一种从合成气制取富氢气和一氧化碳的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体低温分离领域，特别涉及一种从合成气中制取富氢气和一氧化碳的系统及方法。
【背景技术】
[0002]⑶和出是化工过程的重要合成原料，被广泛用于一系列有机化工产品和中间体的合成，而CO和出的制取一般以煤、天然气或油为原料，经过一定的方法变换得到，在制取过程中除产生有效组分CO和H2外，还产生一定量的CH4，Ar和N2、C02等杂质以混合物的形式存在，化工合成过程通常需要高纯度的CO，这就需要合适的方法将其混合物分离提纯。
[0003]0)和出的分离方法主要有变压吸附法、膜分离法和低温精馏分离法。膜分离方法由于高效选择性膜的价格高，应用较少。变压吸附法通常用于小型装置，操作灵活可靠，但是随着化工领域大型化的发展，变压吸附在处理大规模气体负荷时，设备多、占地面积大且运行成本高。低温分离法是利用组分之间物性的差异，通过低温精馏的方法进行分离提纯，常用于大型化工领域的⑶和出混合气体分离提纯。
[0004]申请号为201310449360.5、名称为一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置及方法的中国专利和申请号为201420356780.9、名称为深冷法制取纯一氧化碳和富氢气的装置中国专利，在甲烷含量较高的情况下无法获得高纯度CO，而申请号为201510014562.6、名称为一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法和装置的中国专利在提纯分离上进行了一些改进，但是需要增加氮气循环压缩和膨胀机，流程复杂，机器较多，能耗高。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，当合成气中的甲烷含较高时，提供一种能耗低、流程简单的合成气制取富氢气和一氧化碳的系统及方法。
[0007]本发明的技术方案是这样实现的:一种从合成气制取富氢气和一氧化碳的系统，该系统主要包括合成气净化单元、低温液化分离单元、CO产品压缩机，所述的低温液化分离单元包括第一板翅式换热器、第二板翅式换热器、闪蒸分离器、高压精馏塔、低压精馏塔，所述高压精馏塔塔底设置第一蒸发器，所述的低压精馏塔塔底设置第二蒸发器，塔顶设有第一冷凝器，所述的净化单元入口连接第一管道，所述净化单元出口通过第二管道与第一板翅式换热器相连接，所述第一蒸发器的入口通过第三管道与所述第一板翅式换热器相连接，出口通过第四管道与所述第二蒸发器入口相连通;所述第二蒸发器出口通过第五管道与所述第二板翅式换热器相连接，所述第二板翅式换热器通过第六管道与所述闪蒸分离器入口相连接;所述闪蒸分离器上部气相出口通过第七管道经过所述第二板翅式换热器与所述第一板板翅式换热器相连接，所述第一板板翅式换热器与第八管道相连接;所述闪蒸分离器下部液相出口通过第九管道经第一节流阀与三通管连接，所述三通管通过第十管道与所述高压精馏塔上部入口连接;所述三通管通过第十一管道与所述第二板翅式换热器相连接，所述第二板翅式换热器通过第十二管道与所述高压精馏塔中下部入口连接;所述高压精馏塔上部气相出口通过第十三管道经过所述第二板翅式换热器与所述第一板板翅式换热器相连接，所述第一板板翅式换热器与第十四管道相连接;所述高压精馏塔下部液相出口通过第十五管道经过第二节流阀与所述第二板翅式换热器相连接，所述第二板翅式换热器通过第十六管道与所述低压精馏塔入口连接;所述低压精馏塔顶部气相出口通过第十七管道经过所述第二板翅式换热器与所述第一板翅式换热器相连接，所述第一板翅式换热器通过第十八管道与所述CO产品压缩机中部入口连接;所述低压精馏塔底部液相出口通过第十九管道经过所述第二板翅式换热器与所述第一板翅式换热器相连接，所述第一板翅式换热器与第二十管道连接。
