甲烷气液化回收装置制造方法

甲烷气液化回收装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种甲烷气液化回收装置，包括主换热器(1)、再沸器(7)、冷剂分离器(9)、富氢分离器(10)、精馏塔(6)、塔顶冷凝器(3)、塔顶分离器、富氢膨胀机(2)和第三节流阀(12)，主换热器内设有换热通道A1、换热通道B1、换热通道C1、换热通道E1、换热通道F1和换热通道G1，塔顶冷凝器内设有换热通道A3、换热通道C3及换热通道D3，再沸器内设有换热通道A7和换热通道B7；主换热器、再沸器、冷剂分离器、富氢分离器、精馏塔、塔顶冷凝器、塔顶分离器及富氢膨胀机间通过管道连接。本实用新型通过上述部件间的配合，在实现甲烷回收的同时，利用带压尾气进行膨胀制冷，为装置提供冷量，降低了能耗。
【专利说明】甲烷气液化回收装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种化工尾气回收装置，具体是一种甲烷气液化回收装置，属于甲烷气液化回收装置【技术领域】。

【背景技术】
[0002]目前，化工厂在生产过程中会产生部分含甲烷的混合尾气，压力为1.6-6.0MPa时，混合尾气中甲烧的体积含量为18-45%,其它气体为氢气、氮气及気气,若将该部分混合尾气直接排放，会造成资源的浪费。
[0003]为了充分利用该部分混合尾气，人们一般会对这部分混合尾气采取如下的方式进行处理:一种是采用传统的办法燃烧混合尾气生产蒸汽，具体是将这部分混合尾气送往燃烧炉，利用燃烧炉生产一部分的蒸汽，但在实际操作过程中，这种做法是极不经济的，仍会造成一定的浪费；另一种是利用甲烷回收装置回收甲烷，但在实际操作时，现有的甲烷回收装置虽然能够实现甲烷的回收，减少了资源的浪费，但在原料气回收甲烷后，带压尾气直接被排出，未利用尾气膨胀机对其进行膨胀制冷，并将其用于提供冷量；同时，塔顶分离器产生的带压尾气也未利用膨胀机膨胀制冷、再次被利用，使得整个回收装置的能耗较大。


【发明内容】

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种甲烷气液化回收装置，在实现甲烷回收的同时，可充分利用带压尾气膨胀制冷为装置提供一部分冷量，降低能耗。
[0005]为了实现上述目的，本甲烷气液化回收装置，包括主换热器、再沸器、冷剂分离器、富氢分离器、精馏塔、塔顶冷凝器、第一节流阀、第二节流阀以及塔顶分离器，还包括富氢膨胀机和第三节流阀，所述主换热器内设有换热通道Al、换热通道B1、换热通道Cl、换热通道D1、换热通道E1、换热通道Fl和换热通道G1，所述塔顶冷凝器内设有换热通道A3、换热通道B3、换热通道C3及换热通道D3，所述再沸器内设有换热通道A7和换热通道B7 ;所述主换热器中换热通道Al的出口与再沸器中换热通道A7的进口连接，换热通道A7的出口与主换热器中换热通道BI的进口连接，换热通道BI的出口与冷剂分离器的侧部连接；所述第一节流阀安装在换热通道BI的出口与冷剂分离器的侧部之间；所述冷剂分离器的上部和下部分别通过管道与主换热器中换热通道Cl的进口连接；所述主换热器中换热通道Fl的出口与富氢分离器侧部连接；所述富氢分离器的下部与精馏塔的侧上部连接，富氢分离器的下部与精馏塔侧上部之间安装有第二节流阀；富氢分离器的上部与塔顶冷凝器中换热通道C3的进口连接，富氢分离器的上部与换热通道C3进口之间安装有第三节流阀；换热通道C3的出口与富氢膨胀机的进口连接，富氢膨胀机的出口与塔顶冷凝器中换热通道D3的进口连接，换热通道D3的出口与主换热器中换热通道Gl的进口连接；所述精馏塔的上部与塔顶冷凝器中换热通道A3的进口连接，换热通道A3的出口与塔顶分离器的侧部连接；所述塔顶分离器的下部与精馏塔的侧上部连接；所述精馏塔的下部分别通过管道与再沸器中换热通道B7的进口及主换热器中换热通道El的进口连接，换热通道B7的出口与精馏塔的侧下部连接。
[0006]进一步，还包括富氮膨胀机，所述富氮膨胀机的进口与塔顶分离器的上部连接，富氮膨胀机的出口与塔顶冷凝器中换热通道B3的进口连接，换热通道B3的出口与主换热器中换热通道Dl的进口连接。
[0007]与现有技术相比，本实用新型先利用主换热器将甲烷、氮气、氩气及氢气的带压原料气进行冷却，此时，大部分甲烷气体及少部分氮气和氩气会被液化，液化后的液体及未液化的气体再经富氢分离器进行分离，可将少部分的甲烷及大部分的氮气、氩气和氢气经塔顶冷凝器、富氢膨胀机及主换热器排出，同时，该部分气体通过膨胀制冷可为塔顶冷凝器和主换热器提供冷量；液化后的液体经精馏塔进行进一步的分离，同时塔顶分离器和塔顶冷凝器及富氢膨胀机的配合可对精馏塔上部排出的甲烷进行进一步的回收，最终可将液体甲烷从精馏塔下部、再经主换热器的换热通道冷却后回收。整个过程依靠排放出带压气体的膨胀制冷及混合冷剂为塔顶冷凝器和主换热器提供冷量，并通过预冷混合冷剂为再沸器提供热量，充分利用自身的资源，在回收液体甲烷的同时，降低了成本，节约了资源，而且可对从塔顶冷凝器中换热通道C3出口流出的带压尾气的膨胀制冷，为装置提供了一定的冷量，降低了能耗。此外，富氮膨胀机可对塔顶分离器产生的尾气进行膨胀制冷，并将制冷后的尾气用于给塔顶冷凝器和主换热器提供冷量，对尾气进行了充分地利用，进一步降低了能耗。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的结构示意图。
[0009]图中:1、主换热器，2、富氢膨胀机，3、塔顶冷凝器，4、富氮膨胀机，5、塔顶分离器，
6、精馏塔，7、再沸器，8、第一节流阀，9、冷剂分离器，10、富氢分离器，11、第二节流阀，12、第三节流阀。

