63的切换及熔解氨冰采用PLC控制，利用节流阀与程控阀实现。方法及装置配有一台氮气压缩机27, —台氮气冷却器26, —台丙烧或乙烧压缩机22, —台丙烧或乙烧冷却器16, —台增压膨胀机制冷端51，一台增压膨胀机增压端50。高压管壳式换热器13、12、11、10、8各一台， 五通道板翅式换热器45、43各一台，一台液氨分离器18，两台液体分离器61、63，一只涡流管，一台液氨贮槽59。具体方式为氨合成排出气接换热器13管程进口，换热器13管程出口并联接截止阀2、3、4、6，截止阀2、3、4、6分别接换热器12、11、10、8的管程进口，换热器12、
11、10、8管程出口并联接分尚器18的氨合成排出气进口，分尚器18氨合成排出气出口接管道7，管道7接换热器8的壳程进口，换热器8的壳程出口接涡流管17进气端，涡流管17冷端接管道20，管道20接换热器10的壳程进口，换热器10的壳程出口接管道21，同时接涡流管热端冷却器9。涡流管热端冷却器接涡流管热端。分离器18液氨排出口接节流阀19，节流阀19接换热器12的壳程进口，换热器12壳程解析气出口接管道I即解析气，换热器壳程出口接节流阀15，节流阀15接换热器13壳程进口，换热器13壳程出口接管道14即产品气氨。丙烷或乙烷压缩机22分别接丙烷或乙烷冷却器16与换热器11壳程出口，丙烷或乙烷冷却器16接换热器11壳程进口。涡流管热端接管道5，管道5接涡流管热端冷却器9，涡流管热端冷却器9接管道21，管道21并联接程控阀24与25，程控阀24串联接换热器45的氨合成排出气冷却通道、程控阀54、分离器61氨合成排出气进口。程控阀25串联接换热器43的氨合成排出气冷却通道、程控阀57、分离器63的氨合成排出气进口。分离器61串联接管道46、换热器45的产品氢气复热通道、程控阀34、管道23、产品氢气。分离器63串联接管道48、换热器43的产品氢气复热通道、程控阀32、管道23、产品氢气。分离器61串联接节流阀60、换热器45的废液汽化通道、程控阀39、节流阀36、管道37、废气。分离器63串联接节流阀62、换热器43的废液汽化通道、程控阀41、节流阀36、管道37、废气。分离器61串联接程控阀65、管道37。分离器63串联接程控阀64、管道37。节流阀36分别接程控阀30、35、38、31、33、40。程控阀38、35、30、40、33、31分别接换热器45的废液汽化通道、换热器45的产品氢气复热通道、换热器45的氨合成排出气冷却通道、换热器43的废液汽化通道、换热器43的产品氢气复热通道、换热器43的氨合成排出气冷却通道。管道23接程控阀29、28，程控阀29、28分别接换热器45的氨合成排出气冷却通道进口、换热器43的氨合成排出气冷却通道进口。管道48接程控阀52，程控阀52接管道46。程控阀53接分别接换热器45与换热器43的废液汽化通道进ロ。氮气压缩机27接氮气冷却器26，氮气冷却器26接增压膨胀机增压端50，增压膨胀机增压端50并联接换热器45、43的氮气预冷通道，换热器45的氮气预冷通道接程控阀44，换热器43的氮气预冷通道接程控阀42，程控阀44与程控阀42并联接增压膨胀机制冷端51，增压膨胀机制冷端51分别接程控阀47、49。程控阀49串联接换热器43的氮气冷却通道、氮气压缩机27，程控阀47串联接换热器45的氮气冷却通道、氮气压缩机27。液氨贮槽稳压阀接其它エ段。液氨贮槽液氨排出ロ通过节流阀58接换热器12的壳程进ロ。液氨贮槽液氨进ロ通过管道，再通过程控阀55，再通过管道与换热器45的氨合成排出气冷却通道出口连接。液氨贮槽液氨进ロ通过管道，再通过程控阀56，再通过管道与换热器43的氨合成排出气冷却通道出口连接。本发明所能达到的有益效果是1、在高压状态下即氨合成排出气不降压的状态下利用液氨的蒸发潜热制冷、压缩并冷凝后的液体丙烷或こ烷蒸发潜热制冷及氨合成排出气降压时涡流管冷端获得的低温气体制冷，比氨合成排出气降压后再冷却分离氨更能节省冷却负荷，減少冷却负荷的动カ消耗，同时比整个流程的冷却负荷都由氮气循环膨胀制冷来 承担更能节省装置中压缩机的动カ消耗。2、使氨合成排出气回收的氨的产品结构发生变化，由氨水变成了纯氨，实现了产品的升级，避免了因稀氨水排放造成的环保污染。3、使氨合成排出气回收的氢气含甲烷较少，可以减少氨合成排出气的重复排放量。4、氨氢回收方法及装置回收出的产品氢气压カ较高，可以输送至压缩机较高压カ的级段，可以大幅度的节省动力消耗。采用本发明所述ー种氨氢回收装置及氨氢回收的方法的技术方案，整体结构和技术流程简单，自动化程度高，稳定性好，效益高。


附图I是本发明所述ー种氨氢回收装置的结构示意图。I一管道 2—截止阀3一截止阀4一截止阀5—管道 6—截止阀7—管道 8一换热器9一润流管热端冷却器10—换热器11 一换热器12—换热器13—换热器14 一管道15—节流阀16—丙烷或こ烷冷却器17—涡流管18—分离器19 一节流阀20—管道21—管道22—丙烧或こ烧压缩机23—管道 24—程控阀25—程控阀26—氮气冷却器27—氣气压缩机28—程控阀29—程控阀30—程控阀31—程控阀32—程控阀33—程控阀 34—程控阀 35—程控阀 36—节流阀 37—管道 38—程控阀 39—程控阀40—程控阀 41 一程控阀 42—程控阀 43—换热器 44 一程控阀 45—换热器 46—管道47—程控阀48—管道49 一程控阀50—增压膨胀机增压端51—增压膨胀机制冷端 52—程控阀53—程控阀 54—程控阀 55—程控阀 56—程控阀 57—程控阀58—节流阀59—液氨贮槽60—节流阀61—分离器62—节流阀63—分离器64一程控阀65—程控阀。
具体实施例方式现參照附图1，结合实施例说明如下本发明所述的ー种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，氨氢回收装置包括有换热器13、12、11、10、8、分离器18、61、63、液氨贮槽59、丙烷或こ烷压缩机22、丙烷或こ烷冷却器16、氮气压缩机27、氮气冷却器26、涡流管17、涡流管热端冷却器9、增压膨胀机制冷端51、增压膨胀机增压端50、节流阀15、19、36、60、58、62、解析气节流阀、程控阀 24、25、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、40、41、42、44、47、49、52、53、54、55、56、57、64、65、、截止阀 2、3、4、6 和管道 1、5、7、14、20、21、23、37、46、48 及其它管道。其中的换热器13、12、11、10、8结构为高压管壳式，每个换热器分为管程与壳程，换热器13、11、10、8的管程由管程进口、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进口，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进口、管间及壳程出口构成，管间的前端是壳程进口，壳程的后端是壳程出口。其中的换热器12的管程由管程进口、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进口，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进口、管间、壳程出口及壳程解析气出口构成，管间的前端是壳程进口，管间的后端是壳程出口与壳程解析器出口。其中换热器13、12、11、
