本發(fā)明涉及一種用液氮洗制氨合成氣聯(lián)產(chǎn)LNG的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

在合成氨生產(chǎn)中，原料氣中不可避免地含有惰性氣體CH₄和Ar，惰性氣體在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中既不參與氨合成反應(yīng)，又不能在混合冷卻過(guò)程中被冷凝分離，大部分惰性氣體會(huì)在合成系統(tǒng)聚集，累積量達(dá)到一定程度會(huì)影響N₂和H₂的分壓，進(jìn)而影響氨合成反應(yīng)，增加合成氨生產(chǎn)的能耗，所以到了一定時(shí)候惰性氣體將以弛放氣的形式排向燃料氣系統(tǒng)，讓惰性氣體含量降下來(lái)。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)力度的提升以及LNG下游市場(chǎng)的開發(fā)，合成氨原料氣中CH₄的回收越來(lái)越受到重視。已公開的關(guān)于合成氨合成氣制取LNG的工藝路線基本上為在工藝流程的末端，可以達(dá)到回收CH₄的目的，但是對(duì)于合成單元沒(méi)有任何性能提升，包括氨的合成率和馳放氣中氨的損失量。已公開的工藝路線CH₄回收率低，尤其是在原料氣氫組分多的情況下，CH₄回收率會(huì)更低，并且所得氫氮?dú)庵蠧H₄含量較高，回收到工藝系統(tǒng)后還會(huì)造成CH₄富集。本方法和裝置采用液氮洗加精餾塔工藝，將CH₄回收置于氨合成工藝前段，CH₄回收率可達(dá)99％以上，有效的降低了惰性氣體對(duì)合成氨生產(chǎn)的影響。

