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
技術領域：
本實用新型屬于低溫深冷分離凈化技術領域，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：
氨是重要的無機化工產品之一，在國民經濟中占有重要地位。除液氨可直接作為肥料外，農業上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到I億噸以上，其中約有80%的氨用來生產化學肥料，20%作為其它化工產品的原料。合成氨的凈化根據總體工藝的不同采用不同的方法，現在的流程大都采用液氮洗，常規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，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。本實用新型的液氮洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG的系統，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%。
發明內容本實用新型的目的是提供一種成本低，冷箱設備布置簡單，能耗低，換熱器效率高、操作穩定，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。為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術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，包括原料氣預處理系統、深冷凈化分離冷箱、混合冷劑制冷循環系統，原料氣預處理系統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、甲烷精餾塔及設置在甲烷精餾塔內的塔底再沸器，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系統包括冷劑平衡罐、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。作為優選，所述的壓縮機二級冷卻器上連接有冷劑泵。[0010]作為優選，所述的塔底再沸器采用熱虹吸式蒸發器。本實用新型由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術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，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比配氮后出系統。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器，提高了分離效果，降低了冷箱設備布置難度，為大規格的裝置提供方便，熱虹吸式蒸發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備布置難度，為裝置的大規格進展提供了方便。
圖I是本實用新型的裝置連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖I與實施例對本實用新型作進一步詳細描述實施例I液氮洗漆凈化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置,如圖I所示,包括原料氣預處理系統、深冷凈化分離冷箱、混合冷劑制冷循環系統，原料氣預處理系統包括再生氣體加熱器
I、分子篩吸附器2、再生氣體冷卻器3，再生氣體加熱器I、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及設置在甲烷精餾塔7內的熱虹吸式蒸發器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系統包括冷劑平衡罐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。經預處理系統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，然后進入分離罐進行氣液分離，其中的氣相繼續被冷卻后進入氮洗塔下部，其中所含的雜質如一氧化碳、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，經過主換熱器復熱，然后將高壓氮氣管線中來的氮氣配入(即氣相配氮)，基本達到氫氮氣化學配比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在經過主換熱器復熱至環境溫度后出冷箱，并與來自低溫甲醇洗工序的復熱后的合成氣匯合再經精配氮實現正確的氫、氮氣化學配比后作為產品氣體送入氨合成工序。高壓氮氣來自界區外的空分裝置，經主換熱器被返流氣體冷卻后，其中大部分經節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 ;其余部分繼續在主換熱器中冷卻并液化，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雜質洗下。分離罐底部和氮洗塔底部的液體經過減壓進入精餾塔，在精餾塔中分離，塔底得到高純度的LNG，塔頂的氣相和氮洗塔下部的液體經閥門減壓后返回復熱出冷箱，作為燃料氣送至全廠燃料氣系統。本實用新型采用混合冷劑制冷循環系統為系統提供冷量。混合冷劑由N2和Cl C5的混合物組成，混合冷劑經壓縮機第一級壓縮后經級間冷卻器冷卻至40°C，隨后進入一級分離罐，氣相部分進入混合冷劑壓縮機第二級繼續加壓，經二級冷卻器冷卻至40°C后進入二級分離罐進行分離，氣相部分繼續進入冷劑壓縮機加壓，并經末級冷卻器冷卻至40°C，再進入末級分離器進行分離。一、二級分離器出來的液體分別經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入到主換熱器的預冷段，在預冷段過冷后經節流閥節 流降溫，與后續返流冷劑混合后返回到預冷段共同為該段提供冷量，冷卻原料氣、高壓氮氣、氣態冷劑以及需過冷的液態冷劑；末級分離器出來的氣態冷劑進入主換熱器預冷段冷卻后進入低溫分離器分離，液相部分繼續進入主換熱器過冷并節流降溫后與后續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主換熱器被冷卻至一定溫度，再經節流閥節流后成為返流氣進入主換熱器，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冷劑吸入罐緩沖后進入混合冷劑壓縮機入口，如此循環反復，為系統凈化和深冷分離提供冷量。總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋范圍。
權利要求1.液氮洗滌浄化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，包括原料氣預處理系統、深冷凈化分離冷箱、混合冷劑制冷循環系統，其特征在干所述的原料氣預處理系統包括再生氣體加熱器(I)、分子篩吸附器(2)、再生氣體冷卻器(3)，再生氣體加熱器(I)、分子篩吸附器(2)及再生氣體冷卻器(3)依次通過管道相連，所述深冷浄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)及設置在甲烷精餾塔(7)內的塔底再沸器(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系統包括冷劑平衡罐(9)、冷劑壓縮機(10)、壓縮機一級氣液分離罐(11) 、壓縮機ニ級氣液分離罐(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.根據權利要求I所述的液氮洗滌浄化合成氣及其深冷分離回收LNG裝置，其特征在干所述的冷卻器包括壓縮機ー級冷卻器(141)、壓縮機ニ級冷卻器(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 )、壓縮機ー級冷卻器(141)、壓縮機一級氣液分離罐(11)、第二級冷劑壓縮機(102)、壓縮機ニ級冷卻器(142)、壓縮機ニ級氣液分離罐(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.根據權利要求I或2所述的液氮洗滌浄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ニ級冷卻器(142)上連接有冷劑泵(15)。
4.根據權利要求I所述的液氮洗滌浄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)采用熱虹吸式蒸發器。
專利摘要本實用新型屬于低溫深冷分離凈化技術領域，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，包括原料氣預處理系統、凈化深冷分離冷箱、混合冷劑制冷循環系統。冷箱系統中的原料氣經氮洗塔洗滌得到合格的合成氣，返回經回收冷量后出裝置；精餾塔塔底得到高純度的LNG液體，經過冷節流后作為產品去儲存系統。本分離系統取代以往液氮洗凈化和LNG單獨液化2個獨立的系統，同時達到合成氣凈化以及回收LNG的目的，降低一次設備投資和運行成本，操作穩定，大大延長了運行周期，尤其對大規模的裝置優勢非常突出。
文檔編號F25J3/02GK202382518SQ20112052226
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者陳環琴 申請人:杭州中泰深冷技術股份有限公司