专利名称：合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及合成氨驰放气回收的技术领域，尤其涉及了一种合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置。
背景技术：
液体甲烷(LNG)是一种优质能源，具有热值高、洁净、燃烧污染小等特点，且便于运输，是21世纪中国城市民用燃气首选燃料。LNG可以作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有热值高、抗爆性好、燃烧完全、排气污染小、发动机寿命长、降低运输成本等优点，即使与压缩天然气相比，它也具有储存效率高、加一次气续行程远，车装钢瓶压力小、重量轻、数量小、建站不受供气管网的限制等优势。有利于环境保护，减少城市污染。氩气是目前工业上应用很广的稀有气体。在飞机制造、造船、原子能工业和机械 工业部门，对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施，每炼It钢的氩气消耗量为I 3m3。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩作为保护气。由于空气中氩的含量极少(O. 093%)，传统空分制氩，成本很高。合成氨一直是化工产业的能耗大户。合成氨生产过程中，合成工段放空气和氨罐驰放气中共约含甲烷34. 8Nm3/吨氨，氩气7. 5 Nm3/吨氨，氮气30. 2 Nm3/吨氨。如果按30万吨氨/年的生产规模和300天操作时间计算，以上各组分的量分别对应3. 48X IO4 Nm3/d甲烷，7500 ^113/(1氩气和3.02\104 Nm3/d氮气。一般的处理方法是将大部分的含量较高的氢和氮回收利用，将剩余含氢、氮、氩、甲烷的驰放气燃烧或直接排放。这样不仅浪费了能源、污染了环境，同时也降低了氮肥厂的经济效益。国家近几年来一直致力于合成氨节能工程，这就有必要对合成氨回收过程进行优化。如果分离回收液体甲烷和液氩，氮气回合成工段，将带来极大的经济和环保效益。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构紧凑，利用混合冷剂和氮气双制冷系统来分离回收合成氨驰放气中甲烷和氩气，降低了成本，节约了能源，对环境友好，得到高纯度的甲烷和氩气的同时可得到较高纯度的氮气和氢气的分离回收装置。为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，包括冷箱、原料气管道、水冷却器I水冷却器II、气液分离器、气液平衡罐、节流减压阀、与原料气管道相连通的净化系统、用于提供深冷分离所需的制冷系统及用于逐级分离驰放气的精馏系统，制冷系统包括混合冷剂循环压缩机、中压循环氮压机以及主换热器，混合冷剂循环压缩机、水冷却器I气液分离器、气液平衡罐及主换热器之间通过管道相连接，中压循环氮压机通过管道分别与水冷却器Π及主换热器相连接；所述的精馏系统包括安装有第一冷凝器的脱氢塔、安装有第二冷凝器和第二蒸发器的甲烷精馏塔、安装有第三冷凝器和第三蒸发器的氩精馏塔，所述主换热器、脱氢塔、甲烷精馏塔、氩精馏塔通过管道连接。作为优选，所述的净化系统包括第一分子筛吸附器和第二分子筛吸附器，所述净化系统通过管道与主换热器相连接。作为优选，所述的中压循环氮压机通过管道与主换热器相连接，主换热器通过管道与氩精馏塔的第三蒸发器相连接，第三蒸发器通过管道分别与第一冷凝器、第二冷凝器和第三冷凝器相连接，脱氢塔、甲烷精馏塔、氩精馏塔的上部分别通过管道与主换热器相连。 作为优选，所述的主换热器包括第一换热器和第二换热器，气液分离器的气相出口通过管道与第二换热器相连接，第二换热器通过管道与第二蒸发器相连接，第二换热器上连接有节流减压阀，所述气液分离器的液相出口通过管道与第一换热器相连。作为优选，所述的主换热器为多通道板翅式换热器。作为优选，所述的主换热器、脱氢塔、甲烷精馏塔、氩精馏塔、节流减压阀均置于冷箱内，冷箱内填充有珠光砂保温层。本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果I、本实用新型结构紧凑，通过设置混合冷剂和氮气双制冷系统来分离回收合成氨驰放气中甲烷和氩气，换热效率极高，能耗极低，以极小的能耗实现了甲烷与氩气的分离回收。2、本实用新型通过上述装置的连接有效降低了所需循环冷剂的使用量，降低了成本。3、本实用新型通过设置三个精馏塔，使产品的纯度更高，且回收率更高。
图I是本实用新型的各装置连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图I与实施例对本实用新型作进一步详细描述实施例I合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，包括冷箱、原料气管道、水冷却器I8、水冷却器II 11、气液分离器9、气液平衡罐10、节流减压阀、与原料气管道相连通的净化系统、用于提供深冷分离所需的制冷系统及用于逐级分离驰放气的精馏系统，净化系统包括第一分子筛吸附器I和第二分子筛吸附器2，所述净化系统通过管道与主换热器5相连接。