一种LNG富余氮氢气制氢装置的制作方法

一种lng富余氮氢气制氢装置
技术领域
1.本实用新型涉及制氢装置领域，具体涉及一种lng富余氮氢气制氢装置。


背景技术：

2.传统焦化粗苯加氢制氢装置采用焦炉煤气制氢，利用化产回收工段净化后的焦炉煤气作为制氢原料，依次经过制氢系统预净化塔净化、煤气压缩机一级升压、预处理塔净化、煤气压缩机二三级升压、变压吸附塔吸附、脱氧干燥和产品氢气缓冲罐，分离出产品氢气，用于苯加氢加氢单元补氢使用，其制氢工序复杂，净化工序吸附剂更换频繁，设备能耗高等问题。


技术实现要素：

3.鉴于上述技术问题和缺点，本实用新型的目的在于提供一种lng富余氮氢气制氢装置,该装置将制氢原料气改为lng工段的富余氮氢气尾气，经氮氢气压缩机一、二级压缩升压后，送至psa变压吸附单元、脱氧干燥单元，分离出合格的产品氢气，采用lng工段的富余氮氢气尾气制氢，原料气不经过预净化、预处理，降低了预净化、预处理日常操作风险和频率，改善了现场作业环境，延长了预净化预处理吸附剂使用寿命。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种lng富余氮氢气制氢装置，包括氮氢气管、氮氢气压缩机、psa变压吸附单元；其中，所述氮氢气管的一端与lng的液化装置连接，另一端与氮氢气压缩机连接，所述氮氢气压缩机的出口设有总出口管，总出口管通过压缩机二回管与氮氢气管连通，所述总出口管上设有第一调节阀，压缩机二回管上设有第二调节阀，所述总出口管与1号制氢出口管、2号制氢出口管连通，所述1号制氢出口管与1号psa变压吸附单元连接，2号制氢出口管与2号psa变压吸附单元连接；所述1号制氢出口管、2号制氢出口管均设有变压吸附调节阀；所述1号psa变压吸附单元与2号psa变压吸附单元的氢气产量不同。
6.作为本实用新型的优选，所述氮氢气管上设有第一放散管路，第一放散管路与氮氢气管连通，第一放散管路上设有第一放散调节阀，第一放散管路与放散总管连通。
7.作为本实用新型的优选，所述氮氢气管上设有二级进口管，二级进口管与氮氢气管和煤气压缩机的二级压缩进口连接，二级进口管上设有煤压机入口调节阀，煤气压缩机为三级压缩，煤气压缩机的三级压缩出口通过出口管与氮氢气压缩机的总出口管连通。
8.作为本实用新型的优选，所述1号psa变压吸附单元和2号psa变压吸附单元的解析气体通过解析管与化厂回收部或煤气净化车间连通；所述解析管上设有解析气管网调节阀。
9.作为本实用新型的优选，所述1号psa变压吸附单元与1号脱氧干燥单元连接，所述2号psa变压吸附单元与2号脱氧干燥单元连接，所述1号脱氧干燥单元和2号脱氧干燥单元的氢气出口分别与第一氢气管、第二氢气管、第三氢气管连接，第一氢气管的氢气送至电厂，第二氢气管的氢气送至隔膜压缩机，第三氢气管的氢气送至加氢单元；所述第一氢气
管、第二氢气管、第三氢气管上分别设有第一压力调节阀、第二压力调节阀、程控阀。
10.作为本实用新型的优选，所述氮氢气压缩机为二级压缩机，功率为75kw。
11.作为本实用新型的优选，所述二级进口管上设有第二放散管路，第二放散管路上设有第二放散调节阀，第二放散管路与放散总管连通。
12.本实用新型的优点和有益效果：
13.（1）本实用新型提供的制氢装置直接利用来自lng工段的富余氮氢气（0.5mpa～0.6mpa），经氮氢气压缩机一、二级压缩升压至1.6mpa～1.65mpa后，送至变压吸附工序，生产出纯度99.99%产品氢气，变压吸附工序工艺流程同焦炉煤气制氢，可以直接采用现有设备（psa变压吸附单元、脱氧干燥单元），降低成本。
14.（2）本实用新型提供的制氢装置采用氮氢气压缩机压缩代替煤气压缩机压缩，压缩机有由三级压缩改为两级压缩，氮氢气压缩机功率为75kw，煤气压缩机功率366kw，降低了制氢能耗。
15.（3）本实用新型采用lng工段的富余氮氢气尾气制氢，原料气不经过预净化、预处理，降低了预净化、预处理日常操作风险和频率，改善了现场作业环境，延长了预净化、预处理吸附剂使用寿命。
16.（4）本实用新型制氢原料气由焦炉煤气改为lng工段的富余氮氢气，改变了lng工段的富余氮氢气排放至余热发电燃烧的局面，充分利用了lng工段的富余氮氢气，延长了公司产业链。
17.（5）本实用新型提供的制氢装置的氮氢气管上设有二级进口管，二级进口管与煤气压缩机连接，煤气压缩机可以作为备用压缩机使用，当氮氢气压缩机出现故障无法使用时，启动煤气压缩机进行压缩，之后通过总出口管送至变压吸附工序制氢，其既能保证现有煤气压缩机的合理使用，同时还能保证本实用新型制氢装置安全可靠制氢。
