專利名稱：富氫氣發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氨裂解分離氫氮技術(shù)，是一種提供石化和煤化工催化劑(觸媒)加氫還原工 序中使用氫氮氣源的裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的化工生產(chǎn)中催化劑(觸媒)的加氫還原過程是在線完成的，加氫還原時間較長， 在還原期間，大量物料排放，這會導(dǎo)致開車成本極為高昂，同時造成了極大的浪費，為了縮 短開車時間，節(jié)省和降低開車成本，在正常開車前先對催化劑(觸媒)進行單獨加氫還原，就 需要外部提供氫源。 一是采用高壓氫氣鋼瓶，但存在需要數(shù)目較多的氫氣高壓鋼瓶、且運輸 和操作過程中具有較大的危險性等諸多問題；二是利用制氫裝置得到，國內(nèi)江蘇蘇凈集團公 司的系列氨分解制氫裝置是采用電加熱，電容量大，所產(chǎn)生的氣體量較小(〈1.0X103順Vh)， 壓力低(〈0.2MPa)、殘氨高(1.0X10—3v/v),且受到供電容量、天氣狀況以及氨對部分催化劑 (觸媒)有毒害等因素的限制，難以滿足大型石化和煤化工生產(chǎn)裝置中催化劑(觸媒)加氫還原 的要求。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有氨分解制氫裝置的氣體壓力低、氣量小、殘氨高等不足，本實用新型提供一 種富氫氣發(fā)生器，該富氫氣發(fā)生器以燃氣為熱源，利用加熱裂解爐內(nèi)的擴散熱源自產(chǎn)蒸汽， 氨通過觸媒催化加蒸汽裂解反應(yīng)制取富氫氣，不僅裂解率高、殘氨低、產(chǎn)氣量大、適應(yīng)壓力 范圍寬，而且熱能利用合理，氨的回收率高，是大型石化和煤化工生產(chǎn)裝置中催化劑(觸媒) 加氫還原的氫氮氣源。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
1. 將觸媒填充在三根長5m，內(nèi)徑lOOram耐熱合金反應(yīng)管中，反應(yīng)管串聯(lián)連接且均勻分布在 裂解爐內(nèi)，加熱方式為燃氣(天然氣或液化氣)加熱，燃氣燒嘴位于反應(yīng)管的下段，與反應(yīng) 管均勻分布；與電加熱方式相比，燃氣加熱可提供更多的熱能，因而可加大單位時間內(nèi)氨 的加入量，裂解氣量及氣壓均可相應(yīng)增加，得到的富氫氣含氫75%、氮25%，富氫氣量可 達到1. OX 105 NMVh以上，氣壓可達到2. OMPa。
2. 在裂解爐內(nèi)壁的隔熱材料中另放置四根蒸汽轉(zhuǎn)化管，采用并聯(lián)連接方式，其結(jié)構(gòu)為雙層夾 套管，外是膨脹管，內(nèi)帶有噴水嘴的水管，利用加熱裂解爐內(nèi)的擴散熱源自產(chǎn)蒸汽；水蒸 汽與氨匯合進入到反應(yīng)管中，在高溫和觸媒催化的作用下，水蒸汽做為惰氣加入，有利于 氨裂解反應(yīng)，可加快反應(yīng)的速度，提高氨的裂解率。
NH3 = 3/2 H2 + 1/2 N2
3. 設(shè)置了兩個換熱器(循環(huán)水/氨、裂解氣/氨)和脫鹽水循環(huán)氨洗滌分離系統(tǒng)，充分利用熱交 換，加速液氨氣化，可減少反應(yīng)管中的熱損耗，同時降低循環(huán)水溫，有利于氨吸收，可減 少氣體中的殘氨(<1.0X10—5 v/v)，循環(huán)水中的氨得到回收。
本實用新型的有益效果是，采用燃氣加熱，氨伴隨蒸汽進入反應(yīng)管，在觸媒催化的作用下， 反應(yīng)的裂解率高、得到的富氫氣殘氨低、氣量大、適應(yīng)壓力范圍寬，熱能利用合理，氨回收 率高。是大型石化和煤化工生產(chǎn)裝置中催化劑(觸媒)加氫還原的氫氮氣源。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)、流程構(gòu)造圖 圖2是蒸汽轉(zhuǎn)化管的縱剖面構(gòu)造圖 圖3是裂解爐燃氣燒嘴口處橫剖面構(gòu)造圖 圖4是管式換熱器的縱剖面構(gòu)造圖
圖中l(wèi).燃氣2.空氣調(diào)節(jié)3.裂解爐4.爐溫5.隔熱材料6.反應(yīng)管7.風(fēng)門
