專利名稱：一種利用合成氨余熱再生分子篩的方法及裝置的制作方法

技術領域：

本發明涉及一種分子篩再生技術及裝置，特別涉及一種利用合成氨余熱再生分子篩的方法及裝置。

背景技術：

分子篩是鋁硅酸鹽的一種，由硅和鋁通過氧橋連接，形成開放式骨架結構，將不同大小和形狀的分子分開，直至篩分分子，故稱分子篩。 主要用于各種氣體和液體的深度干燥、氣體和液體的分離純化、催化劑載體等。在氨合成反應中，需要將氫氣、氮氣等合成氣引入合成塔進行反應和分離。通過催化劑合成氨。 由于鐵基催化劑與氧氣（如CO、CO2和H2O等）接觸時會發生氧化反應而降低其催化效果，因此在合成氣進入之前必須使用分子篩去除能夠氧化催化劑的氣體成分。合成塔進行反應。分子篩操作

其機理為低溫吸附和高溫再生，即在低溫下選擇性吸附合成氣中的CO、CO2和H2O，然后在300度以上的溫度下加熱除去吸附物質，實現分子篩閃蒸再生。 以往傳統技術中，分子篩加熱源的熱值遠遠達不到設計要求。 這導致當分子篩再生時吸附的CO、CO 2 和H 2 O沒有從分子篩完全蒸發。 長此以往，分子篩的吸附性能和機械性能不可避免地會衰減和老化，從而導致合成塔內催化劑暫時中毒，需要關閉合成塔輔助管路閥門和循環閥門打開以維持合成塔的溫度。 因此，如果分子篩再生出口溫度低的問題不及時解決，上述情況就會反復出現，整個氨合成系統將受到制約。 如果合成塔內的催化劑反復出現暫時中毒，則會導致氨合成效率下降，合成壓力下降。 上升等嚴重后果。 另外，由于氨合成反應是放熱反應，合成塔出口熱量較高，需要經過冷凝器處理后才能排放。 這不僅增加了設備和冷凝處理的能源，而且造成了資源的浪費。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述缺點，提供一種利用合成氨廢熱再生分子篩的方法，以達到合成氨反應過程中同時篩選和再生分子篩的目的。 [0017] 本發明的另一個目的是提供一種實現該再生的方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種利用合成氨廢熱再生分子篩的方法，該方法包括以下步驟

(1)合成塔出口的高溫熱氣通過管道引入蓄熱式加熱器；

(2)當干燥器內分子篩吸附飽和時，通過時間控制器打開加熱閥和溫度調節閥，將氨合成反應產生的合成氣通入再生加熱器，進行高溫合成熱轉化后形成氣體；

(3)將(2)中形成的高溫合成氣引入干燥器進行分子篩加熱再生；

(4)分子篩再生完成后，時間控制器控制加熱閥和溫度調節閥關閉。 為了更好地再生分子篩，達到脫除氨合成反應過程中含氧氣體的目的，上述方案優選的方案是，步驟(2)中，高溫合成氣的溫度為250-550°C。

上述方案的優選方案是，步驟(3)中，分子篩的加熱再生時間為2～4小時。 上述方案的一個優選方案是，所述高溫合成氣的溫度為300-400℃。 本發明回收合成塔出口熱量，充分利用放熱反應產生的熱量，在不改變分子篩組成的情況下，將放熱反應產生的熱量提供給再生加熱器作為分子篩的再生熱源。合成氣。 時間控制器的程序是根據氨合成反應的特點來設定的，即按分子篩達到吸收飽和的時間和分子篩加熱再生的時間來設定時間控制器。 當分子篩達到吸附飽和時，時間控制器立即啟動與之電連接的加熱閥和溫度調節閥，開始分子篩加熱和再生過程。 合成氣通過再生加熱器時被加熱，溫度調節閥控制再生加熱器內的溫度。 熱源溫度穩定在氨合成反應所用分子篩再生所需的溫度和時間； 然后形成高溫合成氣作為分子篩的再生氣，流至裝有分子篩的干燥器，除去分子篩中吸附的CO、CO2和CO2。 解吸H2O等，提高分子篩的吸附性能，使其能夠重復使用。 參與分子篩再生的合成氣經過干燥器吸附后返回合成塔參與氨合成反應，實現能量和組分的綜合利用。 本發明用于從合成氣中脫除含氧氣體的吸附干燥設備采用兩臺并聯放置的帶有分子篩的干燥器。 一個在工作，另一個同時在再生。 它們交替工作和再生，保證了氨合成設備的效率。 另一方面，由于氨合成反應是放熱反應，合成塔出口處的反應

