CN218653728U - 一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，包括吸附器、氢气分离器、氮洗塔、中压氮气冷却器、1号原料气冷却器、2号原料气冷却器、再生氮气加热器、再生氮气冷却器、混合器和闪蒸气压缩机；所述氢气分离器底部出口依次与2号原料气冷却器第二冷媒入口、1号原料气冷却器第二冷媒入口、中压氮气冷却器第二冷媒入口和甲醇洗连通；所述氢气分离器顶部出口依次与2号原料气冷却器第三冷媒入口、1号原料气冷却器第三冷媒入口和中压氮气冷却器第三冷媒入口连通，所述中压氮气冷却器第三冷媒出口分别与闪蒸气压缩机入口、燃料气管路和火炬连通。该液氮洗合理匹配回收气量后，保证有效气回收和惰性气体排放，增加装置产能。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工领域合成氨装置气体精制技术，尤其涉及一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统。
背景技术
煤制合成氨装置的原料气中，常含有CO2、H2S等酸性气体，这些气体需要通过低温甲醇洗方法予以脱除；而原料气中的CO、Ar和CH4等气体，低温甲醇洗无法脱除。CO、CO2是氨合成触媒的毒物，CO应预以脱除，CO2应脱至更低，而Ar和CH4在氨合成系统为惰性气体，将降低氨合成的效率，因此也有脱除的必须要。在低温甲醇洗之后脱除CO、Ar和CH4等气体的工艺为液氮洗工艺。液氮洗工艺具有消耗指标低、净化指标高，净化的同时完成合成气配氮等特点，与低温甲醇洗一起广泛用于大型煤制合成氨装置中。
液氮洗的闪蒸排放气中主要成分为CO、N2和少量的H2、Ar、CH4，具有一定的可燃气，但热值又较低，无法单独利用，多数装置放空到火炬。液氮洗闪蒸排放气的CO又是气化系统的有效气体，如可以回收利用将增加整个装置的产能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有液氮洗闪蒸排放气中的气化系统有效气体CO无法有效利用的问题，提出一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，该液氮洗合理匹配回收气量后，保证有效气(如CO)回收和惰性气体(如Ar、CH4)排放，增加装置产能。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，包括吸附器A-001、氢气分离器V-001、氮洗塔T-001、中压氮气冷却器E-001、1号原料气冷却器E-002、2号原料气冷却器E-003、混合器M-001和闪蒸气压缩机K-001；
低温甲醇洗的甲醇洗净化气出口与分子筛吸附器A-001入口连通，所述分子筛吸附器A-001出口依次与1号原料气冷却器E-002第一热媒入口、2号原料气冷却器E-003第一热媒入口和氮洗塔T-001下段入口连通；所述氮洗塔T-001顶部精制气出口依次与2号原料气冷却器E-003第一冷媒入口、混合器M-001、1号原料气冷却器E-002第一冷媒入口连通，所述1号原料气冷却器E-002第一冷媒出口分别与中压氮气冷却器E-001第一冷媒入口和低温甲醇洗连通，所述低温甲醇洗出口和中压氮气冷却器E-001第一冷媒出口均与合成压缩机入口连通；所述氮洗塔T-001底部尾液出口与氢气分离器V-001入口连通；
中压氮气管路与中压氮气冷却器E-001第二热媒入口、1号原料气冷却器E-002第二热媒入口连通，所述1号原料气冷却器E-002第二热媒出口分别与混合器M-001入口、2号原料气冷却器E-003第二热媒入口连通，所述2号原料气冷却器E-003第二热媒出口与氮洗塔T-001上段入口连通；