8. 蒸汽轉(zhuǎn)化器8-l.蒸汽管8-2.膨脹管8-3.噴水嘴8-4.水管
9. 燃氣燒嘴管9-l.燒嘴口 10.閥門ll.管式換熱器11-l.裂解氣進口 11-2.氨氣出口 11-3.液氨進口 l卜4.裂解氣出口 12.壓力表13.液氨 14.水/氨換熱器15.加壓水泵16.脫鹽水i7.富氫氣18.取樣點 19.洗滌分離罐19-1.出水口 19-2.進氣口 19-3.進水口
具體實施方式
在圖l中，管式換熱器(11)與裂解爐(3)緊靠在一起，填充有觸媒的三根反應(yīng)管(6)在裂解 爐(3)內(nèi)，反應(yīng)管(6)串聯(lián)連接；燃氣(1)分三路接閥門連接燃氣燒嘴管(9),燃氣燒嘴管(9〉 位于反應(yīng)管的下段，與反應(yīng)管(6)均勻分布，燃氣燒嘴管(9)的燒嘴口(9-1)與反應(yīng)管(6)的下 段在一個平面上，如圖3所示。反應(yīng)管(6)上段進口分別與管式換熱器(11)中的氨氣出口(1卜2) 和蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)中的蒸汽管(8-1)連接，反應(yīng)管(6)下段出口與管式換熱器(11〉中的裂解氣進 口(l卜i)連接；水/氨換熱器(14)氨一側(cè)分別與管式換熱器(ll)中的液氨進口(l卜3)和液氨 (13)連接；洗滌分離罐(19)中的出水口 (19-2)與管式換熱器(11)中的裂解氣出口 (11-4)連接； 洗滌分離罐(19)中出水口(19-l)與加壓水泵(15)進口連接，加壓水泵(15)出口分別與水/氨換 熱器(14)進水一側(cè)和蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)連接；洗滌分離罐(19)中的進水口(19-3〉分別與水/氨換 熱器(14)出水另一側(cè)和脫鹽水(16)的閥門連接。
在圖2所示實施例中，四根蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)并聯(lián)連接，均勻分布在裂解爐(3)內(nèi)壁的隔熱材 料(5)中，蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)中的蒸汽管(8-1)與反應(yīng)管(6)上段進口連接，蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)中的水 管(8-4)通過閥門與加壓水泵(15)出口連接，蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)中的膨脹管(8-2)比水管(8-4)的 直徑要大3 5倍，延伸到膨脹管內(nèi)水管上的噴水嘴(8-3)的口徑1 2咖，水管(8-4)與蒸汽 管(8-l)不連通。
全部閥門(10)處于關(guān)閉狀態(tài)，首先開啟脫鹽水(16)的閥門給洗滌分離罐(19)中的進水口 (19-3)加入適量的脫鹽水(16)，開啟加壓水泵(15),脫鹽水(16)經(jīng)水/氨換熱器(14)返回洗滌 分離罐(19)中的進水口(19-3),使脫鹽水循環(huán)，再開啟燃氣(l)的閥門，通過燒嘴口(9-l)點 火升溫，當爐溫升到20(TC時，開啟加壓水泵(15)出口至蒸汽轉(zhuǎn)化管器(8)和管式換熱器(11) 中裂解氣出口 (li-4)的閥門，脫鹽水通過蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)中的水管(8-4)的噴水嘴(8-3)進入膨 脹管(8-2)后，產(chǎn)生蒸汽再進入反應(yīng)管(6)內(nèi)，對觸媒催化劑進行蒸汽升溫，爐溫(4)升到600 。C時，適度開啟液氨(13)閥門，少量加入，液氨經(jīng)過水/氨換熱器(14)和管式換熱器(U)熱交
換后得到充分氣化，氨與蒸汽一起進反應(yīng)管(e)，高溫的裂解氣進入管式換熱器ai)中的裂解