熱量高，如果直接冷卻排放，會消耗大量電能。 因此，本發明將合成塔出口處的熱氣分成兩部分。 一部分進入余熱鍋爐或軟水預熱器進行換熱冷卻，另一部分作為再生加熱器使用。 熱源用于提供分子篩再生所需的熱量。 最后，這兩部分氣體進入換熱器進一步冷卻，大大降低了最終進入冷卻或冷凝設備的氣體溫度，減輕了氨冷卻器和制冰機的負荷，節省了能耗。 為了實現上述再生方法，本發明所采用的裝置包括合成塔、預熱器、與合成塔出口連接的熱交換器以及用于吸附合成氣的干燥器。 合成氣輸入管道分為兩根管道。 一路通向干燥機，一條管道通過一路閥門與干燥機連接，另一條管道通過加熱閥控制的再生加熱器與干燥機連接； 再生加熱器與換熱器之間的連接管路上設有溫度控制閥； 合成塔出口通過管道與再生加熱器連接； 路閥、溫控閥、加熱閥的輸入端分別電連接至時間控制器的輸出端。 為了便于調溫閥的維護，在再生加熱器與合成塔出口之間的管路上設有截止閥，在調溫閥與加熱管之間的管路上也設有截止閥。交換器。 蓄熱式加熱器與調溫閥之間的管路上設有導流閥，可作為泄壓口和更換口，方便調溫閥的更換。 采用上述裝置后，由于合成塔出口通過管道與再生加熱器相連，氨合成反應中產生的大量熱量進入再生加熱器，避免了熱量和設備、電力的浪費。冷卻熱能所需的能量； 本發明采用時間控制器控制路閥、加熱閥和溫度調節閥的開啟和關閉。 當其中一臺干燥器內的分子篩吸附飽和時，時間控制器及時關閉路閥，打開加熱閥和溫度調節閥，使合成氣首先進入再生加熱器進行加熱。 當溫度達到分子篩再生溫度時，進入干燥機對分子篩進行加熱再生。 同時，另一干燥器吸附合成氣進行氨合成反應。 分子篩的加熱再生保證了分子篩的吸附和干燥性能，脫除合成氣中的含氧氣體和水分，保證了氨合成反應中催化劑的性能，提高了氨的合成效率合成。 當分子篩再生完成后，時間控制器關閉加熱閥和溫度調節閥，同時打開路閥，讓合成氣直接流至干燥器進行吸附處理。 處理后的合成氣通過壓縮機升高壓力，進入合成塔。 氨合成反應。

截止閥更好地控制合成氣流量，方便調溫閥的維護； 導流閥可作為泄壓口和更換口，方便更換。本發明的有益效果是

1、本發明適用于氨合成反應的各種工況。 即使氨合成裝置負荷較低時，合成塔出口提供的熱量仍可作為分子篩再生的熱源。 2、本發明中，兩臺干燥機并聯。 一臺干燥機內的分子篩正常工作，吸附合成氣中的有害氣體； 另一臺干燥機中的分子篩同時進行加熱和再生處理； 兩臺烘干機交替進行。 工作和再生保證氨合成裝置的連續運行。 3、本發明合成氣參與分子篩再生后返回合成塔參與氨合成反應，實現能量和組分的綜合利用，降低設備和成本分子篩再生處理。 4、本發明回收了合成塔出口熱量，減少了冷卻余熱的能耗。 5、減少合成氣中的水分，避免合成氣中的水分對壓縮機轉子造成損壞； 降低合成氣中的CO、CO2等有害氣體成分，保護合成塔內的催化劑免受含氧化合物的危害。 催化劑的使用壽命得以延長。