所述氢气分离器V-001底部出口依次与2号原料气冷却器E-003第二冷媒入口、1号原料气冷却器E-002第二冷媒入口、中压氮气冷却器E-001第二冷媒入口和甲醇洗连通；所述氢气分离器V-001顶部出口依次与2号原料气冷却器E-003第三冷媒入口、1号原料气冷却器E-002第三冷媒入口和中压氮气冷却器E-001第三冷媒入口连通，所述中压氮气冷却器E-001第三冷媒出口分别与闪蒸气压缩机K-001入口、燃料气管路和火炬连通。
进一步地，所述分子筛吸附器A-001包括两个并联的分子筛吸附单元。
进一步地，所述分子筛吸附器A-001操作温度为30℃。
进一步地，所述氮洗塔T-001中设置有液氮洗涤装置。
进一步地，所述1号原料气冷却器E-001和2号原料气冷却器E-002均为板翅式换热器。
进一步地，所述氢气分离器V-001、1号原料气冷却器E-001、2号原料气冷却器E-002和氮洗塔T-001均位于冷箱内。
进一步地，液氮管路依次与2号原料气冷却器E-003第四冷媒入口、1号原料气冷却器E-002第四冷媒入口和中压氮气冷却器E-001第四冷媒入口连通。
进一步地，所述氢气分离器V-001、氮洗塔T-001、中压氮气冷却器E-001、1号原料气冷却器E-002和2号原料气冷却器E-003位于冷箱中。
本实用新型具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统的工作原理：
从甲醇洗工序来的原料气首先进入分子筛吸附器A-001的一组，将CO2、CH3OH、H2O等杂质除去后，进入1号原料气冷却器E-002与氮洗塔顶部来的净化气、塔底尾液及其闪蒸气回收氢逆流换热，冷却到一定温度后进入E-003继续冷却换热。换热后气体进入氮洗塔T-001底部。在氮洗塔T-001中原料气用液氮洗涤，气体中CO、CH4、Ar等杂质被液氮溶解后得到精制气，从氮洗塔T-001顶部出来经2号原料气冷却器E-003换热后，用比例调节方式对其进行粗配氮，然后进入1号原料气冷却器E-002回收冷量。复热到一定温度后分为两路，一路去甲醇洗工序，经回收冷量后返回液氮洗系统。另一路则经中压氮气冷却器E-001复热后，与从甲醇洗工序回来的另一路汇合，送往合成压缩机压缩后去合成氨。
从空分来的中压氮气进入中压氮气冷却器E-001与1号原料气冷却器E-002冷却后分成两路，一路对精制气配氮和补充冷量，另一路进入2号原料气冷却器E-003冷却成液氮进入氮洗塔T-001作洗涤液用。
氮洗塔T-001底尾液减压进入闪蒸罐V-001气液分离。分离后气相经2号原料气冷却器E-003、1号原料气冷却器E-002、中压氮气冷却器E-001回收冷量温度升高，再进入甲醇洗循环气压缩机回收氢。分离后的液相则减压后，经2号原料气冷却器E-003、1号原料气冷却器E-002和中压氮气冷却器E-001回收冷量，温度升高至30℃，作为液氮洗排出气。
本实用新型具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本实用新型液氮洗增加闪蒸气缩机，解决了现有液氮洗闪蒸气无法利用的问题。本实用新型合理匹配回收气量，保证有效气回收和惰性气体排放，增加装置产能；
2)当下游装置有配套甲醇合成装置，压缩后的闪蒸气送到未变换气净化气中，用于甲醇合成；
3)当下游装置为利用PSA装置制氢，压缩后的闪蒸气单独加小的变换系统，对CO变换，变换气送PSA装置。
附图说明
图1为具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统的流程图；
图2为合成氨联产甲醇的流程框图；
图3为合成氨联产甲醇装置回收液氮洗闪蒸气的流程框图；
图4为单产合成氨的流程框图；
