利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，包括合成氨驰放气供应装置、LNG与NG气源供应装置、C2与C3可燃组分供应装置、氨分离处理装置、合成氨回收装置、第一组分分离装置、第二组分分离装置、第三组分分离装置、二级掺混装置、多源气体粗调装置、多源气体微调装置、高品质氢气产品处理装置、常规氢气产品处理装置、燃料级天然气产品处理装置和控制装置。本发明专利技术能够依据合成氨驰放气资源的产量与组分实际情况，结合氢气市场实时需求，按照生产过程最优化原则，系统配置出最佳生产方案组织生产，在保障安全运营前提下，实现效益最大化目标。现效益最大化目标。现效益最大化目标。

【技术实现步骤摘要】
利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统及方法


[0001]本专利技术涉及气体的分离和提纯，尤其涉及一种利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统及方法。

技术介绍

[0002]合成氨驰放气是为了保持化学反应平衡、高效、正常、稳定运转而将化工过程中副反应生成的气体、氨合成过程不能再使用的低品味气体组分经过分离出其中的氨组分后产生的混合气体，富含甲烷和氢气组分。国内合成氨驰放气资源量较多，相关统计数据表明，国内相关资源量近2000万吨。
[0003]但是，驰放气资源的利用量情况堪忧，相当一部分都没有能够得到很好利用，当作普通燃料燃烧是常见的利用方式，甚至通过火炬燃烧直接排放也并不鲜见，能源浪费与环保问题突出。这些混合气体中富含的甲烷及氢气组分是优质资源，直接燃烧的利用方式太过粗狂，高附加值组分氢气被当作燃料烧掉了，没能充分利用其高品位价值。如何想办法开发出一种工艺技术来科学、高效、合理利用这些资源，让合成氨驰放气发挥出蕴藏的应有价值？采用何种方式和经济可行的技术方案实现这一设想？这是一个很有意义的课题。
[0004]鉴于此，摆在我们面前的一个课题就是，选择一种能够高效合理利用合成氨驰放气的新工艺技术和方法，通过低成本方式，既分离提取出其中各种高附加值氢气组分，又能使其它剩余组分比如甲烷等可燃组分发挥出最大利用价值。
[0005]伴随着燃料电池汽车的发展，高品质氢气需求迅猛增加，使得实现上述想法成为可能：即让合成氨驰放气物尽其用，首先从合成氨驰放气中脱除不可燃组分，再将其中的氢气组分分离出来逐级提纯为常规工业氢气产品和高纯度高品质氢气产品，分离氢气后剩余的以甲烷为主要组分的气体通过调配，制取燃料级天然气产品，同时配置燃气发电、燃气锅炉等利用途径，用于消纳分离提纯过程中含有可燃组分的排放物，比如变压吸附解吸气，使合成氨驰放气价值得到完美的梯级利用。同时，也可以应急状态下使用。
[0006]如何改变现今对合成氨驰放气资源粗放型利用甚至排空浪费现状，充分利用合成氨驰放气制取高品质氢气产品和燃料级天然气产品，做到物尽其用，解决能源资源、环保与经济性问题，这是本专利技术所要寻求解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的方法及方法，其能够有效解决现有技术中所存在的上述技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的一实施例提供了一种利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，包括合成氨驰放气供应装置、LNG与NG气源供应装置、C2与C3可燃组分供应装置、氨分离处理装置、合成氨回收装置、第一组分分离装置、第二组分分离装置、第三组分分离装置、二级掺混装置、多源气体粗调装置、多源气体微调装置、高品质氢气产品处理装置、常规氢气产品处理装置、燃料级天然气产品处理装置和控制装置；
[0009]所述合成氨驰放气供应装置用于提供以H2和CH4为主要组分的合成氨驰放气，所述合成氨驰放气中的组分还包括N2、A
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和NH3；
[0010]所述氨分离处理装置与所述合成氨驰放气供应装置连接，用于对所述合成氨驰放气供应装置提供的合成氨驰放气进行氨分离处理，从而分离出NH3，得到氨分离处理后的驰放气，而被分离出的NH3送入所述合成氨回收装置；
[0011]所述第一组分分离装置的入口与所述氨分离处理装置的出口连接，用于将所述氨分离处理装置输出的氨分离处理后的驰放气进行组分初次分离，分离出主要组分为CH4、N2和A
