CN119403758A 氨离解方法和系统 （凯洛格·布朗及鲁特有限公司）

2024.12.13PCT/US2023/0686382023.06.16WO2023/245201EN2023.12.21在辐射管炉内的催化剂管和含有催化剂的绝热或等温单元中将氨离解成离解的氢气/氮气物流的方法，以及用于将离解的氢气/氮气物流2将反应器流出物进料至提供在氨离解炉中的辐射管反应器；以及换器被配置为将来自离解的氢气/氮气物流的热传递给液氨进料并产生第一反应器，其被配置为接收汽化的氨物流，所述第一反3绝热反应器，其包括范围为约500℃至约750℃的入口条件温度和范围为约300℃至约等温单元，其包括范围为约300℃至约600℃的入口条件温度和范围为约300℃至约600℃的出口条件温度。氨蒸馏再沸器部分，其位于氨离解炉的对流部分中，所述氨蒸馏再沸一个或多个辐射管，其位于氨离解炉的辐射反应器部分，被配并被布置成通过从离解的氢气/氮气物流回19.权利要求17所述的系统，其还包括进料至位于氨离解炉中的一个或多个燃烧器的辐射管反应器，其位于等温单元下游，并被配置为接收来自等温温度范围为约300℃至约600℃,出口条件温度范围为约300℃至约600℃。24.权利要求14、17或21中任一项所述的系统，流的氨洗涤器，所述氨洗涤器被配置为用洗涤水从离解的氢气/氮气物流中除去未反应的4将汽化的氨物流进料至绝热反应器，所述绝热反应器包含用于离解将绝热反应器的流出物反应器物流进料至位于氨离解炉的辐射反应器部分中的一个28.权利要求27所述的方法，其还包括通过从离解的氢气/氮气物流回收热而产生蒸将离解的氢气/氮气物流进料至氨洗涤器，所述氨洗涤器被配置为用洗涤水从离解的将氨水溶液进料至用于回收未反应的氨和洗涤水的在等温条件下离解来自汽化的氨物流中的氨，以产生反应器流将反应器流出物进料至辐射管反应器，以离解反应器流出物5方法可被配置为在一个或多个反应器中将氨离被确定为最有前景的不含碳远距离能源载体。储存气态氢气并将其运输到最终用户成本要求书以及附图中特别指出的方法和/或系统[0013]在实施例中，离解汽化的氨物流可包括使汽化的氨物流与一种或多种催化剂接6[0021]在实施例中，汽化预热的液氨进料可包括在预热器从离解的氢气/氮气物流中回离解的氢气/氮气物流进料至纯化方法，以产生氢气浓度范围为75摩尔％至约99.9999布置为接收液氨进料和离解的氢气/氮气物流，所述预热器热交换器被配置为将来自离解7的氢气/氮气物流的热传递至液氨进料并产生预热的氨物流。所述系统可包括预热器下游300℃至约650℃的入口条件温度和范围为约300℃至约600℃的出口条件温度。于氨离解炉的对流部分中的氨蒸馏再沸器部分，氨蒸馏再沸器部分与氨蒸馏单元热耦合，下游的辐射管反应器，其被配置为接收来自等温单元的反应器流出物并输出离解的氢气/约300℃至约650℃,出口条件温度范围为约300℃至约600℃。[0037]在实施例中，上述讨论的一个或多个系统可包括用于接收离解的氢气/氮气物流8得到氢气浓度为75摩尔％至99.99999摩尔％的[0042]图1是本文所述的用绝热第一阶段离解过程的离解氨的系统和方法的一个实施例[0043]图2是如本文所述的用绝热第一阶段离解过程离解氨的系统和方法的另一实施例[0044]图3是如本文所述的实施等温第一阶段离解过程的离解氨的系统和方法的一个实[0047]在实施例中，本公开内容描述一种在一个或多个反应器中离解氨的系统和方和系统可帮助用于这些用途和其它用途的氢气产中，能量或热回收可来自通过第二反应器，例如辐射管反应器产生的离解的氢气/氮气物9[0056]在实施例中，系统或方法可以在方法内所需的热设施(hotutility)方面自给自馏单元的塔再沸器所需的热可通过氨离解炉对流部分中的可用热在方法或系统中产生的实施例中，预热器14的实施可利用来自离解的氢气/氮气物流20的余热进行阶段(A)的预汽化器18可通过从离解的氢气/氮气物流20传热和/或冷却离解的氢气/氮气物流20并冷凝中，进料/流出物交换器26可被配置为将汽化的氨物流24加热到约90℃至约500℃的范围。