10、8的管程进口均在各自换热器的上部，换热器13、12、11、10、8的管程出口均在各自换热器的下部，换热器13、12、11、10、8的壳程出口均在各自换热器的上部一侧，换热器13、12、
11、10、8的壳程进口均在各自换热器的下部一侧，其中换热器12的壳程解析口出口在换热器12的上部另一侧，且高于换热器12的壳程出口。其中的换热器45、43为五通道板翅式 换热器，换热器45、43分别由氨合成排出气冷却通道、废液汽化通道、产品氢气复热通道、氮气预冷通道、氮气冷却通道构成。每个通道都由进口、换热翅片及出口构成，进口在换热翅片的前端，出口在换热翅片的后端。其中的氨合成排出气冷却通道与氮气预冷通道的通道进口分别在其换热器上部的不同位置处，通道出口在其换热器的下部不同位置处，其中的废液汽化通道、产品氢气复热通道及氮气冷却通道的通道进口在其换热器的下部另一不同位置处，通道出口在其换热器的上部另一不同位置处。其中的分离器18由氨合成排出气进口、氨合成排出气出口、液氨排出口构成。其中的分离器61与分离器63分别由氨合成排出气进口、产品氢气排出口、废液排出口、废气排出口构成。其中分离器18的氨合成排出气进口在分离器18的上部，分离器18的氨合成排出气出口在分离器18的上部一侧，分离器18的液氨排出口在分离器18的下部一侧。其中的分离器61与分离器63分别由氨合成排出气进口、产品氢气排出口、废液排出口、废气排出口构成，其中分离器61的氨合成排出气进口在分离器61的上部,分离器61的产品氢气排出口在分离器61的上部一侧,分离器61的废液排出口在分离器61的下部一侧，分离器61的废气排出口在分离器61的下部，其中分离器63的氨合成排出气进口在分离器63的上部,分离器63的产品氢气排出口在分离器63的上部一侧，分离器63的废液排出口在分离器63的下部一侧，分离器63的废气排出口在分离器63的下部。其中的液氨贮槽59由液氨进口、液氨排出口及稳压阀构成，液氨贮槽59的液氨排出口在液氨贮槽59的下部一侧，液氨进口在液氨贮槽59的上部，稳压阀在液氨贮槽的上部一侧。其中的涡流管由进气端、热端、冷端构成，热端及冷端的前端均为进气端。其中的增压膨胀机制冷端与增压膨胀机增压端由一套增压膨胀机的制冷端与增压端联轴构成。换热器13的管程进口连接到氨合成排出气，换热器13壳程出口通过管道14连接到产品气氨，换热器13壳程进口通过管道和节流阀15连接到换热器12壳程出口，换热器13管程出口通过管道和截止阀2、3、4、6同时连接到换热器12、11、10、8的管程进口。换热器12的壳程解析气出口通过管道I连接到解析气。换热器12的管程出口通过管道连接到换热器11、10、8的管程出口。换热器12的壳程进口通过管道和节流阀19连接到分离器18液氨排出口。换热器11的壳程出口通过管道连接到丙烷或乙烷压缩机22，丙烷或乙烷压缩机22通过管道连接到丙烷或乙烷冷却器，丙烷或乙烷冷却器16又通过管道连接到换热器11的壳程进口。换热器10的壳程出口一端通过管道连接到涡流管热端冷却器9，涡流管热端冷却器9通过管道连接涡流管热端，涡流管冷端通过管道20连接到换热器10的壳程进ロ，涡流管进气端同时通过管道连接到换热器8的壳程出口。换热器8的壳程进ロ通过管道7连接到分离器18的氨合成排出气出口，分离器18的氨合成排出气进ロ则通过管道分别与换热器8、10、11、12的管程出口相连接。换热器10的壳程出口其中一端通过管道连接到涡流管热端冷却器9，另一端又分别通过管道21、程控阀24、25、换热器45、43的氨合成排出气冷却通道，再分别以管道及程控阀54、57连接到分离器61、63的氨合成排出气进ロ。换热器45的废液汽化通道进ロ通过管道及程控阀53，再以管道接换热器43废液汽化通道进ロ。分离器61的废液排出ロ通过管道及节流阀60，再以管道通过换热器45的废液汽化通道，再以管道及程控阀39，再以管道及节流阀36、再以管道37连接到废气。分离器63的废液排出ロ通过管道及节流阀62，再以管道通过换热器43的废液汽化通道，再以管道及程控阀41，再以管道及节流阀36、再以管道37连接到废气 。分离器61的产品氢气排出ロ通过管道及程控阀52、再以管道与分离器63产品氢气排出ロ连接。分离器61的产品氢气排出ロ以管道46接换热器45产品氢气复热通道、再以管道及程控阀34、再以管道23连接产品氢气。分离器63的产品氢气排出ロ以管道48接换热器43产品氢气复热通道、再以管道及程控阀32、再以管道23连接产品氢气。增压膨胀机制冷端以管道、程控阀47、再以管道连接换热器45的氮气冷却通道，换热器45的氮气冷却通道通过管道连接氮气压缩机27，增压膨胀机制冷端以管道、程控阀49、再以管道连接换热器43的氮气冷却通道，换热器43的氮气冷却通道通过管道连接氮气压缩机27。氮气压缩机通过管道连接氮气冷却器26，氮气冷却器26通过管道连接增压膨胀机增压端50，增压膨胀机增压端50通过管道连接换热器45的氮气预冷通道，换热器45的氮气预冷通道通过管道、程控阀44、再以管道连接增压膨胀机制冷端51。增压膨胀机增压端50通过管道连接换热器43的氮气预冷通道，换热器43的氮气预冷通道通过管道、程控阀42、再以管道连接增压膨胀机制冷端51。换热器45的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进ロ分别以管道及程控阀38、35、30、再分别以管道连接节流阀36。换热器43的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进ロ分别以管道及程控阀40、33、31、再分别以管道连接节流阀36。换热器45氨合成排出气冷却通道进ロ通过管道、程控阀29，再以管道23连接产品氢气。换热器43氨合成排出气冷却通道进ロ通过管道、程控阀28，再以管道23连接产品氢气。换热器45与43的氨合成排出气冷却通道出口分别通过管道及程控阀55、56，再分别以管道连接液氨贮槽59的液氨进ロ，液氨贮槽59的液氨排出ロ通过管道及节流阀58，再以管道与换热器12的壳程进ロ连接。液氨贮槽稳压阀连接其它エ段。换热器45、43的下部高于分离器61、63及液氨贮槽的上部。氨氢回收的具体方法利用氮气循环膨胀制冷、こ烷或丙烷压缩后冷凝利用卡诺循环制冷、涡流管制冷与装置本身获得的液体甲烷、液氮、液氨、液氩的蒸发制冷及产品氢气返流复热回收的冷量制冷，井根据氨气、甲烷、氮气、氩气、氢气五种气体沸点及熔点的不同，在22±6 MPa压カ状态下即在氨合成排出气不降压的情况下，利用换热器13、12、11、10、8五个高压管壳式换热器，其中换热器13与换热器12、