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的第一混合气体送入所述多源气体粗调装置，而所述第一组分分离装置的出口输出为组分初次分离后的H2组分体积含量高于95％的混合气体；
[0012]所述第二组分分离装置的入口与所述第一组分分离装置的出口连接，用于对所述H2组分体积含量高于95％的混合气体进行组分再次分离，分离出主要组分为CH4、N2和A
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的第二混合气体送入所述多源气体微调装置，而所述第二组分分离装置的出口输出为组分再次分离后的H2组分体积含量为99.9％～99.999％的高品质氢气产品并送入所述高品质氢气产品处理装置；
[0013]所述第三组分分离装置的入口与所述氨分离处理装置的出口连接，用于将所述氨分离处理装置输出的氨分离处理后的驰放气进行分离，分离出主要组分为CH4、N2和A
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的第三混合气体送入所述二级掺混装置，所述第三组分分离装置的出口输出为组分分离后的H2组分体积含量为95.0％～99.0％的常规氢气产品并送入所述常规氢气产品处理装置；
[0014]所述二级掺混装置分别与所述LNG与NG气源供应装置、第三组分分离装置连接，用于将所述LNG与NG气源供应装置提供的LNG与NG气源与第三组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和Ar的第三混合气体进行掺混，得到二级掺混后的多源气体；
[0015]所述多源气体粗调装置分别与所述二级掺混装置、第一组分分离装置连接，用于将所述二级掺混装置输出的二级掺混后的多源气体与第一组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和A
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的第一混合气体进行多源气体粗调，得到粗调后的多源气体；
[0016]所述多源气体微调装置分别与所述多源气体粗调装置、第二组分分离装置、C2与C3可燃组分供应装置连接，用于将所述多源气体粗调装置输出的粗调后的多源气体、第二组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和A
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的第二混合气体以及C2与C3可燃组分供应装置提供的C2与C3可燃组分进行多源气体微调，得到微调后的燃料级天然气产品并送入所述燃料级天然气产品处理装置；
[0017]其中，所述第三组分分离装置的入口与所述氨分离处理装置的出口的连接通道上设置第一阀门，所述二级掺混装置与所述LNG与NG气源供应装置的连接通道上设置第二阀门，所述多源气体微调装置与所述C2与C3可燃组分供应装置的连接通道上设置第三阀门，所述控制装置分别连接所述第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述控制装置还分别连接所述常规氢气产品处理装置、燃料级天然气产品处理装置及多源气体微调装置，所述控制装置用于：
[0018]根据所述常规氢气产品处理装置反馈的常规氢气产品需求量控制所述第一阀门的开/关，从而使通过所述第一阀门的氨分离处理后的驰放气的流量能够满足所述常规氢气产品需求量；
[0019]根据所述燃料级天然气产品处理装置反馈的燃料级天然气产品需求量控制所述
第二阀门的开/关，从而使通过所述第二阀门的LNG与NG气源的流量能够满足所述燃料级天然气产品需求量；
[0020]根据多源气体微调装置反馈的微调后的燃料级天然气产品的热值指标控制所述第三阀门的开/关，从而使通过所述第三阀门加入到所述多源气体微调装置的C2与C3可燃组分的流量能够使微调后的燃料级天然气产品的指标满足预设要求。