中國(guó)專利CN 205048879 U公開了一種液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的裝置，該裝置包括第一級(jí)換熱器、第二級(jí)換熱器、第三級(jí)換熱器、MR壓縮機(jī)單元、氮洗塔、塔頂冷凝器、塔頂分離器、LNG精餾塔及塔底蒸發(fā)器等，在氮洗塔頂?shù)玫胶铣砂痹蠚?，在LNG精餾塔底部得到LNG產(chǎn)品；該裝置單獨(dú)設(shè)置了塔頂冷凝器和塔頂分離器，增加了冷箱內(nèi)配管難度和空間，導(dǎo)致冷箱尺寸變大；該裝置未考慮將合成氨工廠配套空分裝置的液氮冷能利用到液氮洗裝置中，利用液氮冷能將降低裝置制冷機(jī)能耗；該裝置采用MRC制冷工藝,整套裝置的占地面積較大,不適用場(chǎng)地受限的工廠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種用液氮洗制氨合成氣聯(lián)產(chǎn)LNG的裝置及其方法，并且能夠克服以上缺陷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種用液氮洗制氨合成氣聯(lián)產(chǎn)LNG的裝置，包括冷箱單元、循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元、預(yù)冷機(jī)單元、膨脹機(jī)單元，所述冷箱單元包括第一換熱器、第二換熱器、氮洗塔、精餾塔、精餾塔頂冷凝器、精餾塔底蒸發(fā)器、配氮器，所述第一換熱器自上向下依次設(shè)置管口A，管口A1，管口A2；管口B；管口B1,管口C，管口C1；管口D,管口D1；管口E,管口E1；管口F,管口F1；管口G,管口G1；管口H,管口H1；管口J,管口J1；所述第二換熱器自下向上依次設(shè)置管口K,管口K1；管口L,管口L1；管口M,管口M1；管口N,管口N1；管口P,管口P1；管口Q,管口Q1；管口R,管口R1；管口S，管口S1；管口T,管口T1；所述的管口A通過(guò)第一管道經(jīng)切斷閥與界外法蘭相連，管口A1通過(guò)第二管道與精餾塔底蒸發(fā)器入口相連，管口A2通過(guò)第三管道經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥與第二管道相連，管口B通過(guò)第四管道與界外法蘭相連，管口B1通過(guò)第五管道經(jīng)過(guò)配氮器與管口Q1相連，管口Q通過(guò)第六管道與氮洗塔塔頂出口相連，管口C通過(guò)第七管道與界外法蘭相連，管口C1通過(guò)第八管道分成兩路，一路與管口P1相連，一路經(jīng)過(guò)第一節(jié)流閥與配氮器相連，管口P通過(guò)第九管道分成兩路，一路經(jīng)第二節(jié)流閥與氮洗塔上部入口相連，一路經(jīng)第三節(jié)流閥與精餾塔頂冷凝器入口相連，管口D通過(guò)第十三管道經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥與界外法蘭相連，管口D1通過(guò)第十四管道與管口N1相連，管口N通過(guò)第十五管道與精餾塔頂部出口相連，管口E通過(guò)第十六管道與界外法蘭相連，管口E1通過(guò)第十七管道與管口M1相連，管口M通過(guò)第十八管道與界外法蘭相連，管口F通過(guò)第十九管道經(jīng)第三調(diào)節(jié)閥與界外法蘭相連，管口F1通過(guò)第二十管道與管口L1相連，管口L通過(guò)第二十一管道與精餾塔頂冷凝器出口相連，管口J通過(guò)第二十二管道與膨脹機(jī)單元冷卻器出口相連，管口J1通過(guò)第二十三管道與冷氣機(jī)單元冷氣機(jī)進(jìn)口相連，管口H通過(guò)第二十四管道與冷氣機(jī)單元冷氣機(jī)出口相連，管口H1通過(guò)第二十五管道與膨脹機(jī)單元增壓透平膨脹機(jī)入口相連，管口K通過(guò)第二十六管道與膨脹機(jī)單元增壓透平膨脹機(jī)出口相連，管口K1通過(guò)第二十七管道與管口G1相連，管口G通過(guò)第二十八管道與循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元入口緩沖罐入口相連；管口R通過(guò)第三十管道經(jīng)過(guò)第四節(jié)流閥與氮洗塔底部出口相連，管口R1通過(guò)第三十一管道與精餾塔中部進(jìn)口相連，管口S通過(guò)第三十二管道與氮洗塔下部進(jìn)口相連，管口S1通過(guò)第三十三管道與精餾塔底蒸發(fā)器出口相連，管口T通過(guò)第三十四管道與精餾塔底部出口相連，管口T1通過(guò)第三十五管道經(jīng)第四調(diào)節(jié)閥與界外法蘭相連，所述第三十管道位于第四節(jié)流閥之前通過(guò)第三十六管道經(jīng)第五節(jié)流閥與精餾塔上部進(jìn)口相連，所述的循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元末級(jí)冷卻器出口通過(guò)第二十九管道與膨脹機(jī)單元增壓機(jī)入口相連。

作為優(yōu)選：所述第七管道位于進(jìn)冷箱單元之前與第四管道之間連接有第五調(diào)節(jié)閥。

作為優(yōu)選：所述第十九管道位于第三調(diào)節(jié)閥之后與第二十八管道128之間連接有第六調(diào)節(jié)閥。

作為優(yōu)選：所述第三十三管道與第二管道之間連接有第七調(diào)節(jié)閥。

作為優(yōu)選：所述精餾塔、精餾塔頂冷凝器、精餾塔底蒸發(fā)器設(shè)置成為一體式結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選：所述第一換熱器和第二換熱器均為真空釬焊板翅式換熱器，所述精餾塔頂冷凝器和精餾塔底蒸發(fā)器內(nèi)換熱器均為真空釬焊式板翅式換熱器。

作為優(yōu)選：所述氮洗塔和精餾塔為填料塔或板式塔。

作為優(yōu)選：所述循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元為離心式氮?dú)鈮嚎s機(jī)、活塞式氮?dú)鈮嚎s機(jī)或螺桿式氮?dú)鈮嚎s機(jī)中的任意一種。

