專利名稱：一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工氣體回收系統(tǒng)，尤其涉及ー種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法。
背景技術：
目前，大部分氨合成的補充氣除了氮氣、氫氣兩種合成氨必須的有效氣體外，同時也補充進了甲烷、氬氣等不利于氨合成的惰性氣體。隨著氮氣與氫氣的不斷合成，合成系統(tǒng)內的甲烷、氬氣的濃度不斷増加。氨合成為了保證氮氣與氫氣的正常的化學反應物濃度，必須把甲烷、氬氣排出氨合成系統(tǒng)。排出時會帶出大量的 氨氣、氫氣等有效氣體。氨合成排出氣的氨氣、氫氣、甲燒、氮氣、気氣的體積含量分別約為8%、57%、18%、14%、3%，壓カ為22±6MPa，溫度在20°C左右。傳統(tǒng)的回收方法有三種、三種方法回收氨與氫的前段都是用水洗的方法將氨合成排出氣中的氨氣回收成氨水，后段分別采用膜滲透法、變壓吸附法與深冷法回收氫氣。三種方法的共同缺陷是都產生低附加值且容易污染環(huán)境的氨水。不能回收成純氨，需進一步耗能處理后方能作為氨產品使用。且傳統(tǒng)的三種方法回收出的產品氫氣壓カ較低，最高僅I. 8MPa，需進一歩消耗動カ提升至更高壓力才能供合成氨系統(tǒng)使用。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術所存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種把氨合成排出氣的氨氣直接回收成氨產品，同時回收其中氫氣的氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，且出系統(tǒng)的氫氣壓カ可以達到6±lMPa，不再產生氨水，同時產品氫氣的甲烷含量幾乎為零。本發(fā)明在氨合成排出氣降壓前即與氨合成崗位等壓的狀態(tài)下冷卻井分離氨合成排出氣中氨，并且利用液氨的蒸發(fā)制冷與液體丙烷或こ烷的蒸發(fā)制冷及渦流管的降溫效應制冷來冷卻降壓前的氨合成排出氣。本發(fā)明是根據(jù)氨合成排出氣中氨氣、氫氣、甲燒、氮氣、気氣五種氣體的沸點及熔點不同，采用五臺高壓管殼式換熱器、兩臺五通道板翅式換熱器、三臺分離器、一臺液氨貯槽、一臺丙烷或こ烷壓縮機、一臺丙烷或こ烷冷卻器、一臺氮氣壓縮機、一臺氮氣冷卻器、一臺增壓膨脹機制冷端、一臺增壓膨脹機增壓端、一只渦流管，一臺渦流管熱端冷卻器，利用氮氣循環(huán)膨脹輔助制冷、こ烷或丙烷壓縮冷凝后節(jié)流采用卡諾循環(huán)輔助制冷、渦流效應制冷及裝置本身回收得到的液氨、液氮、液體甲烷、液氬蒸發(fā)制冷及產品氫氣返流復熱回收冷量獲得的冷量制冷，在高壓22±6 MPa壓カ狀態(tài)下即氨合成排出氣壓カ不降的情況下使氨合成排出氣降溫至65±10°C，然后高壓下分離，實現(xiàn)先回收氨氣的目的，然后在降壓至6土 IMPa壓カ狀態(tài)下使合成排出氣降溫至一 180±2°C，凍結氨氣、液化甲烷、氮氣、氬氣進而回收氫氣。考慮到氨氣的熔點為一 77°C,低于ー 77°C時氨氣就會結冰堵塞后段五通道板翅式換熱器45、43、但為了進ー步液化氨合成排出氣中的氮氣、甲烷、氬氣以便回收氫氣，所以必須把溫度降至一 180 ± 2°C、為了防止五通道板翅式換熱器中的微量氨氣結冰造成堵塞或換熱效率低下、本發(fā)明在后段五通道板翅式換熱器采用了兩個換熱器45與43并聯(lián)，并且根據(jù)其換熱效率或阻力的變化輪流切換使用并輪流熔解氨冰、輪流均壓及輪流預冷的方法、實現(xiàn)裝置的長周期連續(xù)運行。同時本發(fā)明考慮到在冷卻并液化氨合成排出氣中的甲烷、氬氣及氮氣的前期階段，即當氨合成排出氣中的甲烷開始液化時，氨合成排出氣中的氨氣并沒有完全被凍結在五通道板翅式換熱器的氨合成排出氣冷卻通道的翅片上，有很少一部分氨氣被冷卻凝固后被液化后的液體甲烷、液氮、液氬帶入五通道板翅式換熱器連接的液體分離器中，當液體分離器把液體甲烷、液氮、液氬利用節(jié)流閥排至連接的五通道板翅式換熱器時，液體甲烷、液氮、液氬被汽化，由于五通道板翅式換熱器在工作時下部(即液體甲烷、液氮、液氬的入口處)溫度很低(一 180±2°C)，混合在液體甲烷、液氮、液氬中的固體氨不會被汽化，而會附著在五通道板翅式換熱器的廢液汽化通道的翅片上，同時由于液體分離器的分離效果局限性，分離后的產品氫氣在進入五通道板翅式換熱器復熱回收冷量時也會把很少一部分固體氨帶入五通道板翅式換熱器的產品氫氣復熱通道的翅片上，液體分離器內部也會附著一些固體氨，所以本發(fā)明在熔解每個五通道板翅式換熱器內的氨冰(即固體氨)時，五通道板翅式換熱器的氨合成排出氣冷卻通道、廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道及其所連接的液體分離器都經過復熱熔解氨冰，以達到裝置長周期連續(xù)運行的目的。同時本發(fā)明也考慮到在高壓狀態(tài)下冷卻并分離氨合成排出氣中的氨，比較節(jié)省裝置的冷卻負荷進而降低循環(huán)壓縮機的動力消耗，所以本發(fā)明在回收氨的過程中采用高壓方法及原有的氨合成排出氣不降壓狀態(tài)下冷卻并分離氨合成排出氣中的氨。當回收氨合成排出氣的氨以后，本發(fā)明充分利用了氨合成排出氣在從22±6 MPa降壓至6± I MPa時的較大壓差,利用 渦流管獲得低溫氣體給本裝置提供冷量從而節(jié)省了裝置的冷卻負荷。換熱器45或43熔解氨冰時，為了使熔解液化后的氨能夠靠位差流至液氨貯槽59，特設計為換熱器45、43的下部高于分離器61、63及液氨貯槽的上部。本發(fā)明中的液位及壓力的控制采用節(jié)流閥或調節(jié)閥實現(xiàn)，兩個五通道板翅式換熱器輪流切換使用、輪流熔解氨冰、輪流均壓并輪流預冷采用程控閥及節(jié)流閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)，所有節(jié)流閥或調節(jié)閥與程控閥有一臺PLC電腦控制。本發(fā)明中為氮氣冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器、渦流管熱端冷卻器提供冷量的方式為先用循環(huán)水分別為氮氣冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器、渦流管熱端冷卻器提供冷量，冷量不足或冷卻溫度過高時在串聯(lián)采用液氨冷卻分別為氮氣冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器、渦流管熱端冷卻器提供冷量。本發(fā)明所述的一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，氨氫回收裝置包括有換熱器、分離器、液氨貯槽、丙烷或乙烷壓縮機、丙烷或乙烷冷卻器、氮氣壓縮機、氮氣冷卻器、渦流管、渦流管熱端冷卻器、增壓膨脹機制冷端、增壓膨脹機增壓端、節(jié)流閥、解析氣節(jié)流閥、程控閥、截止閥和管道。其中的換熱器13、12、11、10、8結構為高壓管殼式，每個換熱器分為管程與殼程，換熱器13、11、10、8的管程由管程進口、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進口，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進口、管間及殼程出口構成，管間的前端是殼程進口，殼程的后端是殼程出口。其中的換熱器12的管程由管程進口、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進口，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進口、管間、殼程出口及殼程解析氣出口構成，管間的前端是殼程進口，管間的后端是殼程出口與殼程解析器出口。其中換熱器13、12、11、10、8的管程進口均在各自換熱器的上部，換熱器13、12、11、10、8的管程出口均在各自換熱器的下部，換熱器13、12、11、10、8的殼程出口均在各自換熱器的上部一側，換熱器13、12、11、10、8的殼程進口均在各自換熱器的下部一側，其中換熱器12的殼程解析口出口在換熱器12的上部另一側，且高于換熱器12的殼程出口。其中的換熱器45、43為五通道板翅式換熱器,換熱器45、43均由氨合成排出氣冷卻通道、廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道、氮氣預冷通道、氮氣冷卻通道構成。每個通道都由進ロ、換熱翅片及出ロ構成，進ロ在換熱翅片的前端出口在換熱翅片的后端。其中的氨合成排出氣冷卻通道與氮氣預冷通道的通道進ロ分別在其換熱器上部的不同位置處，通道出口在其換熱器的下部不同位置處，其中的廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道及氮氣冷卻通道的通道進ロ在其換熱器的下部另ー不同位置處，通道出口在其換熱器的上部另ー不同位置處。其中的分離器18由氨合成排出氣進ロ、氨合成排出氣出口、液氨排出ロ構成，其中分離器18的氨合成排出氣進ロ在分離器18的上部，分離器18的氨合成排出氣出口在分離器18的上部ー側，分離器18的液氨排出ロ在分離器18的下部ー側。其中的分離器61與分離器63分別由氨合成排出氣進ロ、產品氫氣排出ロ、廢液排出ロ、廢氣排出ロ構成，其中分離器61的氨合成排出氣進ロ在分離器61的上部,分離器61的產品氫氣排出ロ在分離器61的上部ー側,分離器61的廢液排出ロ在分離器61的下部ー側，分離器61的廢氣排出ロ在分離器61的下部，其中分離器63的氨合成排出氣進ロ在分離器63的上部,分離器63的產品氫氣排出ロ在分離器63的上部ー側,分離器63的廢液排出ロ在分離器63的下部ー側,分離器63的廢氣排出口在分離器63的下部。其中的液氨貯槽59由液氨進ロ、液氨排出ロ及穩(wěn)壓閥構成，液氨貯槽59的液氨排出ロ在液氨貯槽59的下部ー側，液氨進ロ在液氨貯槽59的上部，穩(wěn)壓閥 在液氨貯槽的上部ー側。其中的渦流管由進氣端、熱端、冷端構成，熱端及冷端的前端均為進氣端。其中的增壓膨脹機制冷端與增壓膨脹機增壓端由一套增壓膨脹機的制冷端與增壓端聯(lián)軸構成。氨合成排出氣連接到換熱器13的管程進ロ，換熱器13殼程出ロ通過管道14連接到產品氣氨，換熱器12殼程出ロ通過管道和節(jié)流閥15連接到換熱器13殼程進ロ，換熱器13管程出ロ分別通過管道和截止閥2、3、4、6同時連接到換熱器12、11、10、8的管程進ロ。換熱器12的殼程解析氣出口通過管道I連接到解析氣。換熱器12的管程出口通過管道連接到換熱器11、10、8的管程出ロ。分離器18液氨排出ロ通過管道和節(jié)流閥19連接到換熱器12的殼程進ロ。換熱器11的殼程出ロ通過管道連接到丙烷或こ烷壓縮機，丙烷或こ烷壓縮機通過管道連接到丙烷或こ烷冷卻器，丙烷或こ烷冷卻器又通過管道連接到換熱器11的殼程進ロ。換熱器10的殼程出口一端通過管道連接到渦流管熱端冷卻器9，渦流管熱端冷卻器9通過管道連接渦流管熱端，渦流管冷端通過管道連接到換熱器10的殼程進ロ，渦流管進氣端同時通過管道連接到換熱器8的殼程出口。換熱器8的殼程進ロ通過管道連接到分離器18的氨合成排出氣出口，分離器18的氨合成排出氣進ロ則通過管道分別與換熱器8、10、11、12的管程出ロ相連接。換熱器10的殼程出ロ其中一端通過管道連接到渦流管熱端冷卻器9，另一端又分別通過管道、程控閥24、25、換熱器45、43的氨合成排出氣冷卻通道，再分別以管道及程控閥54、57連接到分離器61、63的氨合成排出氣進ロ。換熱器45、43的廢液汽化通道進ロ通過管道及程控閥53，再以管道連接在一起。分離器61的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥60，再以管道通過換熱器45的廢液汽化通道，再以管道及程控閥39，再以管道及節(jié)流閥36，再以管道37連接到廢氣。分離器63的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥62，再以管道通過換熱器43的廢液汽化通道，再以管道及程控閥41，再以管道及節(jié)流閥36，再以管道37連接到廢氣。分離器61的產品氫氣排出ロ通過管道及程控閥52、再以管道與分離器63產品氫氣排出ロ連接。分離器61的產品氫氣排出ロ以管道接換熱器45產品氫氣復熱通道，再以管道及程控閥34，再以管道23連接產品氫氣。分離器63的產品氫氣排出口以管道接換熱器43產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥32，再以管道23連接產品氫氣。增壓膨脹機制冷端以管道、程控閥47，再以管道連接換熱器45的氮氣冷卻通道，換熱器45的氮氣冷卻通道通過管道連接氮氣壓縮機。增壓膨脹機制冷端以管道、程控閥49，再以管道連接換熱器43的氮氣冷卻通道，換熱器43的氮氣冷卻通道通過管道連接氮氣壓縮機。氮氣壓縮機通過管道連接氮氣冷卻器，氮氣冷卻器通過管道連接增壓膨脹機增壓端，增壓膨脹機增壓端通過管道連接換熱器45的氮氣預冷通道，換熱器45的氮氣預冷通道通過管道、程控閥44，再以管道連接增壓膨脹機制冷端。