一种制取富氢气和液态甲烷的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体分离领域，特别涉及一种从合成氨或甲醇驰放气中制取富氢气和液态甲烧的系统。
【背景技术】
[0002]氨或甲醇都是基本有机化工的重要原料之一，氨或甲醇的合成主要以煤或天然气为原料，经过一定的变换得到合成气，在我国合成氨或制甲醇企业主要以煤为原料，在合成过程中除产生有效组分C0和4外，还产CHjp n2等无效气体，随着反应的进行大量无效组分聚集影响反应的转化率，无效组分需排出装置产生大量的合成氨或甲醇驰放气，驰放气主要组分包括h2，ch4，CO和n2。
[0003]目前，合成氨或甲醇驰放气一般通过膜分离或变压吸法提氢，氢气提取率低，剩余气体中还含有大量h2，ch4作为燃料燃烧，驰放气利用仍处于一种低价值水平上进行，经济效益差，并且还给环境带来污染。
[0004]液态甲烷是一种清洁、高效的能源，并且热值高便于运输，近几年由于天然气需求上升以及价格上涨，管道天然气受管道运输管网的制约，运输成本较高，因此从合成弛放气中分离甲烷和氢气并制取液态甲烷，不仅合成驰放气得到有效利用，经济效益也相当可观。
[0005]申请号为201320852728.8、名称为从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的装置的中国专利，虽然对申请号为201210065876.5、名称为从富甲烷气中脱氢氮并生产液化天然气的工艺和装置的中国专利和申请号为210010291609.5、名称为从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的工艺的中国专利在制冷效果上有一些改善，但是是以消耗外来冷冻水为代价，而冷冻水通过溴化锂冷气机组冷却制得，溴化锂冷气机组工作还需要消耗一部分蒸汽，因此给使用造成一定的局限性，并且造成一种浪费。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种可靠性好、运行成本低、产品纯度高的制取富氢气和液态甲烷的系统。
[0007]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种制取富氢气和液态甲烷的系统，该系统主要包括驰放气净化单元和低温液化分离单元；所述的低温液化分离单元包括液化冷箱系统、混合冷剂循环压缩系统及氮气循环压缩系统；所述的液化冷箱系统包括第一板翅式换热器、第二板翅式换热器、高压精馏塔、低压精馏塔及废气膨胀机；所述的高压精馏塔塔顶设有第一冷凝器，所述的低压精馏塔塔底设有蒸发器、塔顶设有第二冷凝器；所述的混合冷剂循环压缩系统包括一级混合冷剂压缩机、一级冷却器，二级混合冷剂压缩机、二级冷却器及分离器；所述的氮气循环压缩系统所括氮气压缩机和第三冷却器。
[0008]所述的净化单元、第一板翅式换热器热端、低压精馏塔蒸发器、第二板翅式换热器热端、高压精馏塔、节流阀、低压精馏塔依次连接；低压精馏塔底部出料口与第二板翅式换热器热端、节流阀依次连接；低压精馏塔顶部出料口与第二板翅式换热器冷端、废气膨胀机膨胀端、第二板翅式换热器冷端、第一板翅式换热器冷端依次连接；高压精馏塔塔顶出料口与第二板翅式换热器冷端、第一板翅式换热器冷端依次连接。
[0009]所述的氮气压缩机、机后冷却器、第一板翅式换热器热端、第二板翅式换热器热端依次连接；第二板翅式换热器冷端、液氮节流阀、三通管、高压精馏塔冷凝器和低压精馏塔冷凝器连接；所述高压精馏塔冷凝器出气口与低压精馏塔冷凝器出气口、三通管、第一板翅式换热器冷端、第二板翅式换热器冷端、氮气压缩机入口连接；所述的氮气压缩机形成闭式循环系统。
[0010]所述一级混合冷剂压缩机、一级冷却器，二级混合冷剂压缩机、二级冷却器、分离器入口依次连接；所述分离器的液相出口、第一板翅式换热器热端、节流阀、三通管依次连接；所述分离器的气相出口、第一板翅式换热器热端、第二板翅式换热器热端、节流阀、第二板翅式换热器冷端、三通管依次连接；三通管、第一板翅式换热器冷端、一级混合冷剂压缩机入口依次连接；所述的混合冷剂压缩机形成闭式循环系统。
[0011]所述的第一板翅式换热和第二板翅式换热器、蒸发器、第一冷凝器及第二冷凝器均为为真空钎焊板翅式换热器，所述的高压精馏塔和低压精馏塔为填料塔。