作為優(yōu)選：所述膨脹機(jī)單元為單膨脹機(jī)組、高低溫膨脹機(jī)組或高低壓膨脹機(jī)組中的任意一組，膨脹機(jī)單元中的透平膨脹機(jī)為帶增壓端的膨脹機(jī)。

一種用液氮洗制氨合成氣聯(lián)產(chǎn)LNG的方法，包括如下步驟：

a)循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元產(chǎn)出的壓縮氮?dú)饨?jīng)第二十九管道進(jìn)入膨脹機(jī)單元增壓機(jī)增壓，增壓冷卻后經(jīng)第二十二管道進(jìn)入冷箱單元中的第一換熱器預(yù)冷，冷卻到一定溫度后出冷箱，通過(guò)第二十三管道進(jìn)入冷氣機(jī)單元進(jìn)一步預(yù)冷，預(yù)冷結(jié)束的壓縮氮?dú)馔ㄟ^(guò)第二十四管道進(jìn)入冷箱單元中的第一換熱器被進(jìn)一步冷卻，然后通過(guò)第二十五管道進(jìn)入膨脹機(jī)單元膨脹制冷，依次通過(guò)第二十六管道、第二換熱器、第二十七管道、第一換熱器復(fù)熱至常溫后出冷箱單元，再通過(guò)第二十八管道進(jìn)入循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元入口緩沖罐；

b)中壓氮?dú)馔ㄟ^(guò)第七管道進(jìn)入冷箱單元，依次通過(guò)第一換熱器、第八管道、第二換熱器被逐級(jí)預(yù)冷、液化及過(guò)冷，通過(guò)第九管道分成兩路，一路經(jīng)第二節(jié)流閥進(jìn)入氮洗塔作為回流液，一路經(jīng)第三節(jié)流閥進(jìn)入精餾塔頂冷凝器提供冷量，從精餾塔頂冷凝器出來(lái)的低溫氮?dú)庖来瓮ㄟ^(guò)第二十一管道、第二換熱器、第二十管道、第一換熱器復(fù)熱至常溫后從冷箱單元出來(lái)，再經(jīng)第三調(diào)節(jié)閥通過(guò)第十九管道分成三路，一路經(jīng)第六調(diào)節(jié)閥去循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元入口緩沖罐作為補(bǔ)充氮?dú)?，一路去冷箱單元作為密封氣，一路送出界區(qū)；

c)原料氣通過(guò)第一管道經(jīng)切斷閥進(jìn)入冷箱單元，通過(guò)第一換熱器預(yù)冷后進(jìn)入精餾塔底蒸發(fā)器提供熱量，通過(guò)第三管道從第一換熱器中抽一股原料氣和通過(guò)第七調(diào)節(jié)閥來(lái)控制精餾塔底蒸發(fā)器出口溫度，原料氣從精餾塔底蒸發(fā)器出來(lái)后通過(guò)第三十三管道至第二換熱器繼續(xù)冷卻，之后通過(guò)第三十二管道進(jìn)入氮洗塔洗滌；

d)氮洗塔頂部富氫尾氣通過(guò)第六管道經(jīng)第二換熱器復(fù)熱后進(jìn)入配氮器，并與通過(guò)第一節(jié)流閥來(lái)的中壓氮?dú)膺M(jìn)行粗配氮，再通過(guò)第五管道經(jīng)第一換熱器復(fù)熱至常溫從冷箱單元出來(lái)后在第四管道中與經(jīng)第五調(diào)節(jié)閥出來(lái)的中壓氮?dú)膺M(jìn)行精配氮，氮洗塔底部富甲烷凝液出塔后分成兩路，一路通過(guò)第三十六管道經(jīng)第五節(jié)流閥進(jìn)入精餾塔頂部參與精餾，一路通過(guò)第三十管道經(jīng)第四節(jié)流閥、第二換熱器復(fù)熱后通過(guò)第三十一管道進(jìn)入精餾塔中部參與精餾；

