制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氣體低溫分離領(lǐng)域，特別涉及一種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)主要包括原料氣凈化單元、低溫液化分離單元、CO產(chǎn)品壓縮機(jī)及混合冷劑壓縮機(jī)；所述的低溫液化分離單元包括主換熱器、洗甲烷塔、脫氫塔、脫甲烷塔及脫氮塔，所述的脫氫塔塔底設(shè)有第一蒸發(fā)器，所述的脫甲烷塔塔底設(shè)有第二蒸發(fā)器、塔頂設(shè)有第一冷凝器，所述的脫氮塔塔底設(shè)有第三蒸發(fā)器、塔頂設(shè)有第二冷凝器，本發(fā)明通過該四塔流程得到高純度的富H2和CO產(chǎn)品的同時(shí)，可以得到高純度液態(tài)甲烷，裝置對原料氣的適應(yīng)能力強(qiáng)，降低了裝置對原料氣雜質(zhì)的要求，根據(jù)CO產(chǎn)品氣的壓力，從CO壓縮機(jī)的末級(jí)或中間級(jí)抽出一部分CO循環(huán)作為精餾塔的冷源和熱源，取消了氮?dú)鈮嚎s機(jī)和膨脹機(jī)，設(shè)備較少，投資小。
【專利說明】
制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣體低溫分離領(lǐng)域，特別涉及一種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]⑶和出是化工過程的重要合成原料，被廣泛用于一系列有機(jī)化工產(chǎn)品和中間體的合成，而CO和出的制取一般以煤、天然氣或油為原料，經(jīng)過一定的方法變換得到，在制取過程中除產(chǎn)生有效組分CO和H2外，還產(chǎn)生一定量的CH4，N2、C02等雜質(zhì)以混合物的形式存在，化工合成過程通常需要高純度的CO，這就需要合適的方法將其混合物分離提純。
[0003]0)和出的分離方法主要有變壓吸附法、膜分離法和低溫精餾分離法。膜分離方法由于高效選擇性膜的價(jià)格高，應(yīng)用較少。變壓吸附法通常用于小型裝置，操作靈活可靠，但是隨著化工領(lǐng)域大型化的發(fā)展，變壓吸附在處理大規(guī)模氣體負(fù)荷時(shí)，設(shè)備多、占地面積大且運(yùn)行成本高。低溫分離法是利用組分之間物性的差異，通過低溫精餾的方法進(jìn)行分離提純，常用于大型化工領(lǐng)域的⑶和出混合氣體分離提純。
[0004]液態(tài)甲烷是一種清潔、高效的能源，并且熱值高便于運(yùn)輸，中國所公開的CO和H2低溫分離提純方法中，只是考慮⑶和出進(jìn)行分離提純，在氮?dú)?、甲烷含量較高的情況下，甲烷隨其它雜質(zhì)一起排放作為燃料，甲烷的價(jià)值沒有得到合理利用，而申請?zhí)枮?01510014562.6、名稱為一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的方法和裝置的中國專利在雜質(zhì)含量較復(fù)雜的情況下，采用多塔分離，但是需要增加氮?dú)庋h(huán)壓縮和膨脹機(jī)，流程復(fù)雜，機(jī)器較多，能耗高，并且沒有提出對甲烷的合理利用。近年來LNG的市場較好，在CO和H2分離的同時(shí)可以生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的液態(tài)甲烷，增加產(chǎn)品的附加值，從而提高裝置的整體經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，當(dāng)原料氣中的雜質(zhì)氮?dú)?、甲烷含量較高時(shí)，提供一種高效節(jié)能的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明在生產(chǎn)高純一氧化碳和富氫氣的同時(shí)，可以得到經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的液態(tài)甲烷。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲燒的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括原料氣凈化單元、低溫液化分離單元、CO產(chǎn)品壓縮機(jī)及混合冷劑壓縮機(jī);所述的低溫液化分離單元包括主換熱器、洗甲烷塔、脫氫塔、脫甲烷塔及脫氮塔，所述的脫氫塔塔底設(shè)有第一蒸發(fā)器，所述脫甲烷塔的塔底設(shè)有第二蒸發(fā)器、塔頂設(shè)有第一冷凝器，所述的脫氮塔塔底設(shè)有第三蒸發(fā)器、塔頂設(shè)有第二冷凝器;所述凈化單元的入口連通送氣的第一管道，所述凈化單元出口通過第二管道與主換熱器相連通;所述洗甲烷塔的下部入口通過第三管道與所述主換熱器相連通，所述洗甲烷塔的頂部氣相出口通過第四管道與主換熱器相連通，所述主換熱器熱端連通送出富氫氣的第五管道，所述洗甲烷塔的底部液相出口通過第六管道連通第一節(jié)流閥；所述第一節(jié)流閥通過第七管道連通主換熱器，所述主換熱器通過第八管道與所述脫氫塔的中部入口相連通，所述第一節(jié)流閥通過第九管道與所述脫氫塔的上部入口相連通;所述脫氫塔頂部氣相出口通過第十管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器熱端連通送出閃蒸汽的第十一管道;所述脫氫塔的底部液相出口通過第十二管道與第二節(jié)流閥相連通，所述第二節