CN103663392B - 扩散制冷型低温液氮洗涤塔 - Google Patents

扩散制冷型低温液氮洗涤塔 Download PDF

Info

Publication number
CN103663392B
CN103663392B CN201310592817.8A CN201310592817A CN103663392B CN 103663392 B CN103663392 B CN 103663392B CN 201310592817 A CN201310592817 A CN 201310592817A CN 103663392 B CN103663392 B CN 103663392B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tower tray
throttling
layer
tube connector
filler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310592817.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103663392A (zh
Inventor
张周卫
汪雅红
薛佳幸
丁世文
杨惠君
李炎
庞凤皎
张小卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201310592817.8A priority Critical patent/CN103663392B/zh
Publication of CN103663392A publication Critical patent/CN103663392A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103663392B publication Critical patent/CN103663392B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

本发明涉及一种扩散制冷型低温液氮洗涤塔技术，主要应用5.6MPa、－188.2℃低温液氮采用扩散制冷的低温液氮制取工艺技术方法，洗涤净化气H2中的N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体并做为合成气中H2成份用以合成甲醇、合成氨等。根据扩散制冷原理及低温液氮节流制冷工艺技术特点，提出扩散制冷型节流塔盘与填料塔盘相互交替设置的低温液氮节流雾化洗涤吸收塔技术，采用N2、H2两种气体扩散制冷的方式提供冷量，实现低温液氮洗涤净化气的工艺技术，脱除H2中的杂质成份，为合成气提供清洁的H2。