增壓膨脹機增壓端通過管道連接換熱器43的氮氣預冷通道，換熱器43的氮氣預冷通道通過管道、程控閥42，再以管道連接增壓膨脹機制冷端。分離器61、63的廢氣排出口分別通過管道及程控閥65、64，再以管道連接到節(jié)流閥36后的管道37至廢氣。換熱器45的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進口分別以管道及程控閥38、35、30、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器43的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進口分別以管道及程控閥40、33、31、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器45氨合成排出氣冷卻通道進口通過管道、程控閥29、再以管道連接產品氫氣。換熱器43氨合成排出氣冷卻通道進口通過管道、程控閥28、再以管道連接產品氫氣。換熱器45與43的氨合成排出氣冷卻通道 出口分別通過管道及程控閥55、56，再分別以管道連接液氨貯槽59的液氨進口，液氨貯槽59的液氨排出口通過管道及節(jié)流閥58，再以管道與換熱器12的殼程進口連接。液氨貯槽穩(wěn)壓閥連接其它工段。換熱器45、43的下部高于分離器61、63及液氨貯槽的上部。氨氫回收的具體方法利用氮氣循環(huán)膨脹制冷、乙烷或丙烷壓縮后冷凝利用卡諾循環(huán)制冷、渦流管制冷與裝置本身獲得的液體甲烷、液氮、液氨、液氬的蒸發(fā)制冷及產品氫氣返流復熱回收的冷量制冷，并根據(jù)氨氣、甲燒、氮氣、気氣、氫氣五種氣體沸點及熔點的不同，在22±6 MPa壓力狀態(tài)下即在氨合成排出氣不降壓的情況下，利用換熱器13、12、11、10、8五個高壓管殼式換熱器，其中換熱器13與換熱器12、11、10、8管程串聯(lián)，換熱器12、11、10、8管程并聯(lián)，氨合成排出氣先通過換熱器13的管程，然后同時通過換熱器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出氣從20°C左右開始降溫，在出換熱器12、11、10、8管程入分離器18時降溫至65±10°C左右，使氨合成排出氣中的氨氣被液化，通過分離器18在不降壓的情況下分離，分離器18排出的液氨通過節(jié)流閥19進入換熱器12殼程，液氨壓力利用解析氣節(jié)流閥控制在I. 8±0. 6MPa，節(jié)流閥15把換熱器12管間的液氨液位控制在殼程解析氣出口以下，解析溶解在液氨中的甲燒、氮氣、気氣、氫氣，同時給換熱器12提供冷量,降低入換熱器12的氨合成排出氣的溫度，然后液氨出換熱器12殼程，利用節(jié)流閥15降壓至O. 2±0. 15 MPa，進入換熱器13的殼程，利用液氨的蒸發(fā)潛熱給換熱器13提供冷量，降低入換熱器13的氨合成排出氣溫度。入換熱器11管程的氨合成排出氣利用丙烷或乙烷壓縮機22壓縮丙烷或乙烷然后進丙烷或乙烷冷卻器16、冷凝后的丙烷或乙烷節(jié)流后入換熱器11給入換熱器11管程的氨合成排出氣提供輔助冷量，利用出換熱器8殼程的氨合成排出氣的壓力降，從22±6 MPa降壓至6±lMPa，利用渦流管17冷端排出的低溫氣體進入換熱器10的殼程給入換熱器10的氨合成排出氣提供冷量，分離器18排出低溫氨合成排出氣入換熱器8的殼程給入換熱器8的氨合成排出氣提供冷量，氨合成排出氣22 ± 6 MPa狀態(tài)下通過冷卻、分離，實現(xiàn)回收氨目的。通過渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣，壓力為6±lMPa，冷氣通過換熱器10殼程為換熱器10提供冷量后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。通過渦流管降壓升溫后的氨合成排出氣，壓力為6±lMPa，熱氣通過渦流管熱端冷卻器冷卻后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。進入換熱器45或換熱器43的氨合成排出氣降溫至一180±2°C、使氨合成排出氣中的剰余微量氨氣被凍結、同時大部分甲烷、氮氣、氬氣被液化，通過分離器61或分離器63分離后，通過節(jié)流閥60或節(jié)流閥62進入換熱器45或換熱器43的廢液汽化通道蒸發(fā)制冷，為換熱器45或換熱器43提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。出分離器61或63的低溫產品氫氣入換熱器45或43的產品氫氣復熱通道為換熱器45或換熱器43提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。冷量不足部分利用氮氣循環(huán)膨脹制冷通過換熱器45或換熱器43的氮氣冷卻通道為換熱器45或43提供輔助冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。氮氣膨脹前首先在換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷。氮氣經過氮氣壓縮機升壓、冷卻后進入增壓膨脹機增壓端增壓，然后進入換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷，然后進入增壓膨脹機制冷端，出增壓膨脹機制冷端進換熱器45或43的氮氣冷卻通道。為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或こ烷冷卻器提供冷量的為循環(huán)水，當循環(huán)水冷量不足或溫度過高時，在串聯(lián)使用液氨蒸發(fā)為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或こ 烷冷卻器提供冷量。熔解換熱器45或43被凍結的氨冰利用節(jié)流閥36前(控制節(jié)流閥36的閥前壓カ高于閥后壓力)的廢氣(即利用換熱器45或43的廢液汽化通道汽化復熱后的甲烷、氮氣、氬氣的混合氣體，其具體位置是在程控閥39或41與節(jié)流閥36連接的管道上)提供熱量；熔解氨冰的溶解氣排至節(jié)流閥36后面管道37。氨冰被溶解變成液氨后利用換熱器45或換熱器43與液氨貯槽59的位差分別通過管道及程控閥55或56排至液氨貯槽，當液氨貯槽達到設定液位吋，節(jié)流閥58打開將液氨排至換熱器12的殼程進ロ，當液氨貯槽超壓時，液氨貯槽的穩(wěn)壓閥開啟往其它エ段卸壓，壓カ正常時穩(wěn)壓閥關閉。當換熱器45或換熱器43被凍結或阻力増大吋，PLC電腦發(fā)出預先設置好的指令利用節(jié)流閥及程控閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)換熱器45與換熱器43的切換及熔冰工作。其具體切換(先從換熱器45切換到換熱器43)方法是程控閥52、57打開為換熱器43及分離器63升壓(即均壓)、升壓結束后程控閥28打開為換熱器43及分離器63預冷，預冷結束后程控閥28、39、34、47、44關閉，同時程控閥53、49、41、32、42打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)，程控閥52、53、24關閉，同時程控閥25打開。當分離器63液位達到設定液位時節(jié)流閥62開始工作，換熱器43與分離器63進入使用階段。這時換熱器45與分離器61處于熔解氨冰等待階段。熔解氨冰前，程控閥54關閉，同時程控閥55打開，接著程控閥65、38、35與節(jié)流閥60打開，利用出裝置節(jié)流閥36前的廢氣為換熱器45、分離器61提供熱量，熔解氨冰，溶解氣通過程控閥65排至廢氣，一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥55關閉，同時程控閥30與程控閥54打開繼續(xù)溶解氨冰。熔解氨冰結束，程控閥38、35、30、54、65與節(jié)流閥60關閉。熔解氨冰后再次循環(huán)使用換熱器45與分離器61的實施步驟如下程控閥52、54打開為換熱器45、分離器61升壓(即均壓)，升壓后程控閥29打開，為換熱器45及分離器61預冷。預冷結束后程控閥29、41、49、32、42關閉、同時程控閥39、34、47、53、44打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥52、53、25關閉，同時程控閥24打開。當分離器61液位達到設定液位時節(jié)流閥60開始工作，這時換熱器45與分離器61重新被循環(huán)使用。然后進入換熱器43與分離器63的熔解氨冰、升壓、預冷及工作階段。然后進入下ー個循環(huán)。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的ー種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，包括換熱器13、12、
11、10、8、45、43，分離器18、61、63，液氨忙槽59,氮氣壓縮機27、氮氣冷卻器26,丙燒或こ燒壓縮機22，丙烷或乙烷冷卻器16，增壓膨脹機制冷端51與增壓膨脹機增壓端50，渦流管17、渦流管熱端冷卻器 9，節(jié)流閥 15、19、36、58、60、62、程控閥 24、25、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、40、41、42、44、47、49、52、53、54、55、56、57、64、65、解析氣節(jié)流閥，截止閥 2、3、
4、6及上述各種換熱器、各種分離器、液氨貯槽、各種冷卻器、節(jié)流閥、程控閥及截止閥之間的連接管道。其中的換熱器13、12、11、10、8結構為高壓管殼式，每個換熱器分為管程與殼程，換熱器13、11、10、8的管程分別由管程進口、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進口，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進口、管間及殼程出口構成，管間的前端是殼程進口，殼程的后端是殼程出口。其中的換熱器12的管程由管程進口、管內及管程出口構成， 管內的前端是管程進口，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進口、管間、殼程出口及殼程解析氣出口構成，管間的前端是殼程進口，管間的后端是殼程出口與殼程解析器出口。其中換熱器13、12、11、10、8的管程進口均在各自換熱器的上部，換熱器13、12、11、10、8的管程出口均在各自換熱器的下部，換熱器13、12、11、10、8的殼程出口均在各自換熱器的上部一偵L換熱器13、12、11、10、8的殼程進口均在各自換熱器的下部一側，其中換熱器12的殼程解析口出口在換熱器12的上部另一側，且高于換熱器12的殼程出口。換熱器13、12、11、
10、8管程內通過的介質是氨合成排出氣，換熱器13、12、11、10、8殼程通過的介質分別為液氨與氣氨混合物、液氨及解析氣、液體丙烷或乙烷與氣體丙烷或乙烷混合物、分氨后渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣、分氨后的氨合成排出氣。換熱器45、43為五通道板翅式換熱器，換熱器45、43分別由氨合成排出氣冷卻通道、廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道、氮氣預冷通道、氮氣冷卻通道構成。每個通道都由進口、換熱翅片及出口構成，進口在換熱翅片的前端，出口在換熱翅片的后端。其中的氨合成排出氣冷卻通道與氮氣預冷通道的通道進口分別在其換熱器上部的不同位置處，通道出口在其換熱器的下部不同位置處，其中的廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道及氮氣冷卻通道的通道進口在其換熱器的下部另一不同位置處，通道出口在其換熱器的上部另一不同位置處。其中的分離器18由氨合成排出氣進口、氨合成排出氣出口、液氨排出口構成。其中分離器18的氨合成排出氣進口在分離器18的上部，分離器18的氨合成排出氣出口在分離器18的上部一側，分離器18的液氨排出口在分離器18的下部一側。其中的分離器61與分離器63分別由氨合成排出氣進口、產品氫氣排出口、廢液排出口、廢氣排出口構成，其中分離器61的氨合成排出氣進口在分離器61的上部，分離器61的產品氫氣排出口在分離器61的上部一側，分離器61的廢液排出口在分離器61的下部一側，分離器61的廢氣排出口在分離器61的下部，其中分離器63的氨合成排出氣進口在分離器63的上部,分離器63的產品氫氣排出口在分離器63的上部一側，分離器63的廢液排出口在分離器63的下部一側,分離器63的廢氣排出口在分離器63的下部。其中的液氨貯槽59由液氨進口、液氨排出口及穩(wěn)壓閥構成,液氨貯槽59的液氨排出口在液氨貯槽59的下部一側，液氨進口在液氨貯槽59的上部，穩(wěn)壓閥在液氨貯槽的上部一偵U。其中的渦流管由進氣端、熱端、冷端構成，熱端及冷端的前端均為進氣端。其中的增壓膨脹機制冷端與增壓膨脹機增壓端由一套增壓膨脹機的制冷端與增壓端聯(lián)軸構成。