CN114111217B - 一种利用液氮洗制取lng及合成氨原料气的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置和方法，解决了的LNG并联产合成氨的工艺工序较长、能耗高的技术问题。它包括主换热器（1）、过冷器（2）、脱氢塔（3）、脱氢塔冷凝器（4）、脱氢塔回流罐（5）、液氮洗涤塔（6）、原料气低温分离器（7）、LNG精馏塔（8）、LNG精馏塔冷凝器（9）、LNG精馏塔回流罐（10）、LNG精馏塔再沸器（11）和控制系统。本发明的炉煤气制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法具有能耗低、工艺流程短、原料气利用率高、甲烷收率高、维护方便、工作可靠、安全可靠、实用性广等优点。

Description

一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置和方法
技术领域
本发明涉及低温深冷液化分离技术领域，具体涉及一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置和方法。
背景技术
焦炉气是焦化厂煤炭干馏成焦过程中的主要副产物之一，主要成分有氢气、甲烷、CO、CO2、氮气等。利用焦炉气制取LNG并联产合成氨，不仅减少了资源的浪费和环境的污染，也给工厂带来了非常好的经济效益。
合成氨需要的氢气纯度应大于99％，且CO和CO2的总和应该小于10ppm，甲烷应小于1％。常规的LNG并联产合成氨工艺是净化后的焦炉煤气先进入冷箱，深冷液化分离制取LNG和富氢尾气，冷箱分离出的富氢尾气再进入PSA工序提氢气，进行补氮，最后进入合成氨合成工序；由于采用变压吸附(PSA)，原料气的压力和组分中杂质含量对合成工艺影响较大，当压力和组分发生变化时，往往影响PSA提氢气中氢气的纯度，进而影响合成氨的合成工艺。可见，该工艺工序较长，常常受到LNG生产的制约，在前端冷箱工况出现调整或者异常时，富氢气的压力和组分中的甲烷也会发生变化，这样会大大影响PSA工序提氢气中氢气的纯度，影响合成氨合成工序。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置和方法，以解决现有技术中的LNG并联产合成氨的工艺工序较长、能耗高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，包括主换热器、过冷器、脱氢塔、脱氢塔冷凝器、脱氢塔回流罐、液氮洗涤塔、原料气低温分离器、LNG精馏塔、LNG精馏塔冷凝器、LNG精馏塔回流罐、LNG精馏塔再沸器和控制系统；其中，
所述主换热器内设置有原料气Ⅰ通道、富CO尾气Ⅰ通道、富氢气Ⅰ通道、高压氮气Ⅰ通道、中压氮气Ⅰ通道、返流氮气Ⅰ通道、返流冷剂通道、高压气相冷剂Ⅰ通道、高压液相冷剂Ⅰ通道、高压气相冷剂Ⅱ通道、高压液相冷剂II通道、富甲烷气Ⅰ通道和LNG通道；
所述过冷器内设置有返流液氮Ⅰ通道、中压液氮Ⅰ通道、高压液氮Ⅱ通道、富氢气Ⅱ通道、原料气Ⅱ通道、富甲烷气Ⅱ通道和富氢气Ⅲ通道；
所述脱氢塔冷凝器内设置有富氢气Ⅳ通道和返流液氮Ⅱ通道；所述LNG精馏塔冷凝器内设置有富CO尾气Ⅱ通道和返流液氮Ⅲ通道；所述LNG精馏塔再沸器内设置有富甲烷气Ⅲ通道和高压液相冷剂Ⅲ通道；
沿着原料气的进气方向，所述原料气I通道、原料气II通道、脱氢塔的进料口3-A通过保冷管线依次连接；
所述脱氢塔底部的液相出口与富甲烷气Ⅰ通道的入口相接，所述富甲烷气Ⅰ通道的出口与LNG精馏塔中部的进料口相接；
所述脱氢塔顶部的气相出口与富氢气Ⅳ通道的进口相接，所述氢气Ⅳ通道的出口与脱氢塔回流罐的进料口相接，所述脱氢塔回流罐底部的液相出口与脱氢塔的进料口相接，所述脱氢塔回流罐顶部的气相出口与富氢气Ⅲ通道的入口相接，所述富氢气Ⅲ通道的出口与原料气低温分离器的进料口相接；所述原料气低温分离器的顶部气相出口与液氮洗涤塔底部的进料口相接；
所述液氮洗涤塔底部的液相出口与原料气低温分离器底部的液相出口均通过管道与富甲烷气Ⅱ通道的入口连接，所述富甲烷气Ⅱ通道的出口与LNG精馏塔中上部的进料口相接；
所述液氮洗涤塔顶部的气相出口与富氢气Ⅱ通道的入口相接，所述富氢气Ⅱ通道的出口与富氢气I通道的入口相接，所述富氢气Ⅰ通道出口与外界的合成氨原料气管线相接；
所述LNG精馏塔顶部的气相出口与富CO尾气Ⅱ通道的入口相接，所述富CO尾气Ⅱ通道的出口与LNG精馏塔回流罐的进料口相接，所述LNG精馏塔回流罐底部的液相出口与LNG精馏塔上部的进料口相接；
所述LNG精馏塔回流罐顶部的气相出口与富CO尾气I通道的入口相接，所述富CO尾气I通道的出口与外界的富CO尾气管线相接；
所述LNG精馏塔中下部的出口与富甲烷气Ⅲ通道的入口相接，所述富甲烷气Ⅲ的出口与LNG精馏塔中下部的进料口相接，所述LNG精馏塔底部的出口与LNG通道的入口相接，所述LNG通道出口与外界的LNG去LNG储罐管线连接；
沿着高压氮气的进气方向，所述高压氮气Ⅰ通道、高压液氮Ⅱ通道、液氮洗涤塔的进料口通过保冷管线依次连接；
还包括用于原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷的混合冷剂压缩机系统和冷剂分离器；
还包括为原料气的深冷分离提供冷量的氮气压缩系统；
所述主换热器、过冷器、脱氢塔、脱氢塔冷凝器、脱氢塔回流罐、液氮洗涤塔、原料气低温分离器、LNG精馏塔、LNG精馏塔冷凝器、LNG精馏塔回流罐、LNG精馏塔再沸器、氮气压缩系统、混合冷剂压缩机系统、冷剂分离器分别与控制系统电连接。
进一步的，所述中压氮气Ⅰ通道的入口与氮气压缩系统的出口相接，所述中压氮气Ⅰ通道的出口与中压液氮Ⅱ通道的入口相接，所述的中压液氮Ⅱ通道的出口分别与返流液氮Ⅱ通道的入口、返流液氮Ⅲ通道的入口相接；所述返流液氮Ⅰ通道的入口分别与返流液氮Ⅱ通道的出口、返流液氮Ⅲ通道的出口相接；所述返流液氮Ⅰ通道的出口与返流氮气Ⅰ通道的入口相接，所述返流氮气Ⅰ通道的出口与氮气压缩系统的入口相接。
进一步的，所述高压液相冷剂Ⅰ通道的入口与混合冷剂压缩机系统的液相出口相接，所述高压液相冷剂Ⅰ通道的出口与返流冷剂通道的入口A7-A相接，所述高压气相冷剂Ⅰ通道的入口与混合冷剂压缩机系统的气相出口相接；
所述冷剂分离器的进料口与高压气相冷剂Ⅰ通道的出口相接，所述冷剂分离器的气相出口与高压气相冷剂Ⅱ通道入口相接，所述高压气相冷剂通道Ⅱ通道出口与返流冷剂通道的入口相接；
所述冷剂分离器的液相出口高压液相冷剂Ⅱ通道的入口相接，所述高压液相冷剂Ⅱ通道的出口与高压液相冷剂Ⅲ通道的入口相接，所述高压液相冷剂Ⅲ通道的出口与返流冷剂通道的入口相接，所述返流冷剂通道出口与混合冷剂压缩机系统的入口相接。
进一步的，所述高压液相冷剂Ⅰ通道出口与返流冷剂通道的入口间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀a；
所述高压液相冷剂Ⅲ通道出口与返流冷剂通道的入口间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀b；
