专利名称：一种化工尾气的液化分离设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体液化分离设备，特别涉及一种将由混合气体组 成的化工尾气低温液化分离设备。
背景技术：
化工工业生产的尾气，例如生产焦炭、煤气的焦化厂的尾气，煤基合成 油的尾气(或称驰放气)等，通常成分比较复杂，是一种混合气体。例如有 的除含有大量氢气以外，还含有一氧化碳、氮气、曱烷、乙烷、乙烯、丙烷、 丙烯、丁烷及丁烷以上的各种烷烃。这些气体混合物是重要的资源却难以得 到很好的利用，现有的釆用变压吸附、或膜分离的方法都存在回收率低，分 离纯度不高的缺点。本申请人之前曾提出了 "一种空气回热式的矿井瓦斯气
的分离液化方法及设备"的中国发明专利，申请号200810093653.3，该方 法和设备主要用于矿井瓦斯气的分离，其中的设备只包括一个分馏塔，只能 分离得到一种液体产品，无法分离得到多种可利用的产品，也不能处理含有 多种气体的化工工业尾气。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种化工尾气的液化分离设备， 使用该设备能够同时将化工尾气中的多种成分进行分离，得到多种可利用的 产品。分离纯度高、工艺简单，能耗也低。
为解决上述技术问题，本实用新型中的化工尾气液化分离设备，包括压 缩净化设备、液化分离设备及制冷设备，所述压缩净化设备的化工尾气原料 气的输出管路与液化分离设备中换热器的原料输入通道连接，所述液化分离
设备包括换热器和第 一分馏塔，所述换热器的原料气输出通道与位于分馏塔 中部的原料气输入口相连，所述制冷设备的制冷管路与液化分离设备换热器 的制冷通道连接，所述液化分离设备还设有第二分餾塔，该分馏塔顶部具有
冷凝器，同时其顶部还设有气体引出管道；该分馏塔底部具有蒸发器，同时
其底部还设有液态产品引出管道，第二分馏塔中部的的原料气输入口与第一
分馏塔顶部的气体引出管道相连。
作为本实用新型的进一步改进，在此液化分离设备中安装第三分馏塔，
该第三分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶部还设有气体引出管道；分馏塔底
部具有蒸发器，同时底部设有液态产品引出管道，第三分馏塔中部的的原料 气输入口与第二分馏塔顶部的气体引出管道相连。
进一步，所述第二分馏塔顶部的气体引出管道与换热器相连后再与第三 分馏塔中部的原料气输入口相连。
进一步，所述第二分馏塔顶部的气体引出管道将低温气体引回到换热器 后，再连接到膨胀^L，然后再连接到换热器。
进一步，所述第三分馏塔顶部的气体输出管道与换热器相连回收冷量。
进一步，所述第一分馏塔顶部的气体引出管道与换热器相连后再与第二 分馏塔中部的原料气输入口相连。
进一步，所述第一分馏塔顶部的气体引出管道将低温气体引回到换热器
后，再连接到膨胀才几，然后再连接到换热器。
进一步，所述第二分馏塔顶部的气体输出管道与换热器相连回收冷量。 进一步，所述各分馏塔的蒸发器加热管路与制冷介质的预冷管路相连通。
进一步，所述各分馏塔的蒸发器加热管路也可以与原料气预冷管路相连通。
进一步，所述制冷设备为气体膨胀制冷设备或混合制冷剂制冷设备。 进一步，所述压缩净化设备中可以包括压缩机和原料气净化器；所述原 料气净化器可以是分子筛吸附的净化设备，也可以是由胺吸收塔与再生塔所
组成的净化系统。
所述制冷设备可以是膨胀制冷，也可以用混合制冷剂制冷，也可以是液 氮制冷。
本实用新型的有益效果是采用该化工尾气的液化分离设备，可以同时 将化工尾气中含有的多种气体成分进行分离，能够更有效地利用含有各种气 体的化工尾气，同时该设备结构简单，能耗低，有利于推广应用。
图1为本实用新型的一种制冷设备和液化分离设备结构示意图。 图2为本实用新型的另一种制冷设备和液化分离设备结构示意图。 图3为本实用新型中分馏塔的结构示意图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，所举实例只用于解释本
实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。 实施例1
参阅图1,为本实用新型的一种制冷设备和液化分离设备结构示意图。 液化分离设备包括三级换热器1、 2、 3和分馏塔4、 5;分馏塔4顶部有 冷凝器6，塔底部有蒸发器7;分馏塔5顶部有冷凝器8,塔底部有蒸发器9; 冷凝器6、 8的制冷管道与制冷系统的管道相连；蒸发器7的加热管道与热 氮气的管道相连；蒸发器9的加热管道与换热器1的原料气出口管道相连； 原料气管道依次与换热器1、蒸发器9的加热管道相连，然后再与分馏塔4 中部连接；分馏塔4顶部的气体管道再依次与换热器2、 3的原料气管道相 连；分馏塔4底部的液体管道依次与液体泵10、储罐11连接；换热器3的 原料气管道再通过减压阀门12与分馏塔5的中部相连；分馏塔5顶部有气 体管道依次与换热器3、 2、 l相连；分馏塔5底部还有液体管路与液体储罐 13相连。
