專利名稱：一種利用合成氨余熱進行分子篩再生方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分子篩的再生技術(shù)與裝置，尤其涉及一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
分子篩是一種硅鋁酸鹽，是由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結(jié)構(gòu)，使不同大小形狀的分子分開，直到篩分分子的作用，因而稱作分子篩。它主要用于各種氣體、液體的深度干燥，氣體、液體的分離和提純，催化劑載體等。在合成氨反應(yīng)中，需合成塔內(nèi)通入氫氣、氮氣等合成氣通過觸媒進行反應(yīng)合成氨。由于鐵系觸媒遇氧(如CO、C02和H20等)會發(fā)生氧化反應(yīng)而降低其催化作用；所以合成氣在進入合成塔進行反應(yīng)之前要使用分子篩將能使觸媒氧化的氣體成份除去。分子篩的運行
機理是低溫吸附，高溫再生，即在低溫下選擇性吸附合成氣中的CO、CO2和H2O,然后再利用300度以上的高溫進行加熱除去被吸附的物質(zhì)達到分子篩閃蒸再生。在以往傳統(tǒng)工藝下，分子篩加熱熱源的熱值遠達不到設(shè)計要求，這就導(dǎo)致分子篩再生時，其吸附的C0、C02和H2O沒有完全從分子篩中閃蒸出來。長此以往，勢必造成分子篩的吸附性能和機械性能的衰減和老化，從而引發(fā)合成塔中的觸媒出現(xiàn)暫時性中毒需要合成塔副線閥關(guān)死且要開循環(huán)閥來維持合成塔溫度的現(xiàn)象。所以若不及時解決分子篩再生出口溫度低的問題，就會反復(fù)出現(xiàn)上述狀況，整個合成氨系統(tǒng)都會受到制約，且合成塔的觸媒若反復(fù)的暫時性中毒，就會造成合成氨的合成效率下降、合成壓力上升等嚴重的后果。另外，由于合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，合成塔出口的熱量高，所以需要冷凝器進行處理后才能排放，不僅增加了設(shè)備與冷凝處理的能源，還造成了資源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決上述不足，提供一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，達到分子篩在合成氨反應(yīng)中能同時進行篩分與再生的目的；本發(fā)明的另一個目的是提供一種實現(xiàn)該方法的再生裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，所述的方法包括以下步驟
(1)將合成塔出口的高溫?zé)釟馔ㄟ^管道導(dǎo)入再生加熱器中；
(2)當(dāng)干燥器內(nèi)分子篩吸附飽和時，通過時間控制器打開加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，將合成氨反應(yīng)的合成氣通入再生加熱器，進行熱轉(zhuǎn)換后形成高溫合成氣；
(3)將(2)形成的高溫合成氣通往干燥器中進行分子篩加熱再生；
(4)分子篩再生結(jié)束后，時間控制器控制加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。為了使分子篩更好地進行再生，達到合成氨反應(yīng)中卻除含氧氣體的目的，上述方案的優(yōu)選方案是，所述步驟(2)中，高溫合成氣的溫度為250 - 550°C。
上述方案的優(yōu)選方案是，所述步驟(3)中，分子篩的加熱再生時間為2 — 4小時。上述方案的優(yōu)選方案是，所述高溫合成氣的溫度為300 - 400°C。本發(fā)明是將合成塔出口的熱量進行回收利用，在不改變合成氣氣體組成的狀態(tài)下，充分利用其放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量提供給再生加熱器做為分子篩的再生熱源。根據(jù)合成氨反應(yīng)的特性來設(shè)定時間控制器的程序，即通過分子篩達到吸收飽和的時間與分子篩加熱再生的時間來設(shè)定時間控制器。當(dāng)分子篩達到吸收飽和時，時間控制器即時啟動與之電連接的加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，啟動分子篩加熱再生工序，合成氣通過再生加熱器時被加熱升溫，溫度調(diào)節(jié)閥控制再生加熱器內(nèi)的熱源溫度穩(wěn)定在合成氨反應(yīng)所采用的分子篩再生時所需的溫度與時間；然后形成高溫合成氣作為分子篩的再生氣作用通往裝有分子篩的干燥器中，將吸附在分子篩里的CO、CO2和H2O等解吸出來，提高分子篩的吸附性能，使之能重復(fù)運用。參與分子篩再生的合成氣通過干燥器的吸附作用后仍回到合成塔中參與合成氨的反應(yīng)，達到能量、組分的綜合利用。本發(fā)明用于除去合成氣中含氧氣體的吸附干燥設(shè)備是采用兩只放置有分子篩的干燥器并聯(lián)，一只工作，另一只同時進行再生處理，相互交替工作和再生，保證了合成氨設(shè)備的連續(xù)運行。另一方面，由于合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，合成塔出口的