e)精餾塔頂部富氮尾氣依次通過(guò)第十五管道、第二換熱器、第十四管道、第一換熱器復(fù)熱至常溫從冷箱單元出來(lái)后通過(guò)第十三管道經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥送出界區(qū)，精餾塔底部LNG通過(guò)第三十四管道經(jīng)第二換熱器過(guò)冷，過(guò)冷后的LNG經(jīng)第三十五管道出冷箱單元再經(jīng)第四調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后送出界區(qū)；

f)配套空分裝置出的液氮依次通過(guò)第十八管道、第二換熱器、第十七管道、第一換熱器為裝置提供冷量，復(fù)熱至常溫后通過(guò)第十六管道送出界區(qū)；

g)所述膨脹機(jī)單元為本裝置提供絕大部分冷量，冷量的制取通過(guò)膨脹機(jī)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述預(yù)冷機(jī)單元和配套空分裝置來(lái)的液氮也為工藝過(guò)程提供冷量，所述精餾塔頂冷凝器的冷源由中壓液氮節(jié)流提供，所述精餾塔底蒸發(fā)器的熱源由經(jīng)第一換熱器預(yù)冷后的原料氣提供。

本發(fā)明具有有益效果為：

在氮洗塔中全部的甲烷和惰性氣體均被洗滌分離，使氮洗塔頂部產(chǎn)出的氮?dú)錃鉄o(wú)其他雜質(zhì)組分，對(duì)后續(xù)氨合成工藝的合成效率會(huì)產(chǎn)生積極作用，并且在本裝置內(nèi)即可使氮?dú)錃獾牡獨(dú)浔冗_(dá)到1:3，滿足合成氨原料氣要求，另外，氫氣在氮洗塔中損失少，氫氣回收率可達(dá)99.5％以上；精餾塔底部設(shè)置蒸發(fā)器，用原料氣做熱源，減少了原料氣冷卻所需的冷能，降低裝置能耗；無(wú)需其它外加熱源，工藝組織簡(jiǎn)單；精餾塔頂部設(shè)置冷凝器，可使裝置甲烷回收率達(dá)到99％以上，LNG產(chǎn)品質(zhì)量高；整套裝置設(shè)備數(shù)量少，可最大化撬塊設(shè)計(jì)；相比于MRC工藝，沒(méi)有冷劑儲(chǔ)配區(qū)對(duì)壓縮機(jī)廠房間距的要求，占地面積小，場(chǎng)地受限的工廠本發(fā)明具有較大優(yōu)勢(shì)；本發(fā)明充分利用了配套空分裝置生產(chǎn)的液氮產(chǎn)品，為裝置提供冷量，節(jié)省了膨脹單元的制冷量，降低了裝置能耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1-冷箱單元，2-循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元，3-預(yù)冷機(jī)單元，4-膨脹機(jī)單元，5-第一換熱器，6-第二換熱器，7-氮洗塔，8-精餾塔，9-精餾塔頂冷凝器，10-精餾塔底蒸發(fā)器，11-配氮器,12-配套空分裝置，21-切斷閥,22-第一調(diào)節(jié)閥,23-第一節(jié)流閥,24-第二節(jié)流閥,25-第三節(jié)流閥,27-第二調(diào)節(jié)閥,28-第三調(diào)節(jié)閥,29-第四節(jié)流閥,30-第四調(diào)節(jié)閥,31-第五節(jié)流閥,32-第五調(diào)節(jié)閥,33-第六調(diào)節(jié)閥,34-第七調(diào)節(jié)閥,101-第一管道,102-第二管道,103-第三管道,104-第四管道,105-第五管道,106-第六管道,107-第七管道,108-第八管道,109-第九管道,113-第十三管道,114-第十四管道,115-第十五管道,116-第十六管道,117-第十七管道,118-第十八管道,119-第十九管道,120-第二十管道,121-第二十一管道,122-第二十二管道,123-第二十三管道,124-第二十四管道,125-第二十五管道,126-第二十六管道,127-第二十七管道,128-第二十八管道,129-第二十九管道,130-第三十管道,131-第三十一管道,132-第三十二管道,133-第三十三管道,134-第三十四管道,135-第三十五管道,136-第三十六管道。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1示，一種用液氮洗制氨合成氣聯(lián)產(chǎn)LNG的裝置，包括冷箱單元1、循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2、預(yù)冷機(jī)單元3、膨脹機(jī)單元4，所述冷箱單元1包括第一換熱器5、第二換熱器6、氮洗塔7、精餾塔8、精餾塔頂冷凝器9、精餾塔底蒸發(fā)器10、配氮器11，所述第一換熱器5自上向下依次設(shè)置管口A，管口A1，管口A2；管口B；管口B1,管口C，管口C1；管口D,管口D1；管口E,管口E1；管口F,管口F1；管口G,管口G1；管口H,管口H1；管口J,管口J1；所述第二換熱器6自下向上依次設(shè)置管口K,管口K1；管口L,管口L1；管口M,管口M1；管