所述高压气相冷剂Ⅱ通道出口与返流冷剂通道的入口间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀c；
所述调节阀a、调节阀b、调节阀c分别与控制系统电连接。
进一步的，所述LNG精馏塔上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅰ；所述LNG通道出口与LNG储罐间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有用于调节LNG精馏塔底部液位的调节阀d；
所述脱氢塔底部液相出口的管线上设置用于调节脱氢塔底部液位的调节阀f；所述脱氢塔上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅱ；
所述原料气低温分离器底部液相出口的管线上设置有用于调节原料气低温分离器底部液位的调节阀g；所述原料气低温分离器上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅲ；
所述液氮洗涤塔底部液相出口的管线上设置有用于调节液氮洗涤塔底部液位的调节阀i；所述液氮洗涤塔上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅳ；
所述液位监测仪Ⅰ、液位监测仪Ⅱ、液位监测仪Ⅲ、液位监测仪Ⅳ、调节阀d、调节阀f、调节阀g、调节阀i分别与控制系统电连接。
进一步的，所述返流液氮Ⅱ通道入口的管线上设置有用于调节富氢气Ⅳ通道出口温度的调节阀e；
所述返流液氮Ⅲ通道入口的管线上设置有用于调节富CO尾气Ⅱ通道出口温度的调节阀j；
所述高压液相冷剂Ⅲ通道入口与出口之间的管线是设置有用于调节LNG精馏塔塔釜温度的调节阀k；
所述调节阀e、调节阀j、调节阀k分别与控制系统电连接。
进一步的，所述高压液氮Ⅱ通道出口的管线上设置有用于调节高压液氮进入液氮洗涤塔的进液流量的流量调节阀h；
所述的富氢气I通道出口的管线上设置有用于调节液氮洗涤塔压力的调节阀n；所述富氢气Ⅰ通道出口的管线与高压氮气Ⅰ通道进口的管线之间设置高压配氮管线，所述高压配氮管线的连接处位于调节阀n的出气侧；所述高压配氮管线上设置有用于调节高压氮气流量的调节阀o，用于调节高压氮气去富氢气的流量，来保证合成氨原料气中的氮和氢比为1:3。
所述富CO尾气I通道出口的管线上设置有用于调节LNG精馏塔压力的调节阀m；
所述调节阀h、调节阀o、所述调节阀m、调节阀n分别与控制系统电连接。
本发明提供的一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，应用上述的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置，具体包括以下步骤：
S1、以焦炉煤气为原料气，经净化的焦炉煤气进入原料气Ⅰ通道，在原料气Ⅰ通道被返流的冷流股(所述冷流股包括：①富氢气Ⅰ通道中返流的富氢气，②返流冷剂通道中返流的混合冷剂，③富CO尾气Ⅰ通道中返流的富CO尾气，④返流氮气Ⅰ通道中返流的氮气)冷却并部分冷凝，再进入原料气Ⅱ通道继续冷却到-180～-165℃后，从脱氢塔中下部的进料口3-A进入进行精馏分离，脱氢塔顶部出口端3-B的低温富氢气进入富氢气Ⅳ通道被冷却到-180～-170℃后，再进入脱氢塔回流罐进行气液分离，脱氢塔回流罐底部的液体返回到脱氢塔顶部进料口，脱氢塔回流罐顶部的富氢气进入富氢气Ⅲ通道被冷却到-175～-181℃后，进入原料气低温分离器进行气液分离，原料气低温分离器顶部的富氢气从液氮洗涤塔的塔底进口进入，再进行低温液氮洗涤；
S2、来自外界的高压氮气在高压氮气Ⅰ通道被冷却并液化，再进入高压液氮Ⅱ通道被过冷至-180～-170℃后，从液氮洗涤塔的塔顶进口端进入，对从液氮洗涤塔塔底进口进入的富氢气进行低温液氮洗涤；
S3、在液氮洗涤塔内，上升的富氢气与下流的液氮在规整填料表面接触传热、传质，液氮洗涤塔塔顶出口的馏出气返回过冷器的富氢气Ⅱ通道、主换热器的富氢气Ⅰ通道复热后出主换热器，经高压配氮管线15配氮后去外界的合成氨原料气管线；
S4、来自脱氢塔底部出口的富甲烷液体进入富甲烷气Ⅰ通道进行复温至-162～-150℃，然后从LNG精馏塔中部进口进入进行精馏；
S5、来自原料气低温分离器底部的液体与液氮洗涤塔塔底液体汇合后，进入富甲烷气Ⅱ通道复温至-170～-162℃，从LNG精馏塔中上部进口进入进行精馏。
S6、经过LNG精馏塔精馏，在其顶部得到富CO尾气，富CO尾气从LNG精馏塔的顶部出口出来后，进入富CO尾气Ⅱ通道被冷却和部分冷凝后，进入LNG精馏塔回流罐进行气液分离，LNG精馏塔回流罐底部的低温液体返回到LNG精馏塔顶部进料口,LNG精馏塔回流罐顶部的富CO尾气进入富CO尾气Ⅰ通道中换热升温到35℃后送入外界的富CO尾气管线；LNG精馏塔底部分离出的LNG进入LNG通道，被过冷到-162℃后送入外界的LNG去LNG储罐管线。
进一步的，原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量；其具体过程为：
①来自混合冷剂压缩机系统的高压液相冷剂在主换热器高压液相冷剂通道Ⅰ中过冷到-30～-70℃，进入返流冷剂通道入口，混合冷剂压缩机系统高压气相冷剂在主换热器的高压气相冷剂通道Ⅰ被冷却到-30～-70℃后，进入冷剂分离器进行气液分离；
②冷剂分离器底部分离的液体进入高压液相冷剂通道Ⅱ中过冷到-130～-80℃后，再进入高压液相冷剂通道Ⅲ，为LNG精馏塔塔釜提供热源，控制LNG精馏塔塔釜中LNG的CO含量低于1％，被LNG精馏塔塔釜低温液体冷却至-145～-100℃后，再从返流冷剂通道入口进入；
③冷剂分离器顶部分离的高压气相冷剂进入高压气相冷剂通道Ⅱ被冷却、冷凝至约-160℃后，从返流冷剂通道入口进入；
④进入返流冷剂通道的混合冷剂吸热蒸发，全部蒸发成气体并复热到常温后出主换热器，然后返回混合冷剂压缩机系统完成混合冷剂制冷循环。
进一步的，原料气的深冷分离是由高压氮气循环提供冷量；具体过程为：
①来自氮气压缩系统的中压氮气在中压氮气Ⅰ通道被冷却至-162～-158℃，氮气变为液氮；再进入中压液氮Ⅰ通道过冷至-180～-170℃，分为两部分；
②一部分液氮进入返流液氮Ⅱ通道，控制富氢气进入脱氢塔回流罐温度在-180～-170℃，为脱氢塔顶部氢气分离提供冷源；
③另一部分液进入返流液氮Ⅲ通道，控制富氮气进入LNG精馏塔回流罐温度在-175～-168℃，为LNG精馏塔顶部LNG的分离提供冷源；
