氢液化与气体处理单元的一体化制造技术

披露了一种将氢液化的方法，该方法包括将氢流分成至少第一部分和第二部分，将该第一部分引入氢液化单元的制冷循环中，从而液化产物氢流，从该氢液化单元抽取一股或多股暖的氢流，以及使该一股或多股暖的氢流返回到该氢流中，其中该第二部分与高压氮流组合以形成氨合成气流。

【技术实现步骤摘要】
氢液化与气体处理单元的一体化
技术介绍
氢液化单元以及氨生产单元的资本和运营支出的主要部分来自压缩设备。这典型地为氢压缩但也包括氮压缩。对于氨生产单元，此压缩设备包括典型地从20-30绝对巴(例如来自PSA的出口)至>90绝对巴的氢压缩用于在氨生产反应器中与氮进行处理。氮气可以来自空气分离单元(ASU)或管道。对于氢液化器单元，氢压缩典型地用于提供进料气体压缩以及制冷能量。这典型地呈小的低压水平压缩(典型地从1.1绝对巴入口至5-10绝对巴出口)以及大的高压水平压缩(典型地从5-10绝对巴至50-70绝对巴)的形式。通过制冷热传递的过程循环优化来选择中间压力水平(例如典型地5-10巴)作为流速与压力比之间的折衷，以得到最佳的高压压缩机和涡轮机设计。需要许多压缩和膨胀阶段，因为氢由于其非常低的分子量而难以压缩和膨胀。已知工业场所通常具有可供使用的协同效应，使其成为多个过程单元的希望位置。这些协同效应典型地为电力、冷却水、仪表空气、允许甚至共享氢源的可用性。然而，进一步详述的过程协同效应由于对一个或两个过程的一体化限制而通常是不被预见或不可行的。本专利技术的目的是减少工业氢液化和氨生产场所的资本和运营成本。
技术实现思路
本专利技术可通过以下已编号的句子进一步部分地定义：句1，一种将氢液化的方法，该方法包括：将氢流105分成至少第一部分303和第二部分304，将该第一部分303引入氢液化单元201的制冷循环中，从而液化产物氢流208，从该氢液化单元201抽取一股或多股暖的氢流212、215，以及使该一股或多股暖的氢流212、215返回到该氢流105中，其中该第二部分304与高压氮流110组合以形成氨合成气流111。句2，如句1所述的方法，其中，该一股或多股暖的氢流212、215和该氢流105在同一压缩机408中被压缩。句3，如句2所述的方法，其中，该第一部分303在该压缩机408下游被移除。句4，如句2所述的方法，其中，在压缩机408与冷却器409之间抽取该第二部分304。句5，如句2所述的方法，其中，在该压缩机408的压缩阶段之间抽取该第一部分303。句6，如句2所述的方法，其中，该产物氢流208在该压缩机408上游被移除。句7，如句2所述的方法，其中，在该压缩机408的压缩阶段之间抽取该产物氢流208。句8，如句2所述的方法，其中，产物氢流208在该压缩机408下游被移除。句9，如句1所述的方法，其中，该氢流105来源于在氢发生器中产生的合成气流。句10，如句1所述的方法，其中，该氢流105来源于甲烷裂化器。句11，如句9所述的方法，其中，该氢发生器包括部分氧化反应器或自热重整器。句12，如句9所述的方法，其中，该氢流105通过变压吸附单元从该合成气流分离。附图说明为了进一步理解本专利技术的本质和目的，应结合附图来参考以下详细说明，在附图中相似元件给予相同或类似的参考号，并且其中：图1是如本领域已知的典型的氨合成过程循环的示意图。图2是如本领域已知的典型的氢液化过程循环的示意图。图3是本专利技术的一个实施例的示意图。图4是根据本专利技术的一个实施例的组合的氢液化单元和氨反应器的示意图，其中用于氢液化的制冷通过高压氮流的膨胀而产生。图5是根据本专利技术的一个实施例的与图4中的系统相容的气体分离单元的示意图。图6是根据本专利技术的一个实施例的组合的氢液化单元和氨反应器的示意图，其中用于氢液化的制冷通过中压氮流的压缩以及随后的膨胀而产生。图7是根据本专利技术的一个实施例的与图6中的系统相容的气体分离单元的示意图。图8是根据本专利技术的一个实施例的组合的氢液化单元和氨反应器的示意图，其中用于氢液化的制冷通过液氮流产生。