[发明专利]高纯度氢气的生产工艺和系统以及合成氨工艺和系统

权利要求书

1.一种高纯度氢气的生产工艺，其特征在于：

采用烟煤为原料，包括如下步骤：

S100：烟煤生成水煤气；烟煤和氧气加压气化生产水煤气，所生成的水煤气中的CO含量为65%至75%；

S200：水煤气生成变换气；采用等温变换和绝热变换结合的方式将水煤气变换为等温绝热变换气；

S300：变换气脱硫；采用湿法脱硫对等温绝热变换气进行脱硫处理得到脱硫变换气；

S400：变换气脱碳提氢；采用二次变压吸附方法对脱硫变换气进行脱碳提氢处理，得到CO₂和高纯度H₂。

2.根据权利要求1所述的高纯度氢气的生产工艺，其特征在于：

所述步骤S200水煤气生成变换气包括如下步骤：

S201：水煤气净化；对步骤S100生成的水煤气进行净化处理，得到第一水煤气；

S202：水煤气升温；对第一水煤气进行升温处理得到第二水煤气，第二水煤气的温度为200℃至220℃；

S203：等温变换；对第二水煤气补入过热蒸汽，在触媒催化作用下第二水煤气中的CO和过热蒸汽中的H₂O反应生成等温变换气；

S204：一次降温处理；等温变换气经过降温处理得到第一变换气，所述第一变换气的温度为180℃至190℃；

S205：绝热变换；所述第一变换气进行绝热变换处理后得到第二变换气，此步骤中第一变换气中的CO和H₂O在触媒作用下进行绝热变换反应得到第二变换气，其中第二变换气中CO含量低于0.4%，温度为192℃至196℃；

S206：二次降温处理；对第二变换气进行降温处理得到第三变换气，所述第三变换气的温度为75℃至80℃；

S207：冷凝分离处理；对第三变换气进行冷凝分离处理分离出冷凝水后得到等温绝热变换气。

3.根据权利要求1所述的高纯度氢气的生产工艺，其特征在于：

步骤S400变换气脱碳提氢包括如下步骤：

S401：采用变压吸附对脱硫变换气进行脱碳处理，得到高纯度CO₂和脱碳变换气；

S402：采用吸附剂对脱碳变换气进行二次吸附处理，吸收脱碳变换气中的有害气体，得到高纯度H₂。

4.一种合成氨工艺，其特征在于：

包括权利要求1至3任意一项所述的高纯度氢气的生产工艺；

所述合成氨工艺还包括如下步骤：

S500：氢气补氮除氧；将H₂和氮气按照比例混合，然后除去混合气中的微量氧气得到氮氢混合气；

S600：氮氢气压缩；对氮氢混合气进行压缩处理，使氮氢混合气压缩至满足氨生产的合成压力；

S700：氨合成；氮氢混合气在氨合成塔内反应得到合成氨。

5.根据权利要求4所述的合成氨工艺，其特征在于：

所述S500氢气补氮除氧中，除氧采用的是通过钯催化剂除去氮气中的氧气的方法，补氮所采用的氮气是步骤S100烟煤产生水煤气中的空气分离装置分离出的氮气。

6.根据权利要求4所述的合成氨工艺，其特征在于：

所述S600氮氢气压缩中，所述压缩处理分段进行，在每段压缩处理之前进行分离处理，压缩处理之后进行缓冲和冷却处理。

7.根据权利要求4所述的合成氨工艺，其特征在于：

所述步骤S700氨合成中，氨合成采用的是低压高活性氨合成触媒法。

8.根据权利要求4所述的合成氨工艺，其特征在于：

所述步骤S700之后还包括S800对合成氨进行后续处理的步骤，所述步骤S800包括如下步骤：

S801：余热回收；将步骤S700得到的合成氨进行降温处理得到第一氨混合物，第一氨混合物温度为70℃至80℃；

S802：水冷处理；对第一氨气进行两级水冷处理得到第二氨混合物，第二氨混合物的温度为10℃至20℃；

S803：氨冷处理；对第二氨混合物进行两次氨冷处理得到第三氨混合物，第三氨混合物的温度为-10℃至-15℃；

S804：分离处理；对第三氨混合物进行分离处理得到液氨和合成气，液氨储存至氨库中；

S805：合成气循环；对合成气进行压缩处理后补入新鲜气，返回氨合成塔。