CN209558777U - 一种兰炭尾气的深冷液化分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，包括原料气连接管道、换热器、脱氢塔、精馏塔、混合冷剂循环制冷系统、膨胀制冷系统。兰炭尾气深冷液化分离工艺主要冷量由混合冷剂循环制冷系统提供，由膨胀制冷系统利用排放尾气的压力能补充精馏塔塔顶冷量。该装置减少了氮气循环制冷系统及相关设备的投入，大大节省了投资费用，简化流程，降低了操作难度；同时充分回收排放尾气的压力能，降低了整套装置的操作能耗，从而提升了兰炭尾气制LNG技术的经济性。

Description

一种兰炭尾气的深冷液化分离装置

技术领域

本实用新型涉及兰炭尾气处理装置领域，具体是一种兰炭尾气的深冷液化分离装置。

背景技术

兰炭在生产过程中会大量产生大量的尾气，主要成分有氮气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及少量杂质，其中氮气的含量较高。兰炭尾气可以直接作为燃气使用，但是这种处理方式经济性较差，这是因为兰炭尾气中氮气含量较高，导致其热值较低。兰炭尾气作为一种优质的化工资源，近年来逐渐实现了资源化利用，包括兰炭尾气制液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)、兰炭尾气制甲醇、兰炭尾气制合成氨、兰炭尾气提氢等技术。其中，兰炭尾气制液化天然气技术应用较多。在兰炭尾气制液化天然气过程中，最关键的步骤是深冷液化分离工序，由于兰炭尾气具有氮气含量高的特点，采用传统的深冷液化分离工艺，则存在设备投资大，能耗高等缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，以解决现有技术中存在的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，包括换热器、脱氢塔、精馏塔、混合冷剂循环制冷系统、膨胀制冷系统，净化处理后的兰炭尾气通过管道进入换热器，所述换热器通过原料气管道与脱氢塔连接，脱氢塔塔顶设有氢气管道，底部设有冷凝液管道，冷凝液管道连接精馏塔，精馏塔塔底设有管道将分离的LNG送出作为产品，塔顶设有管道连接膨胀制冷系统，精馏塔塔顶的富氮尾气经过膨胀制冷系统降压降温后通过管道连接换热器，提供深冷分离装置需要的部分冷量；

进一步的，所述混合冷剂循环制冷系统为独立系统，通过混合冷剂输送管道与冷剂回收管道与换热器连接，提供深冷分离装置需要的大部分冷量。

进一步的，所述膨胀制冷系统内部采用透平膨胀机，所述透平膨胀机使用油轴承或气体轴承，且所述透平膨胀机的增压端与膨胀端通过转子传递能量。

进一步的，所述兰炭尾气经所述换热器降温后温度为-160℃到-170℃之间。

进一步的，所述脱氢塔塔顶氢气纯度>92％。

本实用新型的有益效果是：该装置减少了氮气循环制冷系统及相关设备的投入，大大节省了投资费用，简化流程，降低了操作难度；同时充分回收排放尾气的压力能，降低了整套装置的操作能耗，从而提升了兰炭尾气制LNG技术的经济性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

附图标记说明如下：

1、换热器，2、混合冷剂循环制冷系统，3、膨胀制冷系统，4、脱氢塔，5、精馏塔；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，包括换热器1、脱氢塔4、精馏塔5、混合冷剂循环制冷系统2、膨胀制冷系统3，净化处理后的兰炭尾气通过管道进入换热器1，所述换热器1通过原料气管道与脱氢塔4连接，脱氢塔4塔顶设有氢气管道，底部设有冷凝液管道，冷凝液管道连接精馏塔5，精馏塔5塔底设有管道将分离的LNG送出作为产品，塔顶设有管道连接膨胀制冷系统3，精馏塔5塔顶的富氮尾气经过膨胀制冷系统3降压降温后通过管道连接换热器1，提供深冷分离装置需要的部分冷量；

具体实施时，所述混合冷剂循环制冷系统2为独立系统，通过混合冷剂输送管道与冷剂回收管道与换热器1连接，提供深冷分离装置需要的大部分冷量。

具体工作原理：

经过净化的兰炭尾气首先进入换热器降温后，进入脱氢塔，大部分甲烷、CO、N2冷凝下来流向精馏塔塔顶，未冷凝的氢气及少量CO、N2从塔顶管道排出，可作为进一步提氢的原料；脱氢塔底部的冷凝液通过管道送至精馏塔精馏，LNG液体从精馏塔底部采出作为产品储存；轻组分气体通过精馏塔塔顶管道送至膨胀制冷系统，降压降温通过管道送至主换热器，提供深冷分离装置需要的部分冷量，换热复温后作为放空气放空；

更具体的，所述膨胀制冷系统内部采用透平膨胀机，所述透平膨胀机使用油轴承或气体轴承，且所述透平膨胀机的增压端与膨胀端通过转子传递能量。

在一个具体实施例中，所述兰炭尾气经所述换热器1降温后温度为-160℃到-170℃之间。

在另一个具体实施例中，所述脱氢塔4塔顶氢气纯度>92％。

在一些实施方式中，所述换热器、脱氢塔、精馏塔、透平膨胀机均安装在冷箱内，由此，可便于将冷集中，节省能耗，同时也可使整个系统结构紧凑。

具体实施时，经过净化温度为40℃，压力为2.0MPa的兰炭尾气首先进入换热器降温至-160℃--170℃后，进入脱氢塔，大部分甲烷、CO、N2冷凝下来流向精馏塔塔顶，未冷凝的氢气及少量CO、N2从塔顶管道4排出，塔顶氢气纯度可达到92％以上，可作为进一步提氢的原料。脱氢塔底部的冷凝液温度为-155-140℃，压力为1.9MPa通过管道3送至精馏塔精馏，温度为-165-160℃，压力为1.5MPa LNG液体从精馏塔底部采出，减压后送至储罐作为产品储存。温度为-145-160℃，压力为1.5MPa轻组分气体通过精馏塔塔顶管道6送至膨胀制冷系统，降压至0.1-0.2MPa，降温至-195-180℃通过管道7送至主换热器，提供深冷分离装置需要的部分冷量，换热复温后作为放空气放空；

本实用新型通过深冷分离技术将兰炭尾气中的有用组分甲烷分离出来，并获得纯度较高的氢气，充分利用精馏塔尾气压力能，通过膨胀制冷系统将尾气压力能转化为冷能，减少了制冷系统设备，降低了整套装置的操作能耗；经过该工艺回收了尾气中的有效成分，增加了装置收益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，其特征在于：包括换热器、脱氢塔、精馏塔、混合冷剂循环制冷系统、膨胀制冷系统，所述换热器通过原料气管道与脱氢塔连接，脱氢塔塔顶设有氢气管道，底部设有冷凝液管道，冷凝液管道连接精馏塔，精馏塔塔底设有管道将分离的LNG送出作为产品，塔顶设有管道连接膨胀制冷系统，精馏塔塔顶的富氮尾气经过膨胀制冷系统降压降温后通过管道连接换热器。

2.根据权利要求1所述的一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，其特征在于：所述混合冷剂循环制冷系统为独立系统，通过混合冷剂输送管道与冷剂回收管道与换热器连接。

3.根据权利要求2所述的一种兰炭尾气的深冷液化分离装置，其特征在于：所述膨胀制冷系统内部采用透平膨胀机，所述透平膨胀机使用油轴承或气体轴承，且所述透平膨胀机的增压端与膨胀端通过转子传递能量。