專利名稱：凈化合成氣的液氮洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種凈化合成氣的裝置，具體地，涉及降低合成氣中的C0、N2含量 的液氮洗裝置。
背景技術(shù)：
液氮洗滌方法是對粗合成氣進行最終凈化的技術(shù)。它主要用于脫除粗合成氣中的 CO、CH4等微量組分，同時還對合成氣配氮使其滿足氨合成對H2、N2比例的要求。其凈化的 原理是用液化了的高壓氮氣，在氮洗塔中對粗合成氣進行洗滌，從而將粗合成氣中的CO 等微量組分予以脫除。液氮洗裝置的冷量損失(即傳熱溫差損失和冷損失)通過粗合成氣 配氮過程中、所發(fā)生的焦耳-湯姆孫效應(yīng)產(chǎn)生的冷效應(yīng)來抵償，在高壓氮氣壓力較低時焦 耳_湯姆孫效應(yīng)產(chǎn)生冷量不足以抵償冷損，還須靠液氮蒸發(fā)補充不足的冷量。該凈化方法 具有制得合成氣得凈化度高(如CO含量在2ppm左右)和運行費用低的特點。但是傳統(tǒng)的液氮洗技術(shù)對于高CH4含量的處理氣沒有辦法很好地分離和回收，即 便有分離手段，也由于CN4餾分溫度切割不合理，導致分離效果差，不能達到預(yù)期的分離效 果，從而不能很好地分離回收CH4餾分。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種改進的液氮洗裝 置，能夠更好地分離并回收進料氣體中的CH4餾分，使CH4餾分能更好地滿足下游工序的需 求。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種凈化合成氣的液氮洗裝置，包括吸附 器和冷箱，所述冷箱包括高壓氮氣預(yù)冷器、第一原料氣體冷卻器、第二冷卻器、原料分離器 以及氮洗塔，所述吸附器通過管道與所述第一原料氣體冷卻器連通，所述第一原料氣體冷 卻器通過管道與所述第二冷卻器連通，所述第二冷卻器通過管道與所述原料分離器連通， 所述第二冷卻器還通過管道連通到所述氮洗塔的下部，所述氮洗塔的上部通過管道連通 到所述第二冷卻器；其中，所述吸附器處理后的合成氣經(jīng)所述第一原料氣體冷卻器冷卻后 的引出位置以及隨后進入所述第二冷卻器的進入位置設(shè)置成使其溫度分割點遠離甲烷餾 分的露點，而且，隨后經(jīng)所述第二冷卻器的引出至所述原料氣分離器的引出位置設(shè)置成使 其溫度低于甲烷餾分的露點。進一步地，所述氮洗塔的下塔設(shè)置有升氣帽，所述氣相經(jīng)所述升氣帽進入所述氮 洗塔中部。進一步地，在所述氮洗塔塔底CH4餾分引出管道和所述氮洗塔下塔所述升氣帽引 出的CO餾分的管道之間設(shè)有連通管道，所述連通管道上設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥。本實用新型的優(yōu)點在于1.利用本實用新型提供的液氮洗裝置在處理含CH4較高的進料氣體時，通過優(yōu)化 CH4餾分的抽出溫度，即使吸附器處理后的合成氣經(jīng)所述第一原料氣體冷卻器冷卻后的引 出位置以及隨后進入所述第二冷卻器的進入位置設(shè)置成使其溫度分割點遠離甲烷餾分的 露點，而且，隨后經(jīng)所述第二冷卻器的引出至原料氣分離器的引出位置設(shè)置成使其溫度低于甲烷餾分的露點，從而最終得到更高的CH4餾份濃度。2.通過在氮洗塔的下塔設(shè)置升氣帽，從而確保在第二原料氣冷卻器中繼續(xù)液化的 CH4餾分聚集在塔釜以及塔頂洗滌下的CO餾分聚集在升氣帽上。3.通過在氮洗塔中的CH4餾分和CO餾分之間設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥，以控制CH4餾分的 CO含量滿足下游工序的要求。

圖1為本實用新型的液氮洗裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，為本實用新型的一種凈化合成氣的液氮洗裝置的實施例，包括吸附 器(圖中未示出)和冷箱1，冷箱包括高壓氮氣預(yù)冷器2、第一原料氣體冷卻器3、第二冷卻 器4、原料分離器5以及氮洗塔6。進料氣經(jīng)過吸附器脫除微量甲醇和二氧化碳后，通過管 道進入第一原料氣體冷卻器冷卻，再由第一原料氣體冷卻器引出進入第二冷卻器冷卻，其 中，從第一原料氣體冷卻器冷卻后的引出位置以及進入所述第二冷卻器的進入位置設(shè)置成 使其溫度分割點遠離甲烷餾分的露點。再由第二冷卻器通過管道引出進入所述原料分離器 來分離液態(tài)甲烷組分，其中，經(jīng)所述第二冷卻器的引出至所述原料氣分離器的引出位置設(shè) 置成使其溫度低于甲烷餾分的露點。由原料分離器頂部引出的氣相進入第二冷卻器經(jīng)冷卻 后，通過管道進入氮洗塔的下部，得到的氣相進入氮洗塔中部并由來自氮洗塔塔頂?shù)囊旱?洗出一氧化碳、氬和甲烷，凈化后的氮洗氣經(jīng)氮洗塔排出，經(jīng)管道進入第二冷卻器復熱后， 再經(jīng)氣相配氮，然后經(jīng)過第一原料氣體冷卻器復熱后，一部分引入低溫甲醇洗工序，另一部 分經(jīng)處理后送入氨合成工序。進一步地，氮洗塔的下塔設(shè)置有升氣帽7，得到的氣相經(jīng)該升氣帽進入氮洗塔中 部。進一步地，在氮洗塔塔底CH4餾分引出管道和所述氮洗塔下塔所述升氣帽引出的 CO餾分的管道之間設(shè)有連通管道，在連通管道上設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)。本實用新型的液氮洗裝置的工作流程如下進料氣首先進入吸附器，并在吸附器 中將其所含的微量甲醇和二氧化碳脫除，以免它們在冷箱內(nèi)凍結(jié)而造成板翅式換熱通道的堵塞。吸附器內(nèi)裝分子篩并由兩臺組成，即一臺使用，另一臺再生。兩臺吸附器的切換周 期為24小時，由程序控制器實現(xiàn)自動切換。分子篩再生用氣體為低壓氮氣，再生用后的低 壓氮氣送出界區(qū)。經(jīng)分子篩吸附器處理后的進料氣體送入冷箱中的第一原料氣體冷卻器和第二原 料氣體冷卻器，并在第二原料氣體冷卻器中部引出和進入原料氣分離罐分離出液態(tài)甲烷組 分。同時，在第一原料氣體冷卻器和第二原料氣體冷卻器內(nèi)被返流的氮洗氣、燃料氣、液氮 流股氣和原料氣分離罐分離得到甲烷富液的冷卻，然后進入氮洗塔下部。在氮洗塔下部的塔釜進一步分離原料氣中的液態(tài)甲烷組分，氣相通過升氣帽進入 塔中部，其中所含的一氧化碳、氬和甲烷等在氮洗塔中被頂部向下流動的液氮洗出。凈化后的含有少量N2的氮洗氣自氮洗塔塔頂離開。氮洗氣經(jīng)過第二原料氣體冷卻器復熱，并把高壓氮氣管線中來的氮氣配入(即氣相配氮)，基本達到吐/隊=3 1后， 再經(jīng)過第一原料氣體冷卻器復熱。復熱后的氣體大部分引出至低溫甲醇洗工序，交回由低溫甲醇洗工序來的進料氣 體帶入的冷量。另一部分繼續(xù)在高壓氮氣冷卻器中復熱至環(huán)境溫度后而引出冷箱，并與來 自低溫甲醇洗工序的復熱后的合成氣匯合。