本技术涉及一种化工装置，尤其是一种氨裂解制高纯氢的装置，具体的说是一种包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置。
背景技术：
1、氢能相较于传统化石原料，具有来源广、能量密度大、零碳排放等优势，是一种极为重要的可再生能源。然而氢气生产、储存、运输等环节的高额成本制约了氢基技术的发展。为了减少运输和储存的损失，可将氢气固定在固体氢化物、碳氢化合物或氨中进行化学储存，其中氨是一种无碳的高效储氢载体，其来源广泛，具有17.6%的重量载氢能力和高着火温度（651℃），且在制氢环节中不存在二氧化碳排放，展现出了广阔的应用前景。
2、由于存在化学平衡限制，氨裂解后的氢气中仍存有少量的氮气和氨气，需要进一步分离。目前，为了获得高纯氢气，主要使用变压吸附技术（psa）来分离h2/n2/nh3。该工艺基本原理是基于在不同压力下，吸附剂对不同气体的选择性吸附能力不同，因而，可以利用压力的周期性变化进行吸附和解吸，从而实现气体的分离和提纯。由于单塔中吸附和解吸无法同时进行，通常需要使用两塔并联机组，交替进行加压吸附和解压再生，方可实现连续生产。由此造成了该工艺需要较多的操作单元，提高了分离工艺的复杂性，增大了装置占地面积和建设、运营成本，使得氨裂解制氢技术的适用范围受到了较大的限制。
3、因此，需要加以改进，以便更好的满足市场需求。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，可以简化分离工艺的复杂性，节省装置空间，降低减少和运营成本，充分满足市场需求。
2、本实用新型的技术方案是：
3、一种包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，包含增压与热量供给模块、氨裂解制氢模块和膜分离净化氢气模块；所述增压与热量供给模块能够将原料液氨气化为氨气后输入所述氨裂解制氢模块，并通过增压和燃烧为初次循环提供热量；所述氨裂解制氢模块能够将氨气裂解反应生成氢气和氮气，并将反应后的混合气输送至膜分离净化氢气模块；所述膜分离净化氢气模块能够从所述混合气中分离出高纯氢气，并将其输出，同时将渗余气体回输至所述增压与热量供给模块。
4、进一步的，所述增压与热量供给模块包括液氨气化器、空气压缩机、燃烧炉、气体混合罐、第一换热器、第二换热器和第三换热器；所述液氨气化器的进口与外部液氨管道相连，其出口同时与所述第三换热器的管程进口和所述气体混合罐的进口相连；该第三换热器的管程出口与所述第二换热器的管程进口相连；所述空气压缩机的进口与外部空气管道相连，其出口与所述气体混合罐的进口相连；该气体混合罐的出口与所述第一换热器的管程进口相连；该第一换热器的管程出口与所述燃烧炉的进口相连；该燃烧炉的出口与所述第二换热器的壳程进口相连；该第二换热器的壳程出口与所述第一换热器的壳程进口相连；
5、所述氨裂解制氢模块包括氨裂解反应器，其进料口与所述第二换热器的管程出口相连，其出料口与所述第三换热器的壳程进口相连；该氨裂解反应器的外周设有套管；该套管的气体进口与所述第一换热器的壳程出口相连，其气体出口与排放管相连通；
6、所述膜分离净化氢气模块包括膜分离器；该膜分离器的进口与所述第三换热器的壳程出口相连，其渗透侧出口与氢气收集装置相连，其渗余侧出口经过缓冲罐后与所述气体混合罐的进口相连。
7、进一步的，所述液氨气化器与第三换热器之间的管路上设有氨气主路调节阀；该液氨气化器与气体混合罐之间的管路上设有氨气支路调节阀；所述空气压缩机与气体混合罐之间的管路上设有空气调节阀。
8、进一步的，所述第一换热器与氨裂解反应器之间的管路上设有调节阀组件；该调节阀组件包括主路调节阀、支路调节阀和电加热器；所述支路调节阀和电加热器串联后与所述主路调节阀并联。
9、进一步的，所述膜分离器为多个，串联连接；相邻的所述膜分离器之间设有膜分离器连接闸阀。
10、进一步的，所述膜分离器与氢气收集装置之间设有渗透气闸阀；所述膜分离器的渗透侧出口设有在线气体分析仪。
11、进一步的，所述缓冲罐与气体混合罐之间的管路上设有渗余气压缩机。
12、进一步的，所述套管的气体进口经过排放调节阀后与排放管相连通。
13、本实用新型的有益效果：
14、本实用新型通过将膜分离技术耦合在氨裂解制氢工艺中而代替以往的psa工艺，使高纯氢气的分离工艺得到极大的简化，并使装置更加紧凑，减小了空间占有，降低了建设成本和运营成本。同时，通过多级串联的膜分离器，使调控产品氢气浓度和流量等更为灵活和简单。此外，膜分离中产生的渗余气中含有少量氢气和氨气，被循环至燃烧炉中燃烧，产生的热量完全能够满足氨裂解制氢反应的热量需求，使整个制氢系统无需额外能量输入，且无二氧化碳排放，有效降低了能耗，并促进了环保。
1.一种包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，包含增压与热量供给模块、氨裂解制氢模块和膜分离净化氢气模块；所述增压与热量供给模块能够将原料液氨气化为氨气后输入所述氨裂解制氢模块，并通过增压和燃烧为初次循环提供热量；所述氨裂解制氢模块能够将氨气裂解反应生成氢气和氮气，并将反应后的混合气输送至膜分离净化氢气模块；所述膜分离净化氢气模块能够从所述混合气中分离出高纯氢气，并将其输出，同时将渗余气体回输至所述增压与热量供给模块。
2.根据权利要求1所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述增压与热量供给模块包括液氨气化器、空气压缩机、燃烧炉、气体混合罐、第一换热器、第二换热器和第三换热器；所述液氨气化器的进口与外部液氨管道相连，其出口同时与第三换热器的管程进口和所述气体混合罐的进口相连；该第三换热器的管程出口与所述第二换热器的管程进口相连；所述空气压缩机的进口与外部空气管道相连，其出口与所述气体混合罐的进口相连；该气体混合罐的出口与所述第一换热器的管程进口相连；该第一换热器的管程出口与所述燃烧炉的进口相连；该燃烧炉的出口与所述第二换热器的壳程进口相连；该第二换热器的壳程出口与所述第一换热器的壳程进口相连；
3.根据权利要求2所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述液氨气化器与第三换热器之间的管路上设有氨气主路调节阀；该液氨气化器与气体混合罐之间的管路上设有氨气支路调节阀；所述空气压缩机与气体混合罐之间的管路上设有空气调节阀。
4.根据权利要求2所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述第一换热器与氨裂解反应器之间的管路上设有调节阀组件；该调节阀组件包括主路调节阀、支路调节阀和电加热器；所述支路调节阀和电加热器串联后与所述主路调节阀并联。
5.根据权利要求2所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述膜分离器为多个，串联连接；相邻的所述膜分离器之间设有膜分离器连接闸阀。
6.根据权利要求2所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述膜分离器与氢气收集装置之间设有渗透气闸阀；所述膜分离器的渗透侧出口设有在线气体分析仪。
7.根据权利要求2所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述缓冲罐与气体混合罐之间的管路上设有渗余气压缩机。
8.根据权利要求2所述的包含膜分离的氨裂解制高纯氢装置，其特征是，所述套管的气体进口经过排放调节阀后与排放管相连通。