④来自返流液氮Ⅱ通道和返流液氮Ⅲ通道返流的液氮汇合后，进入返流液氮Ⅰ通道复温至-170～-162℃，再进入返流氮气Ⅰ通道复温至常温后出主换热器，然后返回氮气压缩系统入口完成氮气制冷循环。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有能耗低的优点，原料气和氮气的冷凝和液化、以及LNG的液化和过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量，多组份混合冷剂的制冷循环具有流程简单、适应性强、操作运行比较容易，且功耗相对较低等优点，另外，原料气的深冷分离是由氮气循环提供冷量，该工艺实现了不同温度段，不同冷量分配，降低了整个装置能耗，相对于单一的氮气膨胀制冷可节约至少15％的能耗。
(2)本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有工艺流程短、原料气利用率高的优点，能适应不同的负荷工况，设备投资较低，本工艺一个冷箱包括了低温液氮洗设备和深冷液化分离设备，可以在生产LNG的同时，也采用液氮洗为合成氨提供原料气，相比常规的LNG并联产合成氨工艺取消了PSA提氢工序。
(3)本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，液氮的量可以通过原料气的压力进行调整，且液氮洗涤温度-181℃，可以充分的将原料气中的CH4和CO洗涤出来，为合成氨提供较好的原料气；同时，甲烷收率可达99％，氢气收率大于97％，具有较高的甲烷和氢气收率优点，由于将脱氢塔、原料气低温分离器和液氮洗涤塔液体都进入LNG精馏塔进行精馏，且LNG精馏塔冷凝器采用液氮作为冷凝器，相对于常规的焦炉煤气制LNG甲烷回收率提高5-10％。
(4)本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有维护方便、工作可靠、安全可靠、实用性广等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
具体实施方式
实施例1：
本发明提供的一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，包括主换热器1、过冷器2、脱氢塔3、脱氢塔冷凝器4、脱氢塔回流罐5、液氮洗涤塔6、原料气低温分离器7、LNG精馏塔8、LNG精馏塔冷凝器9、LNG精馏塔回流罐10、LNG精馏塔再沸器11和控制系统；其中，
所述主换热器1内设置有原料气Ⅰ通道A1、富CO尾气Ⅰ通道A2、富氢气Ⅰ通道A3、高压氮气Ⅰ通道A4、中压氮气Ⅰ通道A5、返流氮气Ⅰ通道A6、返流冷剂通道A7、高压气相冷剂Ⅰ通道A8、高压液相冷剂Ⅰ通道A9、高压气相冷剂Ⅱ通道A10、高压液相冷剂II通道A11、富甲烷气Ⅰ通道A12和LNG通道A13；
所述过冷器2内设置有返流液氮Ⅰ通道B1、中压液氮Ⅰ通道B2、高压液氮Ⅱ通道B3、富氢气Ⅱ通道B4、原料气Ⅱ通道B5、富甲烷气Ⅱ通道B6和富氢气Ⅲ通道B7；
所述脱氢塔冷凝器4内设置有富氢气Ⅳ通道C1和返流液氮Ⅱ通道C2；所述LNG精馏塔冷凝器9内设置有富CO尾气Ⅱ通道D1和返流液氮Ⅲ通道D2；所述LNG精馏塔再沸器11内设置有富甲烷气Ⅲ通道F1和高压液相冷剂Ⅲ通道F2；
沿着原料气的进气方向，所述原料气I通道A1、原料气II通道B5、脱氢塔3的进料口3-A通过保冷管线依次连接；
所述脱氢塔3底部的液相出口3-D与富甲烷气Ⅰ通道A12的入口相接，所述富甲烷气Ⅰ通道A12的出口与LNG精馏塔8的中部进口8-B相接；
所述脱氢塔3顶部的气相出口3-B与富氢气Ⅳ通道C1的进口相接，所述氢气Ⅳ通道C1的出口与脱氢塔回流罐5的进料口5-A相接，所述脱氢塔回流罐5底部的液相出口5-C与脱氢塔3的顶部进料口3-C相接，所述脱氢塔回流罐5顶部的气相出口5-B与富氢气Ⅲ通道B7的入口相接，所述富氢气Ⅲ通道B7的出口与原料气低温分离器7的进料口7-A相接；所述原料气低温分离器7的顶部气相出口7-B与液氮洗涤塔6的塔底进口6-A相接；
所述液氮洗涤塔6底部的液相出口6-C与原料气低温分离器7底部的液相出口7-C均通过管道与富甲烷气Ⅱ通道B6的入口连接，所述富甲烷气Ⅱ通道B6的出口与LNG精馏塔8中上部进口8-A相接；
所述液氮洗涤塔6顶部的气相出口6-B与富氢气Ⅱ通道B4的入口相接，所述富氢气Ⅱ通道B4的出口与富氢气I通道A3的入口相接，所述富氢气Ⅰ通道A3出口与外界的合成氨原料气管线相接；
所述LNG精馏塔8顶部的气相出口8-C与富CO尾气Ⅱ通道D1的入口相接，所述富CO尾气Ⅱ通道D1的出口与LNG精馏塔回流罐10的进料口10-A相接，所述LNG精馏塔回流罐10底部的液相出口10-C与LNG精馏塔8顶部进料口8-E相接；
所述LNG精馏塔回流罐10顶部的气相出口10-B与富CO尾气I通道A2的入口相接，所述富CO尾气I通道A2的出口与外界的富CO尾气管线相接；
所述LNG精馏塔8中下部的出口8-F与富甲烷气Ⅲ通道的F1入口相接，所述富甲烷气ⅢF1的出口与LNG精馏塔8中下部的进料口8-G相接，所述LNG精馏塔8底部的出口8-D与LNG通道A13的入口相接，所述LNG通道A13出口与外界的LNG去LNG储罐管线连接；
沿着高压氮气的进气方向，所述高压氮气Ⅰ通道A4、高压液氮Ⅱ通道B3、液氮洗涤塔6的塔顶进口端6-D通过保冷管线依次连接；
还包括用于原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷的混合冷剂压缩机系统13和冷剂分离器14；
还包括为原料气的深冷分离提供冷量的氮气压缩系统12；
所述主换热器1、过冷器2、脱氢塔3、脱氢塔冷凝器4、脱氢塔回流罐5、液氮洗涤塔6、原料气低温分离器7、LNG精馏塔8、LNG精馏塔冷凝器9、LNG精馏塔回流罐10、LNG精馏塔再沸器11、氮气压缩系统12、混合冷剂压缩机系统13、冷剂分离器14分别与控制系统电连接。
本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有能耗低的优点，原料气和氮气的冷凝和液化、以及LNG的液化和过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量，多组份混合冷剂的制冷循环具有流程简单、适应性强、操作运行比较容易，且功耗相对较低等优点，另外，原料气的深冷分离是由氮气循环提供冷量，该工艺实现了不同温度段，不同冷量分配，降低了整个装置能耗；本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有工艺流程短、原料气利用率高的优点，能适应不同的负荷工况，设备投资较低，本工艺一个冷箱包括了低温液氮洗设备和深冷液化分离设备，可以在生产LNG的同时，也采用液氮洗为合成氨提供原料气，相比常规的LNG并联产合成氨工艺取消了PSA提氢工序；本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有甲烷收率高的优点，由于将脱氢塔、原料气低温分离器和液氮洗涤塔液体都进入LNG精馏塔进行精馏，且LNG精馏塔冷凝器采用液氮作为冷凝器，相对于常规的焦炉煤气制LNG甲烷回收率提高5-10％；本发明提供的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置和方法，具有维护方便、工作可靠、安全可靠、实用性广等优点。