图5为单产合成氨装置回收液氮洗闪蒸气用于制氢的流程框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，如图1所示，包括吸附器A-001、氢气分离器V-001、氮洗塔T-001、中压氮气冷却器E-001、1号原料气冷却器E-002、2号原料气冷却器E-003、再生氮气加热器E-004、再生氮气冷却器E-005、混合器M-001和闪蒸气压缩机K-001。所述氢气分离器V-001、氮洗塔T-001、中压氮气冷却器E-001、1号原料气冷却器E-002和2号原料气冷却器E-003位于冷箱中。
所述分子筛吸附器A-001包括两个并联的分子筛吸附单元。所述分子筛吸附器A-001操作温度为30℃。所述氮洗塔T-001中设置有液氮洗涤装置。所述1号原料气冷却器E-001和2号原料气冷却器E-002均为板翅式换热器。所述氢气分离器V-001、1号原料气冷却器E-001、2号原料气冷却器E-002和氮洗塔T-001均位于冷箱内。
低温甲醇洗的甲醇洗净化气出口与分子筛吸附器A-001入口连通，所述分子筛吸附器A-001出口依次与1号原料气冷却器E-002第一热媒入口、2号原料气冷却器E-003第一热媒入口和氮洗塔T-001下段入口连通；所述氮洗塔T-001顶部精制气出口依次与2号原料气冷却器E-003第一冷媒入口、混合器M-001、1号原料气冷却器E-002第一冷媒入口连通，所述1号原料气冷却器E-002第一冷媒出口分别与中压氮气冷却器E-001第一冷媒入口和低温甲醇洗连通，所述低温甲醇洗出口和中压氮气冷却器E-001第一冷媒出口均与合成压缩机入口连通；所述氮洗塔T-001底部尾液出口与氢气分离器V-001入口连通；
中压氮气管路与中压氮气冷却器E-001第二热媒入口、1号原料气冷却器E-002第二热媒入口连通，所述1号原料气冷却器E-002第二热媒出口分别与混合器M-001入口、2号原料气冷却器E-003第二热媒入口连通，所述2号原料气冷却器E-003第二热媒出口与氮洗塔T-001上段入口连通；
所述氢气分离器V-001底部出口依次与2号原料气冷却器E-003第二冷媒入口、1号原料气冷却器E-002第二冷媒入口、中压氮气冷却器E-001第二冷媒入口和甲醇洗连通；所述氢气分离器V-001顶部出口依次与2号原料气冷却器E-003第三冷媒入口、1号原料气冷却器E-002第三冷媒入口和中压氮气冷却器E-001第三冷媒入口连通，所述中压氮气冷却器E-001第三冷媒出口分别与闪蒸气压缩机K-001入口、燃料气管路和火炬连通。
液氮管路依次与2号原料气冷却器E-003第四冷媒入口、1号原料气冷却器E-002第四冷媒入口和中压氮气冷却器E-001第四冷媒入口连通。
本实施例具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统的工作原理：从甲醇洗工序来的原料气首先进入分子筛吸附器A-001的一组，将CO2、CH3OH、H2O等杂质除去后，进入1号原料气冷却器E-002与氮洗塔T-001顶部来的净化气、氮洗塔T-001塔底尾液及其闪蒸气回收氢逆流换热，冷却到一定温度后进入2号原料气冷却器E-003继续冷却换热。换热后气体进入氮洗塔T-001底部。在氮洗塔T-001中原料气用液氮洗涤，气体中CO、CH4、Ar等杂质被液氮溶解后得到精制气，从氮洗塔T-001顶部出来经2号原料气冷却器E-003换热后，用比例调节方式对其进行粗配氮，然后进入1号原料气冷却器E-002回收冷量。复热到一定温度后分为两路，一路去甲醇洗工序，经回收冷量后返回液氮洗系统。另一路则经中压氮气冷却器E-001复热后，与从甲醇洗工序回来的另一路汇合，送往合成压缩机压缩后去合成氨。
从空分来的中压氮气进入中压氮气冷却器E-001与1号原料气冷却器E-002冷却后分成两路，一路对精制气配氮和补充冷量，另一路进入2号原料气冷却器E-003冷却成液氮进入氮洗塔T-001作洗涤液用。
氮洗塔T-001底尾液减压进入闪蒸罐V-001气液分离。分离后气相经2号原料气冷却器E-003、1号原料气冷却器E-002、中压氮气冷却器E-001回收冷量温度升高，再进入甲醇洗循环气压缩机回收氢。分离后的液相则减压后，经2号原料气冷却器E-003、1号原料气冷却器E-002和中压氮气冷却器E-001回收冷量，温度升高至30℃，作为液氮洗排出气。