制冷系统包括混合冷剂循环压缩机3、中压循环氮压机4以及主换热器5，混合冷剂循环压缩机3、水冷却器I S、气液分离器9、气液平衡罐10及主换热器5之间通过管道相连接，中压循环氮压机4通过管道分别与水冷却器II 11及主换热器5相连接；所述的精馏系统包括安装有第一冷凝器15的脱氢塔12、安装有第二冷凝器16和第二蒸发器17的甲烷精馏塔13、安装有第三冷凝器18和第三蒸发器19的氩精馏塔14，所述主换热器5、脱氢塔12、甲烷精馏塔13、氩精馏塔14通过管道连接。[0021]中压循环氮压机4通过管道与主换热器5相连接，主换热器5通过管道与氩精馏塔14的第三蒸发器19相连接，第三蒸发器19通过管道分别与第一冷凝器15、第二冷凝器16和第三冷凝器18相连接，脱氢塔12、甲烷精馏塔13、氩精馏塔14的上部分别通过管道与主换热器5相连。主换热器5包括第一换热器51和第二换热器52，气液分离器9的气相出口通过管道与第二换热器52相连接，第二换热器52通过管道与第二蒸发器17相 连接，第二换热器52上连接有节流减压阀，所述气液分离器9的液相出口通过管道与第一换热器51相连。主换热器5为多通道板翅式换热器。主换热器5、脱氢塔12、甲烷精馏塔13、氩精馏塔14、节流减压阀均置于冷箱内，冷箱内填充有珠光砂保温层。本实用新型通过混合冷剂和中压氮气双制冷，换热效率极高，能耗极低，以极小的能耗实现了甲烷与氩气的分离回收。并且能量更易匹配，且循环冷剂的使用量小。通过设置三个精馏塔，LNG的纯度达99%以上，回收率高达99. 83% ；LAr的纯度达99. 99%以上，回收率达90%以上；同时，富氮气的纯度也高达92. 45%，富氢气的回收率高达98. 83%。总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
权利要求1.合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，包括冷箱、原料气管道、水冷却器I (8)、水冷却器II (11)、气液分离器(9)、气液平衡罐(10)、节流减压阀、与原料气管道相连通的净化系统、用于提供深冷分离所需的制冷系统及用于逐级分离驰放气的精馏系统，其特征在于所述的制冷系统包括混合冷剂循环压缩机(3)、中压循环氮压机(4)以及主换热器(5)，混合冷剂循环压缩机(3)、水冷却器i〔S)、气液分离器(9)、气液平衡罐(10)及主换热器(5)之间通过管道相连接，中压循环氮压机(4)通过管道分别与水冷却器II (11)及主换热器(5)相连接；所述的精馏系统包括安装有第一冷凝器(15)的脱氢塔(12)、安装有第二冷凝器(16)和第二蒸发器(17)的甲烷精馏塔(13)、安装有第三冷凝器(18)和第三蒸发器(19)的氩精馏塔(14)，所述主换热器(5)、脱氢塔(12)、甲烷精馏塔(13)、氩精馏塔(14)通过管道连接。
2.根据权利要求I所述的合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，其特征在于所述的净化系统包括第一分子筛吸附器(I)和第二分子筛吸附器(2)，所述净化系统通过管道与主换热器(5)相连接。
3.根据权利要求I所述的合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，其特征在于所述的中压循环氮压机(4 )通过管道与主换热器(5 )相连接，主换热器(5 )通过管道与氩精馏塔(14)的第三蒸发器(19)相连接，第三蒸发器(19)通过管道分别与第一冷凝器(15)、第二冷凝器(16)和第三冷凝器(18)相连接，脱氢塔(12)、甲烷精馏塔(13)、氩精馏塔(14)的上部分别通过管道与主换热器(5)相连。
4.根据权利要求I所述的合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，其特征在于所述的主换热器(5)包括第一换热器(51)和第二换热器(52)，气液分离器(9)的气相出口通过管道与第二换热器(52)相连接，第二换热器(52)通过管道与第二蒸发器(17)相连接，第二换热器(52 )上连接有节流减压阀，所述气液分离器(9 )的液相出口通过管道与第一换热器(51)相连。
5.根据权利要求1-4任一所述的合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，其特征在于所述的主换热器(5)为多通道板翅式换热器。
6.根据权利要求I所述的合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，其特征在于所述的主换热器(5)、脱氢塔(12)、甲烷精馏塔(13)、氩精馏塔(14)、节流减压阀均置于冷箱内，冷箱内填充有珠光砂保温层。
专利摘要本实用新型涉及合成氨驰放气回收的技术领域，公开了一种合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置，包括冷箱、原料气管道、水冷却器、气液分离器、气液平衡罐、节流减压阀、净化系统、制冷系统及精馏系统，制冷系统包括混合冷剂循环压缩机、中压循环氮压机以及主换热器，中压循环氮压机通过管道分别与水冷却器及主换热器相连接；所述的精馏系统包括脱氢塔、甲烷精馏塔、氩精馏塔，所述主换热器、脱氢塔、甲烷精馏塔、氩精馏塔通过管道连接。本实用新型结构紧凑，降低了成本，节约了能源，对环境友好，得到高纯度的甲烷和氩气的同时可得到较高纯度的氮气和氢气。
文档编号F25J5/00GK202382516SQ201120512989
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者杨巧玉 申请人:杭州中泰深冷技术股份有限公司