一種氮循環(huán)工藝制取co的系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)及其方法。其系統(tǒng)包括脫氫塔、脫氮塔、脫甲烷塔、換熱器、閃蒸罐、變壓吸附器、換熱器、增壓閥、膨脹機、節(jié)流閥。本發(fā)明適用于制取CO氣體。用管道依次連接各種設(shè)備。用氮循環(huán)代替CO循環(huán)，系統(tǒng)能耗可降低5%以上，其制造難度低，而且更加安全；氮循環(huán)壓縮機及膨脹機成本遠低于CO循環(huán)機及膨脹機成本，而且運行維護費用更低。
【專利說明】—種氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制取CO的系統(tǒng)及方法，特別是針對采用氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)通常乙二醇深冷分離裝置均采用的傳統(tǒng)流程圖見附圖2，傳統(tǒng)流程為:凈化的合成氣與由PSA來的增壓解析氣及經(jīng)壓縮的閃蒸氣匯合，進入冷箱，經(jīng)El、E2冷卻后，進入VOl閃蒸罐閃蒸，氣體復(fù)溫后進入PSA提氫，提氫剩余解析氣壓縮并入合成氣進冷箱；液體節(jié)流進入T02塔脫氫，脫氫塔出來的閃蒸氣復(fù)溫，壓縮并入合成氣進冷箱形成循環(huán)；液體節(jié)流進入T04脫氮塔脫氮，在其頂部得到富氮氣，與脫甲烷塔來的富甲烷液體匯合，復(fù)溫作為燃燒氣去用戶管網(wǎng)；T04底部的富CO液體節(jié)流，進入T03脫甲烷塔，脫除甲烷后，與膨脹后CO氣體及降壓蒸發(fā)的CO氣體匯合，復(fù)溫，再壓縮，壓縮后，除抽取部分CO作為產(chǎn)品，其余進入冷箱，分別作為各蒸發(fā)器及冷凝器的熱源和冷源。為彌補系統(tǒng)的復(fù)熱不足損失，需采用CO膨脹機膨脹制冷，也有采用外部補充液氮彌補復(fù)熱不足損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)及其方法。
[0004]一種采用氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)包括脫氫塔、脫氮塔、脫甲烷塔、第一換熱器、第二換熱器、第一閃蒸罐、第二閃蒸罐、變壓吸附器、第三換熱器、第四換熱器、第五換熱器、第六換熱器、第一增壓閥、第二增壓閥、第三增壓閥、膨脹機、第一節(jié)流閥、第二節(jié)流閥、第三節(jié)流閥、第四節(jié)流閥、第五節(jié)流閥、第六節(jié)流閥、第七節(jié)流閥、第八節(jié)流閥；脫氫塔第一出口經(jīng)第三節(jié)流閥與脫氮塔以管道相連，脫氮塔第一出口依次經(jīng)過第三換熱器、第七節(jié)流閥與脫甲烷塔以管道相連，脫甲烷塔第一出口經(jīng)第四換熱器與第二閃蒸罐以管道連通，脫甲烷塔與第六換熱器通過管道循環(huán)連通，脫氮塔經(jīng)過第八節(jié)流閥、第五節(jié)流閥與第二閃蒸罐連通，第一換熱器通過第五節(jié)流閥與第二閃蒸罐連通，脫氫塔依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、第一增壓閥、第二換熱器、第一換熱器、第一閃蒸罐、第一節(jié)流閥與脫氫塔以管道連通，脫氫塔與第一換熱器通過管道循環(huán)連通，第一閃蒸罐依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、變壓吸附器、第二增壓閥、第二換熱器、第一換熱器、第一閃蒸罐以管道循環(huán)連通，第一閃蒸罐依次經(jīng)第二節(jié)流閥、第一換熱器以管道與脫氫塔連通，第一換熱器與第二換熱器以管道連通，第二換熱器與第三增壓閥循環(huán)連通，脫氮塔與第五換熱器通過管道循環(huán)連通，脫氮塔與第三換熱器以管道連通，第二換熱器依次與膨脹機、第五換熱器、第四節(jié)流閥、第三換熱器、第二換熱器以管道構(gòu)成循環(huán)連通，第二換熱器依次與膨脹機、第六換熱器、第四換熱器、第二換熱器以管道構(gòu)成循環(huán)連通。
[0005]所述系統(tǒng)的氮循環(huán)工藝制取CO的方法是:凈化的合成氣與增壓的解析氣及由變壓吸附器來的增壓解析氣匯合，經(jīng)第一換熱器、第二換熱器冷卻后，進入第一閃蒸罐閃蒸；氣體復(fù)溫后進入變壓吸附器提氫，提氫剩余解析氣壓縮并入合成氣進第一換熱器冷卻，液體經(jīng)過第一節(jié)流閥進入脫氫塔脫氫；脫氫塔出來的閃蒸氣進入脫氮塔脫氮氣，在其頂部得到富氮氣，與脫甲烷塔出來的富甲烷液體匯合，復(fù)溫作為燃燒氣去用戶管網(wǎng)；底部液體進入脫甲烷塔脫甲烷，脫除甲烷后，得到CO產(chǎn)品，為彌補系統(tǒng)的復(fù)熱不足損失，采用氮氣循環(huán)分別用于各蒸發(fā)器及冷凝器的熱源和冷源以及氮氣膨脹機膨脹制冷。
