一种合成放空气中的氢气回收装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种合成放空气中的氢气回收装置，其特征在于；包括冷却单元、液化单元、复热单元；其中，冷却单元，用于为整个装置提供循环冷却动力源，包括螺杆压缩机；液化单元，用于将合成放空气中的甲烷、氩气以及部分氮气进行液化分离操作，分离后的液体甲烷返回至冷却单元，未被液化的氢气送入复热单元；复热单元，用于将氢气进行复热操作后收集起来；本实用新型可应用与氢气回收【技术领域】，能够增加塔后放空气中的氢气的回收率，降低导入气甲烷含量到2％以下；能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用。
【专利说明】一种合成放空气中的氢气回收装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及氢气回收术领域，尤其是一种合成放空气中的氢气回收装置。
【背景技术】
[0002]目前，随着人民物质生活水平的不断提高，对于能源的利用也不同于以往的年代，所以，现在很多地区都大力地提倡能源的节能降耗，减少能源的损耗，增加能源的利用效率，不仅可以更好的造福于人类的子孙后代，更是积极地响应了国家关于可持续性发展的指导思想。
[0003]其中，现有企业中，采用膜提氢装置回收氢气至HN压缩机三入，甲烷气送入三气锅炉燃烧，塔后放空气中HN3以水洗塔洗涤回收氨水，氨水分两路外送，一路送新厂氨精馏，每天送氨水量26吨(贵州宜化接收量)，另一路送半脱工段，约4吨/天。现有企业中的膜提氢运行状况:目前运行总负荷5200M3/h，产品气流量为1700M3/h，产品气中氢气含量为84%,甲烷含量为10%，其氢气回收率仅60%。因产品氢气中甲烷含量高，这些甲烷在系统内循环，重复放空，增加电耗。
[0004]特别说明的是:为了提高膜提氢产品气含量将膜由并联运行改为了串联运行，5200方处理气为洗氨后流量，洗氨前流量为5200X (1+5%) = 5460方(5%为氨含量)，根据分析氨槽驰放气H2含量高达50 %，正常情况下应为20 %，事实上膜提氢处理能力已无法满足现在合成塔后负荷，合成氨系统内甲烷部分通过放氨串气进入贮槽驰放气，这是贮槽驰放气中H2含量异常的直接原因。塔后放空气进入贮槽驰放气量约为3200X30% 56%=1714(3200为贮槽驰放气流量，30%为放氨串气增加含量，56%为塔后放空气中氢气含量)。因此贵州兴化在38机负荷下实际合成塔后放空量为:5460+1714 = 7174M3/h。其中，维修费I万/年，换膜费用为10万元/条，较贵，因此一直未对损坏的膜进行更换，在没有任何人为及工艺异常因素情况下一条膜可使用10年，但实际情况下影响因素多，比如软水泵跳闸导致氨含量超标，连锁失效等等，有些膜甚至使用不到I年便遭到损坏，我厂共计10条膜，若每年更换一条膜，加上日常维修费用，约11万/年。因此，现有技术中涉及合成放空气中的氢气回收率低，且含有部分杂质气体。
实用新型内容
[0005]本实用新型解决的技术问题是提供一种合成放空气中的氢气回收装置；能够增加塔后放空气中的氢气的回收率，降低导入气甲烷含量到2%以下；能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种合成放空气中的氢气回收装置，其特征在于；包括冷却单元、液化单元、复热单元；其中，
[0007]冷却单元，用于为整个装置提供循环冷却动力源，包括螺杆压缩机；
[0008]液化单元，用于将合成放空气中的甲烷、氩气以及部分氮气进行液化分离操作，分离后的液体甲烷返回至冷却单元，未被液化的氢气送入复热单元；[0009]复热单元，用于将氢气进行复热操作后收集起来。
[0010]上述氢气回收装置还可具有如下特点；所述冷却单元包括螺杆压缩机。
[0011]上述氢气回收装置还可具有如下特点；所述液化单元与所述冷却单元之间设置有节流阀，
[0012]所述分离后的液体甲烷经所述节流阀返回至冷却单元。
[0013]上述氢气回收装置还可具有如下特点；还包括膨胀机，制冷剂氮气通过膨胀机为所述冷却单元提供冷量补充。
[0014]上述氢气回收装置还可具有如下特点；所述复热单元包括换热器；
[0015]所述未被液化的氢气通过所述换热器复热回收冷凉后进行收集
[0016]本实用新型上述技术方案具有如下有益特点:
[0017]本实用新型通过用于为整个装置提供循环冷却动力源，包括螺杆压缩机的冷却单元；用于将合成放空气中的甲烷、氩气以及部分氮气进行液化分离操作，分离后的液体甲烷返回至冷却单元，未被液化的氢气送入复热单元的液化单元；用于将氢气进行复热操作后收集起来的复热单元；能够增加塔后放空气中的氢气的回收率，降低导入气甲烷含量到2 %以下；能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用。
