[发明专利]氢液化与气体处理单元的一体化

说明书

披露了一种方法，该方法包括：压缩第一氢流，并使一部分膨胀以产生氢制冷流，冷却第二氢流，从而产生凉氢流，其中制冷的至少一部分由氮制冷流提供，进一步冷却该凉氢流的至少一部分，从而产生冷氢流和暖氢制冷流，其中制冷的至少一部分由该氢制冷流提供，压缩该暖氢制冷流，将压缩的第一氢流的其余部分与高压气态氮流混合以形成氨合成气流，并且其中该第一氢流和该暖氢制冷流在同一压缩机中被压缩。

背景技术

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。

本发明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。

发明内容

本发明可通过以下已编号的句子进一步部分地定义：句1，一种方法，该方法包括：压缩408第一氢流302，并使一部分303膨胀204、205以产生氢制冷流211、213，冷却第二氢流401，从而产生凉氢流208b，其中制冷的至少一部分由氮制冷流403提供，进一步冷却该凉氢流201b、201c的至少一部分，从而产生冷氢流208和暖氢制冷流212、215，其中制冷的至少一部分由该氢制冷流211、213提供，压缩408该暖氢制冷流212、215，将压缩的第一氢流410的其余部分304与高压气态氮流110混合以形成氨合成气流111，并且其中该第一氢流302和该暖氢制冷流212、215在同一压缩机408中被压缩。

句2，如句1所述的方法，其中，该冷氢流208在被降低至亚临界压力后处于液相。

句3，如句1所述的方法，其中，该第一氢流302的部分303在该压缩机408下游被移除。

句4，如句1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氢流302的部分303。

句5，如句1所述的方法，其中，该第二氢流401在该压缩机408上游被移除。

句6，如句1所述的方法，其中，在该压缩机408的压缩阶段之间抽取该第二氢流401。

句7，如句1所述的方法，其中，该第二氢流401在该压缩机408下游被移除。

句8，如句1所述的方法，其中，该部分303在一个或多个涡轮膨胀机、或至少一个焦耳-汤姆逊(Joule-Thompson)阀、或其组合中膨胀。

句9，如句1所述的方法，其中，该第一氢流302和该第二氢流401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，该第一氢流302和该第二氢流401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11所述的方法，其中，该第一氢流302和该第二氢流401通过至少一个变压吸附单元从该合成气流分离。