专利名称：液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收lng装置的制作方法
技术领域：
本发明属于低温深冷分离净化技术领域，尤其涉及了一种液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置。
背景技术：
氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。合成氨的净化根据总体工艺的不同采用不同的方法，现在的流程大都采用液氮洗，常规的液氮洗将洗涤后的返流气做为燃料气出装置，去燃料气系统，其中组分变动较大，热值无法保证。随着能源的日趋紧张，回收燃料气中的甲烷效益明显，目前装置多采用重新将燃料气液化深冷分离得到液化天然气。本发明的液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG的系统，在液氮洗净化得到合格合成气的同时，回收得到合格的液化天然气，采用同一套装置，大大降低成本，合成气出装置中CO彡2PPM,液化天然气的纯度为99%，回收率》95%。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低，冷箱设备布置简单，能耗低，换热器效率高、操作稳定，大大延长了运行周期的液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决
液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，包括原料气预处理系统、深冷净化分离冷箱、混合冷剂制冷循环系统，原料气预处理系统包括再生气体加热器、分子筛吸附器、再生气体冷却器，再生气体加热器、分子筛吸附器及再生气体冷却器依次通过管道相连，所述深冷净化分离冷箱包括主换热器、分离罐、氮洗塔、甲烷精馏塔及设置在甲烷精馏塔内的塔底再沸器，所述主换热器、分离罐、氮洗塔、甲烷精馏塔依次通过管道连接，甲烷精馏塔顶部通过管道连入主换热器，所述混合冷剂制冷循环系统包括冷剂平衡罐、冷剂压缩机、压缩机一级气液分离罐、压缩机二级气液分离罐、压缩机三级气液分离罐及冷却器，所述分子筛吸附器与主换热器通过管道连接，所述压缩机三级气液分离罐与主换热器通过管道连接。作为优选，所述的冷却器包括压缩机一级冷却器、压缩机二级冷却器、压缩机三级冷却器，冷剂压缩机包括第一级冷剂压缩机、第二级冷剂压缩机、第三级冷剂压缩机，所述冷剂平衡罐、第一级冷剂压缩机、压缩机一级冷却器、压缩机一级气液分离罐、第二级冷剂压缩机、压缩机二级冷却器、压缩机二级气液分离罐、第三级冷剂压缩机、压缩机三级气液分离罐依次通过管道连接。作为优选，所述的压缩机二级冷却器上连接有冷剂泵。
作为优选，所述的塔底再沸器采用热虹吸式蒸发器。本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果
采用本氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG的系统，在氮洗塔顶部得到干净的合成气，合成气回收冷量并按照正确的化学比配氮后出系统。同时将氮洗塔塔底和分离器塔底的富含CH4物流送入精馏塔，在精馏塔底得到高纯度的液化天然气，精馏塔塔底再沸器采用热虹吸式蒸发器，提高了分离效果，降低了冷箱设备布置难度，为大规格的装置提供方便，热虹吸式蒸发器将换热器放在精馏塔的外面，降低能耗，提高换热器效率，同时也降低了冷箱设备布置难度，为装置的大规格进展提供了方便。
图1是本发明的装置连接示意图。
具体实施例方式下面结合附图1与实施例对本发明作进一步详细描述 实施例1
液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，如图1所示，包括原料气预处理系统、深冷净化分离冷箱、混合冷剂制冷循环系统，原料气预处理系统包括再生气体加热器1、 分子筛吸附器2、再生气体冷却器3，再生气体加热器1、分子筛吸附器2及再生气体冷却器 3依次通过管道相连，所述深冷净化分离冷箱包括主换热器4、分离罐5、氮洗塔6、甲烷精馏塔7及设置在甲烷精馏塔7内的热虹吸式蒸发器8，所述主换热器4、分离罐5、氮洗塔6、甲烷精馏塔7依次通过管道连接，甲烷精馏塔7顶部通过管道连入主换热器4，所述混合冷剂制冷循环系统包括冷剂平衡罐9、冷剂压缩机10、压缩机一级气液分离罐11、压缩机二级气液分离罐12、压缩机三级气液分离罐13及冷却器，所述分子筛吸附器2与主换热器4通过管道连接，所述压缩机三级气液分离罐13与主换热器4通过管道连接。冷却器包括压缩机一级冷却器141、压缩机二级冷却器142、压缩机三级冷却器 143，冷剂压缩机10包括第一级冷剂压缩机101、第二级冷剂压缩机102、第三级冷剂压缩机 103，所述冷剂平衡罐9、第一级冷剂压缩机101、压缩机一级冷却器141、压缩机一级气液分离罐11、第二级冷剂压缩机102、压缩机二级冷却器142、压缩机二级气液分离罐12、第三级冷剂压缩机103、压缩机三级气液分离罐13依次通过管道连接。压缩机二级冷却器142上连接有冷剂泵15。