Description

扩散制冷型低温液氮洗涤塔
技术领域
本发明主要应用于合成氨、合成甲醇等煤化工技术领域、低温液氮洗涤杂质气体工艺设备技术领域，即应用5.6MPa、－188.2℃低温液氮采用扩散制冷的低温液氮工艺技术方法，洗涤净化气H2中的N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体，将H2净化处理并做为合成气，用以合成甲醇、合成氨等。根据扩散制冷原理及低温液氮节流制冷工艺技术特点，发明扩散制冷型低温液氮洗涤塔技术，并使该塔采用N2、H2两种气体扩散制冷的方式提供整个工艺系统的制冷量，并实现低温液氮洗涤等工艺技术过程，从而脱除H2中的杂质气体N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH，为合成气提供清洁的H2。
背景技术
煤气化过程中产生的H2中含有N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体，在合成氨、合成甲醇等煤化工过程中，需要清洁的H2，以免污染合成氨及合成甲醇等合成过程。首先，由于H2中的N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH气体多为惰性或沸点非常低的气体，常用的办法很难将其一次性脱除干净。本发明设计高压低温液氮洗涤塔，采用5.6MPa、－188.2℃低温过冷液氮洗涤H2中的N2及沸点较N2高的杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等，最终使杂质成份液化并溶解于低温过冷液氮中形成污氮，排出系统，保留沸点较N2更低的H2做为最终需要的净化气。其次，由于低温制冷系统一般需要外加制冷量或外加独立冷源供冷，将常温高压氮气降温并液化，液化后再吸收H2气中的杂质气体。本发明根据高压气体扩散制冷原理，系统所需冷量由高压N2与高压H2混合后相互扩散所得，混合前各自温度为－188.2℃，混合后经扩散制冷温度变为－194℃，制冷温区设在低温区，获得－194℃制冷量后，再设置多个回热换热器，应用吸收杂质气体后的污N2及H2净化气回冷液化高压氮气，液化后的LN2做为液态吸收剂，经节流雾化后与H2再次扩散制冷循环，完成整个低温制冷过程。然后，传统的吸收塔吸收过程采用传热传质原理，应用多层塔盘或整体填料塔精馏的方法，清除杂质气体，提高净化气的纯度。如果应用多层塔盘精馏或应用整体填料塔传质过程实现净化过程，则需要过冷液氮从塔顶回流做为吸收剂，应用溶解度平衡原理，依塔盘次序逐渐吸收净化气中的杂质气体，最终获得高纯度的H2。这种精馏的方法需要大型多层塔盘型传质塔作为吸收设备或应用大型填料塔做为传热传质吸收塔做为净化气的设备，需要传质单元数较多，有时需要几十层塔盘或相对更高的填料塔完成整个传质吸收过程，设备造价较高，吸收效率较低，而且，精馏过程主要采用过冷液氮吸收高压H2，单质气体在同一压力下不会产生扩散制冷效应，或扩散制冷效果不明显，整个系统不能获得所需要的冷量，需要外加冷－188.2℃冷源。本发明采用节流过冷液氮并雾化的办法获得高压N2，并与高压H2混合完成扩散制冷过程，扩散制冷过程中，雾化后的低温液氮直接吸收H2中的杂质气体并变成污氮，污氮沉降后进入填料塔后，再与上升的净化气进行传质吸收过程，浓度增大后再进入通过下一层节流塔盘进入下一层雾化吸收段吸收杂质气体后，再依次进入下一层填料塔，依次直至塔底。最后，节流雾化后的液氮较一般传质塔盘有更高的吸收效率，所以，每一层节流塔盘后，都设置雾化吸收段，同时起到扩散制冷的作用。同时考虑扩散制冷过程分段进行，会有更高的制冷效率，所以，设置多层扩散制冷段以利于扩散制冷过程，即设置多层节流塔盘及节流雾化空间、多层填料塔盘，液氮沿塔高方向由高到低依次多段打入吸收塔进行多段扩散制冷、多段吸收后，最终氮气全部过冷液化，污氮吸收杂质气体后需要进入填料塔盘传质单元进行传质再吸收及稳定吸收过程，稳定吸收后的污氮依次流经各塔盘后，流至塔底再出塔回流冷却并液化高压氮气，为整体系统提供冷源。
发明内容
本发明主要应用5.6MPa、－188.2℃低温液氮采用扩散制冷的低温液氮工艺技术方法，洗涤净化气H2中的N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体，需要做净化处理并做为合成气，用以合成甲醇、合成氨等。根据扩散制冷原理及低温液氮节流制冷工艺技术特点，发明扩散制冷型低温液氮洗涤塔技术，并应用该塔采用N2、H2两种气体扩散制冷的方式，提供冷量，并实现低温液氮洗涤等工艺技术过程，从而脱险H2中的杂质气体N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH，为合成气提供清洁的H2。
本发明的技术解决方案：
扩散制冷型低温液氮洗涤塔，包括上封头（1）、第一层节流塔盘接口法兰（2）、第一层节流塔盘连接管（3）、第一层节流塔盘连接管法兰（4）、第一层节流塔盘节流阀连接管（5）、第二层节流塔盘连接管法兰（6）、第二层节流塔盘连接管（7）、第二层节流塔盘接口法兰（8）、第二层节流塔盘节流阀连接管（9）、液氮进口接管（10）、液氮进口支管（11）、筒体（12）、第三层节流塔盘连接管法兰（13）、第三层节流塔盘连接管（14）、第三层节流塔盘接口法兰（15）、第三层节流塔盘节流阀连接管（16）、第四层节流塔盘连接管法兰（17）、第四层节流塔盘连接管（18）、第四层节流塔盘接口法兰（19）、第四层节流塔盘节流阀连接管（20）、净化气进口接管（21）、下封头（22）、裙座（23）、污氮出口接管（24）、第五层填料塔盘（25）、第五层填料塔盘支撑板（26）、第四层节流塔盘节流阀（27）、第四层节流塔盘支撑板（28）、第四层节流塔盘（29）、第四层填料塔盘支撑板（30）、第四层填料塔盘（31）、第三层节流塔盘节流阀（32）、第三层节流塔盘支撑板（33）、第三层节流塔盘（34）、第三层填料塔盘支撑板（35）、第三层填料塔盘（36）、第二层节流塔盘节流阀（37）、第二层节流塔盘支撑板（38）、第二层节流塔盘（39）、第二层填料塔盘支撑板（40）、第二层填料塔盘（41）、第一层节流塔盘节流阀（42）、第一层节流塔盘支撑板（43）、第一层节流塔盘（44）、第一层填料塔盘支撑板（45）、第一层填料塔盘（46）、净化气出口接管（47），所述其中各层节流阀包括阀杆（48）、阀体（49）、弹簧调整圈（50）、弹簧（51）、扩压罩（52）、密封圈（53）、弹簧压盖（54）、阀体端盖（55）、弹簧调整螺栓（56），其特征在于：净化气出口接管（47）底部连接上封头（1），上封头（1）底部连接筒体（12）；筒体（12）侧面从上至下依次穿透连接第