11、10、8管程串联，换热器12、11、10、8管程并联，氨合成排出气先通过换热器13的管程，然后同时通过换热器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出气从20°C左右开始降温，在出换热器12、11、10、8管程入分离器18时降温至65±10°C左右,使氨合成排出气中的氨气被液化，通过分离器18在不降压的情况下分离，分离器18排出的液氨通过节流阀19进入换热器12壳程，液氨压力利用解析气节流阀控制在I. 8±0. 6 MPa，节流阀15把换热器12管间的液氨液位控制在壳程解析气出口以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮气、氩气、氢气，同时给换热器12提供冷量，降低入换热器12的氨合成排出气的温度，然后液氨出换热器12壳程，利用节流阀15降压至O. 2±0. 15 MPa，进入换热器13的壳程，利用液氨的蒸发潜热给换热器13提供冷量，降低入换热器13的氨合成排出气温度。入换热器11管程的氨合成排出气利用丙烷或乙烷压缩机22压缩丙烷或乙烷然后进丙烷或乙烷冷却器16、冷凝后的丙烷或乙烷节流后入换热器11给入换热器11管程的氨合成排出气提供辅助冷量，利用出换热器8壳程的氨合成排出气的压力降，从22±6 MPa降压至6± lMPa，利用涡流管17冷端排出的低温气体进入换热器10的壳程给入换热器10的氨合成排出气提供冷量，分离器18排出低温氨合成排出气入换热器8的壳程给入换热器8的氨合成排出气提供冷量，氨合成排出气22±6 MPa状态下通过冷却、分离，实现回收氨目的。通过涡流管降压降温后的氨合成排出气，压力为6± IMPa,冷气通过换热器10壳程为换热器10提供冷量后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。通过涡流管降压升温后的氨合成排出气，压力为6±lMPa，热气通过涡流管热端冷却器冷却后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。进入换热器45或换热器43的氨合成排出气降温至一 180±2°C、使氨合成排出气中的剩余微量氨气被冻结、同时大部分甲烷、氮气、氩气被液化，通过分离器61或分离器63分离后，通过节流阀60或节流阀62进入换热器45或换热器43的废液汽化通道蒸发制冷，为换热器45或换热器43提供冷量从而降低氨合成排出气的温度。出分离器61或63的低温产品氢气入换热器45或43的产品氢气复热通道为换热器45或换热器43提供冷量从而降低氨合成排出气的温度。冷量不足部分利用氮气循环膨胀制冷通过换热器45或换热器43的氮气冷却通道为换热器45或43提供辅助冷量从而降低氨合成排出气的温度。氮气膨胀前首先在换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷。氮气经过氮气压缩机升压、冷却后进入增压膨胀机增压端增压，然后进入换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷，然后进入增压膨胀机制冷端，出增压膨胀机制冷端进换热器45或43的氮气冷却通道。为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或乙烷冷却器提供冷量的为循环水，当循环水冷量不足或温度过高时，在串联使用液氨蒸发为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或乙烷冷却器提供冷量。熔解换热器45或43被冻结的氨冰利用节流阀36前(控制节流阀36的阀前压力高于阀后压力)的废气(即利用换热器45或43的废液汽化通道汽化复热后的甲烷、氮气、氩气的混合气体，其具体位置是在程控阀39或41与节流阀36连接的管道上)提供热量；熔解氨冰的溶解气排至节流阀36后面管道37。氨冰被溶解变成液氨后利用换热器45或换热器43与液氨贮槽59的位差分别通过管道及程控阀55或56排至液氨贮槽，当液氨贮槽达到设定液位时，节流阀58打开将液氨排至换热器12的壳程进口，当液氨贮槽超压时，液氨贮槽的稳压阀开启往其它工段卸压，压力正常时稳压阀关闭。当换热器45或换热器43被冻结或阻力增大时，PLC电脑发出预先设置好的指令利用节流阀及程控阀有规律的开关实现换热器45与换热器43的切换及熔冰工作。其具体切换(先从换热器45切换到换热器43)方法是程控阀52、57打开为换热器43及分离器63升压(即均压)、升压结束后程控阀28打开为换热器43及分离器63预冷，预冷结束后程控阀28、39、34、47、44关闭，同时程控阀53、49、41、32、42打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)，程控阀52、53、24关闭，同时程控阀25打开。当分离器63液位达到设定液位时节流阀62开始工作，换热器43与分离器63进入使用阶段。这时换热器45与分离器61处于熔解氨冰等待阶段。熔解氨冰前，程控阀54关闭，同时程控阀55打开，接着程控阀65、38、35与节流阀60打开，利用出装置节流阀36前的废气为换热器45、分离器61提供热量，熔解氨冰，溶解气通过程控阀65排至废气，一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀55关闭，同时程控阀30与程控阀54打开继续溶解氨冰。熔解氨冰结束，程控阀38、35、30、54、65与节流阀60关闭。熔解氨冰后再次循环使用换热器45与分离器61的实施步骤如下程控阀52、54打开为换热器45、分离器61升压(即均压)，升压后程控阀29打开，为换热器45及分离器61预冷。预冷结束后程控阀
29、41、49、32、42关闭、同时程控阀39、34、47、53、44打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀52、53、25关闭，同时程控阀24打开。当分离器61液位达到设定液位时节流阀60开始工作，这时换热器45与分离器61重新被循环使用。然后进入换热器43与分离器63的熔解氨冰、升压、预冷及工作阶段。然后进入下ー个循环。本发明是这样实现的ー种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，包括换热器13、12、
压缩机22，丙烷或こ烷冷却器16，增压膨胀机制冷端51与增压膨胀机增压端50，涡流管
17、涡流管热端冷却器9，节流阀15、19、36、58、60、62、解析气节流阀、程控阀24、25、28、29、
30、31、32、33、34、35、38、39、40、41、42、44、47、49、52、53、54、55、56、57、64、65、截止阀2、3、