下面結合附圖及具體實施例

以下對本發明進行更詳細的說明。 圖1是實現本發明的裝置示意圖。 圖中1-壓縮機、2-熱交換器、3-合成塔、4-冷凝器、5-預熱器、6-再生加熱器、7-時間控制器、8、8'-截止閥、9A溫度調節閥、10干燥器，11加熱閥，12單向閥，13分流閥。

具體實施方式實施例一

一種利用合成氨廢熱再生分子篩的方法，包括以下步驟：

(1)將合成塔出口的高溫熱氣通過管道引入再生加熱器；

(2)當干燥器內分子篩吸附飽和時，由時間控制器打開加熱閥和溫度調節閥，合成氨反應的合成氣通入蓄熱式加熱器，高溫-熱轉換后形成溫度為300℃的高溫合成氣；

(3)將(2)中形成的高溫合成氣通入干燥器進行分子篩加熱再生4小時；

(4)分子篩再生完成后，時間控制器控制加熱閥和溫度調節閥關閉。 本發明將合成塔出口熱量回收作為分子篩的再生熱源。 首先根據合成氨反應的特點設定時間控制器的程序，即按分子篩達到吸收飽和的時間和分子篩加熱再生的時間來設定時間控制器； 當分子篩達到吸收飽和時，時間控制器立即啟動并與其通訊的電連接的加熱閥和溫度調節閥啟動分子篩加熱再生過程，合成氣在通過再生加熱器時被加熱。 溫度調節閥控制熱源溫度穩定在300-400℃，并保持該溫度3小時。 將高溫合成氣作為分子篩的再生氣通入需要再生的干燥機，將分子篩中吸附的CO、CO2和H2O解吸出來，提高分子篩的吸附性能篩子，以便可以重復使用。 合成氣經另一干燥器吸附后直接進入合成塔參與氨合成反應，避免了合成氣的損失，實現了能量和組分的綜合利用。 本發明的分子篩去除了合成氣中的CO、CO2等有害氣體成分和水分，進一步保證了合成氨反應催化劑的性能，延長了催化劑的使用壽命，提高了合成效率。合成氨。 本發明回收利用合成塔出口的熱量作為分子篩再生的熱源，更好地保證了分子篩的吸附和干燥性能。 一臺干燥器內分子篩工作正常，合成氣中的有害氣體被吸附處理。 一臺干燥機內的分子篩同時加熱、再生； 兩臺干燥機交替工作和再生，保證氨合成設備連續運行。 同時，降低了氨合成反應系統余熱冷卻處理的能耗。 實施例二

利用合成氨余熱再生分子篩的步驟與實施例1相同，不同之處在于高溫合成氣的溫度為400℃，以及合成氨的加熱和再生時間。分子篩2小時。

實施例三

圖1所示為本發明的裝置，包括合成塔3、與合成塔3出口相連的預熱器5、熱交換器2和用于吸附合成氣的干燥器10。 合成氣輸入管道經壓縮機1和換熱器2分兩條管道通至干燥器10進行吸附處理后進入合成塔3進行氨合成反應。 其中一條管道通過一路閥門12與干燥機10連接，另一條管道通過加熱閥11控制的再生加熱器6與干燥機10連接； 再生加熱器6與換熱器2之間的連接管道上設有溫度調節閥9。 合成塔3的出口通過管道與干燥器10連接。 接通再生加熱器6； 路閥12、溫控閥9、加熱閥11的輸入端分別電連接至時間控制器7的輸出端。 預熱器5和再生加熱器6的廢熱經換熱器2進行交換后進入冷凝器4進一步冷卻處理后排出。 再生加熱器6與合成塔3出口之間的管道上設有截止閥8，調溫閥9與換熱器2之間的管道上也設有截止閥8。蓄熱加熱器6和調溫閥9上設有導流閥13，可作為泄壓口和更換口，方便調溫閥的更換。 在該裝置中，當分子篩正常時，合成氣直接進入干燥器進行吸附處理，然后通過壓縮機和換熱器進入合成塔進行氨合成反應。 由于分子篩去除了合成氣中的CO、CO2等有害氣體成分和水分，保證了氨合成反應中催化劑的性能，延長了催化劑的使用壽命，提高了氨合成的合成效率。