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18），第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18）依次连接第一层节流塔盘连接管法兰（4）、第二层节流塔盘连接管法兰（6）、第三层节流塔盘连接管法兰（13）、第四层节流塔盘连接管法兰（17），各法兰从上至下连接液氮进口支管（11），液氮进口支管（11）连接液氮进口接管（10）；第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18）依次通过第一层节流塔盘接口法兰（2）、第二层节流塔盘接口法兰（8）、第三层节流塔盘接口法兰（15）、第四层节流塔盘接口法兰（19）分别连接第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）；第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）分别通过第一层节流塔盘节流阀连接管（5）、第二层节流塔盘节流阀连接管（9）、第三层节流塔盘节流阀连接管（16）、第四层节流塔盘节流阀连接管（20），分别安装第一层节流塔盘节流阀（42）、第二层节流塔盘节流阀（37）、第三层节流塔盘节流阀（32）、第四层节流塔盘节流阀（27）；第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）底部分别安装第一层节流塔盘支撑板（43）、第二层节流塔盘支撑板（38）、第三层节流塔盘支撑板（33）、第四层节流塔盘支撑板（28）；第一层节流塔盘支撑板（43）、第二层节流塔盘支撑板（38）、第三层节流塔盘支撑板（33）、第四层节流塔盘支撑板（28）自上而下分别固定于筒体（12）内表面；第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）顶部及第四层节流塔盘（29）底部分别为固定于筒体（12）内表面的第一层填料塔盘支撑板（45）、第二层填料塔盘支撑板（40）、第三层填料塔盘支撑板（35）、第四层填料塔盘支撑板（30）、第五层填料塔盘支撑板（26），第一层填料塔盘支撑板（45）、第二层填料塔盘支撑板（40）、第三层填料塔盘支撑板（35）、第四层填料塔盘支撑板（30）、第五层填料塔盘支撑板（26）上依次安装第一层填料塔盘（46）、第二层填料塔盘（41）、第三层填料塔盘（36）、第四层填料塔盘（31）、第五层填料塔盘（25）；第五层填料塔盘（25）位于第四层节流塔盘（29）下部、净化气进口接管（21）上部；筒体（12）下部左侧连接净化气进口接管（21），底部连接下封头（22），下封头（22）侧面连接裙座（23），下封头（22）底部连接污氮出口接管（24）；节流阀阀杆（48）位于扩压罩（52）中心并设有密封圈（53）；扩压罩（52）位于阀体（49）中心；阀体（49）顶部螺纹连接扩压罩（52），底部螺纹连接阀体端盖（55），中间设置压紧弹簧（51）；弹簧（51）运动端与弹簧调整圈（50）接触；弹簧调整螺栓（56）穿过阀体端盖（55）螺纹连接弹簧压盖（54）；弹簧压盖（54）底端螺纹连接阀杆（48）。
第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）由水平管道连接构成，管道上分别安装节流阀连接管，每个节流阀连接管上安装节流阀；节流阀数量可根据实际低温液氮流量及压降确定；具体节流塔盘数量可根据净化气成分内所含杂质气体的含量计算确定；每层节流塔盘下设置一定的空间供节流后液氮雾化扩散；每层填料塔盘下设置一层节流塔盘，最底层填料塔盘下不再设置节流塔盘。
液氮进口支管（11）依次连接第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18），连接管数量可根据塔盘数量确定，连接管由高至低依次排列；填料塔盘的高度、填料塔盘数量及扩散制冷雾化层的高度可根据净化气的成份及浓度进行设置。
将5.6MPa、－188.2℃低温液氮打入液氮进口接管（10），再经液氮进口支管（11）分配于第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29），再经第一层节流塔盘节流阀连接管（5）、第二层节流塔盘节流阀连接管（9）、第三层节流塔盘节流阀连接管（16）、第四层节流塔盘节流阀连接管（20）后，分别经第一层节流塔盘节流阀（42）、第二层节流塔盘节流阀（37）、第三层节流塔盘节流阀（32）、第四层节流塔盘节流阀（27）节流至5.20MPa、－188℃并雾化，雾化后与上升的净化气相互扩散制冷，温度下降至－194℃，扩散后的N2再次凝结液化后吸收净化气中的杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH后变成污氮，污氮下降并分别进入第二层填料塔盘（41）、第三层填料塔盘（36）、第四层填料塔盘（31）、第五层填料塔盘（25），在各级塔盘中完成精馏吸收杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH后，依次通过各级节流塔盘及填料塔盘后流至塔底，经污氮出口接管（24）排出。
将5.22MPa、－188.2℃净化气通过净化气进口接管（21）打入塔底，经过第五层填料塔盘（25）中的污氮传质吸收一部分杂质气体成份后，进入第四层节流塔盘（29）下部，与第四层节流塔盘节流阀（27）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度下降至－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第四层节流塔盘（29）空隙，进入第四层填料塔盘（31），在第四层填料塔盘（31）内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第三层节流塔盘（34）下部，与第三层节流塔盘节流阀（32）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第三层节流塔盘（34）空隙，进入第三层填料塔盘（36），在第三层填料塔盘（36）内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第二层节流塔盘（39）下部，与第二层节流塔盘节流阀（37）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第二层节流塔盘（39）空隙，进入第二层填料塔盘（41），在第二层填料塔盘（41）内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第一层节流塔盘（44）下部，与第一层节流塔盘节流阀（42）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第一层节流塔盘（44）空隙，进入第一层填料塔盘（41），在第一层填料塔盘（41）内最后冷凝吸收N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体，吸收后的H2通过净化气出口接管（47）排出，冷凝吸收杂质气后的污氮再依次经过各级传质精馏塔盘及各级节流塔盘，与各级塔盘下降的污氮一起继续吸收杂质气体后，汇合进入塔底，并经污氮出口接管（24）排出。
