CN104326472A - 一种氮循环工艺制取co的系统及其方法 - Google Patents

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本发明公开了一种采用氮循环工艺制取CO的系统及其方法。其系统包括脱氢塔、脱氮塔、脱甲烷塔、换热器、闪蒸罐、变压吸附器、换热器、增压阀、膨胀机、节流阀。本发明适用于制取CO气体。用管道依次连接各种设备。用氮循环代替CO循环，系统能耗可降低5%以上，其制造难度低，而且更加安全；氮循环压缩机及膨胀机成本远低于CO循环机及膨胀机成本，而且运行维护费用更低。

Description

一种氮循环工艺制取CO的系统及其方法
技术领域
   本发明涉及一种制取CO的系统及方法，特别是针对采用氮循环工艺制取CO的系统及方法。
背景技术
目前国内通常乙二醇深冷分离装置均采用的传统流程图见附图2，传统流程为：净化的合成气与由PSA来的增压解析气及经压缩的闪蒸气汇合，进入冷箱，经E1、E2冷却后，进入V01闪蒸罐闪蒸，气体复温后进入PSA提氢，提氢剩余解析气压缩并入合成气进冷箱；液体节流进入T02塔脱氢，脱氢塔出来的闪蒸气复温，压缩并入合成气进冷箱形成循环；液体节流进入T04脱氮塔脱氮，在其顶部得到富氮气，与脱甲烷塔来的富甲烷液体汇合，复温作为燃烧气去用户管网；T04底部的富CO液体节流，进入T03脱甲烷塔，脱除甲烷后，与膨胀后CO气体及降压蒸发的CO气体汇合，复温，再压缩，压缩后，除抽取部分CO作为产品，其余进入冷箱，分别作为各蒸发器及冷凝器的热源和冷源。为弥补系统的复热不足损失，需采用CO膨胀机膨胀制冷，也有采用外部补充液氮弥补复热不足损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种氮循环工艺制取CO的系统及其方法。
一种采用氮循环工艺制取CO的系统包括脱氢塔、脱氮塔、脱甲烷塔、第一换热器、第二换热器、第一闪蒸罐、第二闪蒸罐、变压吸附器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器、第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀、膨胀机、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第四节流阀、第五节流阀、第六节流阀、第七节流阀、第八节流阀；脱氢塔第一出口经第三节流阀与脱氮塔以管道相连，脱氮塔第一出口依次经过第三换热器、第七节流阀与脱甲烷塔以管道相连，脱甲烷塔第一出口经第四换热器与第二闪蒸罐以管道连通，脱甲烷塔与第六换热器通过管道循环连通，脱氮塔经过第八节流阀、第五节流阀与第二闪蒸罐连通，第一换热器通过第五节流阀与第二闪蒸罐连通，脱氢塔依次经过第一换热器、第二换热器、第一增压阀、第二换热器、第一换热器、第一闪蒸罐、第一节流阀与脱氢塔以管道连通，脱氢塔与第一换热器通过管道循环连通，第一闪蒸罐依次经过第一换热器、第二换热器、变压吸附器、第二增压阀、第二换热器、第一换热器、第一闪蒸罐以管道循环连通，第一闪蒸罐依次经第二节流阀、第一换热器以管道与脱氢塔连通，第一换热器与第二换热器以管道连通，第二换热器与第三增压阀循环连通，脱氮塔与第五换热器通过管道循环连通，脱氮塔与第三换热器以管道连通，第二换热器依次与膨胀机、第五换热器、第四节流阀、第三换热器、第二换热器以管道构成循环连通，第二换热器依次与膨胀机、第六换热器、第四换热器、第二换热器以管道构成循环连通。
   所述系统的氮循环工艺制取CO的方法是：净化的合成气与增压的解析气及由变压吸附器来的增压解析气汇合，经第一换热器、第二换热器冷却后，进入第一闪蒸罐闪蒸；气体复温后进入变压吸附器提氢，提氢剩余解析气压缩并入合成气进第一换热器冷却，液体经过第一节流阀进入脱氢塔脱氢；脱氢塔出来的闪蒸气进入脱氮塔脱氮气，在其顶部得到富氮气，与脱甲烷塔出来的富甲烷液体汇合，复温作为燃烧气去用户管网；底部液体进入脱甲烷塔脱甲烷，脱除甲烷后，得到CO产品，为弥补系统的复热不足损失，采用氮气循环分别用于各蒸发器及冷凝器的热源和冷源以及氮气膨胀机膨胀制冷。
