[发明专利]一种分离合成气生产高纯CO、压缩天然气的深冷分离装置

说明书

一种分离合成气生产高纯CO、压缩天然气的深冷分离装置，该装置包括分子筛吸附单元Ⅰ和深冷分离装置冷箱单元Ⅱ两部分，该分子筛吸附单元Ⅰ通过管道连接自上游低温甲醇洗来的煤制合成气或至少含有一氧化碳、氢气、甲烷和少量氮气的混合气，其特征在于所述的分子筛吸附单元装填新型分子筛，吸附混合气中的二氧化碳、甲醇或水等低温下易凝固组分，防止这些物质冻结管道及设备，上述技术方案采用氮气循环制冷系统，单独设置氮气压缩机闭式循环制冷流程，无需技术要求比较高的CO产品气压缩机用于制冷循环，降低CO压缩机的规模和投资，总体上降低了动设备的投资，同时独立的氮气制冷循环系统又增加了设备的可操作性。

技术领域

本发明从上游低温甲醇洗来的煤制合成气，生产甲烷气、富氢气、高纯CO气，分别为下游多联产压缩天然气、甲醇、乙二醇提供原料气的深冷分离装置及方法，属于低温气体分离领域。

背景技术

合成气（CO和H₂）重要的基础化工原料，可用于合成乙二醇、醋酸、醋酐、光气、醋酸二甲酯、甲酸、丙酸、草酸和二甲基甲酰胺等。随着C1化工新技术的持续发展，合成工艺对CO和H₂的纯度要求逐渐增加，合成气（CO和H₂）的获得大多是以煤为原料转化得到的，根据煤种的差异，通常煤气化经变换后含部分甲烷和氮气，而对于后续合成装置对这两种气体的要求也比较高，所以获得高纯度的CO产品（99%以上），需将原料气中的氢气、氮气和甲烷脱除。目前CO提纯分离方法主要有深冷分离法、物理吸收法、变压吸附法和膜分离法等，其中深冷分离法是利用气体沸点组成的差异通过低温精馏的方法实现气体的分离，与其它方法相比具有处理量大、分离效率高、运行成本低、占地面积小和投资少等优势，因此受到大量用户青睐。

目前，CO和H₂深冷分离方法所发表的专利大多都是CO/H₂两元组分的单塔流程，其分离获得到CO纯度最大达到98.5%，纯度比较低，无法满足高纯度CO产品气（≥99%以上）的要求，而对于杂质N₂、CH₄的进一步提纯分离在中国专利（公开号CN201480063530.9）曾提及，但该专利的不足之处在于流程能耗较高，设备投资大，操作适应性不太好。

发明内容

本发明的目的在于：一种能够分离从上游低温甲醇洗来的煤制合成气，生产甲烷气、富氢气、高纯CO气，分别为下游多联产压缩天然气、甲醇、乙二醇提供原料气的深冷分离装置及方法，分离获得的CO纯度比较高，达到99%以上，其中H₂和CH₄含量均小于50ppm，回收率比较高，满足多种合成装置对CO的纯度要求。同时，优化冷量补充方案，节省能耗，降低了设备运行成本；简化动设备的配置，节省成本投资。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：一种分离合成气生产高纯CO、压缩天然气的深冷分离装置，该装置包括分子筛吸附单元Ⅰ和深冷分离装置冷箱单元Ⅱ两部分，该分子筛吸附单元Ⅰ通过管道连接自上游低温甲醇洗来的煤制合成气或至少含有一氧化碳、氢气、甲烷和少量氮气的混合气，所述的分子筛吸附单元Ⅰ装填新型分子筛，吸附混合气中的二氧化碳、甲醇或水等低温下易凝固组分，防止这些物质冻结管道及设备，净化后的气体与深冷分离装置冷箱单元Ⅱ的入口管道相连接，引入深冷分离装置冷箱Ⅱ。

作为优选：所述深冷分离装置冷箱单元Ⅱ集成包括：第一主换热器E1中设置了流道1a~1j共10个通道、第二主换热器E2中设置了流道2a~2h共12个通道、脱甲烷预分离塔T1、脱甲烷预分离塔冷凝器E3、汽提塔T2、汽提塔再沸器E4、脱甲烷塔T3、脱甲烷塔冷凝器E5、脱甲烷塔再沸器E6、脱氮塔T4、脱氮塔冷凝器E7、脱甲烷预分离塔回流罐D1、脱甲烷塔回流罐D2、脱氮塔回流罐D3、还包括设备连接所需要的管道1~75、节流阀门V1~V12。