方案所涉及的原理问题：
首先，本发明将扩散制冷原理应用于大型精馏塔的传热传质过程，根据高压气体扩散制冷原理，系统所需冷量由节流后的5.20MPa、－188℃高压N2与高压H2混合后相互扩散所得，混合前各自温度为－188.2℃，混合后经扩散制冷温度变为－194℃，制冷温区设在低温区，获得－194℃制冷量后，再设置多个回热换热器，应用吸收杂质气体后的污N2及H2净化气回冷液化高压氮气，液化后的LN2做为液态吸收剂，经节流雾化后与H2再次扩散制冷循环，完成整个低温制冷过程，为整个系统提供低温液氮创造了条件。其次，本发明应用了节流制冷原因，即设置多层节流塔盘并安装节流阀，将过冷液氮节流降压后，进入气液两相区，并形成雾化的氮气，以形成相对于H2扩散制冷所需要的媒体N2，从而为扩散制冷过程提供介质条件。然后，本发明应用低温液化吸收原理，采用5.6MPa、－188.2℃低温过冷液氮洗涤H2中的N2及沸点较N2高的杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等，最终使杂质成份液化并溶解于低温过冷液氮中形成污氮，排出系统，保留沸点较N2更低的H2做为最终需要的净化气。最后，本发明应用了传热传质常用的填料塔精馏原理，即应用多层填料塔的做为传质吸收单元，应用低温液氮由高到低依次吸收净化H2，从而得到高纯度的H2。同时考虑扩散制冷过程分段进行，会有更高的制冷效率，所以，设置多层扩散制冷段以利于扩散制冷过程，即设置多层节流塔盘及节流雾化空间、多层填料塔盘，液氮沿塔高方向由高到低依次多段打入吸收塔进行多段扩散制冷、多段吸收后，最终氮气全部过冷液化，污氮吸收杂质气体后需要进入填料塔盘传质单元进行传质再吸收及稳定吸收过程，稳定吸收后的污氮依次流经各塔盘后，流至塔底再出塔回流冷却并液化高压氮气，为整体系统提供冷源。填料塔盘的高度、节流塔盘的数量及传热传质单元的数量可根据净化气的成份及浓度进行计算设置。
本发明的技术特点：
本发明主要应用于合成氨、合成甲醇等煤化工技术领域、低温液氮洗涤杂质气体工艺设备技术领域，即应用5.6MPa、－188.2℃低温液氮采用节流后扩散制冷的制冷工艺技术方法，洗涤以H2为主的净化气中的N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体，将H2净化处理并做为合成气，用以合成甲醇、合成氨等。本发明应用扩散制冷原理、精馏原理、节流制冷原理、低温液化吸收等原理相结合的净化气低温液氮洗涤制冷工艺技术特点，发明了扩散制冷型低温液氮洗涤塔技术，并使该塔采用N2、H2两种气体扩散制冷的方式提供整个工艺系统的制冷量，并实现低温液氮洗涤净化气的工艺技术过程，从而脱除净化气中的杂质气体N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH，为合成气提供清洁的H2；本发明采用填料塔盘与节流塔盘相互叠加的方式，加速低温液氮的传质净化洗涤过程；采用分层设置节流塔盘的方式，促进低温液氮的节流雾化过程，加速N2、H2两种气体的扩散制冷过程，为整个系统提供更多的扩散制冷量。
附图说明
 图1所示为扩散制冷型低温液氮洗涤塔的主要部件结构及位置关系。
 图2所示为节流阀主要部件结构及位置关系。
具体实施方式
 加工制造扩散制冷型低温液氮洗涤塔，主要部件包括上封头（1）、第一层节流塔盘接口法兰（2）、第一层节流塔盘连接管（3）、第一层节流塔盘连接管法兰（4）、第一层节流塔盘节流阀连接管（5）、第二层节流塔盘连接管法兰（6）、第二层节流塔盘连接管（7）、第二层节流塔盘接口法兰（8）、第二层节流塔盘节流阀连接管（9）、液氮进口接管（10）、液氮进口支管（11）、筒体（12）、第三层节流塔盘连接管法兰（13）、第三层节流塔盘连接管（14）、第三层节流塔盘接口法兰（15）、第三层节流塔盘节流阀连接管（16）、第四层节流塔盘连接管法兰（17）、第四层节流塔盘连接管（18）、第四层节流塔盘接口法兰（19）、第四层节流塔盘节流阀连接管（20）、净化气进口接管（21）、下封头（22）、裙座（23）、污氮出口接管（24）、第五层填料塔盘（25）、第五层填料塔盘支撑板（26）、第四层节流塔盘节流阀（27）、第四层节流塔盘支撑板（28）、第四层节流塔盘（29）、第四层填料塔盘支撑板（30）、第四层填料塔盘（31）、第三层节流塔盘节流阀（32）、第三层节流塔盘支撑板（33）、第三层节流塔盘（34）、第三层填料塔盘支撑板（35）、第三层填料塔盘（36）、第二层节流塔盘节流阀（37）、第二层节流塔盘支撑板（38）、第二层节流塔盘（39）、第二层填料塔盘支撑板（40）、第二层填料塔盘（41）、第一层节流塔盘节流阀（42）、第一层节流塔盘支撑板（43）、第一层节流塔盘（44）、第一层填料塔盘支撑板（45）、第一层填料塔盘（46）、净化气出口接管（47），所述其中各层节流阀包括阀杆（48）、阀体（49）、弹簧调整圈（50）、弹簧（51）、扩压罩（52）、密封圈（53）、弹簧压盖（54）、阀体端盖（55）、弹簧调整螺栓（56）。