作为可选的实施方式，所述中压氮气Ⅰ通道A5的入口与氮气压缩系统12的出口相接，所述中压氮气Ⅰ通道A5的出口与中压液氮Ⅰ通道B2的入口相接，所述的中压液氮Ⅰ通道B2的出口分别与返流液氮Ⅱ通道C2的入口、返流液氮Ⅲ通道D2的入口相接；所述返流液氮Ⅰ通道B1的入口分别与返流液氮Ⅱ通道C2的出口、返流液氮Ⅲ通道D2的出口相接；所述返流液氮Ⅰ通道B1的出口与返流氮气Ⅰ通道A6的入口相接，所述返流氮气Ⅰ通道A6的出口与氮气压缩系统12的入口相接。
作为可选的实施方式，所述高压液相冷剂Ⅰ通道A9的入口与混合冷剂压缩机系统13的液相出口相接，所述高压液相冷剂Ⅰ通道A9的出口与返流冷剂通道A7的入口A7-A相接，所述高压气相冷剂Ⅰ通道A8的入口与混合冷剂压缩机系统13的气相出口相接；
所述冷剂分离器14的进料口A14-A与高压气相冷剂Ⅰ通道A8的出口相接，所述冷剂分离器14的气相出口A14-B与高压气相冷剂Ⅱ通道A10入口相接，所述高压气相冷剂通道Ⅱ通道A10出口与返流冷剂通道A7的入口A7-C相接；
所述冷剂分离器14的液相出口A14-C高压液相冷剂Ⅱ通道A11的入口相接，所述高压液相冷剂Ⅱ通道A11的出口与高压液相冷剂Ⅲ通道F2的入口相接，所述高压液相冷剂Ⅲ通道F2的出口与返流冷剂通道A7的入口A7-B相接，所述返流冷剂通道A7出口与混合冷剂压缩机系统13的入口相接。
作为可选的实施方式，所述高压液相冷剂Ⅰ通道A9出口与返流冷剂通道A7的入口A7-A间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀a16；
所述高压液相冷剂Ⅲ通道F2出口与返流冷剂通道A7的入口A7-B间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀b17；
所述高压气相冷剂Ⅱ通道A10出口与返流冷剂通道A7的入口A7-C间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀c18；
所述调节阀a16、调节阀b17、调节阀c18分别与控制系统电连接。
作为可选的实施方式，所述LNG精馏塔8上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅰ；所述LNG通道A13出口与LNG储罐间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有用于调节LNG精馏塔8底部液位的调节阀d19；
所述脱氢塔3底部液相出口5-D的管线上设置用于调节脱氢塔3底部液位的调节阀f21；所述脱氢塔3上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅱ；
所述原料气低温分离器7底部液相出口7-C的管线上设置有用于调节原料气低温分离器7底部液位的调节阀g22；所述原料气低温分离器7上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅲ；
所述液氮洗涤塔6底部液相出口6-C的管线上设置有用于调节液氮洗涤塔6底部液位的调节阀i24；所述液氮洗涤塔6上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅳ；
所述液位监测仪Ⅰ、液位监测仪Ⅱ、液位监测仪Ⅲ、液位监测仪Ⅳ、调节阀d19、调节阀f21、调节阀g22、调节阀i24分别与控制系统电连接。
作为可选的实施方式，所述返流液氮Ⅱ通道C2入口的管线上设置有用于调节富氢气Ⅳ通道C1出口温度的调节阀e20；
所述返流液氮Ⅲ通道D2入口的管线上设置有用于调节富CO尾气Ⅱ通道D1出口温度的调节阀j25；
所述高压液相冷剂Ⅲ通道F2入口与出口之间的管线是设置有用于调节LNG精馏塔8塔釜温度的调节阀k26；
所述调节阀e20、调节阀j25、调节阀k26分别与控制系统电连接。
作为可选的实施方式，所述高压液氮Ⅱ通道B3出口的管线上设置有用于调节高压液氮进入液氮洗涤塔6的进液流量的流量调节阀h23；
所述的富氢气I通道A3出口的管线上设置有用于调节液氮洗涤塔6压力的调节阀n28；所述富氢气Ⅰ通道A3出口的管线与高压氮气Ⅰ通道A4进口的管线之间设置高压配氮管线15，所述高压配氮管线15的连接处位于调节阀n28的出气侧；所述高压配氮管线15上设置有用于调节高压氮气去富氢气流量的调节阀o29；
所述富CO尾气I通道A2出口的管线上设置有用于调节LNG精馏塔8压力的调节阀m27；
所述调节阀h23、调节阀o29、所述调节阀m27、调节阀n28分别与控制系统电连接。
作为可选的实施方式，所述的脱氢塔3、液氮洗涤塔6和LNG精馏塔8为填料塔或板式塔。
实施例2：
一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，应用实施例1的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置，具体包括以下步骤：
S1、以焦炉煤气为原料气，经净化的焦炉煤气进入原料气Ⅰ通道A1，在原料气Ⅰ通道A1被返流的冷流股(所述冷流股包括：①富氢气Ⅰ通道A3中返流的富氢气，②返流冷剂通道A7中返流的混合冷剂，③富CO尾气Ⅰ通道A2中返流的富CO尾气，④返流氮气Ⅰ通道A6中返流的氮气)冷却并部分冷凝，再进入原料气Ⅱ通道B5继续冷却到-170℃后，从脱氢塔3中下部的进料口3-A进入进行精馏分离，脱氢塔3顶部出口端3-B的低温富氢气进入富氢气Ⅳ通道C1被冷却到-175℃后，再进入脱氢塔回流罐5进行气液分离，脱氢塔回流罐5底部的液体返回到脱氢塔3顶部进料口3-C，脱氢塔回流罐5顶部的富氢气进入富氢气Ⅲ通道B7被冷却到-181℃后，进入原料气低温分离器7进行气液分离，原料气低温分离器7顶部的富氢气从液氮洗涤塔6的塔底进口6-A进入，再进行低温液氮洗涤；
S2、来自外界的高压氮气在高压氮气Ⅰ通道A4被冷却并液化，再进入高压液氮Ⅱ通道B3被过冷至-175℃后，从液氮洗涤塔6的塔顶进口端6-D进入，通过调节阀h23控制进入液氮洗涤塔6的液氮的流量，对从液氮洗涤塔6塔底进口6-A进入的富氢气进行低温液氮洗涤；
S3、在液氮洗涤塔6内，上升的富氢气与下流的液氮在规整填料表面接触传热、传质，液氮洗涤塔6塔顶出口6-B的馏出气馏出气主要成分为氢气和氮气、其甲烷含量≤10ppm、一氧化碳和二氧化碳的总含量≤5ppm、氧含量≤2ppm返回过冷器2的富氢气Ⅱ通道B4、主换热器1的富氢气Ⅰ通道A3复热后出主换热器1，经高压配氮管线15配氮后送去外界的合成氨原料气管线；
S4、来自脱氢塔3底部出口3-D的富甲烷液体通过调节阀f21减压后，进入富甲烷气Ⅰ通道A12进行复温至-155℃，然后从LNG精馏塔8中部进口8-B进入进行精馏；
S5、来自原料气低温分离器7底部的液体与液氮洗涤塔6塔底液体汇合后，进入富甲烷气Ⅱ通道B6复温至-168℃，从LNG精馏塔8中上部进口8-A进入进行精馏；