    本方法的优点：深冷区域，由于N及CO饱和温度很接近，因此深度分离最好是降低操作压力，以实现节能降耗。因此传统流程均将N、CO分离塔操作压力降低，这样，为满足产品CO压力的需求，必须对分离出来的CO产品加压，同时由于冷箱内各工艺单元冷凝蒸发的需求，及弥补复热损失的要求，就均采用CO循环工艺；典型的合成气制乙二醇的H2与CO分离要求产品CO压力5.5bar，含氮无要求或粗分离即可。因此，该种工艺就可采用氮气循环代替CO循环，实现其工艺要求的分离效果；由于制取产品CO不需要降压分离再压缩，因此，系统能耗可降低5%以上；采用氮循环压缩工艺代替CO循环压缩工艺，无论循环压缩机或膨胀机，其制造难度低，而且更加安全；氮循环压缩机及膨胀机成本远低于CO循环机及膨胀机成本，而且运行维护费用更低。
附图说明
图1为氮循环工艺制取CO系统流程图；
图2为传统CO循环工艺制取CO系统流程图；
图中，脱氢塔1、脱氮塔2、脱甲烷塔3、第一换热器4、第二换热器5、第一闪蒸罐6、第二闪蒸罐7、变压吸附器8、第三换热器9、第四换热器10、第五换热器11、第六换热器12、第一增压阀13、第二增压阀14、第三增压阀15、膨胀机16、第一节流阀17、第二节流阀18、第三节流阀19、第四节流阀20、第五节流阀21、第六节流阀22、第七节流阀23、第八节流阀24。
具体实施方式
如图1所示，一种采用氮循环工艺制取CO的系统包括脱氢塔1、脱氮塔2、脱甲烷塔3、第一换热器4、第二换热器5、第一闪蒸罐6、第二闪蒸罐7、变压吸附器8、第三换热器9、第四换热器10、第五换热器11、第六换热器12、第一增压阀13、第二增压阀14、第三增压阀15、膨胀机16、第一节流阀17、第二节流阀18、第三节流阀19、第四节流阀20、第五节流阀21、第六节流阀22、第七节流阀23、第八节流阀24；脱氢塔1第一出口经第三节流阀19与脱氮塔2以管道相连，脱氮塔2第一出口依次经过第三换热器9、第七节流阀23与脱甲烷塔3以管道相连，脱甲烷塔3第一出口经第四换热器10与第二闪蒸罐7以管道连通，脱甲烷塔3与第六换热器12通过管道循环连通，脱氮塔2经过第八节流阀24、第五节流阀21与第二闪蒸罐7连通，第一换热器4通过第五节流阀21与第二闪蒸罐7连通，脱氢塔1依次经过第一换热器4、第二换热器5、第一增压阀17、第二换热器5、第一换热器4、第一闪蒸罐6、第一节流阀17与脱氢塔1以管道连通，脱氢塔1与第一换热器4通过管道循环连通，第一闪蒸罐6依次经过第一换热器4、第二换热器5、变压吸附器8、第二增压阀18、第二换热器5、第一换热器4、第一闪蒸罐6以管道循环连通，第一闪蒸罐6依次经第二节流阀18、第一换热器4以管道与脱氢塔1连通，第一换热器4与第二换热器5以管道连通，第二换热器5与第三增压阀15循环连通，脱氮塔2与第五换热器11通过管道循环连通，脱氮塔2与第三换热器9以管道连通，第二换热器5依次与膨胀机16、第五换热器11、第四节流阀20、第三换热器9、第二换热器5以管道构成循环连通，第二换热器5依次与膨胀机16、第六换热器12、第四换热器10、第二换热器5以管道构成循环连通。
   如图1所示，所述系统的氮循环工艺制取CO的方法是：净化的合成气与增压的解析气及由变压吸附器8来的增压解析气汇合，经第一换热器4、第二换热器5冷却后，进入第一闪蒸罐6闪蒸；气体复温后进入变压吸附器8提氢，提氢剩余解析气压缩并入合成气进第一换热器4冷却，液体经过第一节流阀17进入脱氢塔1脱氢；脱氢塔2出来的闪蒸气进入脱氮塔2脱氮气，在其顶部得到富氮气，与脱甲烷塔3出来的富甲烷液体汇合，复温作为燃烧气去用户管网；底部液体进入脱甲烷塔3脱甲烷，脱除甲烷后，得到CO产品，为弥补系统的复热不足损失，采用氮气循环分别用于各蒸发器及冷凝器的热源和冷源以及氮气膨胀机膨胀制冷。