 安装各部件，位置关系满足以下要求：净化气出口接管（47）底部连接上封头（1），上封头（1）底部连接筒体（12）；筒体（12）侧面从上至下依次穿透连接第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18），第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18）依次连接第一层节流塔盘连接管法兰（4）、第二层节流塔盘连接管法兰（6）、第三层节流塔盘连接管法兰（13）、第四层节流塔盘连接管法兰（17），各法兰从上至下连接液氮进口支管（11），液氮进口支管（11）连接液氮进口接管（10）；第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18）依次通过第一层节流塔盘接口法兰（2）、第二层节流塔盘接口法兰（8）、第三层节流塔盘接口法兰（15）、第四层节流塔盘接口法兰（19）分别连接第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）；第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）分别通过第一层节流塔盘节流阀连接管（5）、第二层节流塔盘节流阀连接管（9）、第三层节流塔盘节流阀连接管（16）、第四层节流塔盘节流阀连接管（20），分别安装第一层节流塔盘节流阀（42）、第二层节流塔盘节流阀（37）、第三层节流塔盘节流阀（32）、第四层节流塔盘节流阀（27）；第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）底部分别安装第一层节流塔盘支撑板（43）、第二层节流塔盘支撑板（38）、第三层节流塔盘支撑板（33）、第四层节流塔盘支撑板（28）；第一层节流塔盘支撑板（43）、第二层节流塔盘支撑板（38）、第三层节流塔盘支撑板（33）、第四层节流塔盘支撑板（28）自上而下分别固定于筒体（12）内表面；第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）顶部及第四层节流塔盘（29）底部分别为固定于筒体（12）内表面的第一层填料塔盘支撑板（45）、第二层填料塔盘支撑板（40）、第三层填料塔盘支撑板（35）、第四层填料塔盘支撑板（30）、第五层填料塔盘支撑板（26），第一层填料塔盘支撑板（45）、第二层填料塔盘支撑板（40）、第三层填料塔盘支撑板（35）、第四层填料塔盘支撑板（30）、第五层填料塔盘支撑板（26）上依次安装第一层填料塔盘（46）、第二层填料塔盘（41）、第三层填料塔盘（36）、第四层填料塔盘（31）、第五层填料塔盘（25）；第五层填料塔盘（25）位于第四层节流塔盘（29）下部、净化气进口接管（21）上部；筒体（12）下部左侧连接净化气进口接管（21），底部连接下封头（22），下封头（22）侧面连接裙座（23），下封头（22）底部连接污氮出口接管（24）；节流阀阀杆（48）位于扩压罩（52）中心并设有密封圈（53）；扩压罩（52）位于阀体（49）中心；阀体（49）顶部螺纹连接扩压罩（52），底部螺纹连接阀体端盖（55），中间设置压紧弹簧（51）；弹簧（51）运动端与弹簧调整圈（50）接触；弹簧调整螺栓（56）穿过阀体端盖（55）螺纹连接弹簧压盖（54）；弹簧压盖（54）底端螺纹连接阀杆（48）。
第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29）由水平管道连接构成，管道上分别安装节流阀连接管，每个节流阀连接管上安装节流阀；节流阀数量可根据实际低温液氮流量及压降确定；具体节流塔盘数量可根据净化气成分内所含杂质气体的含量计算确定；每层节流塔盘下设置一定的空间供节流后液氮雾化扩散；每层填料塔盘下设置一层节流塔盘，最底层填料塔盘下不再设置节流塔盘。
液氮进口支管（11）依次连接第一层节流塔盘连接管（3）、第二层节流塔盘连接管（7）、第三层节流塔盘连接管（14）、第四层节流塔盘连接管（18），连接管数量可根据塔盘数量确定，连接管由高至低依次排列；填料塔盘的高度、填料塔盘数量及扩散制冷雾化层的高度可根据净化气的成份及浓度进行设置。
将5.6MPa、－188.2℃低温液氮打入液氮进口接管（10），再经液氮进口支管（11）分配于第一层节流塔盘（44）、第二层节流塔盘（39）、第三层节流塔盘（34）、第四层节流塔盘（29），再经第一层节流塔盘节流阀连接管（5）、第二层节流塔盘节流阀连接管（9）、第三层节流塔盘节流阀连接管（16）、第四层节流塔盘节流阀连接管（20）后，分别经第一层节流塔盘节流阀（42）、第二层节流塔盘节流阀（37）、第三层节流塔盘节流阀（32）、第四层节流塔盘节流阀（27）节流至5.20MPa、－188℃并雾化，雾化后与上升的净化气相互扩散制冷，温度下降至－194℃，扩散后的N2再次凝结液化后吸收净化气中的杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH后变成污氮，污氮下降并分别进入第二层填料塔盘（41）、第三层填料塔盘（36）、第四层填料塔盘（31）、第五层填料塔盘（25），在各级塔盘中完成精馏吸收杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH后，依次通过各级节流塔盘及填料塔盘后流至塔底，经污氮出口接管（24）排出。
将5.22MPa、－188.2℃净化气通过净化气进口接管（21）打入塔底，经过第五层填料塔盘（25）中的污氮传质吸收一部分杂质气体成份后，进入第四层节流塔盘（29）下部，与第四层节流塔盘节流阀（27）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度下降至－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第四层节流塔盘（29）空隙，进入第四层填料塔盘（31），在第四层填料塔盘（31）内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第三层节流塔盘（34）下部，与第三层节流塔盘节流阀（32）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第三层节流塔盘（34）空隙，进入第三层填料塔盘（36），在第三层填料塔盘（36）内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第二层节流塔盘（39）下部，与第二层节流塔盘节流阀（37）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第二层节流塔盘（39）空隙，进入第二层填料塔盘（41），在第二层填料塔盘（41）内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第一层节流塔盘（44）下部，与第一层节流塔盘节流阀（42）节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第一层节流塔盘（44）空隙，进入第一层填料塔盘（41），在第一层填料塔盘（41）内最后冷凝吸收N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH等杂质气体，吸收后的H2通过净化气出口接管（47）排出，冷凝吸收杂质气后的污氮再依次经过各级传质精馏塔盘及各级节流塔盘，与各级塔盘下降的污氮一起继续吸收杂质气体后，汇合进入塔底，并经污氮出口接管（24）排出，完成整个扩散制冷及吸收净化过程。