4、6及上述各种换热器、各种分离器、液氨贮槽、各种冷却器、节流阀、程控阀及截止阀之间的连接管道。其中的换热器13、12、11、10、8结构为高压管壳式，每个换热器分为管程与壳程，换热器13、11、10、8的管程分别由管程进ロ、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进ロ，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进ロ、管间及壳程出口构成，管间的前端是壳程进ロ，壳程的后端是壳程出口。其中的换热器12的管程由管程进ロ、管内及管程出口构成，管内的前端是管程进ロ，管内的后端是管程出口，壳程由壳程进ロ、管间、壳程出口及壳程解析气出ロ构成，管间的前端是壳程进ロ，管间的后端是壳程出口与壳程解析器出口。其中换热器13、12、11、10、8的管程进ロ均在各自换热器的上部，换热器13、12、11、10、8的管程出口均在各自换热器的下部，换热器13、12、11、10、8的壳程出口均在各自换热器的上部一侦牝换热器13、12、11、10、8的壳程进ロ均在各自换热器的下部ー侧，其中换热器12的壳程解析ロ出口在换热器12的上部另ー侧，且高于换热器12的壳程出口。换热器13、12、11、10、8管程内通过的介质是氨合成排出气，换热器13、12、11、10、8壳程通过的介质分别为液氨与气氨混合物、液氨及解析气、液体丙烷或こ烷与气体丙烷或こ烷混合物、分氨后涡流管降压降温后的氨合成排出气、分氨后的氨合成排出气。换热器45、43为五通道招制板翅式换热器，换热器45、43分别由氨合成排出气冷却通道、废液汽化通道、产品氢气复热通道、氮气预冷通道、氮气冷却通道构成。每个通道都由进ロ、换热翅片及出口构成，进ロ在换热翅片的前端，出口在换热翅片的后端。其中的氨合成排出气冷却通道与氮气预冷通道的通道进ロ分别在其换热器上部的不同位置处，通道出口在其换热器的下部不同位置处，其中的废液汽化通道、产品氢气复热通道及氮气冷却通道的通道进ロ在其换热器的下部另ー不同位置处，通道出口在其换热器的上部另ー不同位置处。其中的分离器18由氨合成排出气进ロ、氨合成排出气出口、液氨排出口构成。其中的液氨贮槽59由液氨进ロ、液氨排出口及稳压阀构成，液氨贮槽59的液氨排出ロ在液氨贮槽59的下部ー侧，液氨进ロ在液氨贮槽59的上部，稳压阀在液氨贮槽的上部ー侧。其中的分离器61与分离器63分别由氨合成排出气进口、产品氢气排出口、废液排出口、废气排出口构成。其中分离器18的氨合成排出气进口在分离器18的上部，分离器18的氨合成排出气出口在分离器18的上部一侧,分离器18的液氨排出口在分离器18的下部一侧。其中的分离器61与分离器63分别由氨合成排出气进口、产品氢气排出口、废液排出口、废气排出口构成，其中分离器61的氨合成排出气进口在分离器61的上部，分离器61的产品氢气排出口在分离器61的上部一侧,分离器61的废液排出口在分离器61的下部一侧，分离器61的废气排出口在分离器61的下部，其中分离器63的氨合成排出气进口在分离器63的上部,分离器63的产品氢气排出口在分离器63的上部一侧，分离器63的废液排出口在分离器63的下部一侧，分离器63的废气排出口在分离器63的下部。其中的涡流管由进气端、热端、冷端构成，热端及冷端的前端均为进气端。其中的增压膨胀机制冷端与增压膨胀机增压端由一套增压膨胀机的制冷端与增压端联轴构成。换热器13的管程与换热器12、11、10、8管程串联使用，换热器12、11、10、8的管程并联使用。两台五通道板翅式换热器45、43及其所连接分离器61、63轮流切换使用。氨合成排出气在高压22±6 MPa状态下被冷却并分离回收氨气的流程路线为氨合成排出气接换热器13管程进口，然后换热器13管程出口分别接换热器12、11、10、8管程进口，换热器 12、11、10、8管程出口分别接分尚器18氨合成排出气进口。出分尚器18的氨合成排出气接换热器8壳程进口，出换热器8壳程出口的氨合成排出气接涡流管17进气端，出涡流管冷端氨合成排出气降压至6± IMPa，然后接管道20，出管道20接换热器10壳程进口，出换热器10壳程出口与管道21连接，涡流管热端氨合成排出气降压至6±lMPa，然后接涡流管热端冷却器9，涡流管热端冷却器9接管道21。冷却器9接管道21气体混合后通过管道21及程控阀分别接换热器45氨合成排出气冷却通道与换热器43的氨合成排出气冷却通道。氨合成排出气微量氨气被冻结及回收氢气的流程路线为换热器10壳程出口的氨合成排出气与涡流管热端冷却器的氨合成排出气在管道21混合后通过管道21及程控阀分别接换热器45氨合成排出气冷却通道与换热器43的氨合成排出气冷却通道。然后在6± IMPa压力状态下氨合成排出气继续被冷却至一 180±2°C。实现冻结氨合成排出气的剩余微量氨气，液化甲烷、氮气、氩气，分离液体甲烷、液氮、液氩，从而达到回收氢气的目的。为换热器13、
12、11、10、8、45、43提供冷量的方式分别为分离器18液氨排出口排出的液氨通过换热器12壳程释放出解析气后入换热器13壳程蒸发制冷，分离器18液氨排出口排出的液氨入换热器12壳程换热制冷，压缩机22压缩的丙烷或乙烷经丙烷或乙烷冷却器16冷凝后入换热器11壳程利用液体丙烷或乙烷蒸发制冷，氨合成排出气通过换热器8壳程后利用涡流管17获得低温气体后为换热器10提供冷量,分离器18排出的低温氨合成排出气入换热器8壳程为换热器8提供冷量，增压膨胀机制冷端51排出的低温气体、分离器61废液排出口排出的液体甲烧、液氮、液気蒸发制冷及分离器61产品氢气排出口排出的低温产品氢气为换热器45提供冷量、增压膨胀机制冷端51排出的低温气体、分离器63废液排出口排出的液体甲烧、液氮、液IS蒸发制冷及分离器63产品氢气排出口排出的低温产品氢气为换热器43提供冷量。为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或乙烷冷却器提供冷量的为循环水，当循环水冷量不足或温度过高时，在串联采用用液氨蒸发提供冷量。具体连接方式具体方式为氨合成排出气接换热器13管程进口，换热器13管程出口分别通过管道及截止阀2、3、4、6、再分别以管道接换热器12、11、10、8的管程进口，换热器12、11、10、8的管程出口分别通过管道接分离器18的氨合成排出气进口。分离器18的液氨排出口通过管道及节流阀19、再以管道与换热器12的壳程进ロ连接。换热器11的壳程出ロ通过管道与丙烷或こ烷压缩机22连接。丙烷或こ烷压缩机通过管道与丙烷或こ烷冷却器16连接。丙烷或こ烷冷却器16通过管道与换热器11壳程进ロ连接。换热器13壳程出口通过管道14与产品气氨连接。换热器12的壳程解析气出ロ通过管道I与解析气连接。换热器12的壳程出ロ通过管道及节流阀15、再以管道与换热器13壳程进ロ连接。分离器18的氨合成排出气出ロ通过管道7连接换热器8的壳程进ロ，换热器8的壳程出ロ通过管道连接涡流管进气端，涡流管的热端通过管道5连接涡流管热端冷却器9，涡流管的冷端通过管道20与换热器10壳程进ロ连接，换热器10的壳程出ロ通过管道一端与涡流管热端冷却器连接，另一端通过管道21及程控阀24、25分别与换热器45、43的氨合成排出气冷却通道连接。换热器45、43的氨合成排出气冷却通道分别通过管道及程控阀54、57连接分离器61、63的氨合成排出气进ロ，分离器61的产品氢气排出ロ通过管道及程控阀52再以管道与分离器63的产品氢气排出ロ连接。分离器61的产品氢气排出ロ通过管道连接换热器45的产品氢气复热通道、再以管道及程控阀34、再以管道23连接产品氢气。分离器63的产品氢气排出ロ通过管道连接换热 器43的产品氢气复热通道、再以管道及程控阀32、再以管道23连接产品氢气。分离器61的废液排出ロ通过管道及节流阀60、再以管道接换热器45的废液汽化通道、再以程控阀39、再以管道及节流阀36、再以管道37连接废气。分离器63的废液排出ロ通过管道及节流阀62，再以管道接换热器43的废液汽化通道，再以程控阀41，再以管道及节流阀36，再以管道37连接废气。