[0021]较佳地，所述利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统还包括一级掺混装置，所述二级掺混装置通过所述一级掺混装置与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，其特征在于，包括合成氨驰放气供应装置、LNG与NG气源供应装置、C2与C3可燃组分供应装置、氨分离处理装置、合成氨回收装置、第一组分分离装置、第二组分分离装置、第三组分分离装置、二级掺混装置、多源气体粗调装置、多源气体微调装置、高品质氢气产品处理装置、常规氢气产品处理装置、燃料级天然气产品处理装置和控制装置；所述合成氨驰放气供应装置用于提供以H2和CH4为主要组分的合成氨驰放气，所述合成氨驰放气中的组分还包括N2、A
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和NH3；所述氨分离处理装置与所述合成氨驰放气供应装置连接，用于对所述合成氨驰放气供应装置提供的合成氨驰放气进行氨分离处理，从而分离出NH3，得到氨分离处理后的驰放气，而被分离出的NH3送入所述合成氨回收装置；所述第一组分分离装置的入口与所述氨分离处理装置的出口连接，用于将所述氨分离处理装置输出的氨分离处理后的驰放气进行组分初次分离，分离出主要组分为CH4、N2和A
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的第一混合气体送入所述多源气体粗调装置，而所述第一组分分离装置的出口输出为组分初次分离后的H2组分体积含量高于95％的混合气体；所述第二组分分离装置的入口与所述第一组分分离装置的出口连接，用于对所述H2组分体积含量高于95％的混合气体进行组分再次分离，分离出主要组分为CH4、N2和A
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的第二混合气体送入所述多源气体微调装置，而所述第二组分分离装置的出口输出为组分再次分离后的H2组分体积含量为99.9％～99.999％的高品质氢气产品并送入所述高品质氢气产品处理装置；所述第三组分分离装置的入口与所述氨分离处理装置的出口连接，用于将所述氨分离处理装置输出的氨分离处理后的驰放气进行分离，分离出主要组分为CH4、N2和A
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的第三混合气体送入所述二级掺混装置，所述第三组分分离装置的出口输出为组分分离后的H2组分体积含量为95.0％～99.0％的常规氢气产品并送入所述常规氢气产品处理装置；所述二级掺混装置分别与所述LNG与NG气源供应装置、第三组分分离装置连接，用于将所述LNG与NG气源供应装置提供的LNG与NG气源与第三组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和A
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的第三混合气体进行掺混，得到二级掺混后的多源气体：所述多源气体粗调装置分别与所述二级掺混装置、第一组分分离装置连接，用于将所述二级掺混装置输出的二级掺混后的多源气体与第一组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和A
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的第一混合气体进行多源气体粗调，得到粗调后的多源气体；所述多源气体微调装置分别与所述多源气体粗调装置、第二组分分离装置、C2与C3可燃组分供应装置连接，用于将所述多源气体粗调装置输出的粗调后的多源气体、第二组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和A
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的第二混合气体以及C2与C3可燃组分供应装置提供的C2与C3可燃组分进行多源气体微调，得到微调后的燃料级天然气产品并送入所述燃料级天然气产品处理装置；其中，所述第三组分分离装置的入口与所述氨分离处理装置的出口的连接通道上设置第一阀门，所述二级掺混装置与所述LNG与NG气源供应装置的连接通道上设置第二阀门，所述多源气体微调装置与所述C2与C3可燃组分供应装置的连接通道上设置第三阀门，所述控制装置分别连接所述第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述控制装置还分别连接所述常规氢气产品处理装置、燃料级天然气产品处理装置及多源气体微调装置，所述控制装置用于：