Claims (5)

1.扩散制冷型低温液氮洗涤塔，应用5.6MPa、－188℃低温液氮采用扩散制冷的低温液氮工艺技术方法，洗涤净化气H2中的N2、CO、Ar、CH4、CO2、CH3OH杂质气体，包括上封头(1)、第一层节流塔盘接口法兰(2)、第一层节流塔盘连接管(3)、第一层节流塔盘连接管法兰(4)、第一层节流塔盘节流阀连接管(5)、第二层节流塔盘连接管法兰(6)、第二层节流塔盘连接管(7)、第二层节流塔盘接口法兰(8)、第二层节流塔盘节流阀连接管(9)、液氮进口接管(10)、液氮进口支管(11)、筒体(12)、第三层节流塔盘连接管法兰(13)、第三层节流塔盘连接管(14)、第三层节流塔盘接口法兰(15)、第三层节流塔盘节流阀连接管(16)、第四层节流塔盘连接管法兰(17)、第四层节流塔盘连接管(18)、第四层节流塔盘接口法兰(19)、第四层节流塔盘节流阀连接管(20)、净化气进口接管(21)、下封头(22)、裙座(23)、污氮出口接管(24)、第五层填料塔盘(25)、第五层填料塔盘支撑板(26)、第四层节流塔盘节流阀(27)、第四层节流塔盘支撑板(28)、第四层节流塔盘(29)、第四层填料塔盘支撑板(30)、第四层填料塔盘(31)、第三层节流塔盘节流阀(32)、第三层节流塔盘支撑板(33)、第三层节流塔盘(34)、第三层填料塔盘支撑板(35)、第三层填料塔盘(36)、第二层节流塔盘节流阀(37)、第二层节流塔盘支撑板(38)、第二层节流塔盘(39)、第二层填料塔盘支撑板(40)、第二层填料塔盘(41)、第一层节流塔盘节流阀(42)、第一层节流塔盘支撑板(43)、第一层节流塔盘(44)、第一层填料塔盘支撑板(45)、第一层填料塔盘(46)、净化气出口接管(47)，所述其中各层节流阀包括阀杆(48)、阀体(49)、弹簧调整圈(50)、弹簧(51)、扩压罩(52)、密封圈(53)、弹簧压盖(54)、阀体端盖(55)、弹簧调整螺栓(56)，其特征在于：净化气出口接管(47)底部连接上封头(1)，上封头(1)底部连接筒体(12)；筒体(12)侧面从上至下依次穿透连接第一层节流塔盘连接管(3)、第二层节流塔盘连接管(7)、第三层节流塔盘连接管(14)、第四层节流塔盘连接管(18)，第一层节流塔盘连接管(3)、第二层节流塔盘连接管(7)、第三层节流塔盘连接管(14)、第四层节流塔盘连接管(18)依次连接第一层节流塔盘连接管法兰(4)、第二层节流塔盘连接管法兰(6)、第三层节流塔盘连接管法兰(13)、第四层节流塔盘连接管法兰(17)，各法兰从上至下连接液氮进口支管(11)，液氮进口支管(11)连接液氮进口接管(10)；第一层节流塔盘连接管(3)、第二层节流塔盘连接管(7)、第三层节流塔盘连接管(14)、第四层节流塔盘连接管(18)依次通过第一层节流塔盘接口法兰(2)、第二层节流塔盘接口法兰(8)、第三层节流塔盘接口法兰(15)、第四层节流塔盘接口法兰(19)分别连接第一层节流塔盘(44)、第二层节流塔盘(39)、第三层节流塔盘(34)、第四层节流塔盘(29)；第一层节流塔盘(44)、第二层节流塔盘(39)、第三层节流塔盘(34)、第四层节流塔盘(29)分别通过第一层节流塔盘节流阀连接管(5)、第二层节流塔盘节流阀连接管(9)、第三层节流塔盘节流阀连接管(16)、第四层节流塔盘节流阀连接管(20)，分别安装第一层节流塔盘节流阀(42)、第二层节流塔盘节流阀(37)、第三层节流塔盘节流阀(32)、第四层节流塔盘节流阀(27)；第一层节流塔盘(44)、第二层节流塔盘(39)、第三层节流塔盘(34)、第四层节流塔盘(29)底部分别安装第一层节流塔盘支撑板(43)、第二层节流塔盘支撑板(38)、第三层节流塔盘支撑板(33)、第四层节流塔盘支撑板(28)；第一层节流塔盘支撑板(43)、第二层节流塔盘支撑板(38)、第三层节流塔盘支撑板(33)、第四层节流塔盘支撑板(28)自上而下分别固定于筒体(12)内表面；第一层节流塔盘(44)、第二层节流塔盘(39)、第三层节流塔盘(34)、第四层节流塔盘(29)顶部及第四层节流塔盘(29)底部分别为固定于筒体(12)内表面的第一层填料塔盘支撑板(45)、第二层填料塔盘支撑板(40)、第三层填料塔盘支撑板(35)、第四层填料塔盘支撑板(30)、第五层填料塔盘支撑板(26)，第一层填料塔盘支撑板(45)、第二层填料塔盘支撑板(40)、第三层填料塔盘支撑板(35)、第四层填料塔盘支撑板(30)、第五层填料塔盘支撑板(26)上依次安装第一层填料塔盘(46)、第二层填料塔盘(41)、第三层填料塔盘(36)、第四层填料塔盘(31)、第五层填料塔盘(25)；第五层填料塔盘(25)位于第四层节流塔盘(29)下部、净化气进口接管(21)上部；筒体(12)下部左侧连接净化气进口接管(21)，底部连接下封头(22)，下封头(22)侧面连接裙座(23)，下封头(22)底部连接污氮出口接管(24)；节流阀阀杆(48)位于扩压罩(52)中心并设有密封圈(53)；扩压罩(52)位于阀体(49)中心；阀体(49)顶部螺纹连接扩压罩(52)，底部螺纹连接阀体端盖(55)，中间设置压紧弹簧(51)；弹簧(51)运动端与弹簧调整圈(50)接触；弹簧调整螺栓(56)穿过阀体端盖(55)螺纹连接弹簧压盖(54)；弹簧压盖(54)底端螺纹连接阀杆(48)。