換熱器13的管程與換熱器12、11、10、8管程串聯(lián)使用，換熱器12、11、10、8的管程并聯(lián)使用。兩臺五通道板翅式換熱器45、43及其所連接分離器61、63輪流切換使用。氨合成排出氣在高壓22±6 MPa狀態(tài)下被冷卻并分離回收氨氣的流程路線為氨合成排出氣接換熱器13管程進口，然后換熱器13管程出口分別接換熱器12、11、10、8管程進口，換熱器12、11、10、8管程出ロ分別接分離器18氨合成排出氣進ロ。出分離器18的氨合成排出氣接換熱器8殼程進ロ，出換熱器8殼程出口的氨合成排出氣接渦流管17進氣端，出渦流管冷端氨合成排出氣降壓至6±lMPa，然后接管道20，出管道20接換熱器10殼程進ロ，出換熱器10殼程出口與管道21連接，渦流管熱端氨合成排出氣降壓至6± IMPa，然后接渦流管熱端冷卻器9，渦流管熱端冷卻器9接管道21。冷卻器9接管道21氣體混合后通過管道21，再分別通過程控閥24、25分別接換熱器45氨合成排出氣冷卻通道與換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道。氨合成排出氣微量氨氣被凍結及回收氫氣的流程路線為換熱器10殼程出ロ的氨合成排出氣與渦流管熱端冷卻器的氨合成排出氣在管道21混合后通過管道21再分別通過程控閥24,25分別接換熱器45氨合成排出氣冷卻通道與換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道。然后在6± IMPa壓カ狀態(tài)下氨合成排出氣繼續(xù)被冷卻至一 180±2°C。實現(xiàn)凍結氨合成排出氣的剩余微量氨氣，液化甲烷、氮氣、氬氣，分離液體甲烷、液氮、液氬，從而達到回收氫氣的目的。為換熱器13、12、11、10、8、45、43提供冷量的方式分別為分離器18液氨排出口排出的液氨通過換熱器12殼程釋放出解析氣后入換熱器13殼程蒸發(fā)制冷、分離器18液氨排出ロ排出的液氨入換熱器12殼程換熱制冷、壓縮機22壓縮的丙烷或こ烷經丙烷或こ烷冷卻器冷凝后入換熱器11殼程利用液體丙烷或こ烷蒸發(fā)制冷、氨合成排出氣通過換熱器8殼程后利用渦流管17冷端獲得低溫氣體后為換熱器10提供冷量、分離器18排出的低溫氨合成排·出氣入換熱器8殼程為換熱器8提供冷量、增壓膨脹機制冷端51排出的低溫氣體、分離器61廢液排出ロ排出的液體甲烷、液氮、液氬蒸發(fā)制冷及分離器61產品氫氣排出ロ排出的低溫產品氫氣為換熱器45提供冷量、增壓膨脹機制冷端51排出的低溫氣體、分離器63廢液排出ロ排出的液體甲燒、液氮、液IS蒸發(fā)制冷及分離器63產品氫氣排出ロ排出的低溫產品氫氣為換熱器43提供冷量。具體連接方式具體方式為氨合成排出氣接換熱器13管程進ロ，換熱器13管程出口分別通過管道及截止閥2、3、4、6、再分別以管道接換熱器12、11、10、8的管程進ロ，換熱器12、11、10、8的管程出ロ分別通過管道接分離器18的氨合成排出氣進ロ。分離器18的液氨排出ロ通過管道及節(jié)流閥19、再以管道與換熱器12的殼程進ロ連接。換熱器11的殼程出ロ通過管道與丙烷或こ烷壓縮機連接。丙烷或こ烷壓縮機通過管道與丙烷或こ烷冷卻器連接。丙烷或こ烷冷卻器通過管道與換熱器11殼程進ロ連接。換熱器13殼程出ロ通過管道14與產品氣氨連接。換熱器12的殼程解析氣出ロ通過管道I與解析氣連接。換熱器12的殼程出ロ通過管道及節(jié)流閥15、再以管道與換熱器13殼程進ロ連接。分離器18的氨合成排出氣出ロ通過管道連接換熱器8的殼程進ロ，換熱器8的殼程出ロ通過管道連接渦流管進氣端，渦流管的熱端通過管道5連接渦流管熱端冷卻器9，渦流管的冷端通過管道20與換熱器10殼程進ロ連接，換熱器10的殼程出ロ通過管道一端與渦流管熱端冷卻器9連接，另一端通過管道21及程控閥24、25分別與換熱器45、43的氨合成排出氣冷卻通道連接。換熱器45、43的氨合成排出氣冷卻通道分別通過管道及程控閥54、57連接分離器61、63的氨合成排出氣進ロ，分離器61的產品氫氣排出ロ通過管道及程控閥52再以管道與分離器63的產品氫氣排出ロ連接。分離器61的產品氫氣排出ロ通過管道46連接換熱器45的產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥34、再以管道23連接產品氫氣。分離器63的產品氫氣排出ロ通過管道48連接換熱器43的產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥32、再以管道23連接產品氫氣。分離器61的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥60、再以管道接換熱器45的廢液汽化通道、再以程控閥39、再以管道及節(jié)流閥36、再以管道37連接廢氣。分離器63的廢液排出口通過管道及節(jié)流閥62、再以管道接換熱器43的廢液汽化通道、再以程控閥41、再以管道及節(jié)流閥36、再以管道37連接廢氣。分離器61的廢氣排出口通過管道及程控閥65、再以管道與節(jié)流閥36后的管道37連接。分離器63的廢氣排出口通過管道及程控閥64、再以管道與節(jié)流閥36后的管道37連接。換熱器45的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進口分別以管道及程控閥38、35、30、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器43的廢液汽化 通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進口分別以管道及程控閥40、33、31、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器45氨合成排出氣冷卻通道進口通過管道、程控閥29、再以管道23連接產品氫氣。換熱器43氨合成排出氣冷卻通道進口通過管道、程控閥28、再以管道23連接產品氫氣。換熱器45與43的氨合成排出氣冷卻通道出口分別通過管道及程控閥55、56，再分別以管道連接液氨貯槽59的液氨進口，液氨貯槽59的液氨排出口通過管道及節(jié)流閥58，再以管道與換熱器12的殼程進口連接。液氨貯槽的穩(wěn)壓閥連接其它工段。氮氣壓縮機通過管道與氮氣冷卻器連接，氮氣冷卻器通過管道與增壓膨脹機增壓端連接，增壓膨脹機增壓端通過管道分別與換熱器45、43的氮氣預冷通道連接。換熱器45的氮氣預冷通道通過管道及程控閥44、再以管道與增壓膨脹機制冷端連接。換熱器43的氮氣預冷通道通過管道及程控閥42、再以管道與增壓膨脹機制冷端連接。增壓膨脹機制冷端分別通過管道及程控閥47、49分別與換熱器45,43的氮氣冷卻通道連接，換熱器45、43的氮氣冷卻通道分別通過管道與氮氣壓縮機連接。換熱器45與43的氨合成排出氣冷卻通道出口分別通過管道及程控閥55、56，再分別以管道連接液氨貯槽59的液氨進口，液氨貯槽59的液氨排出口通過管道及節(jié)流閥58，再以管道與換熱器12的殼程進口連接。液氨貯槽穩(wěn)壓閥連接其它工段。本發(fā)明的氨氫回收裝置及氨氫回收的方法在實現(xiàn)時考慮到換熱器45或43的被凍結的氨經熔冰變成液氨后要靠位差流進液氨貯槽，所以換熱器45、43的下部高于分離器61、63及液氨貯槽的上部。所有節(jié)流閥與程控閥通過管道與儀表空氣連接，同時通過信號線路與一臺PLC控制電腦連接。本發(fā)明所述的一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，其具體方法是利用氮氣循環(huán)膨脹制冷、乙烷或丙烷壓縮后冷凝利用卡諾循環(huán)制冷、渦流管制冷與裝置本身獲得的液體甲烷、液氮、液氨、液氬的蒸發(fā)制冷及產品氫氣返流復熱回收的冷量制冷，并根據(jù)氨氣、甲烷、氮氣、氬氣、氫氣五種氣體沸點及熔點的不同，在22±6 MPa壓力狀態(tài)下即在氨合成排出氣不降壓的情況下，利用換熱器13、12、11、10、8五個高壓管殼式換熱器，其中換熱器13與換熱器12、
11、10、8管程串聯(lián)，換熱器12、11、10、8管程并聯(lián)，氨合成排出氣先通過換熱器13的管程，然后同時通過換熱器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出氣從20°C左右開始降溫，在出換熱器12、11、10、8管程入分離器18時降溫至65± 10°C左右,使氨合成排出氣中的氨氣被液化，通過分離器18在不降壓的情況下分離，分離器18排出的液氨通過節(jié)流閥19進入換熱器12殼程，液氨壓力利用解析氣節(jié)流閥控制在I. 8±0. 6 MPa，節(jié)流閥15把換熱器12管間的液氨液位控制在殼程解析氣出口以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮氣、氬氣、氫氣，同時給換熱器12提供冷量，降低入換熱器12的氨合成排出氣的溫度，然后液氨出換熱器12殼程，利用節(jié)流閥15降壓至O. 2±0. 15 MPa，進入換熱器13的殼程，利用液氨的蒸發(fā)潛熱給換熱器13提供冷量，降低入換熱器13的氨合成排出氣溫度。入換熱器11管程的氨合成排出氣利用丙烷或乙烷壓縮機22壓縮丙烷或乙烷然后進丙烷或乙烷冷卻器16、冷凝后的丙烷或乙烷節(jié)流后入換熱器11給入換熱器11管程的氨合成排出氣提供輔助冷量，利用出換熱器8殼程的氨合成排出氣的壓力降，從22±6 MPa降壓至6±lMPa，利用渦流管17冷端排出的低溫氣體進入換熱器10的殼程給入換熱器10的氨合成排出氣提供冷量，分離器18排出低溫氨合成排出氣入換熱器8的殼程給入換熱器8的氨合成排出氣提供冷量，氨合成排出氣22±6 MPa狀態(tài)下通過冷卻、分離，實現(xiàn)回收氨目的。通過渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣，壓カ為6±lMPa，冷氣通過換熱器10殼程為換熱器10提供冷量后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。通過渦流管降壓升溫后的氨合成排出氣，壓カ為6±lMPa，熱氣通過渦流管熱端冷卻器冷卻后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。進入換熱器45或換熱器43的氨合成排出氣降溫至一 180±2°C、使氨合成排出氣中的剩余微量氨氣被凍結、同時大部分甲烷、氮氣、氬氣被液化，通過分離器61或分離器63分離后，通過節(jié)流閥60或節(jié)流閥62進入換熱器45或換熱器43的廢液汽化通道蒸發(fā)制冷，為換熱器45或換熱器43提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。出分離器6 1或63的低溫產品氫氣入換熱器45或43的產品氫氣復熱通道為換熱器45或換熱器43提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。冷量不足部分利用氮氣循環(huán)膨脹制冷通過換熱器45或換熱器43的氮氣冷卻通道為換熱器45或43提供輔助冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。氮氣膨脹前首先在換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷。氮氣經過氮氣壓縮機升壓、冷卻后進入增壓膨脹機增壓端增壓，然后進入換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷，然后進入增壓膨脹機制冷端，出增壓膨脹機制冷端進換熱器45或43的氮氣冷卻通道。為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或こ烷冷卻器提供冷量的為循環(huán)水，當循環(huán)水冷量不足或溫度過高時，在串聯(lián)使用液氨蒸發(fā)為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或こ烷冷卻器提供冷量。熔解換熱器45或43被凍結的氨冰利用節(jié)流閥36前(控制節(jié)流閥36的閥前壓カ高于閥后壓力)的廢氣(SP利用換熱器45或43的廢液汽化通道汽化復熱后的甲烷、氮氣、氬氣的混合氣體，其具體位置是在程控閥39或41與節(jié)流閥36連接的管道上)提供熱量；熔解氨冰的溶解氣排至節(jié)流閥36后面管道37。氨冰被溶解變成液氨后利用換熱器45或換熱器43與液氨貯槽59的位差分別通過管道及程控閥55或56排至液氨貯槽，當液氨貯槽達到設定液位吋，節(jié)流閥58打開將液氨排至換熱器12的殼程進ロ，當液氨貯槽超壓時，液氨貯槽的穩(wěn)壓閥開啟往其它エ段卸壓，壓カ正常時穩(wěn)壓閥關閉。當換熱器45或換熱器43被凍結或阻力増大吋，PLC電腦發(fā)出預先設置好的指令利用節(jié)流閥及程控閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)換熱器45與換熱器43的切換及熔冰工作。