18.（6）本实用新型设置两套并联的变压吸附单元，两套变压吸附单元的氢气产量不同，此种设计能够保证制氢装置的合理利用。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型制氢装置氮氢气压缩机与氮氢气管的连接示意图；
21.图2为本实用新型制氢装置psa变压吸附单元与脱氧干燥单元的连接示意图。
22.附图标记：氮氢气管1、氮氢气压缩机2、psa变压吸附单元3、脱氧干燥单元4、液化装置5、压缩机二回管6、放散总管7、煤气压缩机8、隔膜压缩机9、管路10、第一放散管路11、二级进口管12、第二放散管路13、总出口管21、第二调节阀61、1号制氢出口管22、2号制氢出口管23、变压吸附调节阀24、解析管31、第一氢气管41、第二氢气管42、第三氢气管43、出口管81、阀门101、第一放散调节阀111、煤压机入口调节阀121、第二放散调节阀131、第一调节阀211、解析气管网调节阀311、第一压力调节阀411、第二压力调节阀421、程控阀431。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.如图1、图2所示，本实用新型提供的一种lng富余氮氢气制氢装置，包括氮氢气管1、氮氢气压缩机2、psa变压吸附单元3；其中，所述氮氢气管1的一端与lng的液化装置5连接，另一端与氮氢气压缩机2连接，所述氮氢气压缩机2为二级压缩，功率为75kw，氮氢气压缩机的出口设有总出口管21，总出口管21通过压缩机二回管6与氮氢气管1连通，所述总出口管21上设有第一调节阀211，压缩机二回管6上设有第二调节阀61，所述总出口管21与1号制氢出口管22、2号制氢出口管23连通，所述1号制氢出口管22与1号psa变压吸附单元连接；2号制氢出口管23与2号psa变压吸附单元连接；所述1号制氢出口管22、2号制氢出口管23均设有变压吸附调节阀24；所述1号psa变压吸附单元与2号psa变压吸附单元的氢气产量不同。
26.现有lng工段的流程为：液化天然气（lng）经过焦炉气螺杆压缩机压缩后送至预净化单元处理，之后经离心压缩机压缩后依次送至精脱硫单元、脱碳单元、干燥脱汞单元、液化装置，甲烷在液化装置中液化后成液态甲烷后售卖，由于氮氢气临界温度比较低，在液化装置不会冷凝下来，所以依然为气态形式存在。以往液化装置内的氮氢气排放至余热发电燃烧或放空，本实用新型在lng工段的液化装置上新增一根氮氢气管1，将其与氮氢气压缩机2连接，此时通过氮氢气管1将液化装置内富余的氮氢气输送至氮氢气压缩机2，经氮氢气压缩机一、二级压缩升压至1.6mpa～1.65mpa后，直接送至psa变压吸附单元3，便可生产出纯度99.99%产品氢气。
27.进一步，本实施例中，所述液化装置为现有lng工段的液化装置。
28.进一步，本实施例中，考虑变压吸附出来后的氢气中氧气可能会超标，所以可以根据实际情况在psa变压吸附单元3后增加脱氧干燥单元4，即：1号psa变压吸附单元与1号脱氧干燥单元连接，2号psa变压吸附单元与2号脱氧干燥单元；当然，脱氧干燥单元并不是必须要设置的，经过几年的运行观察，以氮氢气为原料制氢，实际情况并没有氧气，因此可以省去脱氧干燥单元。
29.进一步，本实施例中，所述氮氢气管1上设有第一放散管路11，第一放散管路11与氮氢气管1连通，第一放散管路11上设有第一放散调节阀111，第一放散管路11与放散总管7连通。
30.进一步，本实施例中，所述氮氢气管1上设有二级进口管12，二级进口管12与氮氢气管1和煤气压缩机8的二级压缩进口连接，二级进口管12上设有煤压机入口调节阀121，煤气压缩机8为三级压缩，功率366kw，煤气压缩机8三级压缩出口通过出口管81与氮氢气压缩机的总出口管21连通。
31.进一步，本实施例中，所述二级进口管12上设有第二放散管路13，第二放散管路13上设有第二放散调节阀131，第二放散管路13与放散总管7连通。
32.进一步，本实施例中，所述1号psa变压吸附单元和2号psa变压吸附单元的解析气体均通过解析管31与化厂回收部或煤气净化车间连通；所述解析管31上设有解析气管网调节阀311。
33.进一步，本实施例中，所述1号脱氧干燥单元和2号脱氧干燥单元的氢气出口分别与第一氢气管41、第二氢气管42、第三氢气管43连接，第一氢气管41的氢气送至电厂，第二氢气管42的氢气送至隔膜压缩机9，利用隔膜压缩机进一步压缩；第三氢气管43的氢气送至加氢单元，所述加氢单元为需要加氢的反应单元，例如苯加氢加氢单元；所述第一氢气管41、第二氢气管42、第三氢气管43上分别设有第一压力调节阀411、第二压力调节阀421、程控阀431。
34.需要说明：若装置中不设置脱氧干燥单元，则psa变压吸附单元3的氢气出口与第一氢气管41、第二氢气管42、第三氢气管43连接。
