[发明专利]一种从合成氨驰放气中提取H2

权利要求书

1.一种从合成氨驰放气中提取H₂与NH₃的全温程模拟旋转移动床变压吸附工艺，其主要特征在于，全温程模拟旋转移动床变压吸附系统，包括一n个吸附塔的中高温变压吸附氨浓缩系统、一n’个吸附塔的中低温中间气变压吸附系统，其中n为4≤n≤40自然整数，n’为4≤n’≤40自然整数，H₂产品气/原料气/中间气/富氮解吸气缓冲罐、液氨产品储罐、原料气压缩机/中间气压缩机、原料气换热/氨浓缩气换热/冷凝冷冻以及相应的物料与工艺管道所组成，其中，n个装载有多种吸附剂且有一定高径比的轴向流固定复合床吸附塔，简称“n吸附塔”的中高温变压吸附氨浓缩系统与n’个装载有多种吸附剂且有一定高径比的轴向流固定复合床吸附塔，简称“n’吸附塔”的中间气变压吸附提氢系统，是由n吸附塔与n’吸附塔分别均匀间隔安置在一个以旋转速度为ω₂秒/周转的圆环形旋转托盘上的n+n’个吸附塔及相应的驱动机构、m个通道与m’个通道并安置在圆环形托盘中央且分别以旋转速度为ω₁秒/周转与ω₁’秒/周转的上下两个独立旋转的多通道旋转阀，其中m为5≤m≤36自然整数，m’为5≤m’≤36自然整数，上面的多通道旋转阀简称“m通道旋转阀”，下面的多通道旋转阀简称“m’通道旋转阀”，其m与m’通道进出口端分别通过与圆环形旋转托盘内置管道及对应的n吸附塔/n’吸附塔进出口端相连，连接H₂产品气/原料气/中间气/富氮解吸气缓冲罐及原料气压缩机/原料气换热/中间气压缩机/氨浓缩气换热/氨冷凝冷冻的物料及工艺管道分别与m/m’通道旋转阀进出口、圆环形旋转托盘内置管道进出口及n/n’吸附塔进出口端相连，其工艺流程为，来自合成氨工序的合成氨驰放气作为原料气，从原料气缓冲罐流出并经换热加热或冷却至60～130℃、并直接或调压至4.0～7.0MPa后进入中高温变压吸附氨浓缩系统中的m通道旋转阀通道以及连接于圆环形旋转托盘内置管道进入n吸附塔中的某个吸附塔进行中高温变压吸附氨浓缩，从系统中连续产出的由富氨逆放气与富氨冲洗废气形成的氨浓缩气，氨浓度为大于等于90～95％，经换热冷却至25～40℃后进入氨冷凝冷冻单元，由此产生的冷凝液为液氨产品，浓度为99.99～99.999％，收率为98～99％，输入液氨产品罐，由此产生的不凝气体作为低压中间气进入中间气缓冲罐，从中高温变压吸附氨浓缩系统流出的非吸附相气体为低压中间气进入中间气缓冲罐，并与不凝气体作为低压中间气一起流出缓冲罐且经中间气压缩机增压至4.0～7.0MPa形成高压中间气进入中间气变压吸附提氢系统中的m’通道旋转阀通道以及连接于圆环形旋转托盘内置管道进入n’吸附塔中的某个吸附塔进行中间气变压吸附提氢，从系统中连续产出非吸附相的氢气产品，其纯度为99.9～99.99％，收率为92～95％，从系统中连续流出的吸附相的富氮解吸气进入富氮解吸气缓冲罐并流出，或作为燃料气，或进入深冷制氮/氩及回收H₂，或进入膜分离回收H₂，由此，构成一个完整的以合成氨驰放气为原料气的制取H₂与NH₃的全温程模拟旋转移动床变压吸附分离与净化工艺，从合成氨中获得纯度为99.9～99.99％、收率为92～95％的高纯度H₂产品气与纯度大于等于99.99％、收率大于等于98％的液氨产品，或输出，或返回到合成氨制造过程中循环使用。

2.如权利要求1所述的一种从合成氨驰放气中提取H₂与NH₃的全温程模拟旋转移动床变压吸附工艺，其主要特征在于，所述的中高温变压吸附氨浓缩系统中的n个吸附塔先后交替经历吸附-均压降/顺放-逆放/冲洗-均压升/等待区-终充的吸附与解吸循环操作步骤，其中，均压次数最多为4次，包括一次均压降/一次均压升、二次均压降/二次均压升、三次均压降/三次均压升与四次均压降/四次均压升，顺放与等待步骤需依据变压吸附循环操作过程中的每个吸附塔交替时序灵活安置，其中，n个吸附塔先后交替经历变压吸附循环操作步骤是通过中高温变压吸附氨浓缩系统中的m通道旋转阀及圆环形旋转托盘旋转方向及其调控ω1、与ω2旋转速度之间的调控匹配，以及m通道旋转阀中每个通道交替定时切换变压吸附循环操作过程中的流经的物料与工艺气体而进入n吸附塔进行变压吸附循环操作。