分子筛再生系统配有再生氮气加热器E-004和再生氮气冷却器E-005。再生氮气经再生氮气加热器E-004用中压蒸汽加热到200℃后，进吸附器A-001，对分子筛进行再生，再生气经再生氮气冷却器E-005用循环冷却水冷却到40℃后，送低温甲醇洗装置作为气提氮气。
图3合成氨联产甲醇装置回收液氮洗闪蒸气是图2合成氨联产甲醇的升级，闪蒸气压缩机K-001出口与甲醇合成装置入口连通。当下游装置有配套甲醇合成装置，压缩后的闪蒸气送到未变换气净化气中，用于甲醇合成。
图5单产合成氨装置回收液氮洗闪蒸气用于制氢是图4单产合成氨的升级，闪蒸气压缩机K-001出口依次与变换系统、PSA装置连通。当下游装置为利用PSA装置制氢，压缩后的闪蒸气单独加小的变换系统，对CO变换，变换气送PSA装置。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，包括吸附器、氢气分离器、氮洗塔、中压氮气冷却器、1号原料气冷却器、2号原料气冷却器、混合器和闪蒸气压缩机；
低温甲醇洗的甲醇洗净化气出口与分子筛吸附器入口连通，所述分子筛吸附器出口依次与1号原料气冷却器第一热媒入口、2号原料气冷却器第一热媒入口和氮洗塔下段入口连通；所述氮洗塔顶部精制气出口依次与2号原料气冷却器第一冷媒入口、混合器、1号原料气冷却器第一冷媒入口连通，所述1号原料气冷却器第一冷媒出口分别与中压氮气冷却器第一冷媒入口和低温甲醇洗连通，所述低温甲醇洗出口和中压氮气冷却器第一冷媒出口均与合成压缩机入口连通；所述氮洗塔底部尾液出口与氢气分离器入口连通；
中压氮气管路与中压氮气冷却器第二热媒入口、1号原料气冷却器第二热媒入口连通，所述1号原料气冷却器第二热媒出口分别与混合器入口、2号原料气冷却器第二热媒入口连通，所述2号原料气冷却器第二热媒出口与氮洗塔上段入口连通；
所述氢气分离器底部出口依次与2号原料气冷却器第二冷媒入口、1号原料气冷却器第二冷媒入口、中压氮气冷却器第二冷媒入口和甲醇洗连通；所述氢气分离器顶部出口依次与2号原料气冷却器第三冷媒入口、1号原料气冷却器第三冷媒入口和中压氮气冷却器第三冷媒入口连通，所述中压氮气冷却器第三冷媒出口分别与闪蒸气压缩机入口、燃料气管路和火炬连通。
2.根据权利要求1所述具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，所述分子筛吸附器包括两个并联的分子筛吸附单元。
3.根据权利要求1所述具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，所述氮洗塔中设置有液氮洗涤装置。
4.根据权利要求1所述具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，所述1号原料气冷却器和2号原料气冷却器均为板翅式换热器。
5.根据权利要求1所述具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，所述氢气分离器、1号原料气冷却器、2号原料气冷却器和氮洗塔均位于冷箱内。
6.根据权利要求1所述具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，液氮管路依次与2号原料气冷却器第四冷媒入口、1号原料气冷却器第四冷媒入口和中压氮气冷却器第四冷媒入口连通。
7.根据权利要求1所述具有闪蒸气回收装置的液氮洗系统，其特征在于，所述氢气分离器、氮洗塔、中压氮气冷却器、1号原料气冷却器和2号原料气冷却器位于冷箱中。
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