置为将热从离解的氢气/氮气物流20转移至汽化的氨化离解中的第二阶段氨离解的辐射部分40[0072]在实施例中，在阶段(D)中，汽化的氨物流24可在氨离解炉30的对流部分28中加[0074]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括高压(高达约120巴)、中压蒸气产生部分60可包括位于氨离解炉30的对流部分28中的一个或多个盘管。在实施例中，气产生部分60的流出物和/或来自蒸气鼓64的流出物可用于为氨蒸馏单元46提供热，所述[0075]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括过热蒸气部分62(也标识为热蒸气部分62可被配置为将蒸气从140℃过热至约气鼓64的蒸气、蒸气产生部分60的流出物和/或来自过热蒸气部分62的过热蒸气作为向一[0077]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括锅炉进料水物流(BFW)预热水蒸气的催化剂床接触和/或将混合物暴露于使氨与NOx反应以生成氮气和水蒸气的催化[0079]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括燃烧空气预热部分70(也标独或者作为与来自燃烧空气预热部分70的加热的燃烧空气的混合物流进料至辐射部分40[0081]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括燃料预热部分84(也标识为部分燃料，以及与废气或尾气54混合时的氢气_氮气气体混合物72的一部分74。在实施例[0082]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括水预热部分86(也标识为阶[0083]在实施例中，氨离解炉30的对流部分28可任选地包括氨蒸馏再沸器部分88(也标沸器部分88可包括一个或多个用于回收热的盘管，以用于氨蒸馏单元46中氨蒸馏(步骤I)流部分28中的任选组件中的任意一个或多个的任何组合或子组合也可以约300℃至约600℃。在实施例中，汽化的氨[0087]在实施例中，反应器34可被配置为使得汽化的氨物流24和/或加热的氨蒸气物流[0090]在实施例中，并非来自汽化的氨物流24和/或加热的氨蒸气物流32的所有氨都在被进料至绝热反应器34的加热的氨蒸气物流32更[0093]在实施例中，为了转化残留在第一反应器流出物36中的来自汽化的氨物流24和/[0094]在实施例中，本文的方法可包括加热第一反应器流出物36的阶段(F)。在实施例配置为在到达辐射部分40之前引导第一反应器流出物36通过氨离解炉30的对流部分28进汽化的氨物流24和/或加热的氨蒸气物流32中残留在第一反应器流出物36中的至少一些氨[0100]在实施例中，辐射部分40中的第二阶段离解的管80可装存在于第一反应器流出物36中的氨可暴露于一种或多种催化剂和/或与一种或多种催化剂[0103]在实施例中，可回收来自辐射部分40的离解的氢气/氮气物流20的热。在实施例器18(阶段B)和预热器14(阶段A)中的一个或[0104]在实施例中，离解的氢气/氮气物流20可任选地经历一个14和/或汽化器18从离解的氢气/氮气物流20中已经回收热之后，可将离解的氢气/氮气物应的氨48在进入汽化器18之前可与预热的液氨物流16合并。洗涤水44可被送回阶段H的氨[0108]在实施例中，作为变压吸附单元50的副产物的废气或尾气54可被送至氨离解炉部分74和来自汽化器18的氨蒸气76和/或作为汽化的氨物流24的一部分用[0113]将理解的是，本文参照图1所描述的方法和系统10包括作为第一反应器的至少一[0115]在实施例中，另外的可用热可用于在阶段(I)向氨蒸馏单元46提供热。在实施例中，可通过包括氨蒸馏再沸器部分88(也标识为阶段S)在氨离解炉30的对流部分28中回收单元46的气体循环通过一个或多个盘管回收热，以用于氨蒸馏单元46中的氨蒸馏再生(步[0118]在实施例中，汽化的氨物流24和/或加热的氨蒸气物流32中所含的氨的等温氨离中使用如之前关于绝热反应器34所描述的一种或多种催化剂。[0119]在实施例中，并非所有来自汽化的氨物流24和/或加热的氨蒸气物流32的氨都在等温单元90的第一反应器流出物36'可被进料至用于第二阶段离解的辐射部分40。