熱量高，如果直接進行冷卻排放需耗費大量的電能，所以本發(fā)明將合成塔出口的熱氣分為兩個部分一部分進入廢熱鍋爐或軟水預(yù)熱器中進行換熱降溫，另外一部分作為再生加熱器的熱源來提供分子篩再生時所需的熱量。最后這兩部分氣體再進入熱交換器進一步的降溫，使得最終進入冷卻或冷凝設(shè)備的氣體溫度大幅降低，降低氨冷器及冰機的負荷，節(jié)約了能耗。為了實現(xiàn)上述再生方法，本發(fā)明采用的裝置，包括合成塔，與合成塔出口連接的預(yù)熱器、熱交換器，以及對合成氣進行吸附的干燥器，所述合成氣輸入管道分成兩條管路通往干燥器，一條管路通過路閥與干燥器連接，另一條管路通過設(shè)有加熱閥控制的再生加熱器與干燥器連接；所述再生加熱器與熱交換器的連接管道上設(shè)有溫度調(diào)節(jié)閥；所述合成塔出口通過管道與再生加熱器連接；所述路閥、溫度調(diào)節(jié)閥、加熱閥的輸入端分別與時間控制器的輸出端進行電連接。為了方便溫度調(diào)節(jié)閥的檢修，所述再生加熱器與合成塔出口之間的管道上設(shè)有截止閥，所述溫度調(diào)節(jié)閥與熱交換器之間的管道上也設(shè)有截止閥。所述再生加熱器與溫度調(diào)節(jié)閥之間的管道上設(shè)有導(dǎo)淋閥，導(dǎo)淋閥可作為泄壓口和置換口，方便溫度調(diào)節(jié)閥的置換。采用上述裝置后，由于將合成塔的出口與再生加熱器進行管道連接，使得合成氨反應(yīng)中產(chǎn)生的大量熱量進入了再生加熱器，避免了熱量的浪費與冷卻這些熱能的設(shè)備與電能；本發(fā)明通過時間控制器來控制路閥、加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥的開、關(guān)，當(dāng)其中一只干燥器中分子篩吸附飽和時，時間控制器及時關(guān)閉路閥，并打開加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，使合成氣先進入再生加熱器進行加熱，升溫達到分子篩再生的溫度時進入干燥器中對分子篩進行加熱再生，同時另一個干燥器對合成氣進行吸附處理，供合成氨反應(yīng)。分子篩的加熱再生保證分子篩的吸附、干燥性能，并去除掉合成氣中含氧氣體與水分，保證了合成氨反應(yīng)中觸媒的性能，提高合成氨的合成效率。當(dāng)分子篩再生結(jié)束后，時間控制器關(guān)閉加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，同時打開路閥，使合成氣直接通往干燥器中進行吸附處理，處理后的合成氣通過壓縮機提高壓力后進入合成塔中進行合成氨反應(yīng)。
截止閥更好地控制了合成氣的流量、方便溫度調(diào)節(jié)閥的檢修；導(dǎo)淋閥可以作為泄壓口和置換口，方便置換。本發(fā)明的有益效果有
I、本發(fā)明對合成氨反應(yīng)中各類工況都有適用性，即使在氨合成裝置負荷較低的情況，由合成塔出口的提供的熱量仍然可以作為分子篩再生熱源的要求。2、本發(fā)明中采用兩只干燥器并聯(lián)，一只干燥 器中分子篩正常工作，對合成氣中有害氣體進行吸附處理；另一只干燥器中分子篩同時進行加熱再生處理；兩只干燥器相互交替工作和再生，保證了合成氨設(shè)備的連續(xù)運行。3、本發(fā)明中合成氣參與分子篩再生后仍回到合成塔中參與合成氨的反應(yīng)，達到能量、組分的綜合利用，并減少了分子篩再生處理的設(shè)備與成本。4、本發(fā)明對合成塔出口的熱量進行回收利用，并減少對廢熱的降溫處理能耗。5、降低了合成氣中的水分，避免合成氣帶水致使壓縮機轉(zhuǎn)子受損；并降低了合成氣中的CO、CO2等有害氣體成分，保護合成塔中觸媒不受含氧化合物的危害，延長了觸媒的使用壽命。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖I是實現(xiàn)本發(fā)明的裝置示意圖。圖中1 一壓縮機，2 —熱交換器，3 —合成塔，4 一冷凝器，5 —預(yù)熱器，6 —再生加熱器，7 —時間控制器，8、8’ 一截止閥,9 一溫度調(diào)節(jié)閥，10 一干燥器，11 一加熱閥，12 一路閥，13 —導(dǎo)淋閥。
