[发明专利]氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置和工艺

摘要

本发明公开了一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置和工艺，属于深冷设备领域。该装置主要包括氮气压缩机系统和冷箱分离单元。氮气压缩机系统采用三级压缩机，用于为整个冷箱分离单元提供冷量。而冷箱分离单元中主体为冷箱，冷箱中设有板翅式换热器、脱甲烷塔冷凝器、脱甲烷塔再沸器、气液分离罐、富氢气闪蒸罐、汽提塔、脱氮塔和脱甲烷塔。本发明的深冷分离装置可以从分子筛吸附系统净化后的原料气中提取出CO产品气、燃料气、闪蒸汽和富氢气，从而实现组分的高效分离。本发明采用单独的循环氮气制冷系统，为整个装置提供冷量。整个装置中，根据换热网络的优化情况，进压缩机的氮气压力可以分为两个或三个等级，从而节约深冷分离的能耗。

主权项

1.一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其特征在于，包括冷箱和氮气压缩机；所述冷箱中设有第一主换热器(E1)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、脱甲烷塔冷凝器(E8)、脱甲烷塔再沸器(E9)、气液分离罐(V1)、富氢气闪蒸罐(V2)、汽提塔(T1)、脱氮塔(T2)和脱甲烷塔(T3)；净化后原料气输入口通过管道进入冷箱，然后依次流经第一主换热器(E1)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)后进入富氢气闪蒸罐(V2)，富氢气闪蒸罐(V2)罐顶富氢气出口通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；富氢气闪蒸罐(V2)罐底的液体出口管道分为两条支路，一条支路经过过冷器(E3)进入汽提塔(T1)中部，另一条支路进入汽提塔(T1)顶部；汽提塔(T1)塔顶的闪蒸气出口通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；汽提塔(T1)底部部分液体通过管道进入汽提塔再沸器(E4)换热蒸发后重新输入汽提塔(T1)下部，汽提塔(T1)塔底的液体出口通过管道连接脱氮塔(T2)中部；脱氮塔(T2)底部部分液体通过管道进入脱氮塔再沸器(E6)换热蒸发后重新输入脱氮塔(T2)下部，脱氮塔(T2)塔顶气体出口通过管道连接脱氮塔顶冷凝器，脱氮塔(T2)底部的液体出口通过管道连接至脱氮塔顶冷凝器，而液体在脱氮塔顶冷凝器中蒸发后通过管道输入脱甲烷塔(T3)中部；脱甲烷塔(T3)底部部分液体通过管道进入脱甲烷塔再沸器(E9)换热蒸发后重新输入脱甲烷塔再沸器(E9)下部；脱甲烷塔(T3)塔顶的CO气体出口依次通过第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；脱甲烷塔(T3)塔底的富甲烷液出口与脱氮塔顶冷凝器冷凝后的富氮气出口通过管道汇合后，依次经过第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；所述的氮气压缩机的循环氮气出口通过管道输入冷箱，依次经过第一主换热器(E1)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、脱甲烷塔再沸器(E9)后进入气液分离罐(V1)，气液分离罐(V1)的循环液氮出口分为三路，第一路通过管道输送至脱氮塔(T2)塔顶，第二路通过管道输送至脱甲烷塔(T3)塔顶，第三路通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的一级入口；脱甲烷塔(T3)塔顶的蒸发氮气出口通过管道依次流经第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的二级入口；气液分离罐(V1)罐顶气体出口与脱氮塔(T2)塔顶蒸发氮气出口通过管道汇合后，再依次流经第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的三级入口；补冷液氮通道从外部进入冷箱，依次流经第一主换热器(E1)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)出冷箱至界区。