其具體切換(先從換熱器45切換到換熱器43)方法是程控閥52、57打開為換熱器43及分離器63升壓(即均壓)、升壓結束后程控閥28打開為換熱器43及分離器63預冷，預冷結束后程控閥28、39、34、47、44關閉，同時程控閥53、49、41、32、42打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)，程控閥52、53、24關閉，同時程控閥25打開。當分離器63液位達到設定液位時節(jié)流閥62開始工作，換熱器43與分離器63進入使用階段。這時換熱器45與分離器61處于熔解氨冰等待階段。熔解氨冰前，程控閥54關閉，同時程控閥55打開，接著程控閥65、38、35與節(jié)流閥60打開，利用出裝置節(jié)流閥36前的廢氣為換熱器45、分離器61提供熱量，熔解氨冰，溶解氣通過程控閥65排至廢氣，一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥55關閉，同時程控閥30與程控閥54打開繼續(xù)溶解氨冰。熔解氨冰結束，程控閥38、35、30、54、65與節(jié)流閥60關閉。熔解氨冰后再次循環(huán)使用換熱器45與分離器61的實施步驟如下程控閥52、54打開為換熱器45、分離器61升壓(即均壓)，升壓后程控閥29打開，為換熱器45及分離器61預冷。預冷結束后程控閥29、41、49、32、42關閉、同時程控閥39、34、47、53、44打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥52、53、25關閉，同時程控閥24打開。當分離器61液位達到設定液位時節(jié)流閥60開始工作，這時換熱器45與分離器61重新被循環(huán)使用。然后進入換熱器43與分離器63的熔解氨冰、升壓、預冷及工作階段。然后進入下一個循環(huán)。本發(fā)明所述的氨氫回收裝置及氨氫回收的方法采用高壓管殼式換熱器五臺，換熱器13管程分別與換熱器12、11、10、8的管程串聯(lián)使用，換熱器12的管程與換熱器11、10、8的管程并聯(lián)使用。液氨忙槽一臺。五通道板翅式換熱器兩臺，其中換熱器45與43由于氨氣在被冷卻低于一 77 °C時會結冰成固體，換熱器45或43長時間使用會因微量氨氣結冰被堵塞或使其換熱效率低下，所以換熱器45與43及其所連接分離器61與63設置為并聯(lián)，輪流切換使用。當換熱器45與分離器61使用時，換熱器43與分離器63依次經過熔解氨冰、升壓、預冷狀態(tài)。當換熱器45換熱效率低下時，切換使用換熱器43與分離器63。同時換熱器45與分離器61依次經過熔解氨冰、升壓、預冷狀態(tài)。周而復始。換熱器45、分離器61與換熱器43、分離器63的切換及熔解氨冰采用PLC控制，利用節(jié)流閥與程控閥實現(xiàn)。方法及裝置配有一臺氮氣壓縮機27, —臺氮氣冷卻器26, —臺丙燒或乙燒壓縮機22, —臺丙燒或乙燒冷卻器16, —臺增壓膨脹機制冷端51，一臺增壓膨脹機增壓端50。高壓管殼式換熱器13、12、11、10、8各一臺， 五通道板翅式換熱器45、43各一臺，一臺液氨分離器18，兩臺液體分離器61、63，一只渦流管，一臺液氨貯槽59。具體方式為氨合成排出氣接換熱器13管程進口，換熱器13管程出口并聯(lián)接截止閥2、3、4、6，截止閥2、3、4、6分別接換熱器12、11、10、8的管程進口，換熱器12、
11、10、8管程出口并聯(lián)接分尚器18的氨合成排出氣進口，分尚器18氨合成排出氣出口接管道7，管道7接換熱器8的殼程進口，換熱器8的殼程出口接渦流管17進氣端，渦流管17冷端接管道20，管道20接換熱器10的殼程進口，換熱器10的殼程出口接管道21，同時接渦流管熱端冷卻器9。渦流管熱端冷卻器接渦流管熱端。分離器18液氨排出口接節(jié)流閥19，節(jié)流閥19接換熱器12的殼程進口，換熱器12殼程解析氣出口接管道I即解析氣，換熱器殼程出口接節(jié)流閥15，節(jié)流閥15接換熱器13殼程進口，換熱器13殼程出口接管道14即產品氣氨。丙烷或乙烷壓縮機22分別接丙烷或乙烷冷卻器16與換熱器11殼程出口，丙烷或乙烷冷卻器16接換熱器11殼程進口。渦流管熱端接管道5，管道5接渦流管熱端冷卻器9，渦流管熱端冷卻器9接管道21，管道21并聯(lián)接程控閥24與25，程控閥24串聯(lián)接換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道、程控閥54、分離器61氨合成排出氣進口。程控閥25串聯(lián)接換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道、程控閥57、分離器63的氨合成排出氣進口。分離器61串聯(lián)接管道46、換熱器45的產品氫氣復熱通道、程控閥34、管道23、產品氫氣。分離器63串聯(lián)接管道48、換熱器43的產品氫氣復熱通道、程控閥32、管道23、產品氫氣。分離器61串聯(lián)接節(jié)流閥60、換熱器45的廢液汽化通道、程控閥39、節(jié)流閥36、管道37、廢氣。分離器63串聯(lián)接節(jié)流閥62、換熱器43的廢液汽化通道、程控閥41、節(jié)流閥36、管道37、廢氣。分離器61串聯(lián)接程控閥65、管道37。分離器63串聯(lián)接程控閥64、管道37。節(jié)流閥36分別接程控閥30、35、38、31、33、40。程控閥38、35、30、40、33、31分別接換熱器45的廢液汽化通道、換熱器45的產品氫氣復熱通道、換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道、換熱器43的廢液汽化通道、換熱器43的產品氫氣復熱通道、換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道。管道23接程控閥29、28，程控閥29、28分別接換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道進口、換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道進口。管道48接程控閥52，程控閥52接管道46。程控閥53接分別接換熱器45與換熱器43的廢液汽化通道進ロ。氮氣壓縮機27接氮氣冷卻器26，氮氣冷卻器26接增壓膨脹機增壓端50，增壓膨脹機增壓端50并聯(lián)接換熱器45、43的氮氣預冷通道，換熱器45的氮氣預冷通道接程控閥44，換熱器43的氮氣預冷通道接程控閥42，程控閥44與程控閥42并聯(lián)接增壓膨脹機制冷端51，增壓膨脹機制冷端51分別接程控閥47、49。程控閥49串聯(lián)接換熱器43的氮氣冷卻通道、氮氣壓縮機27，程控閥47串聯(lián)接換熱器45的氮氣冷卻通道、氮氣壓縮機27。液氨貯槽穩(wěn)壓閥接其它エ段。液氨貯槽液氨排出ロ通過節(jié)流閥58接換熱器12的殼程進ロ。液氨貯槽液氨進ロ通過管道，再通過程控閥55，再通過管道與換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道出口連接。液氨貯槽液氨進ロ通過管道，再通過程控閥56，再通過管道與換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道出口連接。本發(fā)明所能達到的有益效果是1、在高壓狀態(tài)下即氨合成排出氣不降壓的狀態(tài)下利用液氨的蒸發(fā)潛熱制冷、壓縮并冷凝后的液體丙烷或こ烷蒸發(fā)潛熱制冷及氨合成排出氣降壓時渦流管冷端獲得的低溫氣體制冷，比氨合成排出氣降壓后再冷卻分離氨更能節(jié)省冷卻負荷，減少冷卻負荷的動カ消耗，同時比整個流程的冷卻負荷都由氮氣循環(huán)膨脹制冷來 承擔更能節(jié)省裝置中壓縮機的動カ消耗。2、使氨合成排出氣回收的氨的產品結構發(fā)生變化，由氨水變成了純氨，實現(xiàn)了產品的升級，避免了因稀氨水排放造成的環(huán)保污染。3、使氨合成排出氣回收的氫氣含甲烷較少，可以減少氨合成排出氣的重復排放量。4、氨氫回收方法及裝置回收出的產品氫氣壓カ較高，可以輸送至壓縮機較高壓カ的級段，可以大幅度的節(jié)省動力消耗。采用本發(fā)明所述ー種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法的技術方案，整體結構和技術流程簡單，自動化程度高，穩(wěn)定性好，效益高。


附圖I是本發(fā)明所述ー種氨氫回收裝置的結構示意圖。I一管道 2—截止閥3一截止閥4一截止閥5—管道 6—截止閥7—管道 8一換熱器9一潤流管熱端冷卻器10—換熱器11 一換熱器12—換熱器13—換熱器14 一管道15—節(jié)流閥16—丙烷或こ烷冷卻器17—渦流管18—分離器19 一節(jié)流閥20—管道21—管道22—丙燒或こ燒壓縮機23—管道 24—程控閥25—程控閥26—氮氣冷卻器27—氣氣壓縮機28—程控閥29—程控閥30—程控閥31—程控閥32—程控閥33—程控閥 34—程控閥 35—程控閥 36—節(jié)流閥 37—管道 38—程控閥 39—程控閥40—程控閥 41 一程控閥 42—程控閥 43—換熱器 44 一程控閥 45—換熱器 46—管道47—程控閥48—管道49 一程控閥50—增壓膨脹機增壓端51—增壓膨脹機制冷端 52—程控閥53—程控閥 54—程控閥 55—程控閥 56—程控閥 57—程控閥58—節(jié)流閥59—液氨貯槽60—節(jié)流閥61—分離器62—節(jié)流閥63—分離器64一程控閥65—程控閥。
具體實施例方式現(xiàn)參照附圖1，結合實施例說明如下本發(fā)明所述的ー種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，氨氫回收裝置包括有換熱器13、12、11、10、8、分離器18、61、63、液氨貯槽59、丙烷或こ烷壓縮機22、丙烷或こ烷冷卻器16、氮氣壓縮機27、氮氣冷卻器26、渦流管17、渦流管熱端冷卻器9、增壓膨脹機制冷端51、增壓膨脹機增壓端50、節(jié)流閥15、19、36、60、58、62、解析氣節(jié)流閥、程控閥 24、25、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、40、41、42、44、47、49、52、53、54、55、56、57、64、65、、截止閥 2、3、4、6 和管道 1、5、7、14、20、21、23、37、46、48 及其它管道。其中的換熱器13、12、11、10、8結構為高壓管殼式，每個換熱器分為管程與殼程，換熱器13、11、10、8的管程由管程進口、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進口，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進口、管間及殼程出口構成，管間的前端是殼程進口，殼程的后端是殼程出口。其中的換熱器12的管程由管程進口、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進口，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進口、管間、殼程出口及殼程解析氣出口構成，管間的前端是殼程進口，管間的后端是殼程出口與殼程解析器出口。其中換熱器13、12、11、
10、8的管程進口均在各自換熱器的上部，換熱器13、12、11、10、8的管程出口均在各自換熱器的下部，換熱器13、12、11、10、8的殼程出口均在各自換熱器的上部一側，換熱器13、12、