【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0011]如图1所示，本实用新型一种甲烷气液化回收装置，包括主换热器1、再沸器7、冷剂分离器9、富氢分离器10、精馏塔6、塔顶冷凝器3、第一节流阀8、第二节流阀11、塔顶分离器5、富氢膨胀机2和第三节流阀12，所述主换热器I内设有换热通道Al、换热通道B1、换热通道Cl、换热通道Dl、换热通道E1、换热通道Fl和换热通道Gl，所述塔顶冷凝器3内设有换热通道A3、换热通道B3、换热通道C3及换热通道D3，所述再沸器7内设有换热通道A7和换热通道B7 ;所述主换热器I中换热通道Al的出口与再沸器7中换热通道A7的进口连接，换热通道A7的出口与主换热器I中换热通道BI的进口连接，换热通道BI的出口与冷剂分离器9的侧部连接，第一节流阀安装在换热通道BI的出口与冷剂分离器9的侧部之间；所述冷剂分离器9的上部和下部分别通过管道与主换热器I中换热通道Cl的进口连接；所述主换热器I中换热通道Fl的出口与富氢分离器10侧部连接；所述富氢分离器10的下部与精馏塔6的侧上部连接，富氢分离器10的下部与精馏塔6侧上部之间安装有第二节流阀11 ;富氢分离器10的上部与塔顶冷凝器3中换热通道C3的进口连接，富氢分离器10的上部与换热通道C3进口之间安装有第三节流阀12 ;塔顶冷凝器3中换热通道C3的出口与富氢膨胀机2的进口连接，富氢膨胀机2的出口与塔顶冷凝器3中换热通道D3的进口连接，塔顶冷凝器3中换热通道D3的出口与主换热器I中换热通道Gl的进口连接；所述精馏塔6的上部与塔顶冷凝器3中换热通道A3的进口连接，塔顶冷凝器3中换热通道A3的出口与塔顶分离器5的侧部连接；所述塔顶分离器5的下部与精馏塔6的侧上部连接；所述精馏塔6的下部分别通过管道与再沸器7中换热通道B7的进口及主换热器I中换热通道El的进口连接，换热通道B7的出口与精馏塔6的侧下部连接。
[0012]作为本实用新型的改进方式，还可增设富氮膨胀机4，所述富氮膨胀机4的进口与塔顶分离器5的上部连接，富氮膨胀机4的出口与塔顶冷凝器3中换热通道B3的进口连接，换热通道B3的出口与主换热器I中换热通道Dl的进口连接。
[0013]使用时，可将混合冷剂从主换热器I中换热通道Al的进口投入，混合冷剂通过管道依次经换热通道Al —再沸器7的换热通道A7 —主换热器I的换热通道BI被逐步冷却液化，然后通过第一节流阀节流后、再经管道从冷剂分离器9的侧部进入冷剂分离器9进行气液分离。冷剂分离器9下部排出的液体与上部排出气体分别通过管道进入主换热器I的换热通道Cl，均匀混合后进行蒸发制冷为装置提供主要的冷量，复热后通过管道送出装置。
[0014]同时，含有甲烷、氮气、氩气及氢气的带压原料气通过管道进入主换热器I的换热通道Fl被冷却至-160°C左右，大部分甲烷气体及少部分氮气和氩气会被液化，液化后的液体及未液化的气体一同从富氢分离器10的侧部进入内部，并进行气液分离；一方面，未液化的甲烷、氢气、氮气及氩气经富氢分离器10的顶部排出，并通过管道及第三节流阀12节流至一定的压力，然后进入塔顶冷凝器3的换热通道C3为塔顶冷凝器3提供冷量，同时经换热通道C3进入富氢膨胀机2膨胀制冷，获得低温后再经塔顶冷凝器3的换热通道D3进入主换热器I的换热通道Gl为塔顶冷凝器3及主换热器I提供冷量后流出；另一方面，液化后的低温液体经富氢分离器10的下部排出，并通过管道及第二节流阀11节流后进入精馏塔6的侧上部，液体在精馏塔6内由上至下流动与被再沸器7加热的上升热气体进行热交换，利用各种气体沸点的不同实现甲烷与其它气体的分离。