(jié)流閥通過第十三管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第十四管道與所述脫甲烷塔下部入口相連通，所述第二節(jié)流閥通過第十五管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第十六管道與所述脫甲烷塔中部入口相連通;所述脫甲烷塔底部液相出口通過第十七管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器熱端連通送出液態(tài)甲烷的第十八管道;所述脫甲烷塔的頂部氣相出口通過第十九管道與第二十六管道相連通，所述脫甲烷塔的上部氣相出口通過第二十管道與脫氮塔中部入口相連通，所述脫甲烷塔的頂部第一冷凝器出口通過第二十一管道經(jīng)過第三節(jié)流閥與所述脫氮塔頂部第二冷凝器的入口相連通;所述脫氮塔的底部液相出口連通第二十二管道，第二十二管道上設(shè)置第四節(jié)流閥，所述第四節(jié)流閥通過第二十三管道與所述脫氮塔的頂部第二冷凝器入口連通，所述脫氮塔的上部氣相出口通過第二十四管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器熱端連通送出廢氣的第二十五管道;所述脫氮塔的頂部氣相出口通過第二十六管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器通過第二十七管道與所述的⑶產(chǎn)口壓縮機(jī)入口相連通。
[0007]所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)通過第二十八管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第二十九管道與所述脫氫塔塔底第一蒸發(fā)器入口相連通，第二十九管道與第三十管道相通，所述脫甲烷塔塔底第二蒸發(fā)器的入口連通第三十管道，出口連通第三十一管道，第三十一管道與第三十二管道相連通，所述第一蒸發(fā)器出口通過第三十二管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第三十三管道與所述洗甲烷塔上部入口相連通;所述第一冷凝器入口連通第三十四管道，第三十四管道分別連通第三十三管道和第三十五管道，第三十五管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器通過第三十六管道與所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部入口相連通，所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部出口通過第三十七管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第三十八管道與所述脫氮塔底部第三蒸發(fā)器入口相連通，所述第三蒸發(fā)器出口通過第三十九管道與第五節(jié)流閥相連通，所述第五節(jié)流閥與第二十三管道相連通，所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口連通第四十五管道。
[0008]所述的混合冷劑壓縮機(jī)的氣相出口通過第四十管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第四十一管道經(jīng)第六節(jié)流閥與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第四十二管道與混合冷劑壓縮機(jī)入口相連通;所述混合冷劑壓縮機(jī)液相出口通過第四十三管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第四十四管道經(jīng)第七節(jié)流閥與所述主換熱器相連通。
[0009]所述主換熱器、所述第一蒸發(fā)器、所述第二蒸發(fā)器、所述第三蒸發(fā)器、所述第一冷凝器及所述第二冷凝器均為為真空釬焊板翅式換熱器，所述洗甲烷塔、脫氫塔、脫甲烷塔、脫氮塔均為規(guī)整填料塔或填料與浮閥組合式精餾塔。
[0010]所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口壓力為:0.5 MPa?3.5MPa;所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)用于循環(huán)部分抽出壓力為:0.5MPa?3.5MPa。
[0011 ] 所述凈化單元入口壓力為:3.0MPa?6.0MPa，甲烷含量體積分?jǐn)?shù)為0.5%?10%，氮?dú)夂矿w積分?jǐn)?shù)為4%?8%;所述的脫氫塔壓力為0.9MPa?2.5MPa ；所述的脫甲烷塔和脫氮塔壓力為0.2MPa ?0.6MPa。
[0012]混合冷劑采用氮?dú)?、甲烷、乙烯、丙烷和異戊烷按一定的比例混合而成?br>[0013]—種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的方法，其特征在于:該方法如下: 高氮?dú)?、甲烷含量的原料?jīng)過第一管道進(jìn)入凈化單元，通過凈化單元內(nèi)的吸附劑吸附后將原料氣中的微量CO2和水脫除，脫除雜質(zhì)后的原料氣通過第二管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度，冷卻后通過第三管道進(jìn)入所述的洗甲烷塔將原料中的甲烷洗滌出來，在洗甲烷塔頂部氣相出口得到富氫氣，富氫氣通過第四管道進(jìn)入主換熱器回收冷量并復(fù)熱，富氫氣復(fù)熱后通過第五管道送出，在洗甲烷塔底部液相出口得到甲烷濃縮后的原料通過第六管道經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流，節(jié)流后分成兩部分，一部分通過第七管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱，復(fù)熱后經(jīng)第八管道進(jìn)入脫氫塔中部，另一部分通過第九管道直接接入脫氫塔上部入口，在脫氫塔內(nèi)進(jìn)行精餾分離，在脫氫塔頂部氣相出口得到閃蒸汽，閃蒸氣通過第十管道進(jìn)入主換熱器回收冷量并復(fù)熱，閃蒸氣復(fù)熱后通過第十一管道送出，在脫氫塔底部液相出口得到進(jìn)一步濃縮后的原料通過第十二管道經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流，節(jié)流后分成兩部分，一部分通過第十三管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱，復(fù)熱后經(jīng)第十四管道進(jìn)入脫甲烷塔下部入口，另一部分通過第十五管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度，冷卻后通過第十六管道進(jìn)入脫甲烷塔中部入口，在脫甲烷塔底部液相出口得到高純度液態(tài)甲烷，液態(tài)甲烷通過第十七管道進(jìn)入主換熱器過冷，過冷后通過第十八管道送出，在脫甲烷塔上部氣相出口得到一定濃度的CO通過第二十管道進(jìn)入脫氮塔中部入口，在脫氮塔內(nèi)進(jìn)一步脫除雜質(zhì)，在脫氮塔底部液相出口得到高純度CO通過第二十二管道經(jīng)第四節(jié)流閥節(jié)流，節(jié)流后通過第二十三管道進(jìn)入脫氮塔頂部第二冷凝器入口作為冷源，在脫氮塔上部氣相出口得到富氮?dú)鈴U氣，廢氣通過第二十四管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱并回收冷量，復(fù)熱后，通過第二十五管道送出。
[0014]裝置的冷量主要靠CO循環(huán)節(jié)流和制冷劑循環(huán)節(jié)流制冷提供，來自CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口的一部分CO通過第二十八管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度，冷卻后分別通過第二十九管道和第三十管道進(jìn)入脫氫塔底部第一蒸發(fā)器、脫甲烷塔塔底第二蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)作為熱源被冷卻，冷卻后混合通過第三十二管道進(jìn)入主換熱器繼續(xù)冷卻，冷卻后分成三部分，一部分通過第三十三管道進(jìn)入洗甲烷塔，作為洗滌液將原料中的甲烷洗滌出來，另一部分通過第三十四管道進(jìn)入脫甲烷塔頂部第一冷凝器作為冷源被復(fù)熱部分氣化，在第一冷凝器頂部得到氣相CO通過第十九管道與第二十六管道氣相混合，在第一冷凝器低部得到液相CO通過第二十一管道經(jīng)第三節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入脫氮塔第二冷凝器作為冷源，最后一部分通過第三十五管道返回主換熱器復(fù)熱回收冷量，回收冷量后通過第三十六管道進(jìn)入CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部入口，CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部抽出一部分通過第三十七管道進(jìn)入主換熱器冷卻，冷卻后通過第三十八管道進(jìn)入脫氮塔第三蒸發(fā)器作為熱源被冷卻，冷卻后通過第三十九管道經(jīng)第五節(jié)流閥與第二十三管道物料相混合，混合后進(jìn)入脫氮塔第二冷凝器，在第二冷凝器內(nèi)作為冷源被復(fù)熱氣化得到CO產(chǎn)品，CO產(chǎn)品通過第二十六管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱回收冷量，回收冷量后進(jìn)入CO產(chǎn)品壓縮機(jī)入口進(jìn)行壓縮至一定壓力通過第四十五管道作為產(chǎn)品送出；來自混合冷劑壓縮機(jī)的氣相冷劑通過第四十管道進(jìn)入主換熱器進(jìn)行冷卻，被冷卻至一定溫度后通過第四十一管道經(jīng)第六節(jié)流閥節(jié)流制冷，返流進(jìn)入主換熱器，來自混合冷劑壓縮機(jī)的液相冷劑通過第四十三管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度抽出，通過第四十四管道經(jīng)第七節(jié)流閥節(jié)流制冷，節(jié)流制冷后返流進(jìn)入主換熱器，與另一股冷劑混合復(fù)熱送出主換熱器，通過第四十二管道進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)，完成制冷循環(huán)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下:對于高含氮?dú)?、甲烷原料氣，通過該四塔流程得到高純度的富HdPCO產(chǎn)品的同時(shí)，可以得到高純度液態(tài)甲烷，CO純度達(dá)到體積分?jǐn)?shù)99%以上，液態(tài)甲烷純度體積含量達(dá)到98%以上，雜質(zhì)脫除干凈，且H2、C0和甲烷的回收率高，H2和甲烷的回收率99%以上，CO回收率88%以上，裝置對原料氣的適應(yīng)能力強(qiáng)，降低了裝置對原料氣雜質(zhì)的要求。
[0016]本發(fā)明從原料氣制取富氫氣和一氧化碳的系統(tǒng)在不增加設(shè)備的前提下，根據(jù)CO產(chǎn)品氣的壓力，從CO壓縮機(jī)的末級(jí)或中間級(jí)抽出一部分CO循環(huán)作為精餾塔的冷源和熱源，取消了氮?dú)鈮嚎s機(jī)和膨脹機(jī)，設(shè)備較少，投資小。
[0017]本發(fā)明在制取高純一氧化碳和富氫氣的同時(shí)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)附加值高的液態(tài)甲烷，設(shè)置了單獨(dú)的混合冷劑制冷系統(tǒng)，增加設(shè)備混合冷劑壓縮機(jī)，但是混合制冷劑主要由氮?dú)?、甲烷、乙烯、丙烷、異戊烷等物質(zhì)按照原料氣的不同組成配置一定比例的冷劑混合而成，制冷能耗低。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中標(biāo)注為:1、混合冷劑壓縮機(jī);2、原料氣凈化單元;3、C0產(chǎn)品壓縮機(jī);4、低溫液化分離單元;5、主換熱器;6、洗甲烷塔;7、脫氫塔;8、脫甲烷塔;9、脫氮塔；10、第一蒸發(fā)器；
11、第二蒸發(fā)器；12、第三蒸發(fā)器;13、第一冷凝器;14、第二冷凝器;15、第七節(jié)流閥；16、第六節(jié)流閥、17、第一節(jié)流閥；18、第二節(jié)流閥；19、第三節(jié)流閥；20、第五節(jié)流閥；21、第四節(jié)流閥；100、第一管道；101、第二管道；102、第三管道；103、第四管道；104、第五管道；105、第六管道；106、第七管道；107、第八管道；108、第九管道；109、第十管道；110、第^^一管道；111、第十二管道;112、第十三管道;113、第十四管道;114、第十五管道;115、第十六管道;116、第十七管道;117、第十八管道;118、第十九管道;119、第二十管道;120、第二^^一管道;121、第二十二管道；122、第二十三管道；123、第二十四管道；124、第二十五管道；125、第二十六管道；126、第二十七管道；127、第二十八管道；128、第二十九管道；129、第三十管道；130、第三十一管道；131、第三十二管道；132、第三十三管道；133、第三十四管道；134、第三十五管道；135、第三十六管道；136、第三十七管道；137、第三十八管道；138、第三十九管道；139、第四十管道；140、第四十一管道；141、第四十二管道；142、第四十三管道；143、第四十四管道；144、第四十五管道。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0021 ] 實(shí)施例一
如圖1所示，一種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括原料氣凈化單元2、低溫液化分離單元4、C0產(chǎn)品壓縮機(jī)3、混合冷劑壓縮機(jī)I;所述的低溫液化分離單元包括主換熱器5、洗甲烷塔6、脫氫塔7、脫甲烷塔8、脫氮塔9，所述的脫氫塔塔底設(shè)有第一蒸發(fā)器10，所述的脫甲烷塔塔底設(shè)有第二蒸發(fā)器11、塔頂設(shè)有第一冷凝器13，所述的脫氮塔塔底設(shè)有第三蒸發(fā)器12、塔頂設(shè)有第二冷凝器14;所述的凈化單元2入口連通第一管道100，所述凈化單元出口通過第二管道101與主換熱器5相連通;所述洗甲烷塔6的下部入口通過第三管道102與所述主換熱器5相連通，洗甲烷塔頂部氣相出口通過第四管道103與主換熱器5相連通，主換熱器5與第五管道104連通，洗甲烷塔底部液相出口通過第六管道105與第一節(jié)流閥17相連通;第一節(jié)流閥17通過第七管道106與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第八管道107與所述的脫氫塔7中部入口相連通，第一節(jié)流閥17通過第九管道108與所述脫氫塔7上部入口相連通;所述脫氫塔7頂部氣相出口通過第十管道109與主換熱器5相連通，主換熱器5與第十一管道110相連通，脫氫塔底部液相出口通過第十二管道111與第二節(jié)流閥18相連通;第二節(jié)流閥18通過第十三管道112與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第十四管道113與脫甲烷塔8下部入口相連通，第二節(jié)流閥18通過第十五管道114與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第十六管道115與脫甲烷塔8中部入口相連通;所述脫甲烷塔8底部液相出口通過第十七管道116與主換熱器5相連通，主換熱器5與第十八管道117相連通，脫甲烷塔8頂部氣相出口通過第十九管道118與第二十六管道125相連通，脫甲烷塔8上部氣相出口通過第二十管道119與脫氮塔9中部入口相連通，脫甲烷塔8頂部第一冷凝器13出口通過第二十一管道120經(jīng)過第三節(jié)流閥19與脫氮塔9頂部第二冷凝器14入口相連通;所述脫氮塔9底部液相出口通過第二十二管道121與第四節(jié)流閥21相連通，第四節(jié)流閥21通過第二十三管道122與脫氮塔9頂部第二冷凝器14入口連通，脫氮塔上部氣相出口通過第二十四管道123與主換熱器5連通，主換熱器5與第二十五管道124連通，脫氮塔頂部氣相出口通過第二十六管道125與主換熱器5連通，主換熱器5通過第二十七管道126與所述的CO產(chǎn)口壓縮機(jī)3入口相連通。
[0022]所述⑶產(chǎn)品壓縮機(jī)3通過第二十八管道127與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第二十九管道128與所述脫氫塔7塔底第一蒸發(fā)器10入口相連通，第二十九管道128通過第三十管道129與脫甲烷塔塔底第二蒸發(fā)器11入口相連通，第二蒸發(fā)器11出口通過第三i^一管道130與第三十二管道131相連通，第一蒸發(fā)器10出口通過第三十二管道132與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第三十三管道132與洗甲烷塔6上部入口相連通，第一冷凝器13入口通過第三十四管道133與第三十三管道132相連通，主換熱器通過第三十五管道134與第三十四管道133相連通，主換熱器5通過第三十六管道135與⑶產(chǎn)品壓縮機(jī)3中部入口相連通，CO產(chǎn)品壓縮機(jī)3中部出口通過第三十七管道136與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第三十八管道137與脫氮塔9底部第三蒸發(fā)器12入口相連通，第三蒸發(fā)器12出口通過第三十九管道138經(jīng)過第五節(jié)流閥20與第二十三管道122相連通，所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)3出口與第四十五管道144相連通。
[0023]所述的混合冷劑壓縮機(jī)I氣相出口通過第四十管道139與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第四十一管道140經(jīng)第六節(jié)流閥16與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第四十二管道141與混合冷劑壓縮機(jī)I入口相連通，完成循環(huán)，混合冷劑壓縮機(jī)I液相出口通過第四十三管道142與主換熱器5相連通，主換熱器5通過第四十四管道143經(jīng)第七節(jié)流閥15與主換熱器5相連通。
[0024]所述主換熱器5、所述第一蒸發(fā)器10、所述第二蒸發(fā)器11、所述第三蒸發(fā)器12、所述第一冷凝器13及所述第二冷凝器14均為為真空釬焊板翅式換熱器，所述洗甲烷塔6、脫氫塔7、脫甲烷塔8、脫氮塔9均為規(guī)整填料塔或填料與浮閥組合式精餾塔。
[0025]實(shí)施例二一種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲燒的方法，甲燒體積含量為0.5%?10%，氮?dú)怏w積含量為4%?8%的原料氣壓力為3.0MPa?6.0MPa經(jīng)過第一管道進(jìn)入凈化單元，通過凈化單元內(nèi)的吸附劑吸附后將原料氣中的微量CO2和水脫除，脫除雜質(zhì)后的原料氣通過第二管道進(jìn)入主換熱器冷卻至?100K，冷卻后通過第三管道進(jìn)入所述的洗甲烷塔將原料中的甲烷洗滌出來，在洗甲烷塔頂部氣相出口得到氫氣體積含量為77%以上的富氫氣，富氫氣通過第四管道進(jìn)入主換熱器回收冷量并復(fù)熱，富氫氣復(fù)熱后通過第五管道送出得到富氫氣產(chǎn)品，在洗甲烷塔內(nèi)甲烷被洗滌下來，塔頂?shù)母粴錃饧淄閾p失少，在洗甲烷塔底部液相出口得到甲烷被濃縮至體積含量為16%左右的原料通過第六管道經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流制冷，節(jié)流后壓力為0.9MPa?2.5MPa，節(jié)流后分成兩部分，一部分通過第七管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱至?118K，復(fù)熱后經(jīng)第八管道進(jìn)入脫氫塔中部，另一部分通過第九管道直接接入脫氫塔上部入口，在脫氫塔內(nèi)進(jìn)行精餾分離，在脫氫塔頂部氣相出口得到氫氣體積含量為63%以上的閃蒸汽，閃蒸氣通過第十管道進(jìn)入主換熱器回收冷量并復(fù)熱，閃蒸氣復(fù)熱后通過第十一管道作為閃蒸氣產(chǎn)品送出，在脫氫塔底部液相出口得到進(jìn)一步濃縮后的原料通過第十二管道經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流至0.2MPa -0.6MPa，節(jié)流后分成兩部分，一部分通過第十三管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱至?132K，復(fù)熱后經(jīng)第十四管道進(jìn)入脫甲烷塔下部入口，另一部分通過第十五管道進(jìn)入主換熱器冷卻至?99K，冷卻后通過第十六管道進(jìn)入脫甲烷塔中部入口，在脫甲烷塔內(nèi)進(jìn)行精餾分離脫除原料中的甲烷，在脫甲烷塔底部液相出口得到甲烷體積含量在98%以上的高純度液態(tài)甲燒，液態(tài)甲燒通過第十七管道進(jìn)入主換熱器過冷2 K?3K，過冷后通過第十八管道作為液態(tài)甲烷產(chǎn)品送出，在脫甲烷塔上部氣相出口得到CO體積含量為92%以上的原料通過第二十管道進(jìn)入脫氮塔中部入口，在脫氮塔內(nèi)進(jìn)一步脫除氮?dú)怆s質(zhì)，在脫氮塔底部液相出口得到⑶體積含量為99%以上的高純度CO通過第二十二管道經(jīng)第四節(jié)流閥節(jié)流至0.15MPa…0.19MPa，節(jié)流后通過第二十三管道進(jìn)入脫氮塔頂部第二冷凝器入口作為冷源被復(fù)熱氣化，在脫氮塔上部氣相出口得到氮?dú)怏w積含量為82%以上的富氮廢氣，廢氣通過第二十四管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱并回收冷量，復(fù)熱后，通過第二十五管道送出。
[0026]裝置的冷量主要靠CO循環(huán)節(jié)流和制冷劑循環(huán)節(jié)流制冷提供，來自CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口的一部分CO壓力為0.5MPa?3.5MPa通過第二十八管道進(jìn)入主換熱器冷卻至145K~160K，冷卻后分別通過第二十九管道和第三十管道進(jìn)入脫氫塔底部第一蒸發(fā)器、脫甲烷塔塔底第二蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)作為熱源被冷卻，冷卻后混合通過第三十二管道進(jìn)入主換熱器繼續(xù)冷卻至?100Κ，冷卻后分成三部分，一部分通過第三十三管道進(jìn)入洗甲烷塔，作為洗滌液將原料中的甲烷洗滌出來，另一部分通過第三十四管道進(jìn)入脫甲烷塔頂部第一冷凝器作為冷源被復(fù)熱部分氣化，在第一冷凝器頂部得到氣相CO通過第十九管道與第二十六管道氣相混合，在第一冷凝器低部得到液相CO通過第二十一管道經(jīng)第三節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入脫氮塔第二冷凝器作為冷源，最后一部分通過第三十五管道返回主換熱器復(fù)熱回收冷量，回收冷量后通過第三十六管道進(jìn)入CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部入口，CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部抽出一部分CO壓力為0.5MPa?3.5MPa通過第三十七管道進(jìn)入主換熱器冷卻至118Κ~125Κ，冷卻后通過第三十八管道進(jìn)入脫氮塔第三蒸發(fā)器作為熱源被冷卻，冷卻后通過第三十九管道經(jīng)第五節(jié)流閥節(jié)流至
0.15MPa—0.19MPa與第二十三管道物料相混合，混合后進(jìn)入脫氮塔第二冷凝器，在第二冷凝器內(nèi)作為冷源被復(fù)熱氣化得到CO體積含量為99%以上的CO產(chǎn)品，CO產(chǎn)品通過第二十六管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱回收冷量，回收冷量后進(jìn)入⑶產(chǎn)品壓縮機(jī)入口進(jìn)行壓縮至0.5MPa…3.5MPa通過第四十五管道作為產(chǎn)品送出；由甲烷、乙烯、丙烷、異戊烷和氮?dú)獍匆槐壤旌隙蓧毫?.25MPa?0.35MPa的混合冷劑通過混合冷劑壓縮機(jī)壓縮至3.0-4.0Mpa后被冷卻分離，來自混合冷劑壓縮機(jī)的氣相冷劑通過第四十管道進(jìn)入主換熱器進(jìn)行冷卻至118K~125Κ，被冷卻后通過第四^^一管道經(jīng)第六節(jié)流閥節(jié)流至0.3-0.4MPa制冷，返流進(jìn)入主換熱器復(fù)熱，來自混合冷劑壓縮機(jī)的液相冷劑通過第四十三管道進(jìn)入主換熱器冷卻至?150K，通過第四十四管道經(jīng)第七節(jié)流閥節(jié)流至0.3?0.4MPa制冷，節(jié)流制冷后返流進(jìn)入主換熱器復(fù)熱，與另一股冷劑混合復(fù)熱送出主換熱器，通過第四十二管道進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)，完成制冷循環(huán)。
[0027]本實(shí)施例中所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)為實(shí)施例一中所述，在此不再一一贅述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)主要包括原料氣凈化單元、低溫液化分離單元、CO產(chǎn)品壓縮機(jī)及混合冷劑壓縮機(jī);所述的低溫液化分離單元包括主換熱器、洗甲烷塔、脫氫塔、脫甲烷塔及脫氮塔，所述的脫氫塔塔底設(shè)有第一蒸發(fā)器，所述脫甲烷塔的塔底設(shè)有第二蒸發(fā)器、塔頂設(shè)有第一冷凝器，所述的脫氮塔塔底設(shè)有第三蒸發(fā)器、塔頂設(shè)有第二冷凝器;所述凈化單元的入口連通送氣的第一管道，所述凈化單元出口通過第二管道與主換熱器相連通;所述洗甲烷塔的下部入口通過第三管道與所述主換熱器相連通，所述洗甲烷塔的頂部氣相出口通過第四管道與主換熱器相連通，所述主換熱器熱端連通送出富氫氣的第五管道，所述洗甲烷塔的底部液相出口通過第六管道連通第一節(jié)流閥；所述第一節(jié)流閥通過第七管道連通主換熱器，所述主換熱器通過第八管道與所述脫氫塔的中部入口相連通，所述第一節(jié)流閥通過第九管道與所述脫氫塔的上部入口相連通;所述脫氫塔頂部氣相出口通過第十管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器熱端連通送出閃蒸汽的第十一管道;所述脫氫塔的底部液相出口通過第十二管道與第二節(jié)流閥相連通，所述第二節(jié)流閥通過第十三管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第十四管道與所述脫甲烷塔下部入口相連通，所述第二節(jié)流閥通過第十五管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第十六管道與所述脫甲烷塔中部入口相連通;所述脫甲烷塔底部液相出口通過第十七管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器熱端連通送出液態(tài)甲烷的第十八管道;所述脫甲烷塔的頂部氣相出口通過第十九管道與第二十六管道相連通，所述脫甲烷塔的上部氣相出口通過第二十管道與脫氮塔中部入口相連通，所述脫甲烷塔的頂部第一冷凝器出口通過第二十一管道經(jīng)過第三節(jié)流閥與所述脫氮塔頂部第二冷凝器的入口相連通;所述脫氮塔的底部液相出口連通第二十二管道，第二十二管道上設(shè)置第四節(jié)流閥，所述第四節(jié)流閥通過第二十三管道與所述脫氮塔的頂部第二冷凝器入口連通，所述脫氮塔的上部氣相出口通過第二十四管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器熱端連通送出廢氣的第二十五管道;所述脫氮塔的頂部氣相出口通過第二十六管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器通過第二十七管道與所述的CO產(chǎn)口壓縮機(jī)入口相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)通過第二十八管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第二十九管道與所述脫氫塔塔底第一蒸發(fā)器入口相連通，第二十九管道與第三十管道相通，所述脫甲烷塔塔底第二蒸發(fā)器的入口連通第三十管道，出口連通第三十一管道，第三十一管道與第三十二管道相連通，所述第一蒸發(fā)器出口通過第三十二管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第三十三管道與所述洗甲烷塔上部入口相連通;所述第一冷凝器入口連通第三十四管道，第三十四管道分別連通第三十三管道和第三十五管道，第三十五管道與所述主換熱器連通，所述主換熱器通過第三十六管道與所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部入口相連通，所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部出口通過第三十七管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第三十八管道與所述脫氮塔底部第三蒸發(fā)器入口相連通，所述第三蒸發(fā)器出口通過第三十九管道與第五節(jié)流閥相連通，所述第五節(jié)流閥與第二十三管道相連通，所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口連通第四十五管道。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:所述的混合冷劑壓縮機(jī)的氣相出口通過第四十管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第四十一管道經(jīng)第六節(jié)流閥與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第四十二管道與混合冷劑壓縮機(jī)入口相連通;所述混合冷劑壓縮機(jī)液相出口通過第四十三管道與所述主換熱器相連通，所述主換熱器通過第四十四管道經(jīng)第七節(jié)流閥與所述主換熱器相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:所述主換熱器、所述第一蒸發(fā)器、所述第二蒸發(fā)器、所述第三蒸發(fā)器、所述第一冷凝器及所述第二冷凝器均為為真空釬焊板翅式換熱器，所述洗甲烷塔、脫氫塔、脫甲烷塔、脫氮塔均為規(guī)整填料塔或填料與浮閥組合式精餾塔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口壓力為:0.5 MPa?3.5MPa;所述CO產(chǎn)品壓縮機(jī)用于循環(huán)部分抽出壓力為:0.5MPa?3.5MPa。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:所述凈化單元入口壓力為:3.0MPa?6.0MPa，甲烷含量體積分?jǐn)?shù)為0.5%?10%，氮?dú)夂矿w積分?jǐn)?shù)為4%?8%;所述的脫氫塔壓力為0.9MPa?2.5MPa;所述的脫甲烷塔和脫氮塔壓力為0.2MPa ?0.6MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的系統(tǒng)，其特征在于:混合冷劑采用氮?dú)?、甲烷、乙烯、丙烷和異戊烷按一定的比例混合而成?.—種利用如權(quán)利要求1中所述的制取高純一氧化碳和富氫氣聯(lián)產(chǎn)液態(tài)甲烷的方法，其特征在于:該方法如下: 高氮?dú)?、甲烷含量的原料?jīng)過第一管道進(jìn)入凈化單元，通過凈化單元內(nèi)的吸附劑吸附后將原料氣中的微量CO2和水脫除，脫除雜質(zhì)后的原料氣通過第二管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度，冷卻后通過第三管道進(jìn)入所述的洗甲烷塔將原料中的甲烷洗滌出來，在洗甲烷塔頂部氣相出口得到富氫氣，富氫氣通過第四管道進(jìn)入主換熱器回收冷量并復(fù)熱，富氫氣復(fù)熱后通過第五管道送出，在洗甲烷塔底部液相出口得到甲烷濃縮后的原料通過第六管道經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流，節(jié)流后分成兩部分，一部分通過第七管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱，復(fù)熱后經(jīng)第八管道進(jìn)入脫氫塔中部，另一部分通過第九管道直接接入脫氫塔上部入口，在脫氫塔內(nèi)進(jìn)行精餾分離，在脫氫塔頂部氣相出口得到閃蒸汽，閃蒸氣通過第十管道進(jìn)入主換熱器回收冷量并復(fù)熱，閃蒸氣復(fù)熱后通過第十一管道送出，在脫氫塔底部液相出口得到進(jìn)一步濃縮后的原料通過第十二管道經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流，節(jié)流后分成兩部分，一部分通過第十三管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱，復(fù)熱后經(jīng)第十四管道進(jìn)入脫甲烷塔下部入口，另一部分通過第十五管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度，冷卻后通過第十六管道進(jìn)入脫甲烷塔中部入口，在脫甲烷塔底部液相出口得到高純度液態(tài)甲烷，液態(tài)甲烷通過第十七管道進(jìn)入主換熱器過冷，過冷后通過第十八管道送出，在脫甲烷塔上部氣相出口得到一定濃度的CO通過第二十管道進(jìn)入脫氮塔中部入口，在脫氮塔內(nèi)進(jìn)一步脫除雜質(zhì)，在脫氮塔底部液相出口得到高純度CO通過第二十二管道經(jīng)第四節(jié)流閥節(jié)流，節(jié)流后通過第二十三管道進(jìn)入脫氮塔頂部第二冷凝器入口作為冷源，在脫氮塔上部氣相出口得到富氮?dú)鈴U氣，廢氣通過第二十四管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱并回收冷量，復(fù)熱后，通過第二十五管道送出；裝置的冷量主要靠CO循環(huán)節(jié)流和制冷劑循環(huán)節(jié)流制冷提供，來自CO產(chǎn)品壓縮機(jī)出口的一部分CO通過第二十八管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度，冷卻后分別通過第二十九管道和第三十管道進(jìn)入脫氫塔底部第一蒸發(fā)器、脫甲烷塔塔底第二蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)作為熱源被冷卻，冷卻后混合通過第三十二管道進(jìn)入主換熱器繼續(xù)冷卻，冷卻后分成三部分，一部分通過第三十三管道進(jìn)入洗甲烷塔，作為洗滌液將原料中的甲烷洗滌出來，另一部分通過第三十四管道進(jìn)入脫甲烷塔頂部第一冷凝器作為冷源被復(fù)熱部分氣化，在第一冷凝器頂部得到氣相CO通過第十九管道與第二十六管道氣相混合，在第一冷凝器低部得到液相CO通過第二十一管道經(jīng)第三節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入脫氮塔第二冷凝器作為冷源，最后一部分通過第三十五管道返回主換熱器復(fù)熱回收冷量，回收冷量后通過第三十六管道進(jìn)入CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部入口，CO產(chǎn)品壓縮機(jī)中部抽出一部分通過第三十七管道進(jìn)入主換熱器冷卻，冷卻后通過第三十八管道進(jìn)入脫氮塔第三蒸發(fā)器作為熱源被冷卻，冷卻后通過第三十九管道經(jīng)第五節(jié)流閥與第二十三管道物料相混合，混合后進(jìn)入脫氮塔第二冷凝器，在第二冷凝器內(nèi)作為冷源被復(fù)熱氣化得到CO產(chǎn)品，CO產(chǎn)品通過第二十六管道進(jìn)入主換熱器復(fù)熱回收冷量，回收冷量后進(jìn)入CO產(chǎn)品壓縮機(jī)入口進(jìn)行壓縮至一定壓力通過第四十五管道作為產(chǎn)品送出；來自混合冷劑壓縮機(jī)的氣相冷劑通過第四十管道進(jìn)入主換熱器進(jìn)行冷卻，被冷卻至一定溫度后通過第四十一管道經(jīng)第六節(jié)流閥節(jié)流制冷，返流進(jìn)入主換熱器，來自混合冷劑壓縮機(jī)的液相冷劑通過第四十三管道進(jìn)入主換熱器冷卻至一定溫度抽出，通過第四十四管道經(jīng)第七節(jié)流閥節(jié)流制冷，節(jié)流制冷后返流進(jìn)入主換熱器，與另一股冷劑混合復(fù)熱送出主換熱器，通過第四十二管道進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)，完成制冷循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F25J3/02GK105865147SQ201610359591
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】韋向攀, 卓躍光, 王慶波, 魏明明, 蘇建龍, 鄭樹亮
【申請人】開封空分集團(tuán)有限公司