11、10、8的殼程進口均在各自換熱器的下部一側，其中換熱器12的殼程解析口出口在換熱器12的上部另一側，且高于換熱器12的殼程出口。其中的換熱器45、43為五通道板翅式 換熱器，換熱器45、43分別由氨合成排出氣冷卻通道、廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道、氮氣預冷通道、氮氣冷卻通道構成。每個通道都由進口、換熱翅片及出口構成，進口在換熱翅片的前端，出口在換熱翅片的后端。其中的氨合成排出氣冷卻通道與氮氣預冷通道的通道進口分別在其換熱器上部的不同位置處，通道出口在其換熱器的下部不同位置處，其中的廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道及氮氣冷卻通道的通道進口在其換熱器的下部另一不同位置處，通道出口在其換熱器的上部另一不同位置處。其中的分離器18由氨合成排出氣進口、氨合成排出氣出口、液氨排出口構成。其中的分離器61與分離器63分別由氨合成排出氣進口、產品氫氣排出口、廢液排出口、廢氣排出口構成。其中分離器18的氨合成排出氣進口在分離器18的上部，分離器18的氨合成排出氣出口在分離器18的上部一側，分離器18的液氨排出口在分離器18的下部一側。其中的分離器61與分離器63分別由氨合成排出氣進口、產品氫氣排出口、廢液排出口、廢氣排出口構成，其中分離器61的氨合成排出氣進口在分離器61的上部,分離器61的產品氫氣排出口在分離器61的上部一側,分離器61的廢液排出口在分離器61的下部一側，分離器61的廢氣排出口在分離器61的下部，其中分離器63的氨合成排出氣進口在分離器63的上部,分離器63的產品氫氣排出口在分離器63的上部一側，分離器63的廢液排出口在分離器63的下部一側，分離器63的廢氣排出口在分離器63的下部。其中的液氨貯槽59由液氨進口、液氨排出口及穩(wěn)壓閥構成，液氨貯槽59的液氨排出口在液氨貯槽59的下部一側，液氨進口在液氨貯槽59的上部，穩(wěn)壓閥在液氨貯槽的上部一側。其中的渦流管由進氣端、熱端、冷端構成，熱端及冷端的前端均為進氣端。其中的增壓膨脹機制冷端與增壓膨脹機增壓端由一套增壓膨脹機的制冷端與增壓端聯(lián)軸構成。換熱器13的管程進口連接到氨合成排出氣，換熱器13殼程出口通過管道14連接到產品氣氨，換熱器13殼程進口通過管道和節(jié)流閥15連接到換熱器12殼程出口，換熱器13管程出口通過管道和截止閥2、3、4、6同時連接到換熱器12、11、10、8的管程進口。換熱器12的殼程解析氣出口通過管道I連接到解析氣。換熱器12的管程出口通過管道連接到換熱器11、10、8的管程出口。換熱器12的殼程進口通過管道和節(jié)流閥19連接到分離器18液氨排出口。換熱器11的殼程出口通過管道連接到丙烷或乙烷壓縮機22，丙烷或乙烷壓縮機22通過管道連接到丙烷或乙烷冷卻器，丙烷或乙烷冷卻器16又通過管道連接到換熱器11的殼程進口。換熱器10的殼程出口一端通過管道連接到渦流管熱端冷卻器9，渦流管熱端冷卻器9通過管道連接渦流管熱端，渦流管冷端通過管道20連接到換熱器10的殼程進ロ，渦流管進氣端同時通過管道連接到換熱器8的殼程出口。換熱器8的殼程進ロ通過管道7連接到分離器18的氨合成排出氣出口，分離器18的氨合成排出氣進ロ則通過管道分別與換熱器8、10、11、12的管程出口相連接。換熱器10的殼程出口其中一端通過管道連接到渦流管熱端冷卻器9，另一端又分別通過管道21、程控閥24、25、換熱器45、43的氨合成排出氣冷卻通道，再分別以管道及程控閥54、57連接到分離器61、63的氨合成排出氣進ロ。換熱器45的廢液汽化通道進ロ通過管道及程控閥53，再以管道接換熱器43廢液汽化通道進ロ。分離器61的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥60，再以管道通過換熱器45的廢液汽化通道，再以管道及程控閥39，再以管道及節(jié)流閥36、再以管道37連接到廢氣。分離器63的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥62，再以管道通過換熱器43的廢液汽化通道，再以管道及程控閥41，再以管道及節(jié)流閥36、再以管道37連接到廢氣 。分離器61的產品氫氣排出ロ通過管道及程控閥52、再以管道與分離器63產品氫氣排出ロ連接。分離器61的產品氫氣排出ロ以管道46接換熱器45產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥34、再以管道23連接產品氫氣。分離器63的產品氫氣排出ロ以管道48接換熱器43產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥32、再以管道23連接產品氫氣。增壓膨脹機制冷端以管道、程控閥47、再以管道連接換熱器45的氮氣冷卻通道，換熱器45的氮氣冷卻通道通過管道連接氮氣壓縮機27，增壓膨脹機制冷端以管道、程控閥49、再以管道連接換熱器43的氮氣冷卻通道，換熱器43的氮氣冷卻通道通過管道連接氮氣壓縮機27。氮氣壓縮機通過管道連接氮氣冷卻器26，氮氣冷卻器26通過管道連接增壓膨脹機增壓端50，增壓膨脹機增壓端50通過管道連接換熱器45的氮氣預冷通道，換熱器45的氮氣預冷通道通過管道、程控閥44、再以管道連接增壓膨脹機制冷端51。增壓膨脹機增壓端50通過管道連接換熱器43的氮氣預冷通道，換熱器43的氮氣預冷通道通過管道、程控閥42、再以管道連接增壓膨脹機制冷端51。換熱器45的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進ロ分別以管道及程控閥38、35、30、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器43的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進ロ分別以管道及程控閥40、33、31、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器45氨合成排出氣冷卻通道進ロ通過管道、程控閥29，再以管道23連接產品氫氣。換熱器43氨合成排出氣冷卻通道進ロ通過管道、程控閥28，再以管道23連接產品氫氣。換熱器45與43的氨合成排出氣冷卻通道出口分別通過管道及程控閥55、56，再分別以管道連接液氨貯槽59的液氨進ロ，液氨貯槽59的液氨排出ロ通過管道及節(jié)流閥58，再以管道與換熱器12的殼程進ロ連接。液氨貯槽穩(wěn)壓閥連接其它エ段。換熱器45、43的下部高于分離器61、63及液氨貯槽的上部。氨氫回收的具體方法利用氮氣循環(huán)膨脹制冷、こ烷或丙烷壓縮后冷凝利用卡諾循環(huán)制冷、渦流管制冷與裝置本身獲得的液體甲烷、液氮、液氨、液氬的蒸發(fā)制冷及產品氫氣返流復熱回收的冷量制冷，井根據(jù)氨氣、甲烷、氮氣、氬氣、氫氣五種氣體沸點及熔點的不同，在22±6 MPa壓カ狀態(tài)下即在氨合成排出氣不降壓的情況下，利用換熱器13、12、11、10、8五個高壓管殼式換熱器，其中換熱器13與換熱器12、
11、10、8管程串聯(lián)，換熱器12、11、10、8管程并聯(lián)，氨合成排出氣先通過換熱器13的管程，然后同時通過換熱器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出氣從20°C左右開始降溫，在出換熱器12、11、10、8管程入分離器18時降溫至65±10°C左右,使氨合成排出氣中的氨氣被液化，通過分離器18在不降壓的情況下分離，分離器18排出的液氨通過節(jié)流閥19進入換熱器12殼程，液氨壓力利用解析氣節(jié)流閥控制在I. 8±0. 6 MPa，節(jié)流閥15把換熱器12管間的液氨液位控制在殼程解析氣出口以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮氣、氬氣、氫氣，同時給換熱器12提供冷量，降低入換熱器12的氨合成排出氣的溫度，然后液氨出換熱器12殼程，利用節(jié)流閥15降壓至O. 2±0. 15 MPa，進入換熱器13的殼程，利用液氨的蒸發(fā)潛熱給換熱器13提供冷量，降低入換熱器13的氨合成排出氣溫度。入換熱器11管程的氨合成排出氣利用丙烷或乙烷壓縮機22壓縮丙烷或乙烷然后進丙烷或乙烷冷卻器16、冷凝后的丙烷或乙烷節(jié)流后入換熱器11給入換熱器11管程的氨合成排出氣提供輔助冷量，利用出換熱器8殼程的氨合成排出氣的壓力降，從22±6 MPa降壓至6± lMPa，利用渦流管17冷端排出的低溫氣體進入換熱器10的殼程給入換熱器10的氨合成排出氣提供冷量，分離器18排出低溫氨合成排出氣入換熱器8的殼程給入換熱器8的氨合成排出氣提供冷量，氨合成排出氣22±6 MPa狀態(tài)下通過冷卻、分離，實現(xiàn)回收氨目的。通過渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣，壓力為6± IMPa,冷氣通過換熱器10殼程為換熱器10提供冷量后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。通過渦流管降壓升溫后的氨合成排出氣，壓力為6±lMPa，熱氣通過渦流管熱端冷卻器冷卻后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。進入換熱器45或換熱器43的氨合成排出氣降溫至一 180±2°C、使氨合成排出氣中的剩余微量氨氣被凍結、同時大部分甲烷、氮氣、氬氣被液化，通過分離器61或分離器63分離后，通過節(jié)流閥60或節(jié)流閥62進入換熱器45或換熱器43的廢液汽化通道蒸發(fā)制冷，為換熱器45或換熱器43提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。出分離器61或63的低溫產品氫氣入換熱器45或43的產品氫氣復熱通道為換熱器45或換熱器43提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。冷量不足部分利用氮氣循環(huán)膨脹制冷通過換熱器45或換熱器43的氮氣冷卻通道為換熱器45或43提供輔助冷量從而降低氨合成排出氣的溫度。氮氣膨脹前首先在換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷。氮氣經過氮氣壓縮機升壓、冷卻后進入增壓膨脹機增壓端增壓，然后進入換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷，然后進入增壓膨脹機制冷端，出增壓膨脹機制冷端進換熱器45或43的氮氣冷卻通道。為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器提供冷量的為循環(huán)水，當循環(huán)水冷量不足或溫度過高時，在串聯(lián)使用液氨蒸發(fā)為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器提供冷量。熔解換熱器45或43被凍結的氨冰利用節(jié)流閥36前(控制節(jié)流閥36的閥前壓力高于閥后壓力)的廢氣(即利用換熱器45或43的廢液汽化通道汽化復熱后的甲烷、氮氣、氬氣的混合氣體，其具體位置是在程控閥39或41與節(jié)流閥36連接的管道上)提供熱量；熔解氨冰的溶解氣排至節(jié)流閥36后面管道37。氨冰被溶解變成液氨后利用換熱器45或換熱器43與液氨貯槽59的位差分別通過管道及程控閥55或56排至液氨貯槽，當液氨貯槽達到設定液位時，節(jié)流閥58打開將液氨排至換熱器12的殼程進口，當液氨貯槽超壓時，液氨貯槽的穩(wěn)壓閥開啟往其它工段卸壓，壓力正常時穩(wěn)壓閥關閉。當換熱器45或換熱器43被凍結或阻力增大時，PLC電腦發(fā)出預先設置好的指令利用節(jié)流閥及程控閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)換熱器45與換熱器43的切換及熔冰工作。其具體切換(先從換熱器45切換到換熱器43)方法是程控閥52、57打開為換熱器43及分離器63升壓(即均壓)、升壓結束后程控閥28打開為換熱器43及分離器63預冷，預冷結束后程控閥28、39、34、47、44關閉，同時程控閥53、49、41、32、42打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)，程控閥52、53、24關閉，同時程控閥25打開。當分離器63液位達到設定液位時節(jié)流閥62開始工作，換熱器43與分離器63進入使用階段。這時換熱器45與分離器61處于熔解氨冰等待階段。熔解氨冰前，程控閥54關閉，同時程控閥55打開，接著程控閥65、38、35與節(jié)流閥60打開，利用出裝置節(jié)流閥36前的廢氣為換熱器45、分離器61提供熱量，熔解氨冰，溶解氣通過程控閥65排至廢氣，一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥55關閉，同時程控閥30與程控閥54打開繼續(xù)溶解氨冰。熔解氨冰結束，程控閥38、35、30、54、65與節(jié)流閥60關閉。熔解氨冰后再次循環(huán)使用換熱器45與分離器61的實施步驟如下程控閥52、54打開為換熱器45、分離器61升壓(即均壓)，升壓后程控閥29打開，為換熱器45及分離器61預冷。預冷結束后程控閥
29、41、49、32、42關閉、同時程控閥39、34、47、53、44打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥52、53、25關閉，同時程控閥24打開。當分離器61液位達到設定液位時節(jié)流閥60開始工作，這時換熱器45與分離器61重新被循環(huán)使用。然后進入換熱器43與分離器63的熔解氨冰、升壓、預冷及工作階段。然后進入下ー個循環(huán)。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的ー種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，包括換熱器13、12、
壓縮機22，丙烷或こ烷冷卻器16，增壓膨脹機制冷端51與增壓膨脹機增壓端50，渦流管
17、渦流管熱端冷卻器9，節(jié)流閥15、19、36、58、60、62、解析氣節(jié)流閥、程控閥24、25、28、29、
30、31、32、33、34、35、38、39、40、41、42、44、47、49、52、53、54、55、56、57、64、65、截止閥2、3、