[0008]所述CO产品压缩机中部出口通过第二十一管道经过所述第一板翅式换热器与所述第二板翅式换热器相连接，所述第二板翅式换热器通过第二十二管道经过第三节流阀与低压精馏塔第一冷凝器入口连接，所述第一冷凝器出口通过第二十三管道经过所述第二板翅式换热器与所述第一板翅式换热器相连接，所述第一板翅式换热器通过第二十四管道与所述CO产品压缩机入口相连接。
[0009]所述第一板翅式换热、所述第二板翅式换热器、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器及所述第一冷凝器均为为真空钎焊板翅式换热器，所述高压精馏塔和所述低压精馏塔为规整填料塔。
[0010]—种从合成气中制取富氢气和一氧化碳的方法，该方法如下:
高甲烷含量的合成气经过第一管道进入净化单元，通过净化单元内的吸附剂吸附后将合成气中的微量CO2和水脱除，脱除杂质后的合成气通过第二管道进入第一板翅式换热器冷却至一定温度，冷却后通过第三管道进入所述的高压精馏塔第一蒸发器作为热源进一步被冷却，再次冷却后通过第四管道进入所述的低压精馏塔第二蒸发器作为热源被继续冷却，再次冷却后通过第五管道进入第二板翅式换热器内冷却，冷却后的气体通过第六管道进入闪蒸分离器;在闪蒸分离器内进行初步分离，在闪蒸分离器顶部得到富氢气并通过第七管道依次经第二板翅式换热器、第一板翅式换热器返流回收冷量得到富氢气产品，得到复热后的富氢气产品通过第八管道送出外部；闪蒸分离器底部出口得到的富一氧化碳液体通过第九管道经过第一节流阀节流后进入三通管分成两部分，一部分液体通过第十管道直接进入高压精馏塔上部入口进行精馏分离，另一部分液体通过第十一管道进入第二板翅式换热器回收冷量，回收冷量后通过第十二管道进入高压精馏塔中下部入口进行精馏分离；在高压精馏塔内进行精馏分离，在高压精馏塔塔顶得到闪蒸气，闪蒸气通过第十三管道返流依次进入第二板翅式换热器、第一板翅式换热器复热并回收冷量得到闪蒸气产品，得到的闪蒸气产品通过第十四管道送出外部，高压精馏塔塔底得到的CO纯度较高的液体通过第十五管道经第二节流阀节流后进入第二板翅式换热器复热回收冷量，回收冷量后通过第十六管道进入低压精馏塔进行精馏分离;在低压精馏塔底得到甲烷含量较高的废液，废液通过第十九管道返流依次进入第二板翅式换热器、第一板翅式换热器回收冷量并复热，复热后的废气通过第二十管道送出外部，低压精馏塔顶得到高纯度CO通过第十七管道返流依次第二板翅式换热器、第一板翅式换热器回收冷量并复热，复热后的CO产品通过第十八管道进入⑶产品压缩机入口压缩送出外部;进入CO产品压缩机中的一部分CO被压缩至0.5MPa?
0.SMPaW中部抽出通过第二十一管道依次经第一板翅式换热器、第二板翅式换热器被冷却至一定温度，冷却后通过第二十二管道经过第三节流阀节流减压降温，进入低压精馏塔第一冷凝器提供冷量被气化复热，在冷凝器内被复热后的CO通过第二十三管道依次经第二板翅式换热器、第一板翅式换热器回收冷量，回收冷量后通过第二十四管道进入CO产品压缩机入口，完成部分CO循环。
[0011]CO产品压缩机出口压力为:0.5 MPa?3.0MPa;C0产品压缩机用于循环部分抽出压力为:0.5MPa?0.8MPa。
[0012]净化单元入口压力为:3.0MPa?6.0MPa，甲烷含量体积分数为0.5%-10%；所述的高压精馏塔压力为0.9MPa?2.5MPa；所述的低压精馏塔压力为0.2MPa -0.4MPa。
[0013]本发明的技术方案产生的积极效果如下:对于高含甲烷合成气，通过该两塔流程可得到高纯度的富出和