本实用新型实施例1的制冷设备为液氮制冷系统，采用了一台液氮气液 分离器14、空气加热器15、热媒加热器16。液氮气液分离器14的液体管道
依次与冷凝器8、 6的制冷管道相连接；然后再依次通过换热器2、 l的制冷 气管道和液氮气液分离器14的气体管道汇合，并依次连接到空气加热器15、 热媒加热器16，再连接到蒸发器7的加热管道；蒸发器7的加热管道再与热 媒加热器16的气体管道相连接；然后再连接到净化系统的再生气体管路； 净化系统采用了常规的分子筛吸附系统，这里不再叙述。 液化分离工艺步骤如下
1、 将化工尾气净化、干燥去除二氧化碳和水分；
2、 将干燥、净化后的化工尾气通入换热器1,使其温度冷却到摄氏负 40度左右；
3、 将降温后的化工尾气通入第二分馏塔5的蒸发器9加热管道，为其 提供热量，同时气体温度进一步冷却至-60。C -80。C,气体中一部分冷却为 液体；
4、 再将冷却后的化工尾气通入第一分馏塔4的中部，经分馏塔底部的 蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交 换，在分馏塔4的顶部得到氢气、 一氧化碳、氮气、曱烷、乙烯及少量乙烷 等气体，分馏塔4的底部得到大部分乙烷和丙烷、丙烯、丁烷及以上的液化 石油气产品。
5、 将液化石油气产品用泵10加压输送到储罐11中储存。
6、 将从第一分馏塔4顶部分离出的气体引入换热器2、 3中，继续冷却 到-160。C以下，经过阀门减压温度继续降低后，再通入第二分馏塔5的中部。
7、 在第二分馏塔5中，经分馏塔底部的蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的 冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在分馏塔5的顶部得到氬 气、 一氧化碳、氮气等气体，分馏塔5的底部得到几乎全部的液体曱烷，并 含有少量的乙烷和很少量的一氧化碳的低温液化天然气液体。
8、 将液化天然气液体产品输送到储罐13中储存。
上述液化分离过程中所需要的冷量是由液氮制冷系统提供的，液氮制冷 系统的工艺步骤如下
1、首先，液氮经管道进入液氮气液分离器14,液氮蒸汽从气液分离器 14的顶部出来，进入空气加热器15加热，液体氮则/人气液分离器14的底部 出来，依次经过冷凝器8、 6的制冷管道，为冷凝器提供冷量。
2、 液氮从冷凝器8、 6的制冷管道出来，已经蒸发为冷氮气，再经过换 热器2、 l回收冷量，然后与气液分离器14的顶部出来的氮气汇合，进入空 气加热器15加热。
3、 从空气加热器15出来的是常温氮气，再进入热i某加热器16进一步 加热，温度升高到7(TC至80。C，然后进入第一分馏塔4的蒸发器7，为其提 供热量，同时氮气温度下降。
4、 然后氮气再进入热纟某加热器16进一步加热，温度升高到250。C，送 到净化系统的分子篩塔，做为再生气体。
实施例2
参见图2 ，为本实用新型的另 一种制冷设备和液化分离设备结构示意图。
其液化分离部分的换热器、分馏塔与实施例1中基本相同，不再重复说明。
不同之处在于，制冷系统采用了混合制冷剂制冷的方法，混合制冷剂系统17
是成熟的现有技术，在这里不需要叙述。只是在设备上，分馏塔的冷凝器6、
8的制冷介质管路是与混合制冷剂制冷设备的制冷管路连通，而不是像实施
例l那样，与液氮管路相连通。此外，混合制冷系统是封闭式循环系统，制
冷剂从换热器出来要重新回到制冷机。因此，蒸发器7的加热和分子筛的再
生需要另外由其它气体经过加热器16加热后来实现。
图3所示为该实用新型所述分馏塔的结构示意图，图中分镏塔的中部设 有混合气体引入管道17，顶部设有冷凝器18,同时还设有气体引出管道19, 底部设有蒸发器20，同时还设有液体产品引出管道21。