4、6及上述各種換熱器、各種分離器、液氨貯槽、各種冷卻器、節(jié)流閥、程控閥及截止閥之間的連接管道。其中的換熱器13、12、11、10、8結構為高壓管殼式，每個換熱器分為管程與殼程，換熱器13、11、10、8的管程分別由管程進ロ、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進ロ，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進ロ、管間及殼程出口構成，管間的前端是殼程進ロ，殼程的后端是殼程出口。其中的換熱器12的管程由管程進ロ、管內及管程出口構成，管內的前端是管程進ロ，管內的后端是管程出口，殼程由殼程進ロ、管間、殼程出口及殼程解析氣出ロ構成，管間的前端是殼程進ロ，管間的后端是殼程出口與殼程解析器出口。其中換熱器13、12、11、10、8的管程進ロ均在各自換熱器的上部，換熱器13、12、11、10、8的管程出口均在各自換熱器的下部，換熱器13、12、11、10、8的殼程出口均在各自換熱器的上部一偵牝換熱器13、12、11、10、8的殼程進ロ均在各自換熱器的下部ー側，其中換熱器12的殼程解析ロ出口在換熱器12的上部另ー側，且高于換熱器12的殼程出口。換熱器13、12、11、10、8管程內通過的介質是氨合成排出氣，換熱器13、12、11、10、8殼程通過的介質分別為液氨與氣氨混合物、液氨及解析氣、液體丙烷或こ烷與氣體丙烷或こ烷混合物、分氨后渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣、分氨后的氨合成排出氣。換熱器45、43為五通道招制板翅式換熱器，換熱器45、43分別由氨合成排出氣冷卻通道、廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道、氮氣預冷通道、氮氣冷卻通道構成。每個通道都由進ロ、換熱翅片及出口構成，進ロ在換熱翅片的前端，出口在換熱翅片的后端。其中的氨合成排出氣冷卻通道與氮氣預冷通道的通道進ロ分別在其換熱器上部的不同位置處，通道出口在其換熱器的下部不同位置處，其中的廢液汽化通道、產品氫氣復熱通道及氮氣冷卻通道的通道進ロ在其換熱器的下部另ー不同位置處，通道出口在其換熱器的上部另ー不同位置處。其中的分離器18由氨合成排出氣進ロ、氨合成排出氣出口、液氨排出口構成。其中的液氨貯槽59由液氨進ロ、液氨排出口及穩(wěn)壓閥構成，液氨貯槽59的液氨排出ロ在液氨貯槽59的下部ー側，液氨進ロ在液氨貯槽59的上部，穩(wěn)壓閥在液氨貯槽的上部ー側。其中的分離器61與分離器63分別由氨合成排出氣進口、產品氫氣排出口、廢液排出口、廢氣排出口構成。其中分離器18的氨合成排出氣進口在分離器18的上部，分離器18的氨合成排出氣出口在分離器18的上部一側,分離器18的液氨排出口在分離器18的下部一側。其中的分離器61與分離器63分別由氨合成排出氣進口、產品氫氣排出口、廢液排出口、廢氣排出口構成，其中分離器61的氨合成排出氣進口在分離器61的上部，分離器61的產品氫氣排出口在分離器61的上部一側,分離器61的廢液排出口在分離器61的下部一側，分離器61的廢氣排出口在分離器61的下部，其中分離器63的氨合成排出氣進口在分離器63的上部,分離器63的產品氫氣排出口在分離器63的上部一側，分離器63的廢液排出口在分離器63的下部一側，分離器63的廢氣排出口在分離器63的下部。其中的渦流管由進氣端、熱端、冷端構成，熱端及冷端的前端均為進氣端。其中的增壓膨脹機制冷端與增壓膨脹機增壓端由一套增壓膨脹機的制冷端與增壓端聯(lián)軸構成。換熱器13的管程與換熱器12、11、10、8管程串聯(lián)使用，換熱器12、11、10、8的管程并聯(lián)使用。兩臺五通道板翅式換熱器45、43及其所連接分離器61、63輪流切換使用。氨合成排出氣在高壓22±6 MPa狀態(tài)下被冷卻并分離回收氨氣的流程路線為氨合成排出氣接換熱器13管程進口，然后換熱器13管程出口分別接換熱器12、11、10、8管程進口，換熱器 12、11、10、8管程出口分別接分尚器18氨合成排出氣進口。出分尚器18的氨合成排出氣接換熱器8殼程進口，出換熱器8殼程出口的氨合成排出氣接渦流管17進氣端，出渦流管冷端氨合成排出氣降壓至6± IMPa，然后接管道20，出管道20接換熱器10殼程進口，出換熱器10殼程出口與管道21連接，渦流管熱端氨合成排出氣降壓至6±lMPa，然后接渦流管熱端冷卻器9，渦流管熱端冷卻器9接管道21。冷卻器9接管道21氣體混合后通過管道21及程控閥分別接換熱器45氨合成排出氣冷卻通道與換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道。氨合成排出氣微量氨氣被凍結及回收氫氣的流程路線為換熱器10殼程出口的氨合成排出氣與渦流管熱端冷卻器的氨合成排出氣在管道21混合后通過管道21及程控閥分別接換熱器45氨合成排出氣冷卻通道與換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道。然后在6± IMPa壓力狀態(tài)下氨合成排出氣繼續(xù)被冷卻至一 180±2°C。實現(xiàn)凍結氨合成排出氣的剩余微量氨氣，液化甲烷、氮氣、氬氣，分離液體甲烷、液氮、液氬，從而達到回收氫氣的目的。為換熱器13、
12、11、10、8、45、43提供冷量的方式分別為分離器18液氨排出口排出的液氨通過換熱器12殼程釋放出解析氣后入換熱器13殼程蒸發(fā)制冷，分離器18液氨排出口排出的液氨入換熱器12殼程換熱制冷，壓縮機22壓縮的丙烷或乙烷經丙烷或乙烷冷卻器16冷凝后入換熱器11殼程利用液體丙烷或乙烷蒸發(fā)制冷，氨合成排出氣通過換熱器8殼程后利用渦流管17獲得低溫氣體后為換熱器10提供冷量,分離器18排出的低溫氨合成排出氣入換熱器8殼程為換熱器8提供冷量，增壓膨脹機制冷端51排出的低溫氣體、分離器61廢液排出口排出的液體甲燒、液氮、液気蒸發(fā)制冷及分離器61產品氫氣排出口排出的低溫產品氫氣為換熱器45提供冷量、增壓膨脹機制冷端51排出的低溫氣體、分離器63廢液排出口排出的液體甲燒、液氮、液IS蒸發(fā)制冷及分離器63產品氫氣排出口排出的低溫產品氫氣為換熱器43提供冷量。為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器提供冷量的為循環(huán)水，當循環(huán)水冷量不足或溫度過高時，在串聯(lián)采用用液氨蒸發(fā)提供冷量。具體連接方式具體方式為氨合成排出氣接換熱器13管程進口，換熱器13管程出口分別通過管道及截止閥2、3、4、6、再分別以管道接換熱器12、11、10、8的管程進口，換熱器12、11、10、8的管程出口分別通過管道接分離器18的氨合成排出氣進口。分離器18的液氨排出口通過管道及節(jié)流閥19、再以管道與換熱器12的殼程進ロ連接。換熱器11的殼程出ロ通過管道與丙烷或こ烷壓縮機22連接。丙烷或こ烷壓縮機通過管道與丙烷或こ烷冷卻器16連接。丙烷或こ烷冷卻器16通過管道與換熱器11殼程進ロ連接。換熱器13殼程出口通過管道14與產品氣氨連接。換熱器12的殼程解析氣出ロ通過管道I與解析氣連接。換熱器12的殼程出ロ通過管道及節(jié)流閥15、再以管道與換熱器13殼程進ロ連接。分離器18的氨合成排出氣出ロ通過管道7連接換熱器8的殼程進ロ，換熱器8的殼程出ロ通過管道連接渦流管進氣端，渦流管的熱端通過管道5連接渦流管熱端冷卻器9，渦流管的冷端通過管道20與換熱器10殼程進ロ連接，換熱器10的殼程出ロ通過管道一端與渦流管熱端冷卻器連接，另一端通過管道21及程控閥24、25分別與換熱器45、43的氨合成排出氣冷卻通道連接。換熱器45、43的氨合成排出氣冷卻通道分別通過管道及程控閥54、57連接分離器61、63的氨合成排出氣進ロ，分離器61的產品氫氣排出ロ通過管道及程控閥52再以管道與分離器63的產品氫氣排出ロ連接。分離器61的產品氫氣排出ロ通過管道連接換熱器45的產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥34、再以管道23連接產品氫氣。分離器63的產品氫氣排出ロ通過管道連接換熱 器43的產品氫氣復熱通道、再以管道及程控閥32、再以管道23連接產品氫氣。分離器61的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥60、再以管道接換熱器45的廢液汽化通道、再以程控閥39、再以管道及節(jié)流閥36、再以管道37連接廢氣。分離器63的廢液排出ロ通過管道及節(jié)流閥62，再以管道接換熱器43的廢液汽化通道，再以程控閥41，再以管道及節(jié)流閥36，再以管道37連接廢氣。分離器61的廢氣排出ロ通過管道及程控閥65、再以管道接管道37至廢氣。分離器63的廢氣排出ロ通過管道及程控閥64、再以管道接管道至廢氣。換熱器45的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進ロ分別以管道及程控閥38、35、30、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器43的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進ロ分別以管道及程控閥40、33、31、再分別以管道連接節(jié)流閥36。換熱器45氨合成排出氣冷卻通道進ロ通過管道、程控閥29、再以管道23連接產品氫氣。換熱器43氨合成排出氣冷卻通道進ロ通過管道、程控閥28、再以管道23連接產品氫氣。換熱器45與43的氨合成排出氣冷卻通道出ロ分別通過管道及程控閥55、56，再分別以管道連接液氨貯槽59的液氨進ロ，液氨貯槽59的液氨排出ロ通過管道及節(jié)流閥58，再以管道與換熱器12的殼程進ロ連接。換熱器45、43的下部高于分離器61、63及液氨貯槽的上部。液氨貯槽穩(wěn)壓閥連接其它管道。氮氣壓縮機22通過管道與氮氣冷卻器16連接，氮氣冷卻器16通過管道與增壓膨脹機增壓端連接50，增壓膨脹機增壓端50通過管道分別與換熱器45、43的氮氣預冷通道連接。換熱器45的氮氣預冷通道通過管道及程控閥44、再以管道與增壓膨脹機制冷端51連接。換熱器43的氮氣預冷通道通過管道及程控閥42、再以管道與增壓膨脹機制冷端51連接。增壓膨脹機制冷端分別通過管道及程控閥47、49分別與換熱器45、43的氮氣冷卻通道連接，換熱器45、43的氮氣冷卻通道分別通過管道與氮氣壓縮機27連接。換熱器45與43的氨合成排出氣冷卻通道出ロ分別通過管道及程控閥55、56，再分別以管道連接液氨貯槽59的液氨進ロ，液氨貯槽59的液氨排出ロ通過管道及節(jié)流閥58，再以管道與換熱器12的殼程進ロ連接。換熱器45、43的下部高于分離器61、63及液氨貯槽59的上部。液氨貯槽的穩(wěn)壓閥連接其它エ段。所有節(jié)流閥與程控閥通過管道與儀表空氣連接，同時通過信號線路與一臺PLC控制電腦連接。本發(fā)明所述的ー種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，其具體方法是利用氮氣循環(huán)膨脹制冷、こ烷或丙烷壓縮后冷凝利用卡諾循環(huán)制冷、渦流管制冷與裝置本身獲得的液體甲烷、液氮、液氨、液氬的蒸發(fā)制冷及產品氫氣返流復熱回收的冷量制冷，并根據(jù)氨氣、甲燒、氮氣、気氣、氫氣五種氣體沸點及熔點的不同，在22±6 MPa壓カ狀態(tài)下即在氨合成排出氣不降壓的情況下，利用換熱器13、
12、11、10、8五個高壓管殼式換熱器，其中換熱器13與換熱器12、11、10、8管程串聯(lián)，換熱器
12、11、10、8管程并聯(lián)，氨合成排出氣先通過換熱器13的管程，然后同時通過換熱器12、11、10、8的管程，先把氨合成排出氣從20°C左右開始降溫，在出換熱器12、11、10、8管程入分離器18時降溫至65±10°C左右，使氨合成排出氣 中的氨氣被液化，通過分離器18在不降壓的情況下分離，分離器18排出的液氨通過節(jié)流閥19進入換熱器12殼程，液氨壓カ利用解析氣節(jié)流閥控制在I. 8±0. 6 MPa，節(jié)流閥15把換熱器12管間的液氨液位控制在殼程解析氣出ロ以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮氣、氬氣、氫氣，同時給換熱器12提供冷量，降低入換熱器12的氨合成排出氣的溫度，然后液氨出換熱器12殼程，利用節(jié)流閥15降壓至