氣進口 (11-1)與液氨熱交換經(jīng)過洗滌分離罐(19)中的進氣口 (19-2)通過脫鹽水洗滌后，裂解 氣中的氨被脫鹽水吸收后，脫鹽水的溫度會升高， 一部分進入水/氨換熱器(14)與液氨熱交換 后，使脫鹽水的溫度降低，返回洗滌分離罐(19)中的進水口(19-3)循環(huán)洗滌，低溫有利于氨 的吸收；另一部分含殘氨的循環(huán)脫鹽水進入蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)產(chǎn)生蒸汽，殘氨得到了回收。根據(jù) 燃氣(l)、液氨(13)、水蒸汽的用量以及空氣調(diào)節(jié)(2)、風(fēng)門(7)的開度'控制爐溫(4)溫度在 750 850。C，隨爐溫(4)的溫度上升，逐步增加氨的加入量，同時在取樣點(18)采樣檢測氣體 中的殘氨，最后得到的是殘氨低、氣量大、適應(yīng)壓力范圍寬的富氫氣。
權(quán)利要求1.一種富氫氣發(fā)生器，它是由液氨、循環(huán)水、加壓泵、熱源、裂解爐、反應(yīng)管、蒸汽轉(zhuǎn)化管、管式換熱器、水/氨換熱器、閥門、壓力表按結(jié)構(gòu)、流程順序連接，其特征是填充有觸媒的反應(yīng)管之間串聯(lián)連接，均勻分布在裂解爐內(nèi)，反應(yīng)管用燃氣加熱，反應(yīng)管(6)上段進口分別與管式換熱器(11)中的氨氣出口(11-2)和蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)中的蒸汽管(8-1)連接，反應(yīng)管(6)下段出口與管式換熱器(11)中的裂解氣進口(11-1)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氫氣發(fā)生器，其特征是蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)為雙層夾套管，外是直 徑較大的膨脹管(8-2)，兩端分別與直徑較小的蒸汽管(8-l)、水管(8-4)連接，水管(8-4)延 伸到膨脹管內(nèi)的是帶有噴水嘴(8-3)的水管，帶有噴水嘴(8-3)的水管與蒸汽管不相通；蒸汽 轉(zhuǎn)化器(8)之間并聯(lián)連接，均勻分布在裂解爐內(nèi)壁的隔熱材料中，蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)—側(cè)與反應(yīng) 管(6)連接，蒸汽轉(zhuǎn)化器(8)另一側(cè)經(jīng)閥門與加壓水泵(15)出口連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氫氣發(fā)生器，其特征是洗滌分離罐(19)中出水口(19-1)連接加壓 水泵(15)的進口 ，加壓水泵(15)的出口分別與蒸汽轉(zhuǎn)化管(8)中的水管(8-4)和水/氨換熱器 (14)中的進水一側(cè)連接，洗滌分離罐(19)中進氣口(19-2)與管式換熱器(11)中裂解氣出口 (11-4)連接，洗滌分離罐(19)中的進水口(19-3)與水/氨換熱器(14)中的出水另一側(cè)連接。
專利摘要一種富氫氣發(fā)生器。它是由液氨、脫鹽水、反應(yīng)管、裂解爐、熱源、蒸汽轉(zhuǎn)化管、管式換熱器、水/氨換熱器、洗滌分離罐、閥門、加壓水泵等組成。填充有觸媒的耐熱合金反應(yīng)管，均勻分布在裂解爐內(nèi)，在裂解爐的內(nèi)壁還均勻分布了雙層夾套蒸汽轉(zhuǎn)化管，裂解爐以燃氣燃燒加熱為熱源，利用加熱裂解爐內(nèi)擴散熱源自產(chǎn)蒸汽，氨與蒸汽同時進入反應(yīng)管，在高溫和觸媒催化作用下，惰氣增加，有利于裂解反應(yīng)，可加快反應(yīng)的速度，裂解氣通過洗滌分離后得到氫75％、氮25％的富氫氣。該富氫氣發(fā)生器氨裂解制氫，不僅裂解率高、殘氨低、產(chǎn)氣量大、適應(yīng)壓力范圍寬，而且熱能利用合理，氨回收率高，是大型石化和煤化工生產(chǎn)裝置中催化劑(觸媒)加氫還原的氫氮氣源。
文檔編號C01B3/04GK201395510SQ20092014686
公開日2010年2月3日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者吳振偉, 金繼前 申請人:吳振偉