具體實施例方式實施例一
一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法包括以下步驟
(1)將合成塔出口的高溫?zé)釟馔ㄟ^管道導(dǎo)入再生加熱器中；
(2)當(dāng)干燥器內(nèi)分子篩吸附飽和時，通過時間控制器打開加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，將合成氨反應(yīng)的合成氣通入再生加熱器，進行熱轉(zhuǎn)換后形成溫度為300°C的高溫合成氣；
(3)將(2)形成的高溫合成氣通往干燥器中進行分子篩加熱再生4小時；
(4)分子篩再生結(jié)束后，時間控制器控制加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。本發(fā)明是將合成塔出口的熱量進行回收利用做為分子篩的再生熱源。先根據(jù)合成氨反應(yīng)的特性來設(shè)定時間控制器的程序，即通過分子篩達到吸收飽和的時間與分子篩加熱再生的時間來設(shè)定時間控制器；當(dāng)分子篩達到吸收飽和時，時間控制器即時啟動與之電連接的加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，啟動分子篩加熱再生工序，合成氣通過再生加熱器時被加熱升溫，溫度調(diào)節(jié)閥控制熱源溫度穩(wěn)定在300 - 400°C，并持續(xù)保持此溫度3小時，此高溫合成氣作為分子篩的再生氣作用通往需要再生處理的干燥器中，將吸附在分子篩里的C0、C02和H2O等解吸出來，提高分子篩的吸附性能，使之能重復(fù)運用。合成氣通過另一個干燥器的吸附處理后直接通入合成塔中參與合成氨反應(yīng)，避免了合成氣的損失，達到能量、組分的綜合利用。本發(fā)明中分子篩去除掉合成氣中C0、C02等有害氣體成分與水分，進一步保證了合成氨反應(yīng)觸媒的性能，延長了觸媒的使用壽命，提高合成氨的合成效率。本發(fā)明通過對合成塔出口的熱量進行回收利用作為分子篩再生的熱源，更好地保證了分子篩的吸附、干燥性能，一只干燥器中分子篩正常工作，對合成氣中有害氣體進行吸附處理，另一只干燥器中分子篩同時進行加熱再生處理；兩只干燥器相互交替工作和再生，保證了合成氨設(shè)備的連續(xù)運行。并同時減少了合成氨反應(yīng)系統(tǒng)對廢熱的降溫處理能耗。實施例二
利用合成氨余熱進行分子篩再生的步驟同實施例一，區(qū)別僅在于高溫合成氣的溫度為400°C,分子篩加熱再生的時間為2小時。
實施例三
圖I所示的是本發(fā)明的裝置，包括合成塔3，與合成塔3出口連接的預(yù)熱器5、熱交換器2，以及對合成氣進行吸附的干燥器10 ;所述合成氣輸入管道分成兩條管路通往干燥器10進行吸附處理后，再經(jīng)壓縮機I、熱交換器2進入合成塔3進行合成氨反應(yīng)，其中一條管路通過路閥12與干燥器10連接，另一條管路通過設(shè)有加熱閥11控制的再生加熱器6與干燥器10連接；所述再生加熱器6與熱交換器2的連接管道上設(shè)有溫度調(diào)節(jié)閥9 ;所述合成塔3出口通過管道與再生加熱器6連接；所述路閥12、溫度調(diào)節(jié)閥9、加熱閥11的輸入端分別與時間控制器7的輸出端進行電連接。所述預(yù)熱器5、再生加熱器6的余熱通過熱交換器2熱交換后進入冷凝器4進一步降溫處理后排放。所述再生加熱器6與合成塔3出口之間的管道上設(shè)有截止閥8，所述溫度調(diào)節(jié)閥9與熱交換器2之間的管道上也設(shè)有截止閥8，。所述再生加熱器6與溫度調(diào)節(jié)閥9之間的管道上設(shè)有導(dǎo)淋閥13，導(dǎo)淋閥可作為泄壓口和置換口，方便溫度調(diào)節(jié)閥的置換。本裝置中，分子篩正常時，合成氣直接進入干燥器進行吸附處理，然后經(jīng)壓縮機、熱交換器進入合成塔進行合成氨反應(yīng)。由于分子篩去除掉合成氣中CO、CO2等有害氣體成分與水分，保證了合成氨反應(yīng)中觸媒的性能，延長了觸媒的使用壽命，并提高合成氨的合成效率。當(dāng)干燥器中部分分子篩吸附飽和時，需要對分子篩進行及時的再生處理以達到提高分子篩的吸附性能和機械性能，避免合成氨反應(yīng)中觸媒的中毒現(xiàn)象，也避免了熱量的浪費與需冷卻這些熱能的設(shè)備與電能。