2.根据权利要求1所述的扩散制冷型低温液氮洗涤塔，其特征在于：第一层节流塔盘(44)、第二层节流塔盘(39)、第三层节流塔盘(34)、第四层节流塔盘(29)由水平管道连接构成，管道上分别安装节流阀连接管，每个节流阀连接管上安装节流阀；每层节流塔盘下设置一定的空间供节流后液氮雾化扩散；每层填料塔盘下设置一层节流塔盘，最底层填料塔盘下不再设置节流塔盘。
3.根据权利要求1所述的扩散制冷型低温液氮洗涤塔，其特征在于：液氮进口支管(11)依次连接第一层节流塔盘连接管(3)、第二层节流塔盘连接管(7)、第三层节流塔盘连接管(14)、第四层节流塔盘连接管(18)，连接管由高至低依次排列。
4.根据权利要求1所述的扩散制冷型低温液氮洗涤塔，其特征在于：将5.6MPa、－188.2℃低温液氮打入液氮进口接管(10)，再经液氮进口支管(11)分配于第一层节流塔盘(44)、第二层节流塔盘(39)、第三层节流塔盘(34)、第四层节流塔盘(29)，再经第一层节流塔盘节流阀连接管(5)、第二层节流塔盘节流阀连接管(9)、第三层节流塔盘节流阀连接管(16)、第四层节流塔盘节流阀连接管(20)后，分别经第一层节流塔盘节流阀(42)、第二层节流塔盘节流阀(37)、第三层节流塔盘节流阀(32)、第四层节流塔盘节流阀(27)节流至5.20MPa、－188℃并雾化，雾化后与上升的净化气相互扩散制冷，温度下降至－194℃，扩散后的N2再次凝结液化后吸收净化气中的杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH后变成污氮，污氮下降并分别进入第二层填料塔盘(41)、第三层填料塔盘(36)、第四层填料塔盘(31)、第五层填料塔盘(25)，在各级塔盘中完成精馏吸收杂质成份N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH后，依次通过各级节流塔盘及填料塔盘后流至塔底，经污氮出口接管(24)排出。
5.根据权利要求1所述的扩散制冷型低温液氮洗涤塔，其特征在于：将5.22MPa、－188.2℃净化气通过净化气进口接管(21)打入塔底，经过第五层填料塔盘(25)中的污氮传质吸收一部分杂质气体成份后，进入第四层节流塔盘(29)下部，与第四层节流塔盘节流阀(27)节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度下降至－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第四层节流塔盘(29)空隙，进入第四层填料塔盘(31)，在第四层填料塔盘(31)内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第三层节流塔盘(34)下部，与第三层节流塔盘节流阀(32)节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第三层节流塔盘(34)空隙，进入第三层填料塔盘(36)，在第三层填料塔盘(36)内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第二层节流塔盘(39)下部，与第二层节流塔盘节流阀(37)节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第二层节流塔盘(39)空隙，进入第二层填料塔盘(41)，在第二层填料塔盘(41)内被下降的污氮传质吸收一部分杂质气体后，进入第一层节流塔盘(44)下部，与第一层节流塔盘节流阀(42)节流雾化后的氮气进行扩散制冷；扩散制冷后温度维持在－194℃，再经二次凝结的液氮洗涤一部分杂质气体后，通过第一层节流塔盘(44)空隙，进入第一层填料塔盘(41)，在第一层填料塔盘(41)内最后冷凝吸收N2、CO、Ar、CH4、CO2、H2O、CH3OH杂质气体，吸收后的H2通过净化气出口接管(47)排出，冷凝吸收杂质气后的污氮再依次经过各级传质精馏塔盘及各级节流塔盘，与各级塔盘下降的污氮一起继续吸收杂质气体后，汇合进入塔底，并经污氮出口接管(24)排出。
CN201310592817.8A 2013-11-22 2013-11-22 扩散制冷型低温液氮洗涤塔 Expired - Fee Related CN103663392B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310592817.8A CN103663392B (zh) 2013-11-22 2013-11-22 扩散制冷型低温液氮洗涤塔

