[发明专利]无动力的深冷分离装置与方法

说明书

本发明的无动力的深冷分离装置与方法，其中深冷分离装置包括：第一换热器；第二换热器；压缩天然气精馏塔，压缩天然气精馏塔的塔釜的液相排出口与压缩天然气排出管连接；压缩天然气精馏塔的塔顶气相出口与膨胀机的入口通过管路连接，膨胀机的出口与富氮气换热器的进口连接，富氮气换热器的出口与富氮气排出管连接。深冷分离方法包括：对原料气进行冷却；使原料气分离出富氢气和液相；对液相进行精馏。本发明的技术方案无需氮气压缩机、MRC压缩机等高耗能设备，因此大大降低了投资与运行成本，提高了经济效益。本发明的技术方案采用低温换热与减压精馏工序制取CNG、富氮气及富氢气，工艺流程简单，工艺运行稳定。

技术领域

本发明涉及尾气的回收利用领域，特别是涉及一种无动力的深冷分离装置与方法。

背景技术

随着我国能源结构的改革，在三大主要化石能源中，天然气作为一种优质、高效的清洁能源气体，在能源消耗份额中已经占据着越来越大的比重。

目前，常规的深冷分离技术中，主要的冷量来源通过压缩机制冷，其中制冷循环中主要包括：轻冷剂制冷循环、重冷剂制冷循环及氮气制冷循环，这些制冷循环中最重要的设备之一为压缩机，是制冷循环的主要耗能设备。如何降低能耗，降低投资与运行成本，是目前深冷分离领域研究的重点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耗能较少的无动力的深冷分离装置与方法。

本发明的无动力的深冷分离装置，包括：

用于对原料气进行冷却的第一换热器；

用于对原料气进行再次冷却的第二换热器，与第一换热器通过管路连接；

用于使再次冷却后的原料气分离出富氢气和液相的气液分离器，与第二换热器通过管路连接；

用于对气液分离器分离出的液相进行精馏，以得到压缩天然气的压缩天然气精馏塔，与气液分离器的液相出口通过管路连接，压缩天然气精馏塔的塔釜的液相排出口与压缩天然气排出管连接；

压缩天然气精馏塔的塔顶气相出口与膨胀机的入口通过管路连接，膨胀机的出口与富氮气换热器的进口连接，富氮气换热器的出口与富氮气排出管连接，富氮气换热器与压缩天然气精馏塔的塔顶连接，以使富氮气经膨胀机降温后在富氮气换热器内为压缩天然气精馏塔提供冷量。

本发明的无动力的深冷分离装置，其中，还包括原料气换热器，原料气换热器与压缩天然气精馏塔的塔釜连接，所述第二换热器与第一换热器通过第一管路连接，所述第一管路经过原料气换热器，以使被第一换热器冷却的原料气进入原料气换热器冷却后进入第二换热器再次冷却。

本发明的无动力的深冷分离装置，其中，气液分离器与第二换热器通过第二管路连接，所述第二管路上设置有第一节流阀，以使被第二换热器冷却的原料气节流降温后输入气液分离器。

本发明的无动力的深冷分离装置，其中，压缩天然气精馏塔与气液分离器的液相出口通过第三管路连接，第三管路上设置有第二节流阀。

本发明的无动力的深冷分离装置，其中，压缩天然气排出管依次经过第三节流阀、第二换热器、第一换热器，以使压缩天然气精馏塔的塔釜排出的液态的压缩天然气经第三节流阀节流降温后为第二换热器与第一换热器提供冷量。

本发明的无动力的深冷分离装置，其中，压缩天然气精馏塔的塔顶气相出口与膨胀机的入口通过第四管路连接，所述第四管路经过第二换热器，以使压缩天然气精馏塔的塔顶排出的富氮气为第二换热器提供冷量。

本发明的无动力的深冷分离装置，其中，富氮气排出管依次经过第二换热器、第一换热器，以使富氮气排出管内的富氮气为第二换热器与第一换热器提供冷量。

本发明的无动力的深冷分离方法，包括：

对原料气进行冷却；