CN201729816U - 净化合成气的液氮洗装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种净化合成气的液氮洗装置，包括吸附器和冷箱，冷箱包括高压氮气预冷器、第一原料气体冷却器、第二冷却器、原料分离器以及氮洗塔，所述吸附器通过管道与所述第一原料气体冷却器连通，所述第一原料气体冷却器通过管道与所述第二冷却器连通，所述第二冷却器通过管道与所述原料分离器连通，所述第二冷却器还通过管道连通到所述氮洗塔的下部，所述氮洗塔的上部通过管道连通到所述第二冷却器；合成气经第一原料气体冷却器冷却后的引出位置以及随后进入第二冷却器的进入位置设置成使其温度分割点远离甲烷馏分的露点，而且，经第二冷却器至原料气分离器的引出位置设置成使其温度低于甲烷馏分的露点，从而有效地分离和回收CH4。

Description

净化合成气的液氮洗装置 
技术领域
本实用新型涉及一种净化合成气的装置，具体地，涉及降低合成气中的CO、N2含量的液氮洗装置。 
背景技术
液氮洗涤方法是对粗合成气进行最终净化的技术。它主要用于脱除粗合成气中的CO、CH4等微量组分，同时还对合成气配氮使其满足氨合成对H2、N2比例的要求。其净化的原理是：用液化了的高压氮气，在氮洗塔中对粗合成气进行洗涤，从而将粗合成气中的CO等微量组分予以脱除。液氮洗装置的冷量损失(即传热温差损失和冷损失)通过粗合成气配氮过程中、所发生的焦耳-汤姆孙效应产生的冷效应来抵偿，在高压氮气压力较低时焦耳-汤姆孙效应产生冷量不足以抵偿冷损，还须靠液氮蒸发补充不足的冷量。该净化方法具有制得合成气得净化度高(如CO含量在2ppm左右)和运行费用低的特点。 
但是传统的液氮洗技术对于高CH4含量的处理气没有办法很好地分离和回收，即便有分离手段，也由于CN4馏分温度切割不合理，导致分离效果差，不能达到预期的分离效果，从而不能很好地分离回收CH4馏分。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种改进的液氮洗装置，能够更好地分离并回收进料气体中的CH4馏分，使CH4馏分能更好地满足下游工序的需求。 
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种净化合成气的液氮洗装置，包括吸附器和冷箱，所述冷箱包括高压氮气预冷器、第一原料气体冷却器、第二冷却器、原料分离器以及氮洗塔，所述吸附器通过管道与所述第一原料气体冷却器连通，所述第一原料气体冷却器通过管道与所述第二冷却器连通，所述第二冷却器通过管道与所述原料分离器连通，所述第二冷却器还通过管道连通到所述氮洗塔的下部，所 述氮洗塔的上部通过管道连通到所述第二冷却器；其中，所述吸附器处理后的合成气经所述第一原料气体冷却器冷却后的引出位置以及随后进入所述第二冷却器的进入位置设置成使其温度分割点远离甲烷馏分的露点，而且，随后经所述第二冷却器的引出至所述原料气分离器的引出位置设置成使其温度低于甲烷馏分的露点。 
进一步地，所述氮洗塔的下塔设置有升气帽，所述气相经所述升气帽进入所述氮洗塔中部。 
进一步地，在所述氮洗塔塔底CH4馏分引出管道和所述氮洗塔下塔所述升气帽引出的CO馏分的管道之间设有连通管道，所述连通管道上设有手动调节阀。 
本实用新型的优点在于： 
1.利用本实用新型提供的液氮洗装置在处理含CH4较高的进料气体时，通过优化CH4馏分的抽出温度，即使吸附器处理后的合成气经所述第一原料气体冷却器冷却后的引出位置以及随后进入所述第二冷却器的进入位置设置成使其温度分割点远离甲烷馏分的露点，而且，随后经所述第二冷却器的引出至原料气分离器的引出位置设置成使其温度低于甲烷馏分的露点，从而最终得到更高的CH4馏份浓度。 
2.通过在氮洗塔的下塔设置升气帽，从而确保在第二原料气冷却器中继续液化的CH4馏分聚集在塔釜以及塔顶洗涤下的CO馏分聚集在升气帽上。 
3.通过在氮洗塔中的CH4馏分和CO馏分之间设置手动调节阀，以控制CH4馏分的CO含量满足下游工序的要求。 
附图说明
图1为本实用新型的液氮洗装置的一个实施例的结构示意图。 
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型的一种净化合成气的液氮洗装置的实施例，包括吸附器(图中未示出)和冷箱1，冷箱包括高压氮气预冷器2、第一原料气体冷却器3、第二冷却器4、原料分离器5以及氮洗塔6。进料气经过吸附器脱除微量甲醇和二氧化碳后，通过管道进入第一原料气体冷却器冷却，再由第一原料气体冷却器引出进入第二冷却器冷 却，其中，从第一原料气体冷却器冷却后的引出位置以及进入所述第二冷却器的进入位置设置成使其温度分割点远离甲烷馏分的露点。再由第二冷却器通过管道引出进入所述原料分离器来分离液态甲烷组分，其中，经所述第二冷却器的引出至所述原料气分离器的引出位置设置成使其温度低于甲烷馏分的露点。由原料分离器顶部引出的气相进入第二冷却器经冷却后，通过管道进入氮洗塔的下部，得到的气相进入氮洗塔中部并由来自氮洗塔塔顶的液氮洗出一氧化碳、氩和甲烷，净化后的氮洗气经氮洗塔排出，经管道进入第二冷却器复热后，再经气相配氮，然后经过第一原料气体冷却器复热后，一部分引入低温甲醇洗工序，另一部分经处理后送入氨合成工序。 
进一步地，氮洗塔的下塔设置有升气帽7，得到的气相经该升气帽进入氮洗塔中部。 
进一步地，在氮洗塔塔底CH4馏分引出管道和所述氮洗塔下塔所述升气帽引出的CO馏分的管道之间设有连通管道，在连通管道上设有手动调节阀(图中未示出)。 
本实用新型的液氮洗装置的工作流程如下：进料气首先进入吸附器，并在吸附器中将其所含的微量甲醇和二氧化碳脱除，以免它们在冷箱内冻结而造成板翅式换热通道的堵塞。 
吸附器内装分子筛并由两台组成，即一台使用，另一台再生。两台吸附器的切换周期为24小时，由程序控制器实现自动切换。分子筛再生用气体为低压氮气，再生用后的低压氮气送出界区。 
经分子筛吸附器处理后的进料气体送入冷箱中的第一原料气体冷却器和第二原料气体冷却器，并在第二原料气体冷却器中部引出和进入原料气分离罐分离出液态甲烷组分。同时，在第一原料气体冷却器和第二原料气体冷却器内被返流的氮洗气、燃料气、液氮流股气和原料气分离罐分离得到甲烷富液的冷却，然后进入氮洗塔下部。 
在氮洗塔下部的塔釜进一步分离原料气中的液态甲烷组分，气相通过升气帽进入塔中部，其中所含的一氧化碳、氩和甲烷等在氮洗塔中被顶部向下流动的液氮洗出。 
净化后的含有少量N2的氮洗气自氮洗塔塔顶离开。氮洗气经过第二原料气体冷却器复热，并把高压氮气管线中来的氮气配入(即气相配氮)，基本达到H2/N2＝3∶1后，再经过第一原料气体冷却器复热。 
复热后的气体大部分引出至低温甲醇洗工序，交回由低温甲醇洗工序来的进料气体带入的冷量。另一部分继续在高压氮气冷却器中复热至环境温度后而引出冷箱，并与来自低温甲醇洗工序的复热后的合成气汇合。汇合后合成气再经精配氮、以达到氨合成所要求的H2/N2比，并送入氨合成工序。 
高压氮气来自界区外的空分装置，经高压氮气预冷器和第一原料气体冷却器被返流气体冷却后，其中大部分经节流直接与自氮洗塔顶部来的氮洗气混合，基本达到氢氮气化学配比3∶1；其余部分继续在第二原料气体冷却器中冷却并液化，液氮进入氮洗塔顶部，作为洗涤剂，在氮洗塔中将原料气体中的一氧化碳、氩和甲烷等杂质洗下，液相聚集在氮洗塔下部的升气帽上。 
聚集在氮洗塔下部升气帽上的液体经过减压，再经过第二原料气体冷却器、第一原料气体冷却器和高压氮气预冷器复热后出冷箱，送出界区。 
由氮洗塔塔釜排出的液体和原料气分离罐排出液相混合，经过第二原料气体冷却器、第一原料气体冷却器和高压氮气预冷器复热后出冷箱，送出界区。 
从空分装置来的液氮流股流经第二原料气体冷却器、第一原料气体冷却器和高压氮气预冷器为系统补充冷量，复热后出冷箱，送出界区。 

