一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统技术方案

本技术涉及气体分离技术领域，尤其涉及一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统。该系统通过在合成氨单元的基础上，依次增设脱氨脱水单元、低温预处理单元、变压吸附纯化单元、深低温降氢单元、脱氢模块和氦气液化单元，可以将合成氨单元排出的合成氨驰放气中的氨气、水、氮气、氩气、氢气等杂质脱除，从而可以得到高纯氦气，并进一步将高纯氦气进行液化得到液氦；此外，变压吸附纯化单元得到的解析气可以回流至合成氨单元，这样解析气中的氦气会随着合成氨弛放气重新返回氦气提纯系统，从而不会产生氦气损耗。因此，上述技术方案能够从合成氨驰放气中提取高纯氦气并进行液化。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体分离，尤其涉及一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统。

技术介绍

1、合成氨是指由氮和氢在高温高压和催化剂作用下直接合成的氨，合成氨驰放气是氨合成工序排放出来的尾气，其主要组分有氨气、氦气、氢气、氮气、氩气、氩气和水。其中，氦气具有很好的应用价值。但是，由于技术原因驰放气中的氦气并未被有效提纯，而是直接排入大气或燃烧，造成氦能源的浪费。

2、因此，目前亟待需要提供一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统，能够从合成氨驰放气中提取高纯氦气并进行液化。

2、本技术提供了一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统，包括：

3、合成氨单元，用于得到合成氨；

4、脱氨脱水单元，用于脱除所述合成氨单元排出的合成氨驰放气中的氨气和水，得到第一混合气；

5、低温预处理单元，与所述脱氨脱水单元连接，用于脱除所述第一混合气中的部分氮气和部分氩气，得到第二混合气；

6、变压吸附纯化单元，分别与所述低温预处理单元和所述合成氨单元连接，用于吸附所述第二混合气中的剩余氮气和剩余氩气，得到第三混合气和解析气；其中，所述解析气用于回流至所述合成氨单元；

7、深低温降氢单元，与所述变压吸附纯化单元连接，用于对所述第三混合气进行液化冷凝分离，得到第四混合气和液氢；其中，所述第三混合气的含氢量大于所述第四混合气的含氢量；

8、脱氢模块，与所述深低温降氢单元连接，用于脱除所述第四混合气中的剩余氢气，得到高纯氦气；

9、氦气液化单元，与所述脱氢模块连接，用于对所述高纯氦气进行液化。

10、根据本技术实施例提供的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，通过在合成氨单元的基础上，依次增设脱氨脱水单元、低温预处理单元、变压吸附纯化单元、深低温降氢单元、脱氢模块和氦气液化单元，可以将合成氨单元排出的合成氨驰放气中的氨气、水、氮气、氩气、氢气等杂质脱除，从而可以得到高纯氦气，并进一步将高纯氦气进行液化得到液氦；此外，变压吸附纯化单元得到的解析气可以回流至合成氨单元，这样解析气中的氦气会随着合成氨弛放气重新返回氦气提纯系统，从而不会产生氦气损耗。因此，上述技术方案能够从合成氨驰放气中提取高纯氦气并进行液化。

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【技术保护点】

1.一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述脱氢模块包括：

3.根据权利要求2所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，还包括氦气充装单元（9），与所述脱氢模块连接，用于对所述高纯氦气进行充装。

4.根据权利要求2所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述深低温降氢单元（5）还分别与所述合成氨单元（1）、所述脱氨脱水单元（2）和所述脱氧脱水单元（7）连接，用于将所述液氢转换为氢气后分别提供给所述脱氨脱水单元（2）和所述脱氧脱水单元（7）作为再生气，以及提供给所述合成氨单元（1）回收利用。

5.根据权利要求4所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述合成氨单元（1）和所述脱氨脱水单元（2）之间以及所述合成氨单元（1）和所述深低温降氢单元（5）之间均设置有第一增压机（11），所述第一增压机（11）和所述变压吸附纯化单元（4）之间设置有第二增压机（12）。

6.根据权利要求5所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述脱氨脱水单元（2）中的吸附剂为碳分子筛。

7.根据权利要求5所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述深低温降氢单元（5）包括依次连接的第一换热器（51）、第二换热器（52）、第三换热器（53）和气液分离器（54），所述第三换热器（53）通过冷却介质循环管路与制冷机（55）连接，所述第一换热器（51）与所述变压吸附纯化单元（4）连接，所述气液分离器（54）的气相部分依次流经所述第三换热器（53）、所述第二换热器（52）和所述第一换热器（51）后得到所述第四混合气，所述气液分离器（54）的液相部分为液氢，所述液氢依次流经所述第二换热器（52）和所述第一换热器（51）后得到氢气，所述氢气分别供给所述合成氨单元（1）、所述脱氨脱水单元（2）和所述脱氧脱水单元（7）。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述脱氨脱水单元（2）和所述脱氧脱水单元（7）均采用双塔或多塔的工作模式，当部分塔工作时，其余部分塔均处于再生工况。

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【技术特征摘要】

1.一种基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述脱氢模块包括：

3.根据权利要求2所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，还包括氦气充装单元（9），与所述脱氢模块连接，用于对所述高纯氦气进行充装。

4.根据权利要求2所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述深低温降氢单元（5）还分别与所述合成氨单元（1）、所述脱氨脱水单元（2）和所述脱氧脱水单元（7）连接，用于将所述液氢转换为氢气后分别提供给所述脱氨脱水单元（2）和所述脱氧脱水单元（7）作为再生气，以及提供给所述合成氨单元（1）回收利用。

5.根据权利要求4所述的基于合成氨驰放气的氦气液化系统，其特征在于，所述合成氨单元（1）和所述脱氨脱水单元（2）之间以及所述合成氨单元（1）和所述深低温降氢单元（5）之间均设置有第一增压机（11），所述第一增压机（11）和所述变压吸附纯化单元（4）之间设置有第二增压机（12）。

6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，赵光明，王青青，张春霞，高金林，杨坤，
申请(专利权)人：北京中科富海低温科技有限公司，
类型：新型
国别省市：