口N,管口N1；管口P,管口P1；管口Q,管口Q1；管口R,管口R1；管口S，管口S1；管口T,管口T1；所述的管口A通過(guò)第一管道101經(jīng)切斷閥21與界外法蘭相連，管口A1通過(guò)第二管道102與精餾塔底蒸發(fā)器10入口相連，管口A2通過(guò)第三管道103經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥22與第二管道102相連，管口B通過(guò)第四管道104與界外法蘭相連，管口B1通過(guò)第五管道105經(jīng)過(guò)配氮器11與管口Q1相連，管口Q通過(guò)第六管道106與氮洗塔7塔頂出口相連，管口C通過(guò)第七管道107與界外法蘭相連，管口C1通過(guò)第八管道108分成兩路，一路與管口P1相連，一路經(jīng)過(guò)第一節(jié)流閥23與配氮器11相連，管口P通過(guò)第九管道109分成兩路，一路經(jīng)第二節(jié)流閥24與氮洗塔7上部入口相連，一路經(jīng)第三節(jié)流閥25與精餾塔頂冷凝器9入口相連，管口D通過(guò)第十三管道113經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥27與界外法蘭相連，管口D1通過(guò)第十四管道114與管口N1相連，管口N通過(guò)第十五管道115與精餾塔8頂部出口相連，管口E通過(guò)第十六管道116與界外法蘭相連，管口E1通過(guò)第十七管道117與管口M1相連，管口M通過(guò)第十八管道118與界外法蘭相連，管口F通過(guò)第十九管道119經(jīng)第三調(diào)節(jié)閥28與界外法蘭相連，管口F1通過(guò)第二十管道120與管口L1相連，管口L通過(guò)第二十一管道121與精餾塔頂冷凝器9出口相連，管口J通過(guò)第二十二管道122與膨脹機(jī)單元4冷卻器出口相連，管口J1通過(guò)第二十三管道123與冷氣機(jī)單元3冷氣機(jī)進(jìn)口相連，管口H通過(guò)第二十四管道124與冷氣機(jī)單元3冷氣機(jī)出口相連，管口H1通過(guò)第二十五管道125與膨脹機(jī)單元4增壓透平膨脹機(jī)入口相連，管口K通過(guò)第二十六管道126與膨脹機(jī)單元4增壓透平膨脹機(jī)出口相連，管口K1通過(guò)第二十七管道127與管口G1相連，管口G通過(guò)第二十八管道128與循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2入口緩沖罐入口相連；管口R通過(guò)第三十管道130經(jīng)過(guò)第四節(jié)流閥29與氮洗塔7底部出口相連，管口R1通過(guò)第三十一管道131與精餾塔8中部進(jìn)口相連，管口S通過(guò)第三十二管道132與氮洗塔7下部進(jìn)口相連，管口S1通過(guò)第三十三管道133與精餾塔底蒸發(fā)器10出口相連，管口T通過(guò)第三十四管道134與精餾塔8底部出口相連，管口T1通過(guò)第三十五管道135經(jīng)第四調(diào)節(jié)閥30與界外法蘭相連，所述第三十管道130位于第四節(jié)流閥29之前通過(guò)第三十六管道136經(jīng)第五節(jié)流閥31與精餾塔8上部進(jìn)口相連，所述的循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2末級(jí)冷卻器出口通過(guò)第二十九管道129與膨脹機(jī)單元4增壓機(jī)入口相連；所述第七管道107位于進(jìn)冷箱單元1之前與第四管道104之間連接有第五調(diào)節(jié)閥32；所述第十九管道119位于第三調(diào)節(jié)閥28之后與第二十八管道128之間連接有第六調(diào)節(jié)閥33；所述第三十三管道133與第二管道102之間連接有第七調(diào)節(jié)閥34；所述精餾塔8、精餾塔頂冷凝器9、精餾塔底蒸發(fā)器10設(shè)置成為一體式結(jié)構(gòu)；所述第一換熱器5和第二換熱器6均為真空釬焊板翅式換熱器，所述精餾塔頂冷凝器9和精餾塔底蒸發(fā)器10內(nèi)換熱器均為真空釬焊式板翅式換熱器；所述氮洗塔7和精餾塔8為填料塔或板式塔；所述循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2為離心式氮?dú)鈮嚎s機(jī)、活塞式氮?dú)鈮嚎s機(jī)或螺桿式氮?dú)鈮嚎s機(jī)中的任意一種；所述預(yù)冷機(jī)單元3中的預(yù)冷機(jī)為循環(huán)氮?dú)馓峁├淞?，所述膨脹機(jī)單元4為單膨脹機(jī)組、高低溫膨脹機(jī)組或高低壓膨脹機(jī)組中的任意一組，膨脹機(jī)單元4中的透平膨脹機(jī)為帶增壓端的膨脹機(jī)。上述循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2左側(cè)為末級(jí)冷卻器，右側(cè)為入口緩沖罐，膨脹機(jī)單元4從右至左依次為透平膨脹機(jī)、增壓機(jī)和冷卻器。