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310592817.8A CN103663392B (zh) 2013-11-22 2013-11-22 扩散制冷型低温液氮洗涤塔

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103663392A CN103663392A (zh) 2014-03-26
CN103663392B true CN103663392B (zh) 2015-03-25

Family

ID=50302306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310592817.8A Expired - Fee Related CN103663392B (zh) 2013-11-22 2013-11-22 扩散制冷型低温液氮洗涤塔

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103663392B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109092001B (zh) * 2018-09-20 2020-07-21 浙江工业职业技术学院 便于除杂的新能源汽车动力生产装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102454811A (zh) * 2011-10-06 2012-05-16 张周卫 低温系统管道内置减压节流阀
CN102994184A (zh) * 2012-12-03 2013-03-27 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种液化天然气联产液氮的装置及方法
CN103017573A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 张周卫 未变换气冷却器用低温缠绕管式换热器
CN103438667A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 张周卫 低温液氮用三级回热多股流缠绕管式换热装备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102454811A (zh) * 2011-10-06 2012-05-16 张周卫 低温系统管道内置减压节流阀
CN102994184A (zh) * 2012-12-03 2013-03-27 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种液化天然气联产液氮的装置及方法
CN103017573A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 张周卫 未变换气冷却器用低温缠绕管式换热器
CN103438667A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 张周卫 低温液氮用三级回热多股流缠绕管式换热装备

Also Published As

Publication number Publication date
CN103663392A (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103724155B (zh) 一种氯丙烯的生产工艺
RU2597081C2 (ru) Способ комплексного извлечения ценных примесей из природного гелийсодержащего углеводородного газа с повышенным содержанием азота
CN102303865A (zh) 改进的食品级液体二氧化碳产品的生产方法
CN103058188A (zh) 食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量的方法
CN107673351A (zh) 一种高纯度二氧化碳的生产方法
CN101703841B (zh) 利用冷凝和吸收集成回收油气的装置
CN104667554B (zh) 一种多功能高效精馏塔
CN103663392B (zh) 扩散制冷型低温液氮洗涤塔
CN106524666B (zh) 一体化移动式天然气液化装置
CN104567273A (zh) 气体二氧化碳的膨胀液化方法
CN105502317B (zh) 一种回收和纯化一氧化二氮的装置
CN102389689B (zh) 一种无动力低温等压氨回收方法及等压氨回收装置
CN107866134A (zh) 一种高效利用机组蒸汽的co2捕集液再生系统及方法
CN101071035B (zh) 用于输送具有提高纯度的气体的方法和用于输送具有改善纯度的过热气体的装置
CN201899968U (zh) 一种冷凝法与吸收法相结合的油气回收装置
CN217490343U (zh) 一种有机废气处理系统
CN211536592U (zh) 一种精馏塔
CN106187668B (zh) 一种聚氨酯合成革废气中有机物回收的方法
CN102494515A (zh) 一种高压医用氧制取工艺
CN104830371B (zh) 一种回收炼厂干气中c2的装置和方法
CN208688102U (zh) 一种提高氩气回收率的装置
CN207356849U (zh) 一种nmp废气回收系统
CN207429733U (zh) 一种用于制备西瓜酮的精馏设备
CN202052457U (zh) 新型低压二氧化碳再生塔
CN206459429U (zh) 一种集装箱式富甲烷气液化装置以及液化气生产设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150325

Termination date: 20151122

EXPY Termination of patent right or utility model