Claims (3)

1.净化合成气的液氮洗装置，包括吸附器和冷箱，所述冷箱包括高压氮气预冷器、第一原料气体冷却器、第二冷却器、原料分离器以及氮洗塔，所述吸附器通过管道与所述第一原料气体冷却器连通，所述第一原料气体冷却器通过管道与所述第二冷却器连通，所述第二冷却器通过管道与所述原料分离器连通，所述第二冷却器还通过管道连通到所述氮洗塔的下部，所述氮洗塔的上部通过管道连通到所述第二冷却器；其特征在于：
所述吸附器处理后的合成气经所述第一原料气体冷却器冷却后的引出位置以及随后进入所述第二冷却器的进入位置设置成使其温度分割点远离甲烷馏分的露点，而且，随后经所述第二冷却器的引出至所述原料气分离器的引出位置设置成使其温度低于甲烷馏分的露点。
2.如权利要求1所述的净化合成气的液氮洗装置，其特征在于，所述氮洗塔的下塔设置有升气帽，所述气相经所述升气帽进入所述氮洗塔中部。
3.如权利要求2所述的净化合成气的液氮洗装置，其特征在于，在所述氮洗塔塔底甲烷馏分引出管道和所述氮洗塔下塔所述升气帽引出的一氮化碳馏分的管道之间设有连通管道，所述连通管道上设有手动调节阀。 
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