图9是根据本专利技术的一个实施例的与图8中的系统相容的气体分离单元的示意图。图10是根据本专利技术的一个实施例的以上系统的细节的示意图。图11是根据本专利技术的一个实施例的氢液化单元的细节的示意图。图12是根据本专利技术的一个实施例的以上系统的细节的示意图。具体实施方式元件编号101＝制氢单元102＝合成气流103＝氧流104＝氢分离装置105＝氢入口流106＝空气分离单元(ASU)107＝气态氮流108＝氮压缩机109＝氮冷却器110＝高压气态氮流111＝共混的反应物气流112＝氨合成气压缩机114＝氨合成气流115＝氨反应器116＝产物氨流201＝氢液化冷箱201a＝第一冷却区(在氢液化冷箱中)201b＝第二冷却区(在氢液化冷箱中)201c＝第三冷却区(在氢液化冷箱中)202＝氮制冷循环203＝第二制冷循环204＝焦耳-汤姆逊(Joule-Thompson)膨胀机205＝膨胀涡轮机206＝闪蒸气体压缩机207＝氢再循环压缩机208＝产物液化的氢流208a＝气态氢流(在氢液化冷箱内)208b＝冷气态氢流(在氢液化冷箱内)208c＝液化的氢流(在氢液化冷箱内)209＝压缩的氢再循环流210＝(压缩的氢再循环流的)第一部分211＝冷的膨胀的第一部分212＝暖的氢再循环气流213＝(压缩的氢再循环流)的第二部分214＝冷的膨胀的第二部分(闪蒸气流)215＝暖的闪蒸气流216＝闪蒸气体冷却器217＝压缩和冷却的闪蒸气流218＝氢再循环冷却器301＝(氢入口流的)第一部分302＝(氢入口流的)第二部分303＝(压缩的氢再循环的)第一部分304＝(压缩的氢再循环的)第二部分401＝(氢入口流的)第一部分402＝液氮流(至第二制冷循环)403＝汽化的氮流(至第二制冷循环)404＝压缩的氮流(至第二制冷循环)405＝氮膨胀机(用于第二制冷循环)406＝膨胀的氮流(至第二制冷循环)407＝组合的氢气流408＝氢气压缩机409＝氢气冷却器410＝冷却的压缩的氢气流501＝进料空气流(至空气分离单元)502＝主空气压缩机503＝增压器/膨胀机504＝主热交换器505＝到HP柱的冷却的进料空气506＝HP柱507＝到LP柱的冷却/膨胀的空气508＝LP柱509＝液氧流510＝液氧流泵511＝第一液氮流512＝第一液氮流泵513＝第二液氮流514＝第二液氮流泵如本文使用的，术语“氢气压缩机”被定义为用于使氮纯度大于99％的气流增压的装置。此氢气压缩机可以是单个压缩机或多个串联或并联的压缩机。此氢气压缩机可以是往复式的。此氢气压缩机可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将氢液化的方法，该方法包括：/n·将氢流分成至少第一部分和第二部分，/n·将该第一部分引入氢液化单元的制冷循环中，从而液化产物氢流，/n·从该氢液化单元抽取一股或多股暖的氢流，以及/n·使该一股或多股暖的氢流返回到该氢流中，/n其中该第二部分与高压氮流组合以形成氨合成气流。/n

【技术特征摘要】
20181107 US 16/183,2561.一种将氢液化的方法，该方法包括：
·将氢流分成至少第一部分和第二部分，
·将该第一部分引入氢液化单元的制冷循环中，从而液化产物氢流，
·从该氢液化单元抽取一股或多股暖的氢流，以及
·使该一股或多股暖的氢流返回到该氢流中，
其中该第二部分与高压氮流组合以形成氨合成气流。


2.如权利要求1所述的方法，其中，该一股或多股暖的氢流和该氢流在同一压缩机中被压缩。


3.如权利要求2所述的方法，其中，该第一部分在该压缩机下游被移除。


4.如权利要求2所述的方法，其中，在压缩机(408)与冷却器(409)之间抽取该第二部分(304)。

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克·特尼，阿兰·吉亚尔，亚历山大·勒施，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR