專利名稱：液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收lng裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低溫深冷分離凈化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了一種液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置。
背景技術(shù)：
氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。合成氨的凈化根據(jù)總體工藝的不同采用不同的方法，現(xiàn)在的流程大都采用液氮洗，常規(guī)的液氮洗將洗滌后的返流氣做為燃料氣出裝置，去燃料氣系統(tǒng)，其中組分變動較大，熱值無法保證。隨著能源的日趨緊張，回收燃料氣中的甲烷效益明顯，目前裝置多采用重新將燃料氣液化深冷分離得到液化天然氣。本發(fā)明的液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG的系統(tǒng)，在液氮洗凈化得到合格合成氣的同時，回收得到合格的液化天然氣，采用同一套裝置，大大降低成本，合成氣出裝置中CO彡2PPM,液化天然氣的純度為99%，回收率》95%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低，冷箱設(shè)備布置簡單，能耗低，換熱器效率高、操作穩(wěn)定，大大延長了運行周期的液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決
液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，包括原料氣預(yù)處理系統(tǒng)、深冷凈化分離冷箱、混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)，原料氣預(yù)處理系統(tǒng)包括再生氣體加熱器、分子篩吸附器、再生氣體冷卻器，再生氣體加熱器、分子篩吸附器及再生氣體冷卻器依次通過管道相連，所述深冷凈化分離冷箱包括主換熱器、分離罐、氮洗塔、甲烷精餾塔及設(shè)置在甲烷精餾塔內(nèi)的塔底再沸器，所述主換熱器、分離罐、氮洗塔、甲烷精餾塔依次通過管道連接，甲烷精餾塔頂部通過管道連入主換熱器，所述混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷劑平衡罐、冷劑壓縮機、壓縮機一級氣液分離罐、壓縮機二級氣液分離罐、壓縮機三級氣液分離罐及冷卻器，所述分子篩吸附器與主換熱器通過管道連接，所述壓縮機三級氣液分離罐與主換熱器通過管道連接。作為優(yōu)選，所述的冷卻器包括壓縮機一級冷卻器、壓縮機二級冷卻器、壓縮機三級冷卻器，冷劑壓縮機包括第一級冷劑壓縮機、第二級冷劑壓縮機、第三級冷劑壓縮機，所述冷劑平衡罐、第一級冷劑壓縮機、壓縮機一級冷卻器、壓縮機一級氣液分離罐、第二級冷劑壓縮機、壓縮機二級冷卻器、壓縮機二級氣液分離罐、第三級冷劑壓縮機、壓縮機三級氣液分離罐依次通過管道連接。作為優(yōu)選，所述的壓縮機二級冷卻器上連接有冷劑泵。
作為優(yōu)選，所述的塔底再沸器采用熱虹吸式蒸發(fā)器。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果
采用本氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG的系統(tǒng)，在氮洗塔頂部得到干凈的合成氣，合成氣回收冷量并按照正確的化學(xué)比配氮后出系統(tǒng)。同時將氮洗塔塔底和分離器塔底的富含CH4物流送入精餾塔，在精餾塔底得到高純度的液化天然氣，精餾塔塔底再沸器采用熱虹吸式蒸發(fā)器，提高了分離效果，降低了冷箱設(shè)備布置難度，為大規(guī)格的裝置提供方便，熱虹吸式蒸發(fā)器將換熱器放在精餾塔的外面，降低能耗，提高換熱器效率，同時也降低了冷箱設(shè)備布置難度，為裝置的大規(guī)格進(jìn)展提供了方便。


圖1是本發(fā)明的裝置連接示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 實施例1