Claims (2)

1.一种采用氮循环工艺制取CO的系统，其特征在于包括脱氢塔（1）、脱氮塔（2）、脱甲烷塔（3）、第一换热器（4）、第二换热器（5）、第一闪蒸罐（6）、第二闪蒸罐（7）、变压吸附器（8）、第三换热器（9）、第四换热器（10）、第五换热器（11）、第六换热器（12）、第一增压阀（13）、第二增压阀（14）、第三增压阀（15）、膨胀机（16）、第一节流阀（17）、第二节流阀（18）、第三节流阀（19）、第四节流阀（20）、第五节流阀（21）、第六节流阀（22）、第七节流阀（23）、第八节流阀（24）；脱氢塔（1）第一出口经第三节流阀（19）与脱氮塔（2）以管道相连，脱氮塔（2）第一出口依次经过第三换热器（9）、第七节流阀（23）与脱甲烷塔（3）以管道相连，脱甲烷塔（3）第一出口经第四换热器（10）与第二闪蒸罐（7）以管道连通，脱甲烷塔（3）与第六换热器（12）通过管道循环连通，脱氮塔（2）经过第八节流阀（24）、第五节流阀（21）与第二闪蒸罐（7）连通，第一换热器（4）通过第五节流阀（21）与第二闪蒸罐（7）连通，脱氢塔（1）依次经过第一换热器（4）、第二换热器（5）、第一增压阀（17）、第二换热器（5）、第一换热器（4）、第一闪蒸罐（6）、第一节流阀（17）与脱氢塔（1）以管道连通，脱氢塔（1）与第一换热器（4）通过管道循环连通，第一闪蒸罐（6）依次经过第一换热器（4）、第二换热器（5）、变压吸附器（8）、第二增压阀（18）、第二换热器（5）、第一换热器（4）、第一闪蒸罐（6）以管道循环连通，第一闪蒸罐（6）依次经第二节流阀（18）、第一换热器（4）以管道与脱氢塔（1）连通，第一换热器（4）与第二换热器（5）以管道连通，第二换热器（5）与第三增压阀（15）循环连通，脱氮塔（2）与第五换热器（11）通过管道循环连通，脱氮塔（2）与第三换热器（9）以管道连通，第二换热器（5）依次与膨胀机（16）、第五换热器（11）、第四节流阀（20）、第三换热器（9）、第二换热器（5）以管道构成循环连通，第二换热器（5）依次与膨胀机（16）、第六换热器（12）、第四换热器（10）、第二换热器（5）以管道构成循环连通。
2.一种根据权利要求1所述系统的氮循环工艺制取CO的方法，其特征在于净化的合成气与增压的解析气及由变压吸附器（8）来的增压解析气汇合，经第一换热器（4）、第二换热器（5）冷却后，进入第一闪蒸罐（6）闪蒸；气体复温后进入变压吸附器（8）提氢，提氢剩余解析气压缩并入合成气进第一换热器（4）冷却，液体经过第一节流阀（17）进入脱氢塔（1）脱氢；脱氢塔（2）出来的闪蒸气进入脱氮塔（2）脱氮气，在其顶部得到富氮气，与脱甲烷塔（3）出来的富甲烷液体汇合，复温作为燃烧气去用户管网；底部液体进入脱甲烷塔（3）脱甲烷，脱除甲烷后，得到CO产品，为弥补系统的复热不足损失，采用氮气循环分别用于各蒸发器及冷凝器的热源和冷源以及氮气膨胀机膨胀制冷。
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