S6、经过LNG精馏塔8精馏，在其顶部得到富CO尾气，富CO尾气从LNG精馏塔8的顶部出口8-C出来后，进入富CO尾气Ⅱ通道D1被冷却和部分冷凝后，进入LNG精馏塔回流罐10进行气液分离，LNG精馏塔回流罐10底部的低温液体返回到LNG精馏塔8顶部进料口8-E,LNG精馏塔回流罐10顶部的富CO尾气富CO尾气中甲烷含量低于1％进入富CO尾气Ⅰ通道A2中换热升温到35℃后送入外界的富CO尾气管线；LNG精馏塔8底部分离出的LNG进入LNG通道A13，被过冷到-162℃后，通过调节阀d19送入外界的LNG去LNG储罐管线。
原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量；其具体过程为：
①来自混合冷剂压缩机系统13的高压液相冷剂在主换热器1高压液相冷剂通道ⅠA9中过冷到-50℃，通过调节阀a16节流降压后进入返流冷剂通道A7入口A7-A，混合冷剂压缩机系统13高压气相冷剂在主换热器1的高压气相冷剂通道ⅠA8被冷却到-50℃后，进入冷剂分离器14进行气液分离；
②冷剂分离器14底部分离的液体进入高压液相冷剂通道ⅡA11中过冷到-105℃后，再进入高压液相冷剂通道ⅢF2，为LNG精馏塔8塔釜提供热源，控制LNG精馏塔8塔釜中LNG的CO含量低于1％，被LNG精馏塔8塔釜低温液体冷却至-125℃后，通过调节阀b17节流降压后再从返流冷剂通道A7入口A7-B进入；
③冷剂分离器14顶部分离的高压气相冷剂进入高压气相冷剂通道ⅡA10被冷却、冷凝至约-160℃后，通过调节阀c18节流降压后从返流冷剂通道A7入口A7-C进入；
④进入返流冷剂通道A7的混合冷剂吸热蒸发，全部蒸发成气体并复热到常温后出主换热器1，然后返回混合冷剂压缩机系统13完成混合冷剂制冷循环。
原料气的深冷分离是由高压氮气循环提供冷量；具体过程为：
①来自氮气压缩系统12的中压氮气在中压氮气Ⅰ通道A5被冷却至-160℃，氮气变为液氮；再进入中压液氮Ⅰ通道B2过冷至-175℃，分为两部分；
②一部分液氮通过调节阀e20节流降压后进入返流液氮Ⅱ通道C2，控制富氢气进入脱氢塔回流罐5温度在-175℃，为脱氢塔3顶部氢气分离提供冷源；
③另一部分液氮通过调节阀j25节流降压后进入返流液氮Ⅲ通道D2，控制富氮气进入LNG精馏塔回流罐10温度在-172℃，为LNG精馏塔8顶部LNG的分离提供冷源；
④来自返流液氮Ⅱ通道C2和返流液氮Ⅲ通道D2返流的液氮汇合后，进入返流液氮Ⅰ通道B1复温至-168℃，再进入返流氮气Ⅰ通道A6复温至常温后出主换热器1，然后返回氮气压缩系统12入口完成氮气制冷循环。
本实施例中原料气以及所得氢气、LNG、富CO尾气的参数和组分如下表1所示，同时将本实施例中所得氢气去合成氨原料气管线的配氮参数以及合成氨原料气的参数如下表1所示：
表1实施例2参数与组分
该装置的甲烷回收率为99.6％，合成氨原料气中氢气的回收率为98.1％，合成氨原料气中的甲烷、CO和CO2等杂质含量之和均低于10ppm。
实施例3：
一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，应用实施例1的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置，具体包括以下步骤：
S1、以焦炉煤气为原料气，经净化的焦炉煤气进入原料气Ⅰ通道A1，在原料气Ⅰ通道A1被返流的冷流股(所述冷流股包括：①富氢气Ⅰ通道A3中返流的富氢气，②返流冷剂通道A7中返流的混合冷剂，③富CO尾气Ⅰ通道A2中返流的富CO尾气，④返流氮气Ⅰ通道A6中返流的氮气)冷却并部分冷凝，再进入原料气Ⅱ通道B5继续冷却到-165℃后，从脱氢塔3中下部的进料口3-A进入进行精馏分离，脱氢塔3顶部出口端3-B的低温富氢气进入富氢气Ⅳ通道C1被冷却到-170℃后，再进入脱氢塔回流罐5进行气液分离，脱氢塔回流罐5底部的液体返回到脱氢塔3顶部进料口3-C，脱氢塔回流罐5顶部的富氢气进入富氢气Ⅲ通道B7被冷却到-175℃后，进入原料气低温分离器7进行气液分离，原料气低温分离器7顶部的富氢气从液氮洗涤塔6的塔底进口6-A进入，再进行低温液氮洗涤；
S2、来自外界的高压氮气在高压氮气Ⅰ通道A4被冷却并液化，再进入高压液氮Ⅱ通道B3被过冷至-180℃后，从液氮洗涤塔6的塔顶进口端6-D进入，通过调节阀h23控制进入液氮洗涤塔6的液氮的流量，对从液氮洗涤塔6塔底进口6-A进入的富氢气进行低温液氮洗涤；
S3、在液氮洗涤塔6内，上升的富氢气与下流的液氮在规整填料表面接触传热、传质，液氮洗涤塔6塔顶出口6-B的馏出气馏出气主要成分为氢气和氮气、其甲烷含量≤10ppm、一氧化碳和二氧化碳的总含量≤5ppm、氧含量≤2ppm返回过冷器2的富氢气Ⅱ通道B4、主换热器1的富氢气Ⅰ通道A3复热后出主换热器1，经高压配氮管线15配氮后送去外界的合成氨原料气管线；
S4、来自脱氢塔3底部出口3-D的富甲烷液体通过调节阀f21减压后，进入富甲烷气Ⅰ通道A12进行复温至-162℃，然后从LNG精馏塔8中部进口8-B进入进行精馏；
S5、来自原料气低温分离器7底部的液体与液氮洗涤塔6塔底液体汇合后，进入富甲烷气Ⅱ通道B6复温至-170℃，从LNG精馏塔8中上部进口8-A进入进行精馏；
S6、经过LNG精馏塔8精馏，在其顶部得到富CO尾气，富CO尾气从LNG精馏塔8的顶部出口8-C出来后，进入富CO尾气Ⅱ通道D1被冷却和部分冷凝后，进入LNG精馏塔回流罐10进行气液分离，LNG精馏塔回流罐10底部的低温液体返回到LNG精馏塔8顶部进料口8-E,LNG精馏塔回流罐10顶部的富CO尾气富CO尾气中甲烷含量低于1％进入富CO尾气Ⅰ通道A2中换热升温到35℃后送入外界的富CO尾气管线；LNG精馏塔8底部分离出的LNG进入LNG通道A13，被过冷到-162℃后，通过调节阀d19送入外界的LNG去LNG储罐管线。
原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量；其具体过程为：
①来自混合冷剂压缩机系统13的高压液相冷剂在主换热器1高压液相冷剂通道ⅠA9中过冷到-70℃，通过调节阀a16节流降压后进入返流冷剂通道A7入口A7-A，混合冷剂压缩机系统13高压气相冷剂在主换热器1的高压气相冷剂通道ⅠA8被冷却到-70℃后，进入冷剂分离器14进行气液分离；
②冷剂分离器14底部分离的液体进入高压液相冷剂通道ⅡA11中过冷到-130℃后，再进入高压液相冷剂通道ⅢF2，为LNG精馏塔8塔釜提供热源，控制LNG精馏塔8塔釜中LNG的CO含量低于1％，被LNG精馏塔8塔釜低温液体冷却至-100℃后，通过调节阀b17节流降压后再从返流冷剂通道A7入口A7-B进入；
③冷剂分离器14顶部分离的高压气相冷剂进入高压气相冷剂通道ⅡA10被冷却、冷凝至约-160℃后，通过调节阀c18节流降压后从返流冷剂通道A7入口A7-C进入；
④进入返流冷剂通道A7的混合冷剂吸热蒸发，全部蒸发成气体并复热到常温后出主换热器1，然后返回混合冷剂压缩机系统13完成混合冷剂制冷循环。