0.2±0. 15 MPa，進入換熱器13的殼程，利用液氨的蒸發(fā)潛熱給換熱器13提供冷量，降低入換熱器13的氨合成排出氣溫度。入換熱器11管程的氨合成排出氣利用丙烷或こ烷壓縮機22壓縮丙烷或こ烷然后進丙烷或こ烷冷卻器16、冷凝后的丙烷或こ烷節(jié)流后入換熱器11給入換熱器11管程的氨合成排出氣提供輔助冷量，利用出換熱器8殼程的氨合成排出氣的壓カ降，從22±6 MPa降壓至6±lMPa，利用渦流管17冷端排出的低溫氣體進入換熱器10的殼程給入換熱器10的氨合成排出氣提供冷量，分離器18排出低溫氨合成排出氣入換熱器8的殼程給入換熱器8的氨合成排出氣提供冷量，氨合成排出氣22±6 MPa狀態(tài)下通過冷卻、分離，實現(xiàn)回收氨目的。通過渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣，壓カ為6±lMPa，冷氣通過換熱器10殼程為換熱器10提供冷量后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。通過渦流管降壓升溫后的氨合成排出氣，壓カ為6 土 IMPa，熱氣通過渦流管熱端冷卻器冷卻后進入換熱器45或43氨合成排出氣冷卻通道。進入換熱器45或換熱器43的氨合成排出氣降溫至一 180±2°C、使氨合成排出氣中的剰余微量氨氣被凍結、同時大部分甲烷、氮氣、氬氣被液化，通過分離器61或分離器63分離后，通過節(jié)流閥60或節(jié)流閥62進入換熱器45或換熱器43的廢液汽化通道蒸發(fā)制冷，為換熱器45或換熱器43提供冷量。出分離器61或63的低溫產品氫氣入換熱器45或43的產品氫氣復熱通道為換熱器45或換熱器43提供冷量。冷量不足部分利用氮氣循環(huán)膨脹制冷通過換熱器45或換熱器43的氮氣冷卻通道為換熱器45或43提供輔助冷量；氮氣膨脹前首先在換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道預冷。氮氣經過氮氣壓縮機升壓、冷卻后進入增壓膨脹機增壓端增壓，然后進入換熱器45或換熱器43的氮氣預冷通道，然后進入增壓膨脹機制冷端，出增壓膨脹機制冷端分別進換熱器45或43的氮氣冷卻通道。熔解換熱器45或43被凍結的氨冰利用節(jié)流閥36前的廢氣(即汽化復熱后的甲烷、氮氣、氬氣的混合氣體)提供熱量；熔解氨冰的溶解氣排至節(jié)流閥36后面的管道(即管道37)。氨冰被溶解變成液氨后分別通過管道及程控閥55或56排至液氨貯槽59，當液氨貯槽59達到設定液位吋，節(jié)流閥58打開將液氨排至換熱器12的殼程進ロ，當液氨貯槽59超壓時，液氨貯槽59的穩(wěn)壓閥打開向其它エ段卸壓。當換熱器45或換熱器43被凍結或阻力増大吋，PLC電腦發(fā)出預先設置好的指令利用節(jié)流閥及程控閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)換熱器45與換熱器43的切換及熔冰工作。其具體切(先從換熱器45切換到換熱器43)換方法是程控閥52、57打開為換熱器43及分離器63升壓(即均壓)、升壓結束后程控閥28打開為換熱器43及分離器63預冷，預冷結束后程控閥28、39、34、47、44關閉，同時程控閥53、49、41、32、42打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)，程控閥52、53、24關閉，同時程控閥25打開。當分離器63液位達到設定液位時節(jié)流閥62開始工作，換熱器43與分離器63進入使用階段。這時換熱器45與分離器61處于熔解氨冰等待階段。熔解氨冰前，程控閥54關閉，同時程控閥55打開，接著程控閥65、38、35與節(jié)流閥60打開，利用出裝置節(jié)流閥36前的廢氣為換熱器45、分離器61提供熱量，熔解氨冰，溶解氣通過程控閥65排至管道37至廢氣，一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥55關閉，同時程控閥30與程控閥54打開繼續(xù)溶解氨冰。熔解氨冰結束，程控閥
38、35、30、54、65與節(jié)流閥60關閉。熔解氨冰后再次循環(huán)使用換熱器45與分離器61的實施步驟如下程控閥52、54打開為換熱器45、分離器61升壓(即均壓)，升壓后程控閥29打開，為換熱器45及分離器61預冷。預冷結束后程控閥29、41、49、32、42關閉、同時程控閥
39、34、47、53、44打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥52、53、25關閉，同時程控閥24打開。當分離器61液位達到設定液位時節(jié)流閥60開始工作，這時換 熱器45與分離器61重新被循環(huán)使用。然后進入換熱器43與分離器63的熔解氨冰、升壓、預冷及工作階段。然后進入下一個循環(huán)。本發(fā)明所述的氨氫回收裝置及氨氫回收的方法采用高壓管殼式換熱器五臺，換熱器13管程分別與換熱器12、11、10、8的管程串聯(lián)使用，換熱器12的管程與換熱器11、10、8的管程并聯(lián)使用。液氨貯槽一臺。五通道板翅式換熱器兩臺，其中換熱器45與43由于氨氣在被冷卻低于一 77°C時會結冰成固體，換熱器45或43長時間使用會因微量氨氣結冰被堵塞或使其換熱效率低下，所以換熱器45與43及其所連接分離器61與63設置為并聯(lián)，輪流切換使用。當換熱器45與分離器61使用時，換熱器43與分離器63依次經過熔解氨冰、升壓、預冷狀態(tài)。當換熱器45換熱效率低下時，切換使用換熱器43與分離器63。同時換熱器45與分離器61依次經過熔解氨冰、升壓、預冷狀態(tài)。周而復始。換熱器45、分離器61與換熱器43、分離器63的切換及熔解氨冰采用PLC控制，利用節(jié)流閥與程控閥實現(xiàn)。方法及裝置配有一臺氮氣壓縮機27，一臺氮氣冷卻器26，一臺丙烷或乙烷壓縮機22，一臺丙烷或乙烷冷卻器16，一臺增壓膨脹機制冷端51，一臺增壓膨脹機增壓端50，一只渦流管，高壓管殼式換熱器13、12、11、10、8各一臺，五通道板翅式換熱器45、43各一臺，一臺液氨分離器18,兩臺液體分離器61、63，一臺液氨忙槽59。具體方式為氨合成排出氣接換熱器13管程進口，換熱器13管程出口并聯(lián)接截止閥2、3、4、6，截止閥
2、3、4、6分別接換熱器12、11、10、8的管程進口，換熱器12、11、10、8管程出口并聯(lián)接分離器18的氨合成排出氣進口，分離器18氨合成排出氣出口接管道7，管道7接換熱器8的殼程進口，換熱器8的殼程出口接渦流管17進氣端，渦流管17冷端接管道20，管道20接換熱器10的殼程進口，換熱器10的殼程出口接管道21，同時接渦流管熱端冷卻器9。渦流管熱端冷卻器接渦流管熱端。分離器18液氨排出口接節(jié)流閥19，節(jié)流閥19接換熱器12的殼程進口，換熱器12殼程解析氣出口接管道I即解析氣，換熱器殼程出口接節(jié)流閥15，節(jié)流閥15接換熱器13殼程進口，換熱器13殼程出口接管道14即產品氣氨。丙烷或乙烷壓縮機22分別接丙烷或乙烷冷卻器16與換熱器11殼程出口，丙烷或乙烷冷卻器16接換熱器11殼程進口。渦流管熱端接管道5，管道5接渦流管熱端冷卻器9，渦流管熱端冷卻器9接管道21，管道21并聯(lián)接程控閥24與25，程控閥24串聯(lián)接換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道、程控閥54、分離器61氨合成排出氣進口。程控閥25串聯(lián)接換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道、程控閥57、分離器63的氨合成排出氣進口。分離器61串聯(lián)接管道46、換熱器45的產品氫氣復熱通道、程控閥34、管道23、產品氫氣。分離器63串聯(lián)接管道48、換熱器43的產品氫氣復熱通道、程控閥32、管道23、產品氫氣。分離器61串聯(lián)接節(jié)流閥60、換熱器45的廢液汽化通道、程控閥39、節(jié)流閥36、管道37、廢氣。分離器63串聯(lián)接節(jié)流閥62、換熱器43的廢液汽化通道、程控閥41、節(jié)流閥36、管道37、廢氣。分離器61串聯(lián)接程控閥65、管道37。分離器63串聯(lián)接程控閥64、管道37。節(jié)流閥36分別接程控閥30、35、38、31、33、40。程控閥38、35、30、40、33、31分別接換熱器45的廢液汽化通道、換熱器45的產品氫氣復熱通道、換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道、換熱器43的廢液汽化通道、換熱器43的產品氫氣復熱通道、換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道。管道23接程控閥29、28，程控閥29、28分別接換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道進ロ、換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道進ロ。管道48接程控閥52，程控閥52接管道46。程控閥53接分別接換熱器45與換熱器43的廢液汽化通道。氮氣壓縮機27接氮氣冷卻器26，氮氣冷卻器26接增壓膨脹機增壓端50，增壓膨脹機增壓端50并聯(lián)接換熱器45、43的氮氣預冷通道，換熱器45的氮氣預冷通道接程控閥44，換熱器43的氮氣預冷通道接程控閥42，程控閥44與程控閥42并聯(lián)接增壓膨脹機制冷端51，增壓膨脹機制冷端51分別接程控閥47、49。程控閥49串聯(lián)接換熱器43的氮氣冷卻通道、氮氣壓縮機27，程控閥47串聯(lián)接換熱器45的氮氣冷卻通道、氮氣壓縮機27。液氨貯槽穩(wěn)壓閥連接其它エ段。液氨貯槽液氨排出ロ通過節(jié)流閥58接換熱器12的殼程進 ロ。液氨貯槽液氨進ロ通過管道，再通過程控閥55，再通過管道與換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道出口連接。液氨貯槽液氨進ロ通過管道，再通過程控閥56，再通過管道與換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道出ロ連接。氨合成排出氣進入換熱器13的管程，壓カ控制在22±6 MPa，溫度在20°C左右，氨合成排出氣被裝置分離器18經換熱器12殼程排至換熱器13殼程的液氨蒸發(fā)制冷，氨合成排出氣出換熱器13管程，然后并聯(lián)入換熱器12、11、10、8的管程、分別利用分離器18排出液氨入換熱器12殼程換熱制冷，丙烷或こ烷壓縮機22壓縮的丙烷或こ烷經丙烷或こ烷冷卻器冷凝后入換熱器11殼程利用液體丙烷或こ烷的蒸發(fā)制冷，氨合成排出氣通過渦流管17獲得低溫氣體入換熱器10殼程為換熱器10提供冷量，分離器18氨合成排出氣出ロ排出的低溫氨合成排出氣入換熱器8殼程為換熱器8提供冷量，氨合成排出氣并聯(lián)出換熱器12、11、10、8的管程后，溫度降至65±10°C左右，被冷凝液氨入分離器18分離后，分離器18分離出的液氨通過節(jié)流閥19進入換熱器12的殼程，液氨壓カ利用解析氣節(jié)流閥控制在I. 8±0. 6 MPa，節(jié)流閥15把換熱器12管間的液氨液位控制在殼程解析氣出ロ以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮氣、氬氣、氫氣，同時給換熱器12提供冷量，降低入換熱器12的氨合成排出氣的溫度，然后液氨出換熱器12殼程，利用節(jié)流閥15降壓至0.2±0. 15 MPa，進入換熱器13的殼程，利用液氨的蒸發(fā)潛熱給換熱器13提供冷量，降低入換熱器13的氨合成排出氣溫度。液氨汽化后出裝置去氣氨產品。分離氨后的氨合成排出氣依次經過換熱器8的殼程、渦流管17、換熱器10的殼程后，出換熱器10殼程進入換熱器45的氨合成排出氣冷卻通道或換熱器43的氨合成排出氣冷卻通道，利用分離器61或分離器63排出的液體甲烷、液氮、液氬蒸發(fā)制冷、產品氫氣返流復熱回收冷量制冷、增壓膨脹機制冷端51排出的低溫氣體制冷。氨合成排出氣被冷卻至一180±2°C。氨合成排出氣剩余微量氨被凍結在換熱器45或43的翅片上，甲烷、氮氣、氬氣大部分被液化分離，剩余的氫氣通過換熱器45或換熱器43復熱回收冷量后出裝置去產品氫氣。分離器61或分離器63廢液排出ロ排出的液體甲烷、液氮、液氬通過節(jié)流閥60或節(jié)流閥62進入換熱器45或換熱器43，發(fā)揮液體甲烷、液氮、液氬的蒸發(fā)制冷作用為換熱器45或換熱器43提供冷量。氮氣壓縮機27排出的氮氣經冷卻器26冷卻后入增壓膨脹機增壓端50增壓后，然后入換熱器45或換熱器43預冷，出換熱器45或換熱器43的氮氣入增壓膨脹機膨脹制冷端51，出增壓膨脹機膨脹制冷端51的低溫氣體入換熱器45或換熱器43，提供冷量后入氮氣壓縮機27重新壓縮后循環(huán)利用。當換熱器45與換熱器43阻力增大或換熱效率低下需要切換時，實施步驟入下PLC電腦發(fā)出預先設置好指令利用節(jié)流閥及程控閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)換熱器45與換熱器43的切換及熔冰工作。其具體切換(先從換熱器45切換到換熱器43)方法是程控閥52、57打開為換熱器43及分離器63升壓(即均壓)、升壓結束后程控閥28打開為換熱器43及分離器63預冷，預冷結束后程控閥28、39、34、47、44關閉，同時程控閥53、49、41、32、42打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)，程控閥52、53、24關閉，同時程控閥25打開。當分離器63液位達到設定液位時節(jié)流閥62開始工作，換熱器43與分離器63進入使用階段。這時換熱器45與分離器61處于熔解氨冰等待階段。熔解氨冰前，程控閥54關閉，同時程控閥55打開，接著程控閥65、38、35與節(jié)流閥60打開，利用出裝置節(jié)流閥36前的廢氣為換熱器45、分離器61提供熱量，熔解氨冰，溶解氣通過程控閥65排至廢氣，一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥55關閉，同時程控閥30與程控 閥54打開繼續(xù)溶解氨冰。熔解氨冰結束，程控閥38、35、30、54、65與節(jié)流閥60關閉。熔解氨冰后再次循環(huán)使用換熱器45與分離器61的實施步驟如下程控閥52、54打開為換熱器45、分離器61升壓(即均壓)，升壓后程控閥29打開，為換熱器45及分離器61預冷。預冷結束后程控閥29、41、49、32、42關閉、同時程控閥39、34、47、53、44打開。一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥52、53、25關閉，同時程控閥24打開。當分離器61液位達到設定液位時節(jié)流閥60開始工作，這時換熱器45與分離器61重新被循環(huán)使用。然后進入換熱器43與分離器63的熔解氨冰、升壓、預冷及工作階段。然后進入下一個循環(huán)。采用本發(fā)明所述一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法的技術方案，整體結構和技術流程簡單，自動化程度高，穩(wěn)定性好，效益高。
