合成气的净化分离装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工领域，具体地，涉及合成气的净化分离装置和方法。
【背景技术】
[0002]HYGAS气化技术是一种先进的粉煤流化床气化技术，具有能够处理劣质煤、联产轻质芳烃和联产甲烷产量大的特点。HYGAS气化生产的合成气因富含甲烷的特点，是作为煤制天然气气化技术的最佳选择。而其煤种适应性强、联产芳烃的特点又使其具有广泛地域应用优势。为满足不同地区产业布局及不同用户企业的发展方向，将HYGAS气化合成气中的甲烷分离，提高合成气(氢气+氮气混合气或氢气+—氧化碳混合气)纯度，降低其中的甲烷含量，使之成为化学合成反应的原料气，生产合成化学品，使之拥有更多的用途迫在眉睫。实践证明，如果合成气压力较高，通过变压吸附等干法净化方法来去除甲烷等惰性气体并非上佳选择。
[0003]因此，高压的含甲烷的合成气的净化分离方法有待研究。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用深冷法净化煤气化的含甲烷合成气的装置和方法，在制得合格合成气的同时，也获得了高纯度甲烷产品。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种合成气的净化分离装置。根据本发明的实施例，包括:换热器组，用于对所述合成气进行第一换热处理，以便得到冷却的第一合成气；甲烷塔再沸器，所述甲烷塔再沸器与所述换热器组相连，用于将所述第一合成气进行降温处理，以便得到第二合成气和热量；第二合成气返回管路，所述第二合成气返回管路与所述换热器组和所述甲烷塔再沸器相连，用于将所述第二合成气输送至所述换热器组，利用所述换热器组进行第二换热处理，以便使所述第二合成气中的甲烷液化，得到气液混合物；气液分离器，所述气液分离器与所述换热器组相连，用于将所述气液混合物进行分离处理，以便得到气相和液相；洗涤塔，所述洗涤塔与所述气液分离器和所述换热器组相连，用于对所述气相进行洗涤处理，以便得到净化后的气相；第一气相管路，所述第一气相管路与所述洗涤塔和所述换热器组相连，用于将所述净化后的气相输送至所述换热器组，利用所述换热器组进行第三换热处理，以便得到复热的气相；甲烷塔，所述甲烷塔与所述气液分离器、所述甲烷塔再沸器、所述洗涤塔和所述换热器组相连，用于对所述液相进行第一精馏处理，以便得到精馏后的液相和精馏后的气相；液相管路，所述液相管路与所述甲烷塔和所述甲烷塔再沸器相连，用于将所述精馏后的液相输送至所述甲烷塔再沸器，利用所述热量进行加热蒸发和第二精馏处理，以便得到富甲烷液体；富甲烷液体管路，所述富甲烷液体复热管路与所述甲烷塔再沸器和所述换热器组相连，用于将所述富甲烷液体输送至所述换热器组，利用所述换热器组进行第四换热处理，以便获得甲烷气；第二气相管路，所述第二气相管路与所述甲烷塔和所述换热器组相连，用于将所述精馏后的气相输送至所述换热器组，利用所述换热器组进行第五换热处理，以便获得燃料气。
[0006]根据本发明实施例的装置，无需外部提供冷源，就可实现含甲烷合成气的精制，同时最大限度的回收其中的甲烷，得到高纯度甲烷产品，并且，装置的结构简单、投资和运行成本低，稳定性好，处理效率高。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的合成气的净化分离装置还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]根据本发明的实施例，该装置进一步包括:预处理单元，用于对所述合成气进行预处理，去除所述合成气中的杂质，以便得到净化后的合成气。
[0009]根据本发明的实施例，所述换热器组包括第一换热器和第二换热器。
[0010]根据本发明的实施例，第一换热器和第二换热器均为板翅式换热器。
[0011 ] 根据本发明的实施例，所述洗涤塔和甲烷塔为板式塔或填料塔。
[0012]根据本发明的实施例，所述甲烷塔再沸器为内置式热虹吸再沸器或外置式热虹吸再沸器。
[0013]根据本发明的实施例，所述甲烷塔进一步包括:冷凝器，所述冷凝器设置在所述甲烷塔的上部，用于对所述精馏后的气相进行冷凝处理，使所述精馏后的气相中的甲烷冷凝液化，并回流与所述富甲烷液体混合。根据本发明的实施例，所述气液分离器与所述甲烷塔通过节流减压阀进行连接。
[0014]根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的装置净化分离合成气的方法，所述合成气含有甲烷。根据本发明的实施例，该方法包括:利用换热器组对所述合成气进行第一换热处理，以便得到冷却的第一合成气；利用甲烷塔再沸器将所述第一合成气进行降温处理，以便得到降温后的第二合成气和热量，其中，所述热量为甲烷塔供热；利用换热器组将所述第二合成气进行第二换热处理，使所述第二合成气中的甲烷液化，以便得到气液混合物；利用气液分离器将所述气液混合物进行分离处理，以便得到气相和液相；利用洗涤塔对所述气相进行洗涤处理，以便得到净化后的气相；利用所述换热器组对所述净化后的气相进行第三换热处理，以便得到复热的气相；利用甲烷塔对所述液相进行第一精馏处理，以便得到精馏后的液相和精馏后的气相；利用甲烷再沸塔将所述精馏后的液相进行加热蒸发和第二精馏处理，以便得到富甲烷液体；利用所述换热器组将所述富甲烷液体进行第四换热处理，以便获得所述甲烷气；以及利用所述换热器组将所述精馏后的气相进行第五换热处理，以便获得燃料气。
[0015]根据本发明实施例的方法，无需外部提供冷源，就可实现含甲烷合成气的精制，同时最大限度的回收其中的甲烷，得到高纯度甲烷产品，并且，该方法的操作简单、投资和运行成本低，安全性好，处理效率高。
[0016]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:对所述合成气进行预处理，去除所述合成气中的杂质，以便得到净化后的合成气。
[0017]根据本发明的实施例，所述第一合成气的温度为-100?-140°C ;所述第二合成气的温度为-110?_150°C ;所述气液混合物的温度为-170?-190°C。
[0018]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0019]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1显示了根据本发明一个实施例的合成气的净化分离装置的结构示意图；
[0021]图2显示了根据本发明一个实施例的净化分离合成气的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0023]在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0024]需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第