一種用液氮洗制氨合成氣聯(lián)產(chǎn)LNG的方法，包括如下步驟：

a)循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2產(chǎn)出的壓縮氮?dú)饨?jīng)第二十九管道129進(jìn)入膨脹機(jī)單元4增壓機(jī)增壓，增壓冷卻后經(jīng)第二十二管道122進(jìn)入冷箱單元1中的第一換熱器5預(yù)冷，冷卻到-10℃左右后出冷箱，通過(guò)第二十三管道123進(jìn)入冷氣機(jī)單元3進(jìn)一步預(yù)冷至-30℃左右，預(yù)冷結(jié)束的壓縮氮?dú)馔ㄟ^(guò)第二十四管道124進(jìn)入冷箱單元1中的第一換熱器5被進(jìn)一步冷卻，然后通過(guò)第二十五管道125進(jìn)入膨脹機(jī)單元4膨脹制冷，依次通過(guò)第二十六管道126、第二換熱器6、第二十七管道127、第一換熱器5復(fù)熱至常溫后出冷箱單元1，再通過(guò)第二十八管道128進(jìn)入循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2入口緩沖罐；循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2的出口壓力控制在2.0～3.0MPa(G)的范圍內(nèi)，膨脹機(jī)單元4的膨脹后壓力控制在0.2～0.4MPa(G)的范圍內(nèi)。

b)中壓氮?dú)馔ㄟ^(guò)第七管道107進(jìn)入冷箱單元1，依次通過(guò)第一換熱器5、第八管道108、第二換熱器6被逐級(jí)預(yù)冷、液化及過(guò)冷，通過(guò)第九管道109分成兩路，一路經(jīng)第二節(jié)流閥24進(jìn)入氮洗塔7作為回流液，一路經(jīng)第三節(jié)流閥25進(jìn)入精餾塔頂冷凝器9提供冷量，從精餾塔頂冷凝器9出來(lái)的低溫氮?dú)庖来瓮ㄟ^(guò)第二十一管道121、第二換熱器6、第二十管道120、第一換熱器5復(fù)熱至常溫后從冷箱單元1出來(lái)，再經(jīng)第三調(diào)節(jié)閥28通過(guò)第十九管道119分成三路，一路經(jīng)第六調(diào)節(jié)閥33去循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元2入口緩沖罐作為補(bǔ)充氮?dú)?，一路去冷箱單?作為密封氣，一路送出界區(qū)；控制出精餾塔頂冷凝器9的低溫氮?dú)鉁囟缺染s塔8頂部富氮尾氣溫度低1～2℃。