原料气的深冷分离是由高压氮气循环提供冷量；具体过程为：
①来自氮气压缩系统12的中压氮气在中压氮气Ⅰ通道A5被冷却至-158℃，氮气变为液氮；再进入中压液氮Ⅰ通道B2过冷至-170℃，分为两部分；
②一部分液氮通过调节阀e20节流降压后进入返流液氮Ⅱ通道C2，控制富氢气进入脱氢塔回流罐5温度在-170℃，为脱氢塔3顶部氢气分离提供冷源；
③另一部分液氮通过调节阀j25节流降压后进入返流液氮Ⅲ通道D2，控制富氮气进入LNG精馏塔回流罐10温度在-168℃，为LNG精馏塔8顶部LNG的分离提供冷源；
④来自返流液氮Ⅱ通道C2和返流液氮Ⅲ通道D2返流的液氮汇合后，进入返流液氮Ⅰ通道B1复温至-162℃，再进入返流氮气Ⅰ通道A6复温至常温后出主换热器1，然后返回氮气压缩系统12入口完成氮气制冷循环。
本实施例中原料气以及所得氢气、LNG、富CO尾气的参数和组分如下表2所示，同时将本实施例中所得氢气去合成氨原料气管线的配氮参数以及合成氨原料气的参数如下表2所示：
表2实施例3参数与组分
该装置的甲烷回收率为99.5％，合成氨原料气中氢气的回收率为97.9％，合成氨原料气中的甲烷、CO和CO2等杂质含量之和均低于10ppm。
实施例4：
一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，应用实施例1的利用液氮洗和混合冷剂制冷制取LNG联产合成氨原料气的装置，具体包括以下步骤：
S1、以焦炉煤气为原料气，经净化的焦炉煤气进入原料气Ⅰ通道A1，在原料气Ⅰ通道A1被返流的冷流股(所述冷流股包括：①富氢气Ⅰ通道A3中返流的富氢气，②返流冷剂通道A7中返流的混合冷剂，③富CO尾气Ⅰ通道A2中返流的富CO尾气，④返流氮气Ⅰ通道A6中返流的氮气)冷却并部分冷凝，再进入原料气Ⅱ通道B5继续冷却到-180℃后，从脱氢塔3中下部的进料口3-A进入进行精馏分离，脱氢塔3顶部出口端3-B的低温富氢气进入富氢气Ⅳ通道C1被冷却到-181℃后，再进入脱氢塔回流罐5进行气液分离，脱氢塔回流罐5底部的液体返回到脱氢塔3顶部进料口3-C，脱氢塔回流罐5顶部的富氢气进入富氢气Ⅲ通道B7被冷却到-181.5℃后，进入原料气低温分离器7进行气液分离，原料气低温分离器7顶部的富氢气从液氮洗涤塔6的塔底进口6-A进入，再进行低温液氮洗涤；
S2、来自外界的高压氮气在高压氮气Ⅰ通道A4被冷却并液化，再进入高压液氮Ⅱ通道B3被过冷至-180℃后，从液氮洗涤塔6的塔顶进口端6-D进入，通过调节阀h23控制进入液氮洗涤塔6的液氮的流量，对从液氮洗涤塔6塔底进口6-A进入的富氢气进行低温液氮洗涤；
S3、在液氮洗涤塔6内，上升的富氢气与下流的液氮在规整填料表面接触传热、传质，液氮洗涤塔6塔顶出口6-B的馏出气馏出气主要成分为氢气和氮气、其甲烷含量≤10ppm、一氧化碳和二氧化碳的总含量≤5ppm、氧含量≤2ppm返回过冷器2的富氢气Ⅱ通道B4、主换热器1的富氢气Ⅰ通道A3复热后出主换热器1，经高压配氮管线15配氮后送去外界的合成氨原料气管线；
S4、来自脱氢塔3底部出口3-D的富甲烷液体通过调节阀f21减压后，进入富甲烷气Ⅰ通道A12进行复温至-150℃，然后从LNG精馏塔8中部进口8-B进入进行精馏；
S5、来自原料气低温分离器7底部的液体与液氮洗涤塔6塔底液体汇合后，进入富甲烷气Ⅱ通道B6复温至-162℃，从LNG精馏塔8中上部进口8-A进入进行精馏；
S6、经过LNG精馏塔8精馏，在其顶部得到富CO尾气，富CO尾气从LNG精馏塔8的顶部出口8-C出来后，进入富CO尾气Ⅱ通道D1被冷却和部分冷凝后，进入LNG精馏塔回流罐10进行气液分离，LNG精馏塔回流罐10底部的低温液体返回到LNG精馏塔8顶部进料口8-E,LNG精馏塔回流罐10顶部的富CO尾气富CO尾气中甲烷含量低于1％进入富CO尾气Ⅰ通道A2中换热升温到35℃后送入外界的富CO尾气管线；LNG精馏塔8底部分离出的LNG进入LNG通道A13，被过冷到-162℃后，通过调节阀d19送入外界的LNG去LNG储罐管线。
原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量；其具体过程为：
①来自混合冷剂压缩机系统13的高压液相冷剂在主换热器1高压液相冷剂通道ⅠA9中过冷到-30～-70℃，通过调节阀a16节流降压后进入返流冷剂通道A7入口A7-A，混合冷剂压缩机系统13高压气相冷剂在主换热器1的高压气相冷剂通道ⅠA8被冷却到-30℃后，进入冷剂分离器14进行气液分离；
②冷剂分离器14底部分离的液体进入高压液相冷剂通道ⅡA11中过冷到-130～-80℃后，再进入高压液相冷剂通道ⅢF2，为LNG精馏塔8塔釜提供热源，控制LNG精馏塔8塔釜中LNG的CO含量低于1％，被LNG精馏塔8塔釜低温液体冷却至-100℃后，通过调节阀b17节流降压后再从返流冷剂通道A7入口A7-B进入；
③冷剂分离器14顶部分离的高压气相冷剂进入高压气相冷剂通道ⅡA10被冷却、冷凝至约-160℃后，通过调节阀c18节流降压后从返流冷剂通道A7入口A7-C进入；
④进入返流冷剂通道A7的混合冷剂吸热蒸发，全部蒸发成气体并复热到常温后出主换热器1，然后返回混合冷剂压缩机系统13完成混合冷剂制冷循环。
原料气的深冷分离是由高压氮气循环提供冷量；具体过程为：
①来自氮气压缩系统12的中压氮气在中压氮气Ⅰ通道A5被冷却至-162℃，氮气变为液氮；再进入中压液氮Ⅰ通道B2过冷至-180℃，分为两部分；
②一部分液氮通过调节阀e20节流降压后进入返流液氮Ⅱ通道C2，控制富氢气进入脱氢塔回流罐5温度在-180℃，为脱氢塔3顶部氢气分离提供冷源；
③另一部分液氮通过调节阀j25节流降压后进入返流液氮Ⅲ通道D2，控制富氮气进入LNG精馏塔回流罐10温度在-175℃，为LNG精馏塔8顶部LNG的分离提供冷源；
④来自返流液氮Ⅱ通道C2和返流液氮Ⅲ通道D2返流的液氮汇合后，进入返流液氮Ⅰ通道B1复温至-170℃，再进入返流氮气Ⅰ通道A6复温至常温后出主换热器1，然后返回氮气压缩系统12入口完成氮气制冷循环。
本实施例中原料气以及所得氢气、LNG、富CO尾气的参数和组分如下表3所示，同时将本实施例中所得氢气去合成氨原料气管线的配氮参数以及合成氨原料气的参数如下表3所示：
表3实施例4参数与组分
该装置的甲烷回收率为99.58％，合成氨原料气中氢气的回收率为97.8％，合成氨原料气中的甲烷、CO和CO2等杂质含量之和均低于10ppm。

Claims (8)

1.一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，其特征在于：包括主换热器（1）、过冷器（2）、脱氢塔（3）、脱氢塔冷凝器（4）、脱氢塔回流罐（5）、液氮洗涤塔（6）、原料气低温分离器（7）、LNG精馏塔（8）、LNG精馏塔冷凝器（9）、LNG精馏塔回流罐（10）、LNG精馏塔再沸器（11）和控制系统；其中，