當干燥機內部分分子篩飽和時，需要及時對分子篩進行再生，以提高分子篩的吸附性能和機械性能，避免氨合成反應中催化劑中毒，避免浪??費熱量和冷卻熱能的需要。 設備和電源。 該裝置通過管道將合成塔出口與再生加熱器連接，使氨合成反應中產生的大量熱量進入再生加熱器作為分子篩再生的熱源。 本裝置通過時間控制器控制路閥、加熱閥、溫度調節閥的開啟和關閉。 當其中一臺干燥機內分子篩吸附飽和時，時間控制器及時關閉路閥，打開加熱閥和溫度調節閥。 合成氣首先進入再生加熱器進行加熱，當溫度達到分子篩再生溫度時，再進入干燥器對分子篩進行加熱再生。 同時，另一干燥器吸附合成氣進行氨合成反應。 當分子篩再生完成后，時間控制器關閉加熱閥和溫度調節閥，同時打開路閥，讓合成氣直接流至干燥器進行吸附處理。 處理后的合成氣通過壓縮機升高壓力，進入合成塔。 氨合成反應。 其中截止閥更好地控制合成氣流量，方便調溫閥的維護； 導流閥可作為泄壓口和更換口，方便更換。 上述實施例并不限制本發明的保護范圍。 凡基于本發明基本思想所作的修改或變化，均落入本發明的保護范圍。

權利請求

1、一種利用氨合成余熱再生分子篩的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)將合成塔出口的高溫熱氣通過再生加熱器引入再生加熱器。管道; (2)當干燥器內的分子篩吸附飽和時，通過時間控制器打開加熱閥和溫度調節閥，將氨合成反應產生的合成氣通入再生加熱器，進行高溫合成熱轉化后形成氣體； (3)將(2)中形成的高溫合成氣通入干燥器中對分子篩進行加熱再生； (4)分子篩再生完成后，時間控制器控制加熱閥和溫度調節閥關閉。

2.根據權利要求1所述的一種利用氨合成余熱再生分子篩的方法，其特征在于，步驟（2）中，高溫合成氣的溫度為250-550℃。

3.根據權利要求1所述的一種利用氨合成余熱再生分子篩的方法，其特征在于，步驟（3）中，分子篩加熱再生時間為2～4小時。

4.根據權利要求2所述的一種利用氨合成余熱再生分子篩的方法，其特征在于，所述高溫合成氣的溫度為300-400℃。

5、一種實現上述1至4中任一項所述的方法的裝置，包括合成塔、預熱器、與合成塔出口連接的熱交換器和用于吸附合成氣的干燥器，其特征在于，合成氣輸入管道分為兩條管道通向干燥器，一條管道通過一路閥門與干燥器連接，另一條管道通過加熱閥控制的再生加熱器與干燥器連接； 再生加熱器與熱交換器的連接管道上設有溫度調節閥； 合成塔出口通過管道與再生加熱器連接； 路閥、調溫閥、加熱閥的輸入端分別與時間控制器的輸出端連接。 電氣連接。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述再生加熱器與合成塔出口之間的管路上設有截止閥，所述調溫閥與換熱器之間的管路上設有截止閥。 關閉閥。

7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述再生加熱器與溫度調節閥之間的管路上設有排水閥。

抽象的

本發明涉及一種利用合成氨余熱再生分子篩的方法。 該方法包括以下步驟：首先，將合成塔出口的高溫熱氣通過管道引入再生加熱器； 通過時間控制器打開加熱閥和溫度調節閥，將合成氣通入再生加熱器。 再生加熱器進行熱轉換，形成高溫合成氣，然后導入干燥器對分子篩進行加熱和再生。 本發明還公開了一種實現上述方法的裝置。 本發明回收合成塔出口熱量，作為分子篩再生的熱源，更好地保證了分子篩的吸附和干燥性能，延長了催化劑的使用壽命，提高了分子篩的合成效率。氨合成，保證氨合成裝置的連續運行。 ，減少余熱處理的能耗。

文件編號 B01J20/031478

公布日期：2013年1月16日申請日期：2012年8月30日優先權日：2012年8月30日

發明人 高玉華 申請人：安徽懷化股份有限公司