[发明专利]一种从合成氨驰放气中提取H2

说明书

本发明公开了一种从合成氨驰放气中提取Hsubgt;2/subgt;与NHsubgt;3/subgt;的全温程模拟旋转移动床变压吸附（FTrSRMPSA）工艺，将置于上下两个多通道旋转阀中央且在其周围安置于一圆环形旋转托盘上多个轴向流固定床吸附塔与旋转速度机构所构成的中高温变压吸附氨浓缩系统与中间气变压吸附提氢系统，使得流经旋转阀通道及吸附塔进出口端管道及吸附床层的气体，在每个吸附塔进出口的位置及每个吸附床层在旋转同时完成各自的吸附与解吸步骤的传质，形成了“模拟旋转移动床”的变压吸附过程，实现了轴向流固定床变压吸附基础上的模拟旋转移动床变压吸附过程，而高纯度高收率地获得Hsubgt;2/subgt;与NHsubgt;3/subgt;产品，并返回合成氨生产过程中循环使用。

技术领域

本发明涉及合成氨驰放气的回收再利用领域，更具体的说是涉及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。

背景技术

合成氨生产过程中，氢气（H₂）与氮气（N₂）在高温高压和催化剂作用下生成合成氨（NH₃），但合成氨的转化率仅为1/3。为了提高合成氨产率，将未反应的氢氮混合气为循环气返回合成氨生产过程中继续参与反应，在循环过程中，一些不参与反应的惰性气体组分诸如氩气（Ar）、氦气（He）等会不断地累积导致反应气体氢气（H₂）与氮气（N₂）的分压降低，进而使得合成氨的转化率降低。因此，循环过程中会通过定期排放一部分循环气来降低循环气中的惰性气体组分含量，用以保持合成氨的转化率，而这部分排放气就是驰放气（ChiDeflated，简称“CDF”）。一般而言，每产出一吨的合成氨产品会排放出180~240Nm³的驰放气。若将驰放气中的氨（NH₃）提纯或浓缩大于等于90%用于合成氨生产，按每年1.5亿吨合成氨产量计算，每年可回收100亿Nm³驰放气，效益相当惊人。

合成氨驰放气典型成分为，60~63%（v/v）H₂、3~10%甲烷（CH₄）、20~21%N₂、2~3%Ar、2~3%NH₃以及少量的He与氪（Kr），温度为200~300℃，压力为3~12MPa。通常，处理合成氨驰放气方法有，直接作为燃料气、膜分离法、深冷分离法与变压吸附（PSA）法，其中，后三种是可以回收有效组分NH₃与H₂而逐步替代了直接作为燃料气使用。