c)原料氣通過(guò)第一管道101經(jīng)切斷閥21進(jìn)入冷箱單元1，通過(guò)第一換熱器5預(yù)冷后進(jìn)入精餾塔底蒸發(fā)器10提供熱量，通過(guò)第三管道103從第一換熱器5中抽一股原料氣和通過(guò)第七調(diào)節(jié)閥34來(lái)控制精餾塔底蒸發(fā)器10出口溫度比精餾塔8底部溫度高1～2℃，原料氣從精餾塔底蒸發(fā)器10出來(lái)后通過(guò)第三十三管道133至第二換熱器6繼續(xù)冷卻，之后通過(guò)第三十二管道132進(jìn)入氮洗塔7洗滌。

d)氮洗塔7頂部富氫尾氣通過(guò)第六管道106經(jīng)第二換熱器6復(fù)熱后進(jìn)入配氮器11，并與通過(guò)第一節(jié)流閥23來(lái)的中壓氮?dú)膺M(jìn)行粗配氮，控制氫氮比例接近3:1，再通過(guò)第五管道105經(jīng)第一換熱器5復(fù)熱至常溫從冷箱單元1出來(lái)后在第四管道104中與經(jīng)第五調(diào)節(jié)閥32出來(lái)的中壓氮?dú)膺M(jìn)行精配氮，控制氫氮比例為3:1，從而生產(chǎn)出合格的氨合成氣，氮洗塔7底部富甲烷凝液出塔后分成兩路，一路通過(guò)第三十六管道136經(jīng)第五節(jié)流閥31進(jìn)入精餾塔8頂部參與精餾，一路通過(guò)第三十管道130經(jīng)第四節(jié)流閥29、第二換熱器6復(fù)熱后通過(guò)第三十一管道131進(jìn)入精餾塔8中部參與精餾，氮洗塔7采用高效填料塔或篩板塔，氫氣在氮洗塔7中損失少，氫氣回收率可達(dá)99.5％以上。

e)精餾塔8頂部富氮尾氣依次通過(guò)第十五管道115、第二換熱器6、第十四管道114、第一換熱器5復(fù)熱至常溫從冷箱單元1出來(lái)后通過(guò)第十三管道113經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥27送出界區(qū)，精餾塔8底部LNG通過(guò)第三十四管道134經(jīng)第二換熱器6過(guò)冷，過(guò)冷后的LNG經(jīng)第三十五管道135出冷箱單元1再經(jīng)第四調(diào)節(jié)閥30調(diào)節(jié)后送出界區(qū)，精餾塔8的操作壓力控制在0.2～0.5MPa的范圍內(nèi)，甲烷回收率可達(dá)到99％以上，LNG過(guò)冷后溫度控制在-160～-163℃，從而生產(chǎn)出合格的LNG產(chǎn)品，精餾塔8頂生產(chǎn)出合格的富氮尾氣。

f)配套空分裝置12出的液氮依次通過(guò)第十八管道118、第二換熱器6、第十七管道117、第一換熱器5為裝置提供冷量，復(fù)熱至常溫后通過(guò)第十六管道116送出界區(qū)。

g)所述膨脹機(jī)單元4為本裝置提供絕大部分冷量，冷量的制取通過(guò)膨脹機(jī)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述預(yù)冷機(jī)單元3和配套空分裝置12來(lái)的液氮也為工藝過(guò)程提供冷量，所述精餾塔頂冷凝器9的冷源由中壓液氮節(jié)流提供，所述精餾塔底蒸發(fā)器10的熱源由經(jīng)第一換熱器5預(yù)冷后的原料氣提供。