所述主换热器（1）内设置有原料气Ⅰ通道（A1）、富CO尾气Ⅰ通道（A2）、富氢气Ⅰ通道（A3）、高压氮气Ⅰ通道（A4）、中压氮气Ⅰ通道（A5）、返流氮气Ⅰ通道（A6）、返流冷剂通道（A7）、高压气相冷剂Ⅰ通道（A8）、高压液相冷剂Ⅰ通道（A9）、高压气相冷剂Ⅱ通道（A10）、高压液相冷剂II通道（A11）、富甲烷气Ⅰ通道（A12）和LNG通道（A13）；
所述过冷器（2）内设置有返流液氮Ⅰ通道（B1）、中压液氮Ⅰ通道（B2）、高压液氮Ⅱ通道（B3）、富氢气Ⅱ通道（B4）、原料气Ⅱ通道（B5）、富甲烷气Ⅱ通道（B6）和富氢气Ⅲ通道（B7）；
所述脱氢塔冷凝器（4）内设置有富氢气Ⅳ通道（C1）和返流液氮Ⅱ通道（C2）；所述LNG精馏塔冷凝器（9）内设置有富CO尾气Ⅱ通道（D1）和返流液氮Ⅲ通道（D2）；所述LNG精馏塔再沸器（11）内设置有富甲烷气Ⅲ通道（F1）和高压液相冷剂Ⅲ通道（F2）；
沿着原料气的进气方向，所述原料气I通道（A1）、原料气II通道（B5）、脱氢塔（3）的进料口（3-A）通过保冷管线依次连接；
所述脱氢塔（3）底部的液相出口与富甲烷气Ⅰ通道（A12）的入口相接，所述富甲烷气Ⅰ通道（A12）的出口与LNG精馏塔（8）中部的进料口相接；
所述脱氢塔（3）顶部的气相出口与富氢气Ⅳ通道（C1）的进口相接，所述氢气Ⅳ通道（C1）的出口与脱氢塔回流罐（5）的进料口相接，所述脱氢塔回流罐（5）底部的液相出口与脱氢塔（3）的进料口相接，所述脱氢塔回流罐（5）顶部的气相出口与富氢气Ⅲ通道（B7）的入口相接，所述富氢气Ⅲ通道（B7）的出口与原料气低温分离器（7）的进料口相接；所述原料气低温分离器（7）的顶部气相出口与液氮洗涤塔（6）底部的进料口相接；
所述液氮洗涤塔（6）底部的液相出口与原料气低温分离器（7）底部的液相出口均通过管道与富甲烷气Ⅱ通道（B6）的入口连接，所述富甲烷气Ⅱ通道（B6）的出口与LNG精馏塔（8）中上部的进料口相接；
所述液氮洗涤塔（6）顶部的气相出口与富氢气Ⅱ通道（B4）的入口相接，所述富氢气Ⅱ通道（B4）的出口与富氢气I通道（A3）的入口相接，所述富氢气Ⅰ通道（A3）出口与外界的合成氨原料气管线相接；
所述LNG精馏塔（8）顶部的气相出口与富CO尾气Ⅱ通道（D1）的入口相接，所述富CO尾气Ⅱ通道（D1）的出口与LNG精馏塔回流罐（10）的进料口相接，所述LNG精馏塔回流罐（10）底部的液相出口与LNG精馏塔（8）上部的进料口相接；
所述LNG精馏塔回流罐（10）顶部的气相出口与富CO尾气I通道（A2）的入口相接，所述富CO尾气I通道（A2）的出口与外界的富CO尾气管线相接；
所述LNG精馏塔（8）中下部的出口与富甲烷气Ⅲ通道的（F1）入口相接，所述富甲烷气Ⅲ（F1）的出口与LNG精馏塔（8）中下部的进料口相接，所述LNG精馏塔（8）底部的出口与LNG通道（A13）的入口相接，所述LNG通道（A13）出口与外界的LNG去LNG储罐管线连接；
沿着高压氮气的进气方向，所述高压氮气Ⅰ通道（A4）、高压液氮Ⅱ通道（B3）、液氮洗涤塔（6）的进料口通过保冷管线依次连接；
还包括用于原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷的混合冷剂压缩机系统（13）和冷剂分离器（14）；
还包括为原料气的深冷分离提供冷量的氮气压缩系统（12）；
所述主换热器（1）、过冷器（2）、脱氢塔（3）、脱氢塔冷凝器（4）、脱氢塔回流罐（5）、液氮洗涤塔（6）、原料气低温分离器（7）、LNG精馏塔（8）、LNG精馏塔冷凝器（9）、LNG精馏塔回流罐（10）、LNG精馏塔再沸器（11）、氮气压缩系统（12）、混合冷剂压缩机系统（13）、冷剂分离器（14）分别与控制系统电连接；
所述中压氮气Ⅰ通道（A5）的入口与氮气压缩系统（12）的出口相接，所述中压氮气Ⅰ通道（A5）的出口与中压液氮Ⅰ通道（B2）的入口相接，所述的中压液氮Ⅰ通道（B2）的出口分别与返流液氮Ⅱ通道（C2）的入口、返流液氮Ⅲ通道（D2）的入口相接；所述返流液氮Ⅰ通道（B1）的入口分别与返流液氮Ⅱ通道（C2）的出口、返流液氮Ⅲ通道（D2）的出口相接；所述返流液氮Ⅰ通道（B1）的出口与返流氮气Ⅰ通道（A6）的入口相接，所述返流氮气Ⅰ通道（A6）的出口与氮气压缩系统（12）的入口相接；
所述高压液相冷剂Ⅰ通道（A9）的入口与混合冷剂压缩机系统（13）的液相出口相接，所述高压液相冷剂Ⅰ通道（A9）的出口与返流冷剂通道（A7）的入口相接，所述高压气相冷剂Ⅰ通道（A8）的入口与混合冷剂压缩机系统（13）的气相出口相接；
所述冷剂分离器（14）的进料口与高压气相冷剂Ⅰ通道（A8）的出口相接，所述冷剂分离器（14）的气相出口与高压气相冷剂Ⅱ通道（A10）入口相接，所述高压气相冷剂Ⅱ通道（A10）出口与返流冷剂通道（A7）的入口相接；
所述冷剂分离器（14）的液相出口高压液相冷剂Ⅱ通道（A11）的入口相接，所述高压液相冷剂Ⅱ通道（A11）的出口与高压液相冷剂Ⅲ通道（F2）的入口相接，所述高压液相冷剂Ⅲ通道（F2）的出口与返流冷剂通道（A7）的入口相接，所述返流冷剂通道（A7）出口与混合冷剂压缩机系统（13）的入口相接。
2.根据权利要求1所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，其特征在于：所述高压液相冷剂Ⅰ通道（A9）出口与返流冷剂通道（A7）的入口间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀a（16）；
所述高压液相冷剂Ⅲ通道（F2）出口与返流冷剂通道（A7）的入口间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀b（17）；
所述高压气相冷剂Ⅱ通道（A10）出口与返流冷剂通道（A7）的入口间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有调节阀c（18）；
所述调节阀a（16）、调节阀b（17）、调节阀c（18）分别与控制系统电连接。
3.根据权利要求1所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，其特征在于：所述LNG精馏塔（8）上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅰ；所述LNG通道（A13）出口与LNG储罐间通过保冷管线连接，且在该保冷管线上设置有用于调节LNG精馏塔（8）底部液位的调节阀d（19）；
所述脱氢塔（3）底部液相出口的管线上设置用于调节脱氢塔（3）底部液位的调节阀f（21）；所述脱氢塔（3）上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅱ；
所述原料气低温分离器（7）底部液相出口的管线上设置有用于调节原料气低温分离器（7）底部液位的调节阀g（22）；所述原料气低温分离器（7）上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅲ；