[0006]本方法的優(yōu)點:深冷區(qū)域，由于N及CO飽和溫度很接近，因此深度分離最好是降低操作壓力，以實現(xiàn)節(jié)能降耗。因此傳統(tǒng)流程均將N、C0分離塔操作壓力降低，這樣，為滿足產(chǎn)品CO壓力的需求，必須對分離出來的CO產(chǎn)品加壓，同時由于冷箱內(nèi)各工藝單元冷凝蒸發(fā)的需求，及彌補復(fù)熱損失的要求，就均采用CO循環(huán)工藝；典型的合成氣制乙二醇的H2與CO分離要求產(chǎn)品CO壓力5.5bar，含氮無要求或粗分離即可。因此，該種工藝就可采用氮氣循環(huán)代替CO循環(huán)，實現(xiàn)其工藝要求的分離效果；由于制取產(chǎn)品CO不需要降壓分離再壓縮，因此，系統(tǒng)能耗可降低5%以上；采用氮循環(huán)壓縮工藝代替CO循環(huán)壓縮工藝，無論循環(huán)壓縮機或膨脹機，其制造難度低，而且更加安全；氮循環(huán)壓縮機及膨脹機成本遠低于CO循環(huán)機及膨脹機成本，而且運行維護費用更低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為氮循環(huán)工藝制取CO系統(tǒng)流程圖；
圖2為傳統(tǒng)CO循環(huán)工藝制取CO系統(tǒng)流程圖；
圖中，脫氫塔1、脫氮塔2、脫甲燒塔3、第一換熱器4、第二換熱器5、第一閃蒸罐6、第二閃蒸罐7、變壓吸附器8、第三換熱器9、第四換熱器10、第五換熱器11、第六換熱器12、第一增壓閥13、第二增壓閥14、第三增壓閥15、膨脹機16、第一節(jié)流閥17、第二節(jié)流閥18、第三節(jié)流閥19、第四節(jié)流閥20、第五節(jié)流閥21、第六節(jié)流閥22、第七節(jié)流閥23、第八節(jié)流閥24。

【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，一種采用氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)包括脫氫塔1、脫氮塔2、脫甲烷塔3、第一換熱器4、第二換熱器5、第一閃蒸罐6、第二閃蒸罐7、變壓吸附器8、第三換熱器
9、第四換熱器10、第五換熱器11、第六換熱器12、第一增壓閥13、第二增壓閥14、第三增壓閥15、膨脹機16、第一節(jié)流閥17、第二節(jié)流閥18、第三節(jié)流閥19、第四節(jié)流閥20、第五節(jié)流閥21、第六節(jié)流閥22、第七節(jié)流閥23、第八節(jié)流閥24 ;脫氫塔I第一出口經(jīng)第三節(jié)流閥19與脫氮塔2以管道相連，脫氮塔2第一出口依次經(jīng)過第三換熱器9、第七節(jié)流閥23與脫甲烷塔3以管道相連，脫甲烷塔3第一出口經(jīng)第四換熱器10與第二閃蒸罐7以管道連通，脫甲烷塔3與第六換熱器12通過管道循環(huán)連通，脫氮塔2經(jīng)過第八節(jié)流閥24、第五節(jié)流閥21與第二閃蒸罐7連通，第一換熱器4通過第五節(jié)流閥21與第二閃蒸罐7連通，脫氫塔I依次經(jīng)過第一換熱器4、第二換熱器5、第一增壓閥17、第二換熱器5、第一換熱器4、第一閃蒸罐6、第一節(jié)流閥17與脫氫塔I以管道連通，脫氫塔I與第一換熱器4通過管道循環(huán)連通，第一閃蒸罐6依次經(jīng)過第一換熱器4、第二換熱器5、變壓吸附器8、第二增壓閥18、第二換熱器5、第一換熱器4、第一閃蒸罐6以管道循環(huán)連通，第一閃蒸罐6依次經(jīng)第二節(jié)流閥18、第一換熱器4以管道與脫氫塔I連通，第一換熱器4與第二換熱器5以管道連通，第二換熱器5與第三增壓閥15循環(huán)連通，脫氮塔2與第五換熱器11通過管道循環(huán)連通，脫氮塔2與第三換熱器9以管道連通，第二換熱器5依次與膨脹機16、第五換熱器11、第四節(jié)流閥20、第三換熱器9、第二換熱器5以管道構(gòu)成循環(huán)連通，第二換熱器5依次與膨脹機16、第六換熱器12、第四換熱器10、第二換熱器5以管道構(gòu)成循環(huán)連通。