经预处理系统处理后的原料气体被依次送入冷箱中的2台主换热器，在此被返流的合成气、燃料气及混合冷剂冷却，然后进入分离罐进行气液分离，其中的气相继续被冷却后进入氮洗塔下部，其中所含的杂质如一氧化碳、氩和甲烷等在氮洗塔中被顶部来的液氮洗出，净化后的含有少量氮气的合成气自氮洗塔塔顶离开，经过主换热器复热，然后将高压氮气管线中来的氮气配入(即气相配氮)，基本达到氢氮气化学配比3:1后，其中一部分合成气引出至低温甲醇洗工序，交回由原料气体自低温甲醇洗工序带来的冷量；另一部分合成气继续在经过主换热器复热至环境温度后出冷箱，并与来自低温甲醇洗工序的复热后的合成气汇合再经精配氮实现正确的氢、氮气化学配比后作为产品气体送入氨合成工序。高压氮气来自界区外的空分装置，经主换热器被返流气体冷却后，其中大部分经节流直接与自氮洗塔顶部来的氮洗气混合，基本达到氢氮气化学配比3:1 ；其余部分继续在主换热器中冷却并液化，液氮进入氮洗塔顶部，作为洗涤剂，在氮洗塔中将原料气体中的杂质洗下。分离罐底部和氮洗塔底部的液体经过减压进入精馏塔，在精馏塔中分离，塔底得到高纯度的LNG，塔顶的气相和氮洗塔下部的液体经阀门减压后返回复热出冷箱，作为燃料气送至全厂燃料气系统。本发明采用混合冷剂制冷循环系统为系统提供冷量。混合冷剂由N2和Cl C5 的混合物组成，混合冷剂经压缩机第一级压缩后经级间冷却器冷却至40°C，随后进入一级分离罐，气相部分进入混合冷剂压缩机第二级继续加压，经二级冷却器冷却至40°C后进入二级分离罐进行分离，气相部分继续进入冷剂压缩机加压，并经末级冷却器冷却至40°C，再进入末级分离器进行分离。一、二级分离器出来的液体分别经冷剂泵打到一定压力后与末级分离器分离出的液体混合后成进入到主换热器的预冷段，在预冷段过冷后经节流阀节流降温，与后续返流冷剂混合后返回到预冷段共同为该段提供冷量，冷却原料气、高压氮气、 气态冷剂以及需过冷的液态冷剂；末级分离器出来的气态冷剂进入主换热器预冷段冷却后进入低温分离器分离，液相部分继续进入主换热器过冷并节流降温后与后续返流气混合后返回到主换热器，为该段提供冷量；低温分离器的气相部分依次经主换热器被冷却至一定温度，再经节流阀节流后成为返流气进入主换热器，为该段提供冷量。在主换热器中参与完换热后的低压混合冷剂经冷剂吸入罐缓冲后进入混合冷剂压缩机入口，如此循环反复，为系统净化和深冷分离提供冷量。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，包括原料气预处理系统、深冷净化分离冷箱、混合冷剂制冷循环系统，其特征在于所述的原料气预处理系统包括再生气体加热器(1)、分子筛吸附器(2)、再生气体冷却器(3)，再生气体加热器(1)、分子筛吸附器 (2)及再生气体冷却器(3)依次通过管道相连，所述深冷净化分离冷箱包括主换热器(4)、 分离罐(5)、氮洗塔(6)、甲烷精馏塔(7)及设置在甲烷精馏塔(7)内的塔底再沸器(8)，所述主换热器(4)、分离罐(5)、氮洗塔(6)、甲烷精馏塔(7)依次通过管道连接，甲烷精馏塔(7) 顶部通过管道连入主换热器(4)，所述混合冷剂制冷循环系统包括冷剂平衡罐(9)、冷剂压缩机(10)、压缩机一级气液分离罐(11)、压缩机二级气液分离罐(12)、压缩机三级气液分离罐(13)及冷却器，所述分子筛吸附器(2)与主换热器(4)通过管道连接，所述压缩机三级气液分离罐(13)与主换热器(4)通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，其特征在于所述的冷却器包括压缩机一级冷却器(141)、压缩机二级冷却器(142)、压缩机三级冷却器(143)，冷剂压缩机(10)包括第一级冷剂压缩机(101 )、第二级冷剂压缩机(102)、第三级冷剂压缩机(103)，所述冷剂平衡罐(9)、第一级冷剂压缩机(101)、压缩机一级冷却器 (141)、压缩机一级气液分离罐(11)、第二级冷剂压缩机(102)、压缩机二级冷却器(142)、 压缩机二级气液分离罐(12)、第三级冷剂压缩机(103)、压缩机三级气液分离罐(13)依次通过管道连接。
3.根据权利要求1或2所述的液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，其特征在于所述的压缩机二级冷却器(142)上连接有冷剂泵(15)。
4.根据权利要求1所述的液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，其特征在于所述的塔底再沸器(8)采用热虹吸式蒸发器。
全文摘要
本发明属于低温深冷分离净化技术领域，公开了一种液氮洗涤净化合成气及其深冷分离回收LNG装置，包括原料气预处理系统、净化深冷分离冷箱、混合冷剂制冷循环系统。冷箱系统中的原料气经氮洗塔洗涤得到合格的合成气，返回经回收冷量后出装置；精馏塔塔底得到高纯度的LNG液体，经过冷节流后作为产品去储存系统。本分离系统取代以往液氮洗净化和LNG单独液化2个独立的系统，同时达到合成气净化以及回收LNG的目的，降低一次设备投资和运行成本，操作稳定，大大延长了运行周期，尤其对大规模的装置优势非常突出。
文档编号F25J3/02GK102435045SQ20111041738
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者陈环琴 申请人:杭州中泰深冷技术股份有限公司