[发明专利]低温冷凝的方法和装置

说明书

本发明涉及用于冷却和/或净化被低沸点有机组分污染的工艺气体的低温冷凝方法，其中在与氮气制冷剂流间接热交换的低温冷却装置中冷却并且部分冷凝工艺气体，其中从工艺气体流中分离出产生的冷凝物。另外，本发明涉及用于冷却和/或净化工艺气体的低温冷凝设备，其包含作为间接热交换器的冷凝冷却器，该冷凝冷却器具有工艺气体进料线(feed)和工艺气体排放线(discharge)，具有制冷剂进料线和制冷剂排放线并且具有冷凝物排除管(drain)。

在通过低温冷凝净化工艺气体期间，使要净化的工艺气体在热交换器中与低温制冷剂发生间接热交换，从而从工艺气体中冻析出或者冷凝出污染物，作为清洁的气体得到所述工艺气体。经常使用液氮作为制冷剂。

在热交换器中，冷却工艺气体直至不需要的成分作为液体冷凝出。然后，借助通常布置在经过热交换器的工艺气体通道最深点处的冷凝物排除管排出该冷凝物。

在这种低温冷凝方法中，要净化的污染的工艺气体经常是废气。例如在乙烯设备中，将得到的废气用于燃烧。这些废气包含大量的低沸点污染物，例如乙烯，但是它们自身又构成有价值的产品。因此，实际上可以重新利用从废气中作为冷凝物分离出的有价值的污染物。

为了减少目前低温冷凝设备的氮的消耗，将热交换期间在液氮和工艺气体之间产生的冷的气态氮以及冷的清洁气体用于预冷要净化的工艺气体。因此，低温冷凝设备可以由几个工艺气体顺序通过的热交换器组成。

例如，在清洁气体预冷却装置、预冷却装置和低温冷却装置中顺序发生工艺气体流的冷却，所有这些冷却器都作为间接热交换器。低温冷却装置充入液氮作为制冷剂。从低温冷却装置中排出的蒸发的氮气随后用作预冷却装置中的制冷剂。在清洁气体冷却器中，从低温冷却装置中排出的清洁气体用于冷却工艺气体流。

本发明的目的是使用开头提到类型的方法进一步降低制冷剂的消耗。另外，要开发一种相应的装置。

该目的通过用于冷却和/或净化被低沸点有机组分污染的工艺气体的低温冷凝方法实现，其中在与氮气制冷剂流间接热交换的低温冷却装置中冷却并且部分冷凝工艺气体，其中从工艺气体流中分离出产生的冷凝物，并且其中在将工艺气体导入低温冷却装置中前在与冷凝物间接热交换的冷凝物预冷却装置中预先冷却工艺气体。

根据本发明的用于冷却和/或净化工艺气体的低温冷凝设备具备作为间接热交换器的低温冷却装置，该低温冷却装置具有工艺气体进料线和工艺气体排放线，具有制冷剂进料线和制冷剂排放线，并且具有冷凝物排除管，其特征在于提供作为间接热交换器的冷凝物预冷却装置，该预冷却装置具有工艺气体进料线和工艺气体排放线并且具有制冷剂进料线和制冷剂排放线，其中冷凝物预冷却装置的工艺气体排放线和低温冷却装置的工艺气体进料线，以及低温冷却装置的冷凝物排除管和冷凝物预冷却装置的制冷剂进料线流体互通连接。

本发明的主要部分是在低温冷凝设备中引入一个或几个附加的热交换器。在过去，产生的冷凝物以液态形式处理或者供给回收。

现在的想法是使用得到的冷的冷凝物，在热交换器中预先冷却工艺气体。可以用一个或几个热交换器进行预冷。在这种热交换期间冷凝物蒸发并作为气态产物得到冷凝物，用于处理或者回收。

在低温冷却装置中，优选使用低温氮，特别优选是液态的低温氮作为制冷剂。

为了节省制冷剂，首先有利地在预冷却装置中预冷工艺气体。从低温冷却装置流出的制冷剂仍具有足够低的温度以预冷工艺气体流。因此，将从低温冷却装置中排出的制冷剂供应给预冷却装置，通过预冷却装置优选在对流中通过工艺气体并且在将其导入低温冷却装置前预冷。

为此，预冷却装置包含工艺气体进料线、工艺气体排放线、制冷剂进料线和制冷剂排放线，其中预冷却装置的工艺气体排放线与低温冷却装置的工艺气体进料线在流动方面相连，并且低温冷却装置的制冷剂排放线与预冷却装置的制冷剂进料线相连。

术语“在流动方面连接”必须理解为流体能够从一个管线到另一个管线或者从一个容器到另一个容器流动。为此，两个管线间的直接连接不是绝对必需的。实际上，为在流动方面连接的两个管线或者容器之间提供附加组件也是本发明的目的，只要流体能够通过这些组件流动。更优选地，在彼此在流动方面连接的第一个和第二个管线之间可以再连接热交换器或容器，通过它们流体流动，在进入第二个管线中前流出第一个管线。