[0009]如圖1所示，所述系統(tǒng)的氮循環(huán)工藝制取CO的方法是:凈化的合成氣與增壓的解析氣及由變壓吸附器8來的增壓解析氣匯合，經(jīng)第一換熱器4、第二換熱器5冷卻后，進入第一閃蒸罐6閃蒸；氣體復(fù)溫后進入變壓吸附器8提氫，提氫剩余解析氣壓縮并入合成氣進第一換熱器4冷卻，液體經(jīng)過第一節(jié)流閥17進入脫氫塔I脫氫；脫氫塔2出來的閃蒸氣進入脫氮塔2脫氮氣，在其頂部得到富氮氣，與脫甲烷塔3出來的富甲烷液體匯合，復(fù)溫作為燃燒氣去用戶管網(wǎng)；底部液體進入脫甲烷塔3脫甲烷，脫除甲烷后，得到CO產(chǎn)品，為彌補系統(tǒng)的復(fù)熱不足損失，采用氮氣循環(huán)分別用于各蒸發(fā)器及冷凝器的熱源和冷源以及氮氣膨脹機膨脹制冷。
【權(quán)利要求】
1.一種采用氮循環(huán)工藝制取CO的系統(tǒng)，其特征在于包括脫氫塔(I)、脫氮塔(2)、脫甲烷塔(3)、第一換熱器(4)、第二換熱器(5)、第一閃蒸罐(6)、第二閃蒸罐(7)、變壓吸附器(8)、第三換熱器(9)、第四換熱器(10)、第五換熱器(11)、第六換熱器(12)、第一增壓閥(13)、第二增壓閥(14)、第三增壓閥(15)、膨脹機(16)、第一節(jié)流閥(17)、第二節(jié)流閥(18)、第三節(jié)流閥(19)、第四節(jié)流閥(20)、第五節(jié)流閥(21)、第六節(jié)流閥(22)、第七節(jié)流閥(23)、第八節(jié)流閥(24);脫氫塔(I)第一出口經(jīng)第三節(jié)流閥(19)與脫氮塔(2)以管道相連，脫氮塔(2)第一出口依次經(jīng)過第三換熱器(9)、第七節(jié)流閥(23)與脫甲烷塔(3)以管道相連，脫甲烷塔(3)第一出口經(jīng)第四換熱器(10)與第二閃蒸罐(7)以管道連通，脫甲烷塔(3)與第六換熱器(12)通過管道循環(huán)連通，脫氮塔(2)經(jīng)過第八節(jié)流閥(24)、第五節(jié)流閥(21)與第二閃蒸罐(7)連通，第一換熱器(4)通過第五節(jié)流閥(21)與第二閃蒸罐(7)連通，脫氫塔(I)依次經(jīng)過第一換熱器(4)、第二換熱器(5)、第一增壓閥(17)、第二換熱器(5)、第一換熱器(4)、第一閃蒸罐(6)、第一節(jié)流閥(17)與脫氫塔(I)以管道連通，脫氫塔(I)與第一換熱器(4)通過管道循環(huán)連通，第一閃蒸罐(6)依次經(jīng)過第一換熱器(4)、第二換熱器(5)、變壓吸附器(8)、第二增壓閥(18)、第二換熱器(5)、第一換熱器(4)、第一閃蒸罐(6)以管道循環(huán)連通，第一閃蒸罐(6)依次經(jīng)第二節(jié)流閥(18)、第一換熱器(4)以管道與脫氫塔(I)連通，第一換熱器(4)與第二換熱器(5)以管道連通，第二換熱器(5)與第三增壓閥(15)循環(huán)連通，脫氮塔(2 )與第五換熱器(11)通過管道循環(huán)連通，脫氮塔(2 )與第三換熱器(9 )以管道連通，第二換熱器(5)依次與膨脹機(16)、第五換熱器(11)、第四節(jié)流閥(20)、第三換熱器(9)、第二換熱器(5)以管道構(gòu)成循環(huán)連通，第二換熱器(5)依次與膨脹機(16)、第六換熱器(12)、第四換熱器(10)、第二換熱器(5)以管道構(gòu)成循環(huán)連通。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的氮循環(huán)工藝制取CO的方法，其特征在于凈化的合成氣與增壓的解析氣及由變壓吸附器(8)來的增壓解析氣匯合，經(jīng)第一換熱器(4)、第二換熱器(5)冷卻后，進入第一閃蒸罐(6)閃蒸；氣體復(fù)溫后進入變壓吸附器(8)提氫，提氫剩余解析氣壓縮并入合成氣進第一換熱器(4)冷卻，液體經(jīng)過第一節(jié)流閥(17)進入脫氫塔(I)脫氫；脫氫塔(2)出來的閃蒸氣進入脫氮塔(2)脫氮氣，在其頂部得到富氮氣，與脫甲烷塔(3)出來的富甲烷液體匯合，復(fù)溫作為燃燒氣去用戶管網(wǎng)；底部液體進入脫甲烷塔(3)脫甲烷，脫除甲烷后，得到CO產(chǎn)品，為彌補系統(tǒng)的復(fù)熱不足損失，采用氮氣循環(huán)分別用于各蒸發(fā)器及冷凝器的熱源和冷源以及氮氣膨脹機膨脹制冷。
【文檔編號】C01B31/18GK104326472SQ201410562280
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】章有虎, 陳環(huán)琴, 王晉, 茍文廣 申請人:杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司