[0018]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例的装置示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0021]本实用新型提供了一种合成放空气中的氢气回收装置，如图1所示，包括冷却单元2、液化单元3、复热单元4 ;其中，
[0022]冷却单元2，用于为整个装置提供循环冷却动力源，包括螺杆压缩机I ;
[0023]液化单元3，用于将合成放空气中的甲烷、氩气以及部分氮气进行液化分离操作，分离后的液体甲烷返回至冷却单元，未被液化的氢气送入复热单元；液化单元可以包括分离罐3 ;
[0024]复热单元4，用于将氢气进行复热操作后收集起来。
[0025]其中，所述冷却单元2包括螺杆压缩机I，所述螺杆压缩机I中的制冷剂包括氮气。
[0026]其中，所述液化单元与所述冷却单元之间设置有节流阀，所述分离后的液体甲烷经所述节流阀返回至冷却单元。
[0027]其中，还包括膨胀机，制冷剂氮气通过膨胀机为所述冷却单元提供冷量补充。
[0028]其中，所述复热单元4包括换热器4 ;所述未被液化的氢气通过所述换热器复热回收冷凉后进行收集。[0029]本实用新型在实施例中的具体实施工艺如下:高压氢回收装置通过一台螺杆压缩机以氮气做为制冷剂，循环制冷，将合成放空气中的甲烷、氩气及部分氮气液化，然后分离。分离后的液体甲烷、氩气及部分氮气通过节流阀返回冷箱，发挥液体的蒸发潜热为合成放空气液化提供冷量，没有被液化的氢气通过换热器复热回收冷凉后进入HN压缩机六段进口。由于液化后的甲烷、氩气及氮气又重新进行了气化复热。所以外界供给整个装置的冷量只要能克服冷量损失就满足了。冷量损失部分靠氮气压缩机循环氮气然后通过膨胀机制冷维持。
[0030]优选地，本实用新型高提供的装置中氢气回收主要指标及效益分析如下所示:
[0031]氨以气氨形式回收，回收压力0.2MPa，回收至冰机进口 ；甲烷气以气态形式回收，回收压力≤0.2MPa，回收到三气锅炉；HN气送入压缩机六段进口，回收压力6.5至7MPa。其氢气回收率在95%以上，氢气纯度90%以上。此装置最大的优势在于其回收出的氢气压力较高可达6.5至8.0MPa，而且氢气中的甲烷及氩气等惰性气体含量均在1%以下。
[0032]效益分析说明:每小时平均产生放空气为7556Nm3 ；电价0.38元/度；合成放空气氢气含量56%，甲烷25%，氨5%，惰性气4%，氮气10% ;高压氢回收装置回收率95% ;氢氮气升压所需功率按公式:N = 1.1XQ/10[1 Og(VP1)]进行估算。N:轴功率(Kff)，Q:HN气流量(NM3/h)，P2:升压后压力(MPa)，Pl:升压前压力(MPa)；甲烷燃烧热为50009.3KJ/Kg，折合35816.9KJ/M3 ;氢气燃烧热为119950.4KJ/Kg，折合10795.5KJ/M3，采用高压氢回收后送往三气锅炉氢气将少:4020-5200 X 56% X60%= 2272.8M3/h，送往三气锅炉甲烷将至少增加5%，约为60M3/h。
[0033]效益分析表:
[0034]
【权利要求】
1.一种合成放空气中的氢气回收装置，其特征在于；包括冷却单元、液化单元、复热单元；其中， 冷却单元，用于为整个装置提供循环冷却动力源，包括螺杆压缩机； 液化单元，用于将合成放空气中的甲烷、氩气以及部分氮气进行液化分离操作，分离后的液体甲烷返回至冷却单元，未被液化的氢气送入复热单元； 复热单元，用于将氢气进行复热操作后收集起来。
2.根据权利要求1所述的氢气回收装置，其特征在于；所述冷却单元包括螺杆压缩机。
3.根据权利要求1所述的氢气回收装置，其特征在于；所述液化单元与所述冷却单元之间设置有节流阀， 所述分离后的液体甲烷经所述节流阀返回至冷却单元。
4.根据权利要求1所述的氢气回收装置，其特征在于；还包括膨胀机，制冷剂氮气通过膨胀机为所述冷却单元提供冷量补充。
5.根据权利要求1所述的氢气回收装置，其特征在于；所述复热单元包括换热器； 所述未被液化的氢气通过所述换热器复热回收冷凉后进行收集。
【文档编号】C01B3/50GK203486895SQ201320549480
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】翟道兵, 田维略, 陈继峰, 刘宽勇, 余贵连 申请人:贵州兴化化工股份有限公司