綜上，本發(fā)明能夠高效的回收原料氣中的H₂和CH₄，同時(shí)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的氨合成氣和LNG產(chǎn)品，提高了環(huán)保效益；工藝配置簡(jiǎn)單，裝置占地面積小，降低了經(jīng)濟(jì)投入，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別點(diǎn)在于：當(dāng)原料氣的進(jìn)氣溫度為低溫時(shí)，則原料氣通過(guò)第一管道101經(jīng)切斷閥21進(jìn)入冷箱單元1，從第一換熱器5的中部進(jìn)氣，而原料氣空置的上半部分換熱器通道分配給其它熱物流；這樣既回收了原料氣的冷量，又使換熱器的冷熱流股得到了很好的匹配，降低了裝置能耗。

實(shí)施例3

如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別點(diǎn)在于：當(dāng)實(shí)施例1中的配套空分裝置12沒(méi)有多余液氮輸出，則不設(shè)置液氮復(fù)熱支路，可通過(guò)增加膨脹機(jī)單元制冷量來(lái)彌補(bǔ)液氮復(fù)熱提供的制冷量。

實(shí)施例4

如圖4所示，實(shí)施例2和實(shí)施例3可共存，不設(shè)置液氮復(fù)熱支路，可通過(guò)增加膨脹機(jī)單元制冷量來(lái)彌補(bǔ)液氮復(fù)熱提供的制冷量，同時(shí)低溫原料氣通過(guò)第一管道101經(jīng)切斷閥21進(jìn)入冷箱單元1，從第一換熱器5的中部進(jìn)氣，而原料氣空置的上半部分換熱器通道分配給其它熱物流。

本發(fā)明在氮洗塔中全部的甲烷和惰性氣體均被洗滌分離，氮洗塔頂部產(chǎn)出的氮?dú)錃鉄o(wú)其他雜質(zhì)組分，對(duì)后續(xù)氨合成工藝的合成效率會(huì)產(chǎn)生積極作用，并且在本裝置內(nèi)即可使氮?dú)錃獾牡獨(dú)浔冗_(dá)到1:3，滿足合成氨原料氣要求。另外，氫氣在氮洗塔中損失少，氫氣回收率可達(dá)99.5％以上；精餾塔底部設(shè)置蒸發(fā)器，用原料氣做熱源，減少了原料氣冷卻所需的冷能，降低裝置能耗；無(wú)需其它外加熱源，工藝組織簡(jiǎn)單。精餾塔頂部設(shè)置冷凝器，可使裝置甲烷回收率達(dá)到99％以上，LNG產(chǎn)品質(zhì)量高；精餾塔及其塔頂冷凝器、塔底蒸發(fā)器做成一體式結(jié)構(gòu)，降低了冷箱內(nèi)的配管難度，減少了配管空間，冷箱尺寸小；氮洗塔和精餾塔均采用填料塔或板式塔，精餾效果好，操作彈性大，適用于變工況操作，并且能適應(yīng)液氣比較大的工況；整套裝置設(shè)備數(shù)量少，可最大化撬塊設(shè)計(jì)；相比于MRC工藝，沒(méi)有冷劑儲(chǔ)配區(qū)對(duì)壓縮機(jī)廠房間距的要求，占地面積小，場(chǎng)地受限的工廠本發(fā)明具有較大優(yōu)勢(shì)；充分利用了配套空分裝置生產(chǎn)的液氮產(chǎn)品，為裝置提供冷量，節(jié)省了膨脹單元的制冷量，降低了裝置能耗；本發(fā)明裝置設(shè)置在氨合成單元前端，比傳統(tǒng)的馳放氣回收裝置少了氨回收單元和提氫單元，工藝路線短，設(shè)備少，投資成本低。

上述實(shí)施例僅用于解釋說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對(duì)本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。