液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，如圖1所示，包括原料氣預(yù)處理系統(tǒng)、深冷凈化分離冷箱、混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)，原料氣預(yù)處理系統(tǒng)包括再生氣體加熱器1、 分子篩吸附器2、再生氣體冷卻器3，再生氣體加熱器1、分子篩吸附器2及再生氣體冷卻器 3依次通過管道相連，所述深冷凈化分離冷箱包括主換熱器4、分離罐5、氮洗塔6、甲烷精餾塔7及設(shè)置在甲烷精餾塔7內(nèi)的熱虹吸式蒸發(fā)器8，所述主換熱器4、分離罐5、氮洗塔6、甲烷精餾塔7依次通過管道連接，甲烷精餾塔7頂部通過管道連入主換熱器4，所述混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷劑平衡罐9、冷劑壓縮機10、壓縮機一級氣液分離罐11、壓縮機二級氣液分離罐12、壓縮機三級氣液分離罐13及冷卻器，所述分子篩吸附器2與主換熱器4通過管道連接，所述壓縮機三級氣液分離罐13與主換熱器4通過管道連接。冷卻器包括壓縮機一級冷卻器141、壓縮機二級冷卻器142、壓縮機三級冷卻器 143，冷劑壓縮機10包括第一級冷劑壓縮機101、第二級冷劑壓縮機102、第三級冷劑壓縮機 103，所述冷劑平衡罐9、第一級冷劑壓縮機101、壓縮機一級冷卻器141、壓縮機一級氣液分離罐11、第二級冷劑壓縮機102、壓縮機二級冷卻器142、壓縮機二級氣液分離罐12、第三級冷劑壓縮機103、壓縮機三級氣液分離罐13依次通過管道連接。壓縮機二級冷卻器142上連接有冷劑泵15。經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)處理后的原料氣體被依次送入冷箱中的2臺主換熱器，在此被返流的合成氣、燃料氣及混合冷劑冷卻，然后進(jìn)入分離罐進(jìn)行氣液分離，其中的氣相繼續(xù)被冷卻后進(jìn)入氮洗塔下部，其中所含的雜質(zhì)如一氧化碳、氬和甲烷等在氮洗塔中被頂部來的液氮洗出，凈化后的含有少量氮氣的合成氣自氮洗塔塔頂離開，經(jīng)過主換熱器復(fù)熱，然后將高壓氮氣管線中來的氮氣配入(即氣相配氮)，基本達(dá)到氫氮氣化學(xué)配比3:1后，其中一部分合成氣引出至低溫甲醇洗工序，交回由原料氣體自低溫甲醇洗工序帶來的冷量；另一部分合成氣繼續(xù)在經(jīng)過主換熱器復(fù)熱至環(huán)境溫度后出冷箱，并與來自低溫甲醇洗工序的復(fù)熱后的合成氣匯合再經(jīng)精配氮實現(xiàn)正確的氫、氮氣化學(xué)配比后作為產(chǎn)品氣體送入氨合成工序。高壓氮氣來自界區(qū)外的空分裝置，經(jīng)主換熱器被返流氣體冷卻后，其中大部分經(jīng)節(jié)流直接與自氮洗塔頂部來的氮洗氣混合，基本達(dá)到氫氮氣化學(xué)配比3:1 ；其余部分繼續(xù)在主換熱器中冷卻并液化，液氮進(jìn)入氮洗塔頂部，作為洗滌劑，在氮洗塔中將原料氣體中的雜質(zhì)洗下。分離罐底部和氮洗塔底部的液體經(jīng)過減壓進(jìn)入精餾塔，在精餾塔中分離，塔底得到高純度的LNG，塔頂?shù)臍庀嗪偷此虏康囊后w經(jīng)閥門減壓后返回復(fù)熱出冷箱，作為燃料氣送至全廠燃料氣系統(tǒng)。本發(fā)明采用混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)為系統(tǒng)提供冷量?；旌侠鋭┯蒒2和Cl C5 的混合物組成，混合冷劑經(jīng)壓縮機第一級壓縮后經(jīng)級間冷卻器冷卻至40°C，隨后進(jìn)入一級分離罐，氣相部分進(jìn)入混合冷劑壓縮機第二級繼續(xù)加壓，經(jīng)二級冷卻器冷卻至40°C后進(jìn)入二級分離罐進(jìn)行分離，氣相部分繼續(xù)進(jìn)入冷劑壓縮機加壓，并經(jīng)末級冷卻器冷卻至40°C，再進(jìn)入末級分離器進(jìn)行分離。