本裝置將合成塔的出口與再生加熱器進行管道連接，使得合成氨反應(yīng)中產(chǎn)生的大量熱量進入再生加熱器中作為分子篩再生的熱源。本裝置通過時間控制器來控制路閥、加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥的開、關(guān)，當(dāng)其中一只干燥器中分子篩吸附飽和時，時間控制器及時關(guān)閉路閥，并打開加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，使合成氣先進入再生加熱器進行加熱，升溫達到分子篩再生的溫度時再進入干燥器中對分子篩進行加熱再生，同時另一個干燥器對合成氣進行吸附處理，供合成氨反應(yīng)。當(dāng)分子篩再生結(jié)束后，時間控制器關(guān)閉加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，同時打開路閥，使合成氣直接通往干燥器中進行吸附處理，處理后的合成氣通過壓縮機提高壓力后進入合成塔中進行合成氨反應(yīng)。其中截止閥更好地控制了合成氣的流量、方便溫度調(diào)節(jié)閥的檢修；導(dǎo)淋閥可以作為泄壓口和置換口，方便置換。以上實施例并非僅限于本發(fā)明的保護范圍，所有基于本發(fā)明的基本思想而進行修改或變動的都屬于本發(fā)明的保護范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟 (1)將合成塔出口的高溫?zé)釟馔ㄟ^管道導(dǎo)入再生加熱器中； (2)當(dāng)干燥器內(nèi)分子篩吸附飽和時，通過時間控制器打開加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，將合成氨反應(yīng)的合成氣通入再生加熱器，進行熱轉(zhuǎn)換后形成高溫合成氣； (3)將(2)形成的高溫合成氣通往干燥器中進行分子篩加熱再生； (4)分子篩再生結(jié)束后，時間控制器控制加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，其特征在于所述步驟(2)中，高溫合成氣的溫度為250 - 550°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，其特征在于所述步驟(3)中，分子篩的加熱再生時間為2 - 4小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，其特征在于所述高溫合成氣的溫度為300 - 400°C。
5.一種實現(xiàn)上述1 一 4任一項所述方法的裝置，包括合成塔，與合成塔出口連接的預(yù)熱器、熱交換器，以及對合成氣進行吸附的干燥器，其特征在于所述合成氣輸入管道分成兩條管路通往干燥器，一條管路通過路閥與干燥器連接，另一條管路通過設(shè)有加熱閥控制的再生加熱器與干燥器連接；所述再生加熱器與熱交換器的連接管道上設(shè)有溫度調(diào)節(jié)閥；所述合成塔出口通過管道與再生加熱器連接；所述路閥、溫度調(diào)節(jié)閥、加熱閥的輸入端分別與時間控制器的輸出端進行電連接。
6.根據(jù)權(quán)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道上設(shè)有截止閥，所述溫度調(diào)節(jié)閥與熱交換器之間的管道上也設(shè)有截止閥。
7.根據(jù)權(quán)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(diào)節(jié)閥之間的管道上設(shè)有導(dǎo)淋閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用合成氨余熱進行分子篩再生的方法，包括以下步驟先將合成塔出口的高溫?zé)釟馔ㄟ^管道導(dǎo)入再生加熱器中；通過時間控制器打開加熱閥與溫度調(diào)節(jié)閥，將合成氣通入再生加熱器，進行熱轉(zhuǎn)換后形成高溫合成氣，再通往干燥器中進行分子篩加熱再生。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明將合成塔出口的熱量進行回收并作為分子篩再生的熱源，更好地保證了分子篩的吸附、干燥性能，延長了觸媒的使用壽命，提高合成氨的合成效率，并保證了合成氨設(shè)備的連續(xù)運行、減少了對廢熱處理能耗。
文檔編號B01J20/34GK102872845SQ20121031478
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者高玉華 申請人:安徽淮化股份有限公司