35.进一步，本实施例中所述psa变压吸附单元3与脱氧干燥单元4之间通过管路10连接，所述管路10上设置有阀门101。
36.本实用新型中所述的psa变压吸附单元、脱氧干燥单元采用现有psa变压吸附单元、脱氧干燥单元即可，本技术不做限定。
37.在制氢过程中，若氮氢气压缩机故障，此时可以关闭第一调节阀211、第二调节阀61，打开煤压机入口调节阀121，使氮氢气管内的氮氢气进入煤气压缩机8，经煤气压缩机压缩后送至1号制氢出口管22、2号制氢出口管23，之后送至psa变压吸附单元3、脱氧干燥单元4；制氢结束后，可以打开第一放散调节阀111、第二放散调节阀131，使装置内的气体排至放散总管。
38.本实用新型提供的制氢装置1号psa变压吸附单元与2号psa变压吸附单元的氢气产量不同，实际制氢过程中，根据需要选择与制氢量相当的变压吸附单元即可，此种设计能够保证制氢装置的合理利用。
39.以上为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，包括氮氢气管、氮氢气压缩机、psa变压吸附单元；其中，所述氮氢气管的一端与lng的液化装置连接，另一端与氮氢气压缩机连接，所述氮氢气压缩机的出口设有总出口管，总出口管通过压缩机二回管与氮氢气管连通，所述总出口管上设有第一调节阀，压缩机二回管上设有第二调节阀，所述总出口管与1号制氢出口管、2号制氢出口管连通，所述1号制氢出口管与1号psa变压吸附单元连接，2号制氢出口管与2号psa变压吸附单元连接；所述1号制氢出口管、2号制氢出口管均设有变压吸附调节阀；所述1号psa变压吸附单元与2号psa变压吸附单元的氢气产量不同。2.根据权利要求1所述的一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，所述氮氢气管上设有第一放散管路，第一放散管路与氮氢气管连通，第一放散管路上设有第一放散调节阀，第一放散管路与放散总管连通。3.根据权利要求1所述的一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，所述氮氢气管上设有二级进口管，二级进口管与氮氢气管和煤气压缩机的二级压缩进口连接，二级进口管上设有煤压机入口调节阀，煤气压缩机为三级压缩，煤气压缩机的三级压缩出口通过出口管与氮氢气压缩机的总出口管连通。4.根据权利要求1所述的一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，所述1号psa变压吸附单元和2号psa变压吸附单元的解析气体通过解析管与化厂回收部或煤气净化车间连通；所述解析管上设有解析气管网调节阀。5.根据权利要求1所述的一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，所述1号psa变压吸附单元与1号脱氧干燥单元连接，所述2号psa变压吸附单元与2号脱氧干燥单元连接，所述1号脱氧干燥单元和2号脱氧干燥单元的氢气出口分别与第一氢气管、第二氢气管、第三氢气管连接，第一氢气管的氢气送至电厂，第二氢气管的氢气送至隔膜压缩机，第三氢气管的氢气送至加氢单元；所述第一氢气管、第二氢气管、第三氢气管上分别设有第一压力调节阀、第二压力调节阀、程控阀。6.根据权利要求1所述的一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，所述氮氢气压缩机为二级压缩机，功率为75kw。7.根据权利要求3所述的一种lng富余氮氢气制氢装置，其特征在于，所述二级进口管上设有第二放散管路，第二放散管路上设有第二放散调节阀，第二放散管路与放散总管连通。

技术总结
本实用新型涉及一种LNG富余氮氢气制氢装置，包括氮氢气管、氮氢气压缩机、PSA变压吸附单元；其中，氮氢气管的一端与LNG的液化装置连接，另一端与氮氢气压缩机连接，氮氢气压缩机的出口设有总出口管，总出口管通过压缩机二回管与氮氢气管连通，总出口管上设有第一调节阀，压缩机二回管上设有第二调节阀，总出口管与1号制氢出口管、2号制氢出口管连通，1号制氢出口管与1号PSA变压吸附单元连接；2号制氢出口管与2号PSA变压吸附单元连接。该装置采用LNG工段的富余氮氢气尾气制氢，原料气不经过预净化、预处理，降低了预净化、预处理日常操作风险和频率，延长了预净化预处理吸附剂使用寿命。命。命。


技术研发人员：郭满志 刘毅 卢波 江祖谋 黄启旁 黄茂邦 刘合民 王欢 张毕发
受保护的技术使用者：贵州盘江电投天能焦化有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/9/13