以上所述^f又为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡 在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种化工尾气液化分离设备，包括压缩净化设备、液化分离设备及制冷设备，所述压缩净化设备的化工尾气原料气的输出管路与液化分离设备中换热器的原料输入通道连接，所述液化分离设备包括换热器和第一分馏塔，所述换热器的原料气输出通道与位于第一分馏塔中部的原料气输入口相连，所述制冷设备的制冷管路与液化分离设备换热器的制冷通道连接，其特征在于所述液化分离设备还设有第二分馏塔，该分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶部还设有气体引出管道；该分馏塔底部具有蒸发器，同时其底部还设有液态产品引出管道，第一分馏塔顶部的气体引出管道与第二分馏塔中部的原料气输入口相连。
2、 根据权利要求1所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述液化分离设备还设有第三分馏塔，该分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶 部还设有气体引出管道；该分馏塔底部具有蒸发器，同时其底部还设有液态 产品引出管道，第二分馏塔顶部的气体引出管道与第三分馏塔中部的原料气 输入口相连。
3、 根据权利要求2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述第二分馏塔顶部的气体引出管道与换热器相连后再与第三分馏塔中部的原料气输入口相连。
4、 根据权利要求3所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述第二分馏塔顶部的气体引出管道将低温气体引回到换热器后，再连接到 膨胀机，然后再连接到换热器。
5、 根据权利要求2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述第三分馏塔顶部的气体输出管道与换热器相连回收冷量。
6、 根据权利要求1所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述第一分馏塔顶部的气体引出管道与换热器相连后再与第二分馏塔中部 的原料气输入口相连。
7、 根据权利要求6所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述第一分馏Jt荅顶部的气体引出管道将低温气体引回到换热器后，再连接到 膨胀机，然后再连接到换热器。
8、 根据权利要求1所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在于， 所述第二分馏^^顶部的气体输出管道与换热器相连回收冷量。
9、 根据权利要求1或2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在 于，所述各分馏塔的蒸发器加热管路与制冷介质的预冷管路相连通。
10、 根据权利要求1或2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在 于，所述压缩净化设备的原料气管道与液化分离设备中的换热器的原料气热 介质通道连接，制冷设备与液化分离设备的换热器制冷介质通道连接。
11、 根据权利要求1或2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在 于，所述压缩净化设备包括压缩机和原料气净化器；所述原料气净化器是分 子筛吸附的净化设备，或者是由胺吸收塔与再生塔所组成的净化系统。
12、 根据权利要求1或2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在 于，所述各分馏i荅的冷凝器的制冷介质管路与换热器的制冷介质管路连通； 分馏塔底部的液体管路可将液体S1入到液体储槽中。
13、 根据权利要求1或2所述的一种化工尾气液化分离设备，其特征在 于，所述制冷设备可以是氮气膨胀制冷或者氮、曱烷膨胀制冷，也可以用混 合制冷剂制冷，也可用液氮制冷。
专利摘要本实用新型公开了一种化工尾气的液化分离设备，该液化分离设备中存在第二分馏塔，该分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶部还设有气体引出管道；该分馏塔底部具有蒸发器，同时其底部还设有液态产品引出管道。使用这种设备可以将化工尾气中的多种成分进行分离，能够更有效地利用含有各种气体的化工尾气，设备结构简单，能耗低，适于推广。
文档编号F25J3/02GK201212765SQ20082010846
公开日2009年3月25日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者杨克剑 申请人:北京国能时代能源科技发展有限公司;杨克剑