一、二級分離器出來的液體分別經(jīng)冷劑泵打到一定壓力后與末級分離器分離出的液體混合后成進(jìn)入到主換熱器的預(yù)冷段，在預(yù)冷段過冷后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降溫，與后續(xù)返流冷劑混合后返回到預(yù)冷段共同為該段提供冷量，冷卻原料氣、高壓氮氣、 氣態(tài)冷劑以及需過冷的液態(tài)冷劑；末級分離器出來的氣態(tài)冷劑進(jìn)入主換熱器預(yù)冷段冷卻后進(jìn)入低溫分離器分離，液相部分繼續(xù)進(jìn)入主換熱器過冷并節(jié)流降溫后與后續(xù)返流氣混合后返回到主換熱器，為該段提供冷量；低溫分離器的氣相部分依次經(jīng)主換熱器被冷卻至一定溫度，再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后成為返流氣進(jìn)入主換熱器，為該段提供冷量。在主換熱器中參與完換熱后的低壓混合冷劑經(jīng)冷劑吸入罐緩沖后進(jìn)入混合冷劑壓縮機入口，如此循環(huán)反復(fù)，為系統(tǒng)凈化和深冷分離提供冷量?？傊?，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，包括原料氣預(yù)處理系統(tǒng)、深冷凈化分離冷箱、混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述的原料氣預(yù)處理系統(tǒng)包括再生氣體加熱器(1)、分子篩吸附器(2)、再生氣體冷卻器(3)，再生氣體加熱器(1)、分子篩吸附器 (2)及再生氣體冷卻器(3)依次通過管道相連，所述深冷凈化分離冷箱包括主換熱器(4)、 分離罐(5)、氮洗塔(6)、甲烷精餾塔(7)及設(shè)置在甲烷精餾塔(7)內(nèi)的塔底再沸器(8)，所述主換熱器(4)、分離罐(5)、氮洗塔(6)、甲烷精餾塔(7)依次通過管道連接，甲烷精餾塔(7) 頂部通過管道連入主換熱器(4)，所述混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷劑平衡罐(9)、冷劑壓縮機(10)、壓縮機一級氣液分離罐(11)、壓縮機二級氣液分離罐(12)、壓縮機三級氣液分離罐(13)及冷卻器，所述分子篩吸附器(2)與主換熱器(4)通過管道連接，所述壓縮機三級氣液分離罐(13)與主換熱器(4)通過管道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，其特征在于所述的冷卻器包括壓縮機一級冷卻器(141)、壓縮機二級冷卻器(142)、壓縮機三級冷卻器(143)，冷劑壓縮機(10)包括第一級冷劑壓縮機(101 )、第二級冷劑壓縮機(102)、第三級冷劑壓縮機(103)，所述冷劑平衡罐(9)、第一級冷劑壓縮機(101)、壓縮機一級冷卻器 (141)、壓縮機一級氣液分離罐(11)、第二級冷劑壓縮機(102)、壓縮機二級冷卻器(142)、 壓縮機二級氣液分離罐(12)、第三級冷劑壓縮機(103)、壓縮機三級氣液分離罐(13)依次通過管道連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，其特征在于所述的壓縮機二級冷卻器(142)上連接有冷劑泵(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，其特征在于所述的塔底再沸器(8)采用熱虹吸式蒸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明屬于低溫深冷分離凈化技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，包括原料氣預(yù)處理系統(tǒng)、凈化深冷分離冷箱、混合冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)。冷箱系統(tǒng)中的原料氣經(jīng)氮洗塔洗滌得到合格的合成氣，返回經(jīng)回收冷量后出裝置；精餾塔塔底得到高純度的LNG液體，經(jīng)過冷節(jié)流后作為產(chǎn)品去儲存系統(tǒng)。本分離系統(tǒng)取代以往液氮洗凈化和LNG單獨液化2個獨立的系統(tǒng)，同時達(dá)到合成氣凈化以及回收LNG的目的，降低一次設(shè)備投資和運行成本，操作穩(wěn)定，大大延長了運行周期，尤其對大規(guī)模的裝置優(yōu)勢非常突出。
文檔編號F25J3/02GK102435045SQ20111041738
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者陳環(huán)琴 申請人:杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司