热交换产生的含有甲烷、氮气及氩气的气体经精馏塔6上部排出、进入塔顶冷凝器3的换热通道A3被冷却更低的温度，其中部分甲烷、氮气及氩气被液化，然后从侧部进入塔顶分离器5进行气液分离，分离出的液体从塔顶分离器5下部通过管道从精馏塔6的侧上部进入精馏塔6，为精馏塔6提供回流液体；塔顶分离器5上部排出的气体进入富氮膨胀机4膨胀制冷后进入塔顶冷凝器3的换热通道B3为塔顶冷凝器3提供冷量后，接着进入主换热器I的换热通道D1，为主换热器I提供冷量后通过管道出装置。最终液体甲烷会经精馏塔6的下部排出，其中，一部分液体甲烷再通过管道进入再沸器7的换热通道B7，液体被加热蒸发后从精馏塔6的侧下部进入精馏塔6为精馏塔6提供热量另一部分液体甲烷通过管道进入主换热器I的换热通道E1，并被主换热器I提供的冷量过冷后出装置，从而获得较纯的液体甲烷。
[0015]综上所述，该回收装置不仅可以实现甲烷的回收，而且富氢膨胀机2的设置，还可对从塔顶冷凝器3中换热通道C3出口流出的带压尾气进行膨胀制冷，并将制冷后的气体用于给塔顶冷凝器3和主换热器I提供冷量，进而充分利用带压尾气，降低了能耗。此外，富氮膨胀机4可对塔顶分离器产生的尾气进行膨胀制冷，并将制冷后的尾气用于给塔顶冷凝器3和主换热器I提供冷量，对尾气进行了充分地利用，进一步降低了能耗。
【权利要求】
1.一种甲烷气液化回收装置，包括主换热器(I)、再沸器(7)、冷剂分离器(9)、富氢分离器(10)、精馏塔￠)、塔顶冷凝器(3)、第一节流阀(8)、第二节流阀(11)以及塔顶分离器(5)，其特征在于，还包括富氢膨胀机(2)和第三节流阀(12)，所述主换热器(I)内设有换热通道Al、换热通道B1、换热通道Cl、换热通道D1、换热通道E1、换热通道Fl和换热通道G1，所述塔顶冷凝器(3)内设有换热通道A3、换热通道B3、换热通道C3及换热通道D3，所述再沸器(7)内设有换热通道A7和换热通道B7;所述主换热器(I)中换热通道Al的出口与再沸器(7)中换热通道A7的进口连接，换热通道A7的出口与主换热器⑴中换热通道BI的进口连接，换热通道BI的出口与冷剂分离器(9)的侧部连接，换热通道BI的出口与冷剂分离器(9)的侧部之间安装有第一节流阀(8);所述冷剂分离器(9)的上部和下部分别通过管道与主换热器(I)中换热通道Cl的进口连接；所述主换热器(I)中换热通道Fl的出口与富氢分离器(10)侧部连接；所述富氢分离器(10)的下部与精馏塔￠)的侧上部连接，富氢分离器(10)的下部与精馏塔(6)侧上部之间安装有第二节流阀(11);富氢分离器(10)的上部与塔顶冷凝器(3)中换热通道C3的进口连接，富氢分离器(10)的上部与换热通道C3进口之间安装有第三节流阀(12);换热通道C3的出口与富氢膨胀机(2)的进口连接，富氢膨胀机(2)的出口与塔顶冷凝器(3)中换热通道D3的进口连接，换热通道D3的出口与主换热器(I)中换热通道Gl的进口连接；所述精馏塔出)的上部与塔顶冷凝器(3)中换热通道A3的进口连接，换热通道A3的出口与塔顶分离器(5)的侧部连接；所述塔顶分离器(5)的下部与精馏塔￠)的侧上部连接;所述精馏塔出)的下部分别通过管道与再沸器(7)中换热通道B7的进口及主换热器(I)中换热通道El的进口连接，换热通道B7的出口与精馏塔(6)的侧下部连接。
2.根据权利要求1所述的一种甲烷气液化回收装置，其特征在于，还包括富氮膨胀机(4)，所述富氮膨胀机(4)的进口与塔顶分离器(5)的上部连接，富氮膨胀机(4)的出口与塔顶冷凝器(3)中换热通道B3的进口连接，换热通道B3的出口与主换热器(I)中换热通道Dl的进口连接。
【文档编号】F25J3/02GK203949442SQ201420376269
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】吴启 申请人:吴启