根据所述常规氢气产品处理装置反馈的常规氢气产品需求量控制所述第一阀门的开/关，从而使通过所述第一阀门的氨分离处理后的驰放气的流量能够满足所述常规氢气产品需求量；根据所述燃料级天然气产品处理装置反馈的燃料级天然气产品需求量控制所述第二阀门的开/关，从而使通过所述第二阀门的LNG与NG气源的流量能够满足所述燃料级天然气产品需求量；根据多源气体微调装置反馈的微调后的燃料级天然气产品的热值指标控制所述第三阀门的开/关，从而使通过所述第三阀门加入到所述多源气体微调装置的C2与C3可燃组分的流量能够使微调后的燃料级天然气产品的指标满足预设要求。2.根据权利要求1所述的利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，其特征在于，还包括一级掺混装置，所述二级掺混装置通过所述一级掺混装置与所述LNG与NG气源供应装置连接，所述第二阀门设置在所述一级掺混装置与所述LNG与NG气源供应装置的连接通道上；所述一级掺混装置与所述氨分离处理装置的出口连接，用于将所述LNG与NG气源供应装置提供的LNG与NG气源与氨分离处理装置输出的氨分离处理后的驰放气进行掺混，得到一级掺混后的多源气体并输出给所述二级掺混装置，所述二级掺混装置用于将所述一级掺混装置输出的一级掺混后的多源气体与所述第三组分分离装置分离出的主要组分为CH4、N2和A
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的第三混合气体进行掺混，得到二级掺混后的多源气体；其中，所述一级掺混装置与所述氨分离处理装置的出口连接通道上设置第四阀门，所述第四阀门连接所述控制装置，所述控制装置还连接所述合成氨驰放气供应装置和高品质氢气产品处理装置，所述控制装置进一步用于：当所述合成氨驰放气供应装置的合成氨驰放气供应量大于所述高品质氢气产品处理装置反馈的高品质氢气产品需求量和所述常规氢气产品处理装置反馈的常规氢气产品需求量时，控制所述第四阀门打开，从而使富余的氨分离处理后的驰放气通过所述第四阀门进入所述一级掺混装置以用于生产燃料级天然气产品。3.根据权利要求1或2所述的利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，其特征在于，还包括发电装置；所述发电装置与所述多源气体微调装置的出口连接，微调后的燃料级天然气产品进入所述发电装置用作生产电力产品；所述发电装置与所述多源气体微调装置的出口连接通道上设置第五阀门，所述第五阀门连接所述控制装置，所述控制装置进一步用于：根据所述燃料级天然气产品处理装置反馈的燃料级天然气产品需求量，控制所述第五阀门的开/关，从而使富余的燃料级天然气产品通过所述第五阀门进入所述发电装置用作生产电力产品。4.根据权利要求3在引用权利要求1所述的利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，其特征在于，所述发电装置还用于与所述氨分离处理装置的出口连接，所述发电装置与所述氨分离处理装置的出口连接通道上设置第六阀门，所述第六阀门与所述控制装置连接，所述控制装置还连接所述合成氨驰放气供应装置和高品质氢气产品处理装置，所述控制装置进一步用于：
当所述合成氨驰放气供应装置的合成氨驰放气供应量大于所述高品质氢气产品处理装置反馈的高品质氢气产品需求量和所述常规氢气产品处理装置反馈的常规氢气产品需求量时，控制所述第六阀门打开，从而使富余的氨分离处理后的驰放气通过所述第六阀门进入所述发电装置用作生产电力产品。5.根据权利要求3在引用权利要求2所述的利用合成氨驰放气制取氢气和燃料级天然气的系统，其特征在于，所述发电装置还用于与所述氨分离处理装置的出口连接，所述发电装置与所述氨分离处理装置的出口连接通道上设置第六阀门，所述第六阀门与所述控制装置连接，所述控制装置进一步用于：当所述合成氨驰放气供应装置的合成氨驰放气供应量大于所述高品质氢气产品处理装置反馈的高品质氢气产品需求量和所述常规氢气产品处理装置反馈的常规氢气产品需求量时，首先控制所述第四阀门打开，从而使富余的氨分离处理后的驰放气通过所述第四阀门进入所述一级掺混装置以用于生产燃料级天然气产品；当判断通过所述第四阀门进入所述一级掺混装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹祥，李建勋，罗东晓，
申请(专利权)人：广东佛燃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：