所述液氮洗涤塔（6）底部液相出口的管线上设置有用于调节液氮洗涤塔（6）底部液位的调节阀i（24）；所述液氮洗涤塔（6）上设有监测其底部液位的液位监测仪Ⅳ；
所述液位监测仪Ⅰ、液位监测仪Ⅱ、液位监测仪Ⅲ、液位监测仪Ⅳ、调节阀d（19）、调节阀f（21）、调节阀g（22）、调节阀i（24）分别与控制系统电连接。
4.根据权利要求1所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，其特征在于：所述返流液氮Ⅱ通道（C2）入口的管线上设置有用于调节富氢气Ⅳ通道（C1）出口温度的调节阀e（20）；
所述返流液氮Ⅲ通道（D2）入口的管线上设置有用于调节富CO尾气Ⅱ通道（D1）出口温度的调节阀j（25）；
所述高压液相冷剂Ⅲ通道（F2）入口与出口之间的管线是设置有用于调节LNG精馏塔（8）塔釜温度的调节阀k（26）；
所述调节阀e（20）、调节阀j（25）、调节阀k（26）分别与控制系统电连接。
5.根据权利要求1所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，其特征在于：所述高压液氮Ⅱ通道（B3）出口的管线上设置有用于调节高压液氮进入液氮洗涤塔（6）的进液流量的流量调节阀h（23）；
所述的富氢气I通道（A3）出口的管线上设置有用于调节液氮洗涤塔（6）压力的调节阀n（28）；所述富氢气Ⅰ通道（A3）出口的管线与高压氮气Ⅰ通道（A4）进口的管线之间设置高压配氮管线（15），所述高压配氮管线（15）的连接处位于调节阀n（28）的出气侧；所述高压配氮管线（15）上设置有用于调节高压氮气流量的调节阀o（29）；
所述富CO尾气I通道（A2）出口的管线上设置有用于调节LNG精馏塔（8）压力的调节阀m（27）；
所述调节阀h（23）、调节阀o（29）、所述调节阀m（27）、调节阀n（28）分别与控制系统电连接。
6.一种利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，其特征在于：应用权利要求1-5中任意一项所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的装置，具体包括以下步骤：
S1、以焦炉煤气为原料气，经净化的焦炉煤气进入原料气Ⅰ通道（A1），在原料气Ⅰ通道（A1）被返流的冷流股冷却并部分冷凝，再进入原料气Ⅱ通道（B5）继续冷却到-180～-165℃后，从脱氢塔（3）中下部的进料口（3-A）进入进行精馏分离，脱氢塔（3）顶部出口端（3-B）的低温富氢气进入富氢气Ⅳ通道（C1）被冷却到-180～-170℃后，再进入脱氢塔回流罐（5）进行气液分离，脱氢塔回流罐（5）底部的液体返回到脱氢塔（3）顶部进料口，脱氢塔回流罐（5）顶部的富氢气进入富氢气Ⅲ通道（B7）被冷却到-175～-181℃后，进入原料气低温分离器（7）进行气液分离，原料气低温分离器（7）顶部的富氢气从液氮洗涤塔（6）的塔底进口（6-A）进入，再进行低温液氮洗涤；
S2、来自外界的高压氮气在高压氮气Ⅰ通道（A4）被冷却并液化，再进入高压液氮Ⅱ通道（B3）被过冷至-180～-170℃后，从液氮洗涤塔（6）的塔顶进口端进入，对从液氮洗涤塔（6）塔底进口进入的富氢气进行低温液氮洗涤；
S3、在液氮洗涤塔（6）内，上升的富氢气与下流的液氮在规整填料表面接触传热、传质，液氮洗涤塔（6）塔顶出口的馏出气返回过冷器（2）的富氢气Ⅱ通道（B4）、主换热器（1）的富氢气Ⅰ通道（A3）复热后出主换热器（1），送去外界的合成氨原料气管线；
S4、来自脱氢塔（3）底部出口的富甲烷液体进入富甲烷气Ⅰ通道（A12）进行复温至-162～-150℃，然后从LNG精馏塔（8）中部进口进入进行精馏；
S5、来自原料气低温分离器（7）底部的液体与液氮洗涤塔（6）塔底液体汇合后，进入富甲烷气Ⅱ通道（B6）复温至-170～-162℃，从LNG精馏塔（8）中上部进口进入进行精馏；
S6、经过LNG精馏塔（8）精馏，在其顶部得到富CO尾气，富CO尾气从LNG精馏塔（8）的顶部出口出来后，进入富CO尾气Ⅱ通道（D1）被冷却和部分冷凝后，进入LNG精馏塔回流罐（10）进行气液分离，LNG精馏塔回流罐（10）底部的低温液体返回到LNG精馏塔（8）顶部进料口, LNG精馏塔回流罐（10）顶部的富CO尾气进入富CO尾气Ⅰ通道（A2）中换热升温到35℃后送入外界的富CO尾气管线；LNG精馏塔（8）底部分离出的LNG进入LNG通道（A13），被过冷到-162℃后送入外界的LNG去LNG储罐管线。
7.根据权利要求6所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，其特征在于：原料气、高压氮气的冷凝、液化以及LNG的液化、过冷是由混合冷剂制冷循环提供了冷量；其具体过程为：
①来自混合冷剂压缩机系统（13）的高压液相冷剂在主换热器（1）高压液相冷剂通道Ⅰ（A9）中过冷到-30～-70℃后进入返流冷剂通道（A7）入口，混合冷剂压缩机系统（13）高压气相冷剂在主换热器（1）的高压气相冷剂通道Ⅰ（A8）被冷却到-30～-70℃后，进入冷剂分离器（14）进行气液分离；
②冷剂分离器（14）底部分离的液体进入高压液相冷剂通道Ⅱ（A11）中过冷到-130～-80℃后，再进入高压液相冷剂通道Ⅲ（F2），为LNG精馏塔（8）塔釜提供热源，控制LNG精馏塔（8）塔釜中LNG的CO含量低于1%，被LNG精馏塔（8）塔釜低温液体冷却至-145～-100℃后，通过调节阀b（17）节流降压后再从返流冷剂通道（A7）入口进入；
③冷剂分离器（14）顶部分离的高压气相冷剂进入高压气相冷剂通道Ⅱ（A10）被冷却、冷凝至-160℃后，通过调节阀c（18）节流降压后从返流冷剂通道（A7）入口进入；
④进入返流冷剂通道（A7）的混合冷剂吸热蒸发，全部蒸发成气体并复热到常温后出主换热器（1），然后返回混合冷剂压缩机系统（13）完成混合冷剂制冷循环。
8.根据权利要求6所述的利用液氮洗制取LNG及合成氨原料气的方法，其特征在于：原料气的深冷分离是由高压氮气循环提供冷量；具体过程为：
①来自氮气压缩系统（12）的中压氮气在中压氮气Ⅰ通道（A5）被冷却至-162～-158℃，氮气变为液氮；再进入中压液氮Ⅰ通道（B2）过冷至-180～-170℃，分为两部分；
②一部分液氮通过调节阀e（20）节流降压后进入返流液氮Ⅱ通道（C2），控制富氢气进入脱氢塔回流罐（5）温度在-180～-170℃，为脱氢塔（3）顶部氢气分离提供冷源；
③另一部分液氮通过调节阀j（25）节流降压后进入返流液氮Ⅲ通道（D2），控制富氮气进入LNG精馏塔回流罐（10）温度在-175～-168℃，为LNG精馏塔（8）顶部LNG的分离提供冷源；
④来自返流液氮Ⅱ通道（C2）和返流液氮Ⅲ通道（D2）返流的液氮汇合后，进入返流液氮Ⅰ通道（B1）复温至-170～-162℃，再进入返流氮气Ⅰ通道（A6）复温至常温后出主换热器（1），然后返回氮气压缩系统（12）入口完成氮气制冷循环。
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