分离器61的废气排出ロ通过管道及程控阀65、再以管道接管道37至废气。分离器63的废气排出ロ通过管道及程控阀64、再以管道接管道至废气。换热器45的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进ロ分别以管道及程控阀38、35、30、再分别以管道连接节流阀36。换热器43的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进ロ分别以管道及程控阀40、33、31、再分别以管道连接节流阀36。换热器45氨合成排出气冷却通道进ロ通过管道、程控阀29、再以管道23连接产品氢气。换热器43氨合成排出气冷却通道进ロ通过管道、程控阀28、再以管道23连接产品氢气。换热器45与43的氨合成排出气冷却通道出ロ分别通过管道及程控阀55、56，再分别以管道连接液氨贮槽59的液氨进ロ，液氨贮槽59的液氨排出ロ通过管道及节流阀58，再以管道与换热器12的壳程进ロ连接。换热器45、43的下部高于分离器61、63及液氨贮槽的上部。液氨贮槽稳压阀连接其它管道。氮气压缩机22通过管道与氮气冷却器16连接，氮气冷却器16通过管道与增压膨胀机增压端连接50，增压膨胀机增压端50通过管道分别与换热器45、43的氮气预冷通道连接。换热器45的氮气预冷通道通过管道及程控阀44、再以管道与增压膨胀机制冷端51连接。换热器43的氮气预冷通道通过管道及程控阀42、再以管道与增压膨胀机制冷端51连接。增压膨胀机制冷端分别通过管道及程控阀47、49分别与换热器45、43的氮气冷却通道连接，换热器45、43的氮气冷却通道分别通过管道与氮气压缩机27连接。换热器45与43的氨合成排出气冷却通道出ロ分别通过管道及程控阀55、56，再分别以管道连接液氨贮槽59的液氨进ロ，液氨贮槽59的液氨排出ロ通过管道及节流阀58，再以管道与换热器12的壳程进ロ连接。换热器45、43的下部高于分离器61、63及液氨贮槽59的上部。液氨贮槽的稳压阀连接其它エ段。所有节流阀与程控阀通过管道与仪表空气连接，同时通过信号线路与一台PLC控制电脑连接。本发明所述的ー种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，其具体方法是利用氮气循环膨胀制冷、こ烷或丙烷压缩后冷凝利用卡诺循环制冷、涡流管制冷与装置本身获得的液体甲烷、液氮、液氨、液氩的蒸发制冷及产品氢气返流复热回收的冷量制冷，并根据氨气、甲烧、氮气、気气、氢气五种气体沸点及熔点的不同，在22±6 MPa压カ状态下即在氨合成排出气不降压的情况下，利用换热器13、
12、11、10、8五个高压管壳式换热器，其中换热器13与换热器12、11、10、8管程串联，换热器
12、11、10、8管程并联，氨合成排出气先通过换热器13的管程，然后同时通过换热器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出气从20°C左右开始降温，在出换热器12、11、10、8管程入分离器18时降温至65±10°C左右，使氨合成排出气 中的氨气被液化，通过分离器18在不降压的情况下分离，分离器18排出的液氨通过节流阀19进入换热器12壳程，液氨压カ利用解析气节流阀控制在I. 8±0. 6 MPa，节流阀15把换热器12管间的液氨液位控制在壳程解析气出ロ以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮气、氩气、氢气，同时给换热器12提供冷量，降低入换热器12的氨合成排出气的温度，然后液氨出换热器12壳程，利用节流阀15降压至
0.2±0. 15 MPa，进入换热器13的壳程，利用液氨的蒸发潜热给换热器13提供冷量，降低入换热器13的氨合成排出气温度。入换热器11管程的氨合成排出气利用丙烷或こ烷压缩机22压缩丙烷或こ烷然后进丙烷或こ烷冷却器16、冷凝后的丙烷或こ烷节流后入换热器11给入换热器11管程的氨合成排出气提供辅助冷量，利用出换热器8壳程的氨合成排出气的压カ降，从22±6 MPa降压至6±lMPa，利用涡流管17冷端排出的低温气体进入换热器10的壳程给入换热器10的氨合成排出气提供冷量，分离器18排出低温氨合成排出气入换热器8的壳程给入换热器8的氨合成排出气提供冷量，氨合成排出气22±6 MPa状态下通过冷却、分离，实现回收氨目的。通过涡流管降压降温后的氨合成排出气，压カ为6±lMPa，冷气通过换热器10壳程为换热器10提供冷量后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。通过涡流管降压升温后的氨合成排出气，压カ为6 土 IMPa，热气通过涡流管热端冷却器冷却后进入换热器45或43氨合成排出气冷却通道。进入换热器45或换热器43的氨合成排出气降温至一 180±2°C、使氨合成排出气中的剰余微量氨气被冻结、同时大部分甲烷、氮气、氩气被液化，通过分离器61或分离器63分离后，通过节流阀60或节流阀62进入换热器45或换热器43的废液汽化通道蒸发制冷，为换热器45或换热器43提供冷量。出分离器61或63的低温产品氢气入换热器45或43的产品氢气复热通道为换热器45或换热器43提供冷量。冷量不足部分利用氮气循环膨胀制冷通过换热器45或换热器43的氮气冷却通道为换热器45或43提供辅助冷量；氮气膨胀前首先在换热器45或换热器43的氮气预冷通道预冷。氮气经过氮气压缩机升压、冷却后进入增压膨胀机增压端增压，然后进入换热器45或换热器43的氮气预冷通道，然后进入增压膨胀机制冷端，出增压膨胀机制冷端分别进换热器45或43的氮气冷却通道。熔解换热器45或43被冻结的氨冰利用节流阀36前的废气(即汽化复热后的甲烷、氮气、氩气的混合气体)提供热量；熔解氨冰的溶解气排至节流阀36后面的管道(即管道37)。氨冰被溶解变成液氨后分别通过管道及程控阀55或56排至液氨贮槽59，当液氨贮槽59达到设定液位吋，节流阀58打开将液氨排至换热器12的壳程进ロ，当液氨贮槽59超压时，液氨贮槽59的稳压阀打开向其它エ段卸压。当换热器45或换热器43被冻结或阻力増大吋，PLC电脑发出预先设置好的指令利用节流阀及程控阀有规律的开关实现换热器45与换热器43的切換及熔冰工作。其具体切(先从换热器45切換到换热器43)换方法是程控阀52、57打开为换热器43及分离器63升压(即均压)、升压结束后程控阀28打开为换热器43及分离器63预冷，预冷结束后程控阀28、39、34、47、44关闭，同时程控阀53、49、41、32、42打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)，程控阀52、53、24关闭，同时程控阀25打开。当分离器63液位达到设定液位时节流阀62开始工作，换热器43与分离器63进入使用阶段。这时换热器45与分离器61处于熔解氨冰等待阶段。熔解氨冰前，程控阀54关闭，同时程控阀55打开，接着程控阀65、38、35与节流阀60打开，利用出装置节流阀36前的废气为换热器45、分离器61提供热量，熔解氨冰，溶解气通过程控阀65排至管道37至废气，一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀55关闭，同时程控阀30与程控阀54打开继续溶解氨冰。熔解氨冰结束，程控阀
