[实用新型]一种液氮洗涤装置

说明书

技术领域

本实用新型属于深冷分离技术领域，尤其涉及一种利用液氮冷能的液氮洗涤装置。

背景技术

液氮洗涤装置是在合成氨装置中用于合成气净化的一种深冷分离装置，因其净化纯度高、能耗低、操作费用少、无污染等优点被广泛应用于大型合成氨装置中。

液氮洗原理众所周知，物质均具有气、液、固三种聚集状态，氮洗气中各组份也不例外。在常温常压下，它们呈气态，在101.3kpa下，氢被冷却到20.3K（-252.73℃），氮被冷却到77.4K（-195.65℃），CO被冷却到81K（-192.00℃），甲烷被冷却到111.6K（-161.4℃），Ar被冷却到87.3K（-185.7℃）时它们分别都变成液态。当用液氮来洗涤净化气时，其中的H2冷凝温度很低，仍呈气态存在，从而达到分离的目的，这就是氮洗除去CO、CH4、Ar的理论基础。进一步分析，液氮洗涤在除去CO的同时，亦将CH4、Ar予以清除，这对提高氨的合成率和避免CH4、Ar在合成回路中循环累积，减少动力消耗无疑作用巨大。液氮洗涤是利用空分装置所得到的高纯氮气，在氮洗塔中吸收氮洗气中少量CO的分离过程。液氮由塔顶加入，氮洗气由塔底通入，进行逆流操作。在洗涤过程中，由于CO、CH4和Ar的冷凝温度都比氮高，因此，当这些组分气体与低温液氮接触，温度降低而被冷凝下来，溶解在液氮中，在塔顶得到纯净的氢氮气。

在现有的液氮洗涤装置中，洗涤塔底部富含一氧化碳及甲烷的液体，在经过换热器富热后，被送往燃料气系统，其中甲烷作为低品位燃料使用。随着能源的日趋紧张，回收该部分燃料气中的甲烷，不仅可以达到环保节能、减排增效循环利用的效果，而且还会带来良好的社会效益和企业效益。

实用新型内容

针对甲烷回收的技术问题，本实用新型的一个目的是提供一种利用液氮冷能的带甲烷回收功能的液氮洗涤装置。本实用新型的进一步的目的是提供一种冷量利用率高、节能环保、工作效率高和/或安全系数高的利用液氮冷能的带甲烷回收功能的液氮洗涤装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案得以解决：

利用液氮冷能的带甲烷回收功能的液氮洗涤装置，包括：用于制冷的液氮管道P1和深冷分离冷箱，其特征在于：所述深冷分离冷箱包括依次通过管道连接的高压氮气冷却器E3、一号原料气冷却器E4、二号原料气冷却器E5、用于洗涤的氮洗塔C1、闪蒸罐V1及用于甲烷回收的精馏塔C2；洗涤净化后合格的合成气从氮洗塔C1顶部抽出，复热后送出界区；闪蒸罐V1的液相经节流阀F1节流后送入精馏塔C2进行精馏，高纯度（大于99%）的液态甲烷在精馏塔C2底部抽出。所述液态甲烷可以直接送入液体贮存系统。

按照本实用新型的一个优选实施方案，其中所述带甲烷回收功能的液氮洗涤装置还包括原料气纯化系统。其中优选所述的原料气纯化系统包括依次通过管道连接的分子筛吸附器MS1、分子筛吸附器MS2，再生气体加热器E1及再生气体冷却器E2。

按照本实用新型的一个具体实施方案，所述的液氮洗涤装置带有甲烷回收功能，利用甲烷的与一氧化碳及氮气之间沸点的差异，通过精馏技术，将甲烷分离回收，所回收的甲烷纯度〉99%，回收率〉96%。按照本实用新型的一个优选具体实施方案，得到高纯度（〉99%）的液态甲烷，一部分直接送液体贮存系统，另一部分经二号原料气体冷却器E5回收冷量后返回精馏塔C2继续参与精馏。

按照本实用新型的一个具体实施方案，所述的用于制冷的液氮，可以通过液氮管道P1进入装置，依次经过二号原料气冷却器E5，一号原料气冷却器E4及高压氮气冷却器E3，复热后送出装置回收利用；也可以通过将液氮管道P1与闪蒸罐V1顶部的富氢气管线相连进入装置，依次经过二号原料气冷却器E5、一号原料气冷却器E4、高压氮气冷却器E3，复热后送燃料系统。

按照本实用新型的一个具体实施方案，所述的用于制冷的液氮为0.4MPa（G），-196℃的纯液氮。

按照本实用新型的一个具体实施方案，所述的闪蒸罐V1闪蒸压力为8-14bar，优选11.5bar。

按照本实用新型的一个具体实施方案，所述的节流阀F1阀后压力为0.8-2.3bar，优选1.5bar。

按照本实用新型的一个具体实施方案，所述的高压氮气冷却器E3、一号原料气冷却器E4和二号原料气冷却器E5中至少一个（例如一个、两个、三个）为多流道板翅式换热器。