權利要求
1.一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，其特征在于利用氮氣循環(huán)膨脹制冷、乙烷或丙烷壓縮后冷凝利用卡諾循環(huán)制冷、渦流管制冷與裝置本身獲得的液體甲烷、液氮、液氨、液氬的蒸發(fā)制冷及產品氫氣返流復熱回收的冷量制冷，并根據(jù)氨氣、甲烷、氮氣、氬氣、氫氣五種氣體沸點及熔點的不同，在22±6 MPa壓力狀態(tài)下即在氨合成排出氣不降壓的情況下，利用換熱器(13)、(12)、(11)、(10)、(8)五個高壓管殼式換熱器，其中換熱器(13)與換熱器(12)、(11)、(10)、(8)管程串聯(lián)，換熱器(12)、(11)、(10)、(8)管程并聯(lián)，氨合成排出氣先通過換熱器(13)的管程，然后同時通過換熱器(12)、(11)、(10)、(8)的管程，先把氨合成排出氣從20°C左右開始降溫，在出換熱器(12)、(11)、(10)、(8)管程入分離器(18)時降溫至65± 10°C左右，使氨合成排出氣中的氨氣被液化，通過分離器(18)在不降壓的情況下分離，分離器(18)排出的液氨通過節(jié)流閥(19)進入換熱器(12)殼程，液氨壓力利用解析氣節(jié)流閥控制在I. 8±0. 6 MPa，節(jié)流閥(15)把換熱器(12)管間的液氨液位控制在殼程解析氣出口以下，解析溶解在液氨中的甲烷、氮氣、氬氣、氫氣，同時給換熱器(12)提供冷量，降低入換熱器(12)的氨合成排出氣的溫度，然后液氨出換熱器(12)殼程，利用節(jié)流閥(15)降壓至·0.2±0. 15 MPa，進入換熱器(13)的殼程，利用液氨的蒸發(fā)潛熱給換熱器(13)提供冷量，降低入換熱器(13)的氨合成排出氣溫度；入換熱器(11)管程的氨合成排出氣利用丙烷或乙烷壓縮機(22)壓縮丙烷或乙烷然后進丙烷或乙烷冷卻器(16)、冷凝后的丙烷或乙烷節(jié)流后入換熱器(11)給入換熱器(11)管程的氨合成排出氣提供輔助冷量，利用出換熱器(8 )殼程的氨合成排出氣的壓力降，從22±6 MPa降壓至6±lMPa，利用渦流管(17)冷端排出的低溫氣體進入換熱器(10)的殼程給入換熱器(10)的氨合成排出氣提供冷量，分離器(18)排出低溫氨合成排出氣入換熱器(8)的殼程給入換熱器(8)的氨合成排出氣提供冷量，氨合成排出氣22±6 MPa狀態(tài)下通過冷卻、分離，實現(xiàn)回收氨目的；通過渦流管降壓降溫后的氨合成排出氣，壓力為6± IMPa,冷氣通過換熱器(10)殼程為換熱器(10)提供冷量后進入換熱器(45)或(43)氨合成排出氣冷卻通道；通過渦流管降壓升溫后的氨合成排出氣，壓力為6 土 IMPa，熱氣通過渦流管熱端冷卻器冷卻后進入換熱器(45 )或(43 )氨合成排出氣冷卻通道；進入換熱器(45)或換熱器(43)的氨合成排出氣降溫至一180±2°C、使氨合成排出氣中的剩余微量氨氣被凍結、同時大部分甲烷、氮氣、氬氣被液化，通過分離器(61)或分離器(63 )分離后，通過節(jié)流閥(60 )或節(jié)流閥(62 )進入換熱器(45 )或換熱器(43 )的廢液汽化通道蒸發(fā)制冷，為換熱器(45 )或換熱器(43 )提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度；出分離器(61)或(63)的低溫產品氫氣入換熱器(45)或(43)的產品氫氣復熱通道為換熱器(45)或換熱器(43)提供冷量從而降低氨合成排出氣的溫度；冷量不足部分利用氮氣循環(huán)膨脹制冷通過換熱器(45)或換熱器(43)的氮氣冷卻通道為換熱器(45)或(43)提供輔助冷量從而降低氨合成排出氣的溫度；氮氣膨脹前首先在換熱器(45)或換熱器(43)的氮氣預冷通道預冷；氮氣經過氮氣壓縮機升壓、冷卻后進入增壓膨脹機增壓端增壓，然后進入換熱器(45)或換熱器(43)的氮氣預冷通道預冷，然后進入增壓膨脹機制冷端，出增壓膨脹機制冷端進換熱器(45)或(43)的氮氣冷卻通道；為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器提供冷量的為循環(huán)水，當循環(huán)水冷量不足或溫度過高時，在串聯(lián)使用液氨蒸發(fā)為氮氣冷卻器、渦流管熱端冷卻器、丙烷或乙烷冷卻器提供冷量；熔解換熱器(45)或(43)被凍結的氨冰利用節(jié)流閥(36)前(控制節(jié)流閥(36)的閥前壓力高于閥后壓力)的廢氣(即利用換熱器(45)或(43)的廢液汽化通道汽化復熱后的甲烷、氮氣、氬氣的混合氣體，其具體位置是在程控閥(39)或(41)與節(jié)流閥(36)連接的管道上)提供熱量；熔解氨冰的溶解氣排至節(jié)流閥(36 )后面管道(37 );氨冰被溶解變成液氨后利用換熱器(45 )或換熱器(43 )與液氨貯槽(59)的位差分別通過管道及程控閥(55)或(56)排至液氨貯槽，當液氨貯槽達到設定液位時，節(jié)流閥(58)打開將液氨排至換熱器(12)的殼程進口，當液氨貯槽超壓時，液氨貯槽的穩(wěn)壓閥開啟 往其它工段卸壓，壓力正常時穩(wěn)壓閥關閉；當換熱器(45)或換熱器(43)被凍結或阻力增大時，PLC電腦發(fā)出預先設置好的指令利用節(jié)流閥及程控閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)換熱器(45)與換熱器(43)的切換及熔冰工作；其具體切換先從換熱器(45)切換到換熱器(43)方法是程控閥(52)、(57)打開為換熱器(43)及分離器(63)升壓(即均壓)、升壓結束后程控閥(28)打開為換熱器(43)及分離器(63)預冷，預冷結束后程控閥(28)、(39)、(34)、(47)、(44)關閉，同時程控閥(53)、(49)、(41)、(32)、(42)打開；一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)，程控閥(52)、(53)、(24)關閉，同時程控閥(25)打開；當分離器(63)液位達到設定液位時節(jié)流閥(62)開始工作，換熱器(43)與分離器(63)進入使用階段；這時換熱器(45)與分離器(61)處于熔解氨冰等待階段；熔解氨冰前，程控閥(54)關閉，同時程控閥(55)打開，接著程控閥(65)、(38)、(35)與節(jié)流閥(60)打開，利用出裝置節(jié)流 閥(36)前的廢氣為換熱器(45)、分離器(61)提供熱量，熔解氨冰，溶解氣通過程控閥(65)排至廢氣，一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥(55)關閉，同時程控閥(30 )與程控閥(54 )打開繼續(xù)溶解氨冰；熔解氨冰結束，程控閥(38 )、( 35 )、( 30 )、( 54 )、( 65 )與節(jié)流閥(60)關閉；熔解氨冰后再次循環(huán)使用換熱器(45)與分離器(61)的實施步驟如下程控閥(52)、(54)打開為換熱器(45)、分離器(61)升壓(即均壓)，升壓后程控閥(29)打開，為換熱器(45)及分離器(61)預冷；預冷結束后程控閥(29)、(41)、(49)、(32)、(42)關閉、同時程控閥(39 )、( 34)、( 47 )、( 53 )、( 44)打開；一段時間后(具體時間間隔以裝置具體情況設定)程控閥(52)、(53)、(25)關閉，同時程控閥(24)打開；當分離器(61)液位達到設定液位時節(jié)流閥(60 )開始工作，這時換熱器(45 )與分離器(61)重新被循環(huán)使用；然后進入換熱器(43)與分離器(63)的熔解氨冰、升壓、預冷及工作階段；然后進入下一個循環(huán)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，其特征在于在高壓22±6 MPa壓力狀態(tài)下即氨合成排出氣壓力不降的情況下使氨合成排出氣降溫至65±10°C，然后高壓下分離，實現(xiàn)先回收氨氣的目的，然后在降壓至6±lMPa壓力狀態(tài)下使合成排出氣降溫至一 180±2°C，凍結氨氣、液化甲烷、氮氣、氬氣進而回收氫氣；考慮到氨氣的熔點為一 77°C,低于一 77°C時氨氣就會結冰堵塞后段五通道板翅式換熱器(45)、(43)、但為了進一步液化氨合成排出氣中的氮氣、甲烷、氬氣以便回收氫氣，所以必須把溫度降至一 180 ± 2°C、為了防止五通道板翅式換熱器中的微量氨氣結冰造成堵塞或換熱效率低下、本發(fā)明在后段五通道板翅式換熱器采用了兩個換熱器(45)與(43)并聯(lián)，并且根據(jù)其換熱效率或阻力的變化輪流切換使用并輪流熔解氨冰、輪流均壓及輪流預冷的方法、實現(xiàn)裝置的長周期連續(xù)運行；液位及壓力的控制采用節(jié)流閥或調節(jié)閥實現(xiàn)，兩個五通道板翅式換熱器輪流切換使用、輪流熔解氨冰、輪流均壓并輪流預冷采用程控閥及節(jié)流閥有規(guī)律的開關實現(xiàn)。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，其特征在于分離器(61)的產品氫氣排出口通過管道及程控閥(52 )再以管道與分離器(63 )的產品氫氣排出口連接。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，換熱器(12)的殼程解析氣出口通過管道(I)連接到解析氣。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，其特征在于換熱器(45)、(43)的下部高于分離器(61)、(63)及液氨貯槽的上部。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，其特征在于換熱器(45)的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進口分別以管道及程控閥(38)、(35)、(30)、再分別以管道連接節(jié)流閥(36);換熱器(43)的廢液汽化通道出口、產品氫氣復熱通道出口、氨合成排出氣冷卻通道進口分別以管道及程控閥(40)、(33)、(31)、再分別以管道連接節(jié)流閥(36)。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，其特征在于換熱器(8)的殼程出口接渦流管(17 )進氣端，渦流管(17 )冷端接管道(20 )，管道(20 )接換熱器(10 )的殼程進口，換熱器(10)的殼程出口接管道(21)，同時接渦流管熱端冷卻器(9)。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，其特征在于換熱器(45)與(43)的氨合成排出氣冷卻通道出口分別通過管道及程控閥(55)、(56)，再分別以管道連接液氨貯槽(59)的液氨進口，液氨貯槽(59)的液氨排出口通過管道及節(jié)流閥(58)，再以管道與換熱器(12)的殼程進口連接。
9.根據(jù)權利要求I所述的一種氨氫回收裝置，其特征在于換熱器(45)的廢液汽化通道進口通過管道及程控閥(53 )，再以管道接換熱器(43 )廢液汽化通道進口。
全文摘要
一種氨氫回收裝置及氨氫回收的方法，在氨合成排出氣降壓前即與氨合成崗位等壓的狀態(tài)下冷卻并分離氨合成排出氣中氨，并且利用液氨的蒸發(fā)制冷與液體丙烷或乙烷的蒸發(fā)制冷及渦流管的降溫效應制冷來冷卻降壓前的氨合成排出氣。采用五臺高壓管殼式換熱器、兩臺五通道板翅式換熱器、三臺分離器、一臺液氨貯槽、一臺丙烷或乙烷壓縮機、一臺丙烷或乙烷冷卻器、一臺氮氣壓縮機、一臺氮氣冷卻器、一臺增壓膨脹機制冷端、一臺增壓膨脹機增壓端、一只渦流管，一臺渦流管熱端冷卻器，利用氮氣循環(huán)膨脹輔助制冷，凍結氨氣、液化甲烷、氮氣、氬氣進而回收氫氣。采用本發(fā)明的技術方案，整體結構和技術流程簡單，自動化程度高，穩(wěn)定性好，效益高。
文檔編號C01B3/50GK102795642SQ201210290039
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權日2012年8月15日
發(fā)明者吳啟 申請人:吳啟