38、35、30、54、65与节流阀60关闭。熔解氨冰后再次循环使用换热器45与分离器61的实施步骤如下程控阀52、54打开为换热器45、分离器61升压(即均压)，升压后程控阀29打开，为换热器45及分离器61预冷。预冷结束后程控阀29、41、49、32、42关闭、同时程控阀
39、34、47、53、44打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀52、53、25关闭，同时程控阀24打开。当分离器61液位达到设定液位时节流阀60开始工作，这时换 热器45与分离器61重新被循环使用。然后进入换热器43与分离器63的熔解氨冰、升压、预冷及工作阶段。然后进入下一个循环。本发明所述的氨氢回收装置及氨氢回收的方法采用高压管壳式换热器五台，换热器13管程分别与换热器12、11、10、8的管程串联使用，换热器12的管程与换热器11、10、8的管程并联使用。液氨贮槽一台。五通道板翅式换热器两台，其中换热器45与43由于氨气在被冷却低于一 77°C时会结冰成固体，换热器45或43长时间使用会因微量氨气结冰被堵塞或使其换热效率低下，所以换热器45与43及其所连接分离器61与63设置为并联，轮流切换使用。当换热器45与分离器61使用时，换热器43与分离器63依次经过熔解氨冰、升压、预冷状态。当换热器45换热效率低下时，切换使用换热器43与分离器63。同时换热器45与分离器61依次经过熔解氨冰、升压、预冷状态。周而复始。换热器45、分离器61与换热器43、分离器63的切换及熔解氨冰采用PLC控制，利用节流阀与程控阀实现。方法及装置配有一台氮气压缩机27，一台氮气冷却器26，一台丙烷或乙烷压缩机22，一台丙烷或乙烷冷却器16，一台增压膨胀机制冷端51，一台增压膨胀机增压端50，一只涡流管，高压管壳式换热器13、12、11、10、8各一台，五通道板翅式换热器45、43各一台，一台液氨分离器18,两台液体分离器61、63，一台液氨忙槽59。具体方式为氨合成排出气接换热器13管程进口，换热器13管程出口并联接截止阀2、3、4、6，截止阀
2、3、4、6分别接换热器12、11、10、8的管程进口，换热器12、11、10、8管程出口并联接分离器18的氨合成排出气进口，分离器18氨合成排出气出口接管道7，管道7接换热器8的壳程进口，换热器8的壳程出口接涡流管17进气端，涡流管17冷端接管道20，管道20接换热器10的壳程进口，换热器10的壳程出口接管道21，同时接涡流管热端冷却器9。涡流管热端冷却器接涡流管热端。分离器18液氨排出口接节流阀19，节流阀19接换热器12的壳程进口，换热器12壳程解析气出口接管道I即解析气，换热器壳程出口接节流阀15，节流阀15接换热器13壳程进口，换热器13壳程出口接管道14即产品气氨。丙烷或乙烷压缩机22分别接丙烷或乙烷冷却器16与换热器11壳程出口，丙烷或乙烷冷却器16接换热器11壳程进口。涡流管热端接管道5，管道5接涡流管热端冷却器9，涡流管热端冷却器9接管道21，管道21并联接程控阀24与25，程控阀24串联接换热器45的氨合成排出气冷却通道、程控阀54、分离器61氨合成排出气进口。程控阀25串联接换热器43的氨合成排出气冷却通道、程控阀57、分离器63的氨合成排出气进口。分离器61串联接管道46、换热器45的产品氢气复热通道、程控阀34、管道23、产品氢气。分离器63串联接管道48、换热器43的产品氢气复热通道、程控阀32、管道23、产品氢气。分离器61串联接节流阀60、换热器45的废液汽化通道、程控阀39、节流阀36、管道37、废气。分离器63串联接节流阀62、换热器43的废液汽化通道、程控阀41、节流阀36、管道37、废气。分离器61串联接程控阀65、管道37。分离器63串联接程控阀64、管道37。节流阀36分别接程控阀30、35、38、31、33、40。程控阀38、35、30、40、33、31分别接换热器45的废液汽化通道、换热器45的产品氢气复热通道、换热器45的氨合成排出气冷却通道、换热器43的废液汽化通道、换热器43的产品氢气复热通道、换热器43的氨合成排出气冷却通道。管道23接程控阀29、28，程控阀29、28分别接换热器45的氨合成排出气冷却通道进ロ、换热器43的氨合成排出气冷却通道进ロ。管道48接程控阀52，程控阀52接管道46。程控阀53接分别接换热器45与换热器43的废液汽化通道。氮气压缩机27接氮气冷却器26，氮气冷却器26接增压膨胀机增压端50，增压膨胀机增压端50并联接换热器45、43的氮气预冷通道，换热器45的氮气预冷通道接程控阀44，换热器43的氮气预冷通道接程控阀42，程控阀44与程控阀42并联接增压膨胀机制冷端51，增压膨胀机制冷端51分别接程控阀47、49。程控阀49串联接换热器43的氮气冷却通道、氮气压缩机27，程控阀47串联接换热器45的氮气冷却通道、氮气压缩机27。液氨贮槽稳压阀连接其它エ段。液氨贮槽液氨排出ロ通过节流阀58接换热器12的壳程进 ロ。液氨贮槽液氨进ロ通过管道，再通过程控阀55，再通过管道与换热器45的氨合成排出气冷却通道出口连接。液氨贮槽液氨进ロ通过管道，再通过程控阀56，再通过管道与换热器43的氨合成排出气冷却通道出ロ连接。氨合成排出气进入换热器13的管程，压カ控制在22±6 MPa，温度在20°C左右，氨合成排出气被装置分离器18经换热器12壳程排至换热器13壳程的液氨蒸发制冷，氨合成排出气出换热器13管程，然后并联入换热器12、11、10、8的管程、分别利用分离器18排出液氨入换热器12壳程换热制冷，丙烷或こ烷压缩机22压缩的丙烷或こ烷经丙烷或こ烷冷却器冷凝后入换热器11壳程利用液体丙烷或こ烷的蒸发制冷，氨合成排出气通过涡流管17获得低温气体入换热器10壳程为换热器10提供冷量，分离器18氨合成排出气出ロ排出的低温氨合成排出气入换热器8壳程为换热器8提供冷量，氨合成排出气并联出换热器12、11、10、8的管程后，温度降至65±10°C左右，被冷凝液氨入分离器18分离后，分离器18分离出的液氨通过节流阀19进入换热器12的壳程，液氨压カ利用解析气节流阀控制在I. 8±0. 6 MPa，节流阀15把换热器12管间的液氨液位控制在壳程解析气出ロ以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮气、氩气、氢气，同时给换热器12提供冷量，降低入换热器12的氨合成排出气的温度，然后液氨出换热器12壳程，利用节流阀15降压至0.2±0. 15 MPa，进入换热器13的壳程，利用液氨的蒸发潜热给换热器13提供冷量，降低入换热器13的氨合成排出气温度。液氨汽化后出装置去气氨产品。分离氨后的氨合成排出气依次经过换热器8的壳程、涡流管17、换热器10的壳程后，出换热器10壳程进入换热器45的氨合成排出气冷却通道或换热器43的氨合成排出气冷却通道，利用分离器61或分离器63排出的液体甲烷、液氮、液氩蒸发制冷、产品氢气返流复热回收冷量制冷、增压膨胀机制冷端51排出的低温气体制冷。氨合成排出气被冷却至一180±2°C。氨合成排出气剩余微量氨被冻结在换热器45或43的翅片上，甲烷、氮气、氩气大部分被液化分离，剩余的氢气通过换热器45或换热器43复热回收冷量后出装置去产品氢气。