匯合后合成氣再經(jīng)精配氮、以達到氨合成所要 求的h2/N2比，并送入氨合成工序。高壓氮氣來自界區(qū)外的空分裝置，經(jīng)高壓氮氣預(yù)冷器和第一原料氣體冷卻器被返 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，基本達到氫氮氣 化學配比3 1 ；其余部分繼續(xù)在第二原料氣體冷卻器中冷卻并液化，液氮進入氮洗塔頂 部，作為洗滌劑，在氮洗塔中將原料氣體中的一氧化碳、氬和甲烷等雜質(zhì)洗下，液相聚集在 氮洗塔下部的升氣帽上。聚集在氮洗塔下部升氣帽上的液體經(jīng)過減壓，再經(jīng)過第二原料氣體冷卻器、第一 原料氣體冷卻器和高壓氮氣預(yù)冷器復熱后出冷箱，送出界區(qū)。由氮洗塔塔釜排出的液體和原料氣分離罐排出液相混合，經(jīng)過第二原料氣體冷卻 器、第一原料氣體冷卻器和高壓氮氣預(yù)冷器復熱后出冷箱，送出界區(qū)。從空分裝置來的液氮流股流經(jīng)第二原料氣體冷卻器、第一原料氣體冷卻器和高壓 氮氣預(yù)冷器為系統(tǒng)補充冷量，復熱后出冷箱，送出界區(qū)。
權(quán)利要求凈化合成氣的液氮洗裝置，包括吸附器和冷箱，所述冷箱包括高壓氮氣預(yù)冷器、第一原料氣體冷卻器、第二冷卻器、原料分離器以及氮洗塔，所述吸附器通過管道與所述第一原料氣體冷卻器連通，所述第一原料氣體冷卻器通過管道與所述第二冷卻器連通，所述第二冷卻器通過管道與所述原料分離器連通，所述第二冷卻器還通過管道連通到所述氮洗塔的下部，所述氮洗塔的上部通過管道連通到所述第二冷卻器；其特征在于所述吸附器處理后的合成氣經(jīng)所述第一原料氣體冷卻器冷卻后的引出位置以及隨后進入所述第二冷卻器的進入位置設(shè)置成使其溫度分割點遠離甲烷餾分的露點，而且，隨后經(jīng)所述第二冷卻器的引出至所述原料氣分離器的引出位置設(shè)置成使其溫度低于甲烷餾分的露點。
2.如權(quán)利要求1所述的凈化合成氣的液氮洗裝置，其特征在于，所述氮洗塔的下塔設(shè) 置有升氣帽，所述氣相經(jīng)所述升氣帽進入所述氮洗塔中部。
3.如權(quán)利要求2所述的凈化合成氣的液氮洗裝置，其特征在于，在所述氮洗塔塔底甲 烷餾分引出管道和所述氮洗塔下塔所述升氣帽引出的一氮化碳餾分的管道之間設(shè)有連通 管道，所述連通管道上設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥。
專利摘要本實用新型提供了一種凈化合成氣的液氮洗裝置，包括吸附器和冷箱，冷箱包括高壓氮氣預(yù)冷器、第一原料氣體冷卻器、第二冷卻器、原料分離器以及氮洗塔，所述吸附器通過管道與所述第一原料氣體冷卻器連通，所述第一原料氣體冷卻器通過管道與所述第二冷卻器連通，所述第二冷卻器通過管道與所述原料分離器連通，所述第二冷卻器還通過管道連通到所述氮洗塔的下部，所述氮洗塔的上部通過管道連通到所述第二冷卻器；合成氣經(jīng)第一原料氣體冷卻器冷卻后的引出位置以及隨后進入第二冷卻器的進入位置設(shè)置成使其溫度分割點遠離甲烷餾分的露點，而且，經(jīng)第二冷卻器至原料氣分離器的引出位置設(shè)置成使其溫度低于甲烷餾分的露點，從而有效地分離和回收CH4。
文檔編號C10K1/04GK201729816SQ200920266668
公開日2011年2月2日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者錢軍 申請人:北京新峰泰克工程技術(shù)有限公司