[0012]废气膨胀机为气轴膨胀机或油轴膨胀机，包括增压端和膨胀端。
[0013]—种制取富氢气和液态甲烷的方法，该方法包括如下过程:
[0014]合成氨或甲醇弛放气经过净化单元，通过净化单元内的吸附剂吸附后将弛放气中的微量0)2和水脱除，脱除杂质后的弛放气进入第一板翅式换热器冷却至一定温度，进入所述的低压精馏塔蒸发器作为热源进一步被冷却，冷却后进入第二板翅式换热器内冷却，冷却后的气体进入所述的高压精馏塔进行精馏分离，在塔顶得到氢气进入所述的第二板翅式换热器冷端和第一板翅式换热器冷端返流复热得到富氢气产品，高压精馏塔塔底得到ch4纯度较高的液体节流进入所述的低压精馏塔进行精馏分离，在塔底得到纯度较高的液态甲烷，液态甲烷进入第二板翅式换热器热端过冷节流出液化冷箱系统，塔顶得到废气进入所述的第二板翅式换热器冷端复热后进入废气膨胀机膨胀端膨胀制冷，制冷后再次进入第二板翅式换热器冷端复热后进入第一板翅式换热器冷端返流复热出液化冷箱系统，进入所述的废气膨胀机增压端增压；
[0015]所述的混合冷剂循环压缩系统，混合冷剂经过所述的一级混合冷剂压缩机、二级混合冷剂压缩机压缩至一定压力后冷却进入所述分离器，液相冷剂进入所述的第一板翅式换热器冷却至一定温度节流制冷；气相冷剂进入所述的第一板翅式换热器、第二板翅式换热器冷却节流制冷，返流进入所述的第二板翅式换热器，与液相节流后冷剂混合进入所述的第一板翅式换热器复热进入所述的一级混合冷剂压缩机入口，完成混合冷剂制冷循环；
[0016]所述的氮气循环压缩系统，氮气经所述的氮气压缩机压缩至一定压力进入所述的第一板翅式换热器和第二板翅式换热器冷却至一定温度，节流后进入所述的高压精馏塔冷凝器和低压精馏塔冷凝器提供冷量，气化后返流进入所述的第二板翅式换热器和第一板翅式换热器返流复热进入所述的氮气压缩机，完成氮气制冷循环。
[0017]氮气压缩机出口压力为:2.0~3.0MPa;混合冷剂压缩机二段出口压力为
3.0?4.0MPao
[0018]混合冷剂循环压缩系统中所使用冷剂介质为甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷和氮气按一比例混合而成。
[0019]净化单元入口压力为:1.6MPa~7.0MPa ;所述的低压精馏塔压力为0.4-0.8MPa ;所述的废气膨胀机膨胀端出口压力为0.035-0.05MPa。
[0020]本实用新型的技术方案产生的积极效果如下:
[0021]利用低压精馏塔塔顶的废气膨胀制冷，可以减少混合冷剂的循环量，根据不同的原料气组成，可节省电耗约1%~11%。
[0022]通过该两塔流程不仅可得到高纯度的富H2和液化天然气产品，且H jPCH4的回收率高，H2回收率98%，CH 4回收率98.7%。
[0023]本装置产品氢气纯度高，进入目前仅提取&的PSA或膜分离装置，提高了进PSA或膜分离回收氢系统的H2浓度，从而提高装置的氢气回收率，减小PSA或膜分离系统的处理负荷。
[0024]所述的高压精馏塔和低压精馏塔采用填料塔、阻力小、精馏效果好、操作弹性大，适合于变工况操作。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型制取富氢气和液态甲烷的系统的结构示意图。
[0026]图中标注为:1、第一板翅式换热器；2、蒸发器；3、第二板翅式换热器；4、高压精馏塔；5、第二节流阀；6、低压精馏塔；7、第一冷凝器；8、第二冷凝器；9、第一三通管；10、第二三通管；11、第三节流阀；12、第五节流阀；13、第四节流阀；14、废气膨胀机；15、膨胀端；16、增压端；17、第三三通管；18、第一节流阀；19、氮气压缩机；20、第三冷却器；21、一级混合冷剂压缩机；22、一级冷却器；23、二级混合冷剂压缩机；24、二级冷却器；25、分离器；26、净化单元；27、低压精馏塔底部出料口 ；28、低压精馏塔塔顶部出料口 ；29、高压精馏塔塔顶出料口 ；30、第二板翅式换热器的冷端；31、第二板翅式换热器的热端；32、第一板翅式换热器的冷端；33、第一板翅式换热器的热端；34、第一冷凝器出气口 ；35、第二冷凝器出气口 ；36、分离器液相出口 ； 37、分离器气相出口。
【具体实施方式】
[0027]实施例一
[0028]如图1所示，一种制取富氢气和液态甲烷的系统