分离器61或分离器63废液排出ロ排出的液体甲烷、液氮、液氩通过节流阀60或节流阀62进入换热器45或换热器43，发挥液体甲烷、液氮、液氩的蒸发制冷作用为换热器45或换热器43提供冷量。氮气压缩机27排出的氮气经冷却器26冷却后入增压膨胀机增压端50增压后，然后入换热器45或换热器43预冷，出换热器45或换热器43的氮气入增压膨胀机膨胀制冷端51，出增压膨胀机膨胀制冷端51的低温气体入换热器45或换热器43，提供冷量后入氮气压缩机27重新压缩后循环利用。当换热器45与换热器43阻力增大或换热效率低下需要切换时，实施步骤入下PLC电脑发出预先设置好指令利用节流阀及程控阀有规律的开关实现换热器45与换热器43的切换及熔冰工作。其具体切换(先从换热器45切换到换热器43)方法是程控阀52、57打开为换热器43及分离器63升压(即均压)、升压结束后程控阀28打开为换热器43及分离器63预冷，预冷结束后程控阀28、39、34、47、44关闭，同时程控阀53、49、41、32、42打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)，程控阀52、53、24关闭，同时程控阀25打开。当分离器63液位达到设定液位时节流阀62开始工作，换热器43与分离器63进入使用阶段。这时换热器45与分离器61处于熔解氨冰等待阶段。熔解氨冰前，程控阀54关闭，同时程控阀55打开，接着程控阀65、38、35与节流阀60打开，利用出装置节流阀36前的废气为换热器45、分离器61提供热量，熔解氨冰，溶解气通过程控阀65排至废气，一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀55关闭，同时程控阀30与程控 阀54打开继续溶解氨冰。熔解氨冰结束，程控阀38、35、30、54、65与节流阀60关闭。熔解氨冰后再次循环使用换热器45与分离器61的实施步骤如下程控阀52、54打开为换热器45、分离器61升压(即均压)，升压后程控阀29打开，为换热器45及分离器61预冷。预冷结束后程控阀29、41、49、32、42关闭、同时程控阀39、34、47、53、44打开。一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀52、53、25关闭，同时程控阀24打开。当分离器61液位达到设定液位时节流阀60开始工作，这时换热器45与分离器61重新被循环使用。然后进入换热器43与分离器63的熔解氨冰、升压、预冷及工作阶段。然后进入下一个循环。采用本发明所述一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法的技术方案，整体结构和技术流程简单，自动化程度高，稳定性好，效益高。
权利要求
1.一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，其特征在于利用氮气循环膨胀制冷、乙烷或丙烷压缩后冷凝利用卡诺循环制冷、涡流管制冷与装置本身获得的液体甲烷、液氮、液氨、液氩的蒸发制冷及产品氢气返流复热回收的冷量制冷，并根据氨气、甲烷、氮气、氩气、氢气五种气体沸点及熔点的不同，在22±6 MPa压力状态下即在氨合成排出气不降压的情况下，利用换热器(13)、(12)、(11)、(10)、(8)五个高压管壳式换热器，其中换热器(13)与换热器(12)、(11)、(10)、(8)管程串联，换热器(12)、(11)、(10)、(8)管程并联，氨合成排出气先通过换热器(13)的管程，然后同时通过换热器(12)、(11)、(10)、(8)的管程，先把氨合成排出气从20°C左右开始降温，在出换热器(12)、(11)、(10)、(8)管程入分离器(18)时降温至65± 10°C左右，使氨合成排出气中的氨气被液化，通过分离器(18)在不降压的情况下分离，分离器(18)排出的液氨通过节流阀(19)进入换热器(12)壳程，液氨压力利用解析气节流阀控制在I. 8±0. 6 MPa，节流阀(15)把换热器(12)管间的液氨液位控制在壳程解析气出口以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮气、氩气、氢气，同时给换热器(12)提供冷量，降低入换热器(12)的氨合成排出气的温度，然后液氨出换热器(12)壳程，利用节流阀(15)降压至·0.2±0. 15 MPa，进入换热器(13)的壳程，利用液氨的蒸发潜热给换热器(13)提供冷量，降低入换热器(13)的氨合成排出气温度；入换热器(11)管程的氨合成排出气利用丙烷或乙烷压缩机(22)压缩丙烷或乙烷然后进丙烷或乙烷冷却器(16)、冷凝后的丙烷或乙烷节流后入换热器(11)给入换热器(11)管程的氨合成排出气提供辅助冷量，利用出换热器(8 )壳程的氨合成排出气的压力降，从22±6 MPa降压至6±lMPa，利用涡流管(17)冷端排出的低温气体进入换热器(10)的壳程给入换热器(10)的氨合成排出气提供冷量，分离器(18)排出低温氨合成排出气入换热器(8)的壳程给入换热器(8)的氨合成排出气提供冷量，氨合成排出气22±6 MPa状态下通过冷却、分离，实现回收氨目的；通过涡流管降压降温后的氨合成排出气，压力为6± IMPa,冷气通过换热器(10)壳程为换热器(10)提供冷量后进入换热器(45)或(43)氨合成排出气冷却通道；通过涡流管降压升温后的氨合成排出气，压力为6 土 IMPa，热气通过涡流管热端冷却器冷却后进入换热器(45 )或(43 )氨合成排出气冷却通道；进入换热器(45)或换热器(43)的氨合成排出气降温至一180±2°C、使氨合成排出气中的剩余微量氨气被冻结、同时大部分甲烷、氮气、氩气被液化，通过分离器(61)或分离器(63 )分离后，通过节流阀(60 )或节流阀(62 )进入换热器(45 )或换热器(43 )的废液汽化通道蒸发制冷，为换热器(45 )或换热器(43 )提供冷量从而降低氨合成排出气的温度；出分离器(61)或(63)的低温产品氢气入换热器(45)或(43)的产品氢气复热通道为换热器(45)或换热器(43)提供冷量从而降低氨合成排出气的温度；冷量不足部分利用氮气循环膨胀制冷通过换热器(45)或换热器(43)的氮气冷却通道为换热器(45)或(43)提供辅助冷量从而降低氨合成排出气的温度；氮气膨胀前首先在换热器(45)或换热器(43)的氮气预冷通道预冷；氮气经过氮气压缩机升压、冷却后进入增压膨胀机增压端增压，然后进入换热器(45)或换热器(43)的氮气预冷通道预冷，然后进入增压膨胀机制冷端，出增压膨胀机制冷端进换热器(45)或(43)的氮气冷却通道；为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或乙烷冷却器提供冷量的为循环水，当循环水冷量不足或温度过高时，在串联使用液氨蒸发为氮气冷却器、涡流管热端冷却器、丙烷或乙烷冷却器提供冷量；熔解换热器(45)或(43)被冻结的氨冰利用节流阀(36)前(控制节流阀(36)的阀前压力高于阀后压力)的废气(即利用换热器(45)或(43)的废液汽化通道汽化复热后的甲烷、氮气、氩气的混合气体，其具体位置是在程控阀(39)或(41)与节流阀(36)连接的管道上)提供热量；熔解氨冰的溶解气排至节流阀(36 )后面管道(37 );氨冰被溶解变成液氨后利用换热器(45 )或换热器(43 )与液氨贮槽(59)的位差分别通过管道及程控阀(55)或(56)排至液氨贮槽，当液氨贮槽达到设定液位时，节流阀(58)打开将液氨排至换热器(12)的壳程进口，当液氨贮槽超压时，液氨贮槽的稳压阀开启 往其它工段卸压，压力正常时稳压阀关闭；当换热器(45)或换热器(43)被冻结或阻力增大时，PLC电脑发出预先设置好的指令利用节流阀及程控阀有规律的开关实现换热器(45)与换热器(43)的切换及熔冰工作；其具体切换先从换热器(45)切换到换热器(43)方法是程控阀(52)、(57)打开为换热器(43)及分离器(63)升压(即均压)、升压结束后程控阀(28)打开为换热器(43)及分离器(63)预冷，预冷结束后程控阀(28)、(39)、(34)、(47)、(44)关闭，同时程控阀(53)、(49)、(41)、(32)、(42)打开；一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)，程控阀(52)、(53)、(24)关闭，同时程控阀(25)打开；当分离器(63)液位达到设定液位时节流阀(62)开始工作，换热器(43)与分离器(63)进入使用阶段；这时换热器(45)与分离器(61)处于熔解氨冰等待阶段；熔解氨冰前，程控阀(54)关闭，同时程控阀(55)打开，接着程控阀(65)、(38)、(35)与节流阀(60)打开，利用出装置节流 阀(36)前的废气为换热器(45)、分离器(61)提供热量，熔解氨冰，溶解气通过程控阀(65)排至废气，一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀(55)关闭，同时程控阀(30 )与程控阀(54 )打开继续溶解氨冰；熔解氨冰结束，程控阀(38 )、( 35 )、( 30 )、( 54 )、( 65 )与节流阀(60)关闭；熔解氨冰后再次循环使用换热器(45)与分离器(61)的实施步骤如下程控阀(52)、(54)打开为换热器(45)、分离器(61)升压(即均压)，升压后程控阀(29)打开，为换热器(45)及分离器(61)预冷；预冷结束后程控阀(29)、(41)、(49)、(32)、(42)关闭、同时程控阀(39 )、( 34)、( 47 )、( 53 )、( 44)打开；一段时间后(具体时间间隔以装置具体情况设定)程控阀(52)、(53)、(25)关闭，同时程控阀(24)打开；当分离器(61)液位达到设定液位时节流阀(60 )开始工作，这时换热器(45 )与分离器(61)重新被循环使用；然后进入换热器(43)与分离器(63)的熔解氨冰、升压、预冷及工作阶段；然后进入下一个循环。
2.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，其特征在于在高压22±6 MPa压力状态下即氨合成排出气压力不降的情况下使氨合成排出气降温至65±10°C，然后高压下分离，实现先回收氨气的目的，然后在降压至6±lMPa压力状态下使合成排出气降温至一 180±2°C，冻结氨气、液化甲烷、氮气、氩气进而回收氢气；考虑到氨气的熔点为一 77°C,低于一 77°C时氨气就会结冰堵塞后段五通道板翅式换热器(45)、(43)、但为了进一步液化氨合成排出气中的氮气、甲烷、氩气以便回收氢气，所以必须把温度降至一 180 ± 2°C、为了防止五通道板翅式换热器中的微量氨气结冰造成堵塞或换热效率低下、本发明在后段五通道板翅式换热器采用了两个换热器(45)与(43)并联，并且根据其换热效率或阻力的变化轮流切换使用并轮流熔解氨冰、轮流均压及轮流预冷的方法、实现装置的长周期连续运行；液位及压力的控制采用节流阀或调节阀实现，两个五通道板翅式换热器轮流切换使用、轮流熔解氨冰、轮流均压并轮流预冷采用程控阀及节流阀有规律的开关实现。
3.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，其特征在于分离器(61)的产品氢气排出口通过管道及程控阀(52 )再以管道与分离器(63 )的产品氢气排出口连接。
4.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，换热器(12)的壳程解析气出口通过管道(I)连接到解析气。
5.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，其特征在于换热器(45)、(43)的下部高于分离器(61)、(63)及液氨贮槽的上部。
6.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，其特征在于换热器(45)的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进口分别以管道及程控阀(38)、(35)、(30)、再分别以管道连接节流阀(36);换热器(43)的废液汽化通道出口、产品氢气复热通道出口、氨合成排出气冷却通道进口分别以管道及程控阀(40)、(33)、(31)、再分别以管道连接节流阀(36)。
7.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，其特征在于换热器(8)的壳程出口接涡流管(17 )进气端，涡流管(17 )冷端接管道(20 )，管道(20 )接换热器(10 )的壳程进口，换热器(10)的壳程出口接管道(21)，同时接涡流管热端冷却器(9)。
8.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，其特征在于换热器(45)与(43)的氨合成排出气冷却通道出口分别通过管道及程控阀(55)、(56)，再分别以管道连接液氨贮槽(59)的液氨进口，液氨贮槽(59)的液氨排出口通过管道及节流阀(58)，再以管道与换热器(12)的壳程进口连接。
9.根据权利要求I所述的一种氨氢回收装置，其特征在于换热器(45)的废液汽化通道进口通过管道及程控阀(53 )，再以管道接换热器(43 )废液汽化通道进口。
全文摘要
一种氨氢回收装置及氨氢回收的方法，在氨合成排出气降压前即与氨合成岗位等压的状态下冷却并分离氨合成排出气中氨，并且利用液氨的蒸发制冷与液体丙烷或乙烷的蒸发制冷及涡流管的降温效应制冷来冷却降压前的氨合成排出气。采用五台高压管壳式换热器、两台五通道板翅式换热器、三台分离器、一台液氨贮槽、一台丙烷或乙烷压缩机、一台丙烷或乙烷冷却器、一台氮气压缩机、一台氮气冷却器、一台增压膨胀机制冷端、一台增压膨胀机增压端、一只涡流管，一台涡流管热端冷却器，利用氮气循环膨胀辅助制冷，冻结氨气、液化甲烷、氮气、氩气进而回收氢气。采用本发明的技术方案，整体结构和技术流程简单，自动化程度高，稳定性好，效益高。
文档编号C01B3/50GK102795642SQ201210290039
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者吴启 申请人:吴启