本發(fā)明涉及合成氨原料氣的凈化處理領(lǐng)域，特別是涉及一種利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

合成氨工藝需要的原料氣包括氮?dú)夂蜌錃?，氮?dú)浔壤?:1左右，如果合成氨的原料氣中含有液化天然氣和一氧化碳，會(huì)導(dǎo)致合成氨催化劑中毒，因此在獲得合成氨原料氣時(shí)，不但要控制氮?dú)浔壤?，同時(shí)還要控制原料氣中的有害介質(zhì)。

焦?fàn)t氣中富含甲烷、一氧化碳、氫氣、氮?dú)?，在利用焦?fàn)t氣做合成氨的原料氣時(shí)，必須脫除焦?fàn)t氣中的甲烷和一氧化碳組分。通過低溫液氮洗的方式可以脫除焦?fàn)t氣中的甲烷和一氧化碳，因此液氮洗是凈化合成氨原料氣的重要方式?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中合成氨系統(tǒng)與液氮洗系統(tǒng)通過管路連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜合成氨系統(tǒng)因檢修或其他原因停車時(shí)，液氮洗系統(tǒng)也不得不停車，這樣帶來很多不必要的損失，特別是冷箱停車后啟動(dòng)需要大量時(shí)間及能源，現(xiàn)有技術(shù)中，缺乏當(dāng)合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的液氮洗系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的，流程可以切換的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，包括：

用于使原料氣初步降溫的第一換熱器，與原料氣氣源通過管路連接；

用于使初步降溫的原料氣再次降溫的第二換熱器，與第一換熱器通過管路連接；

用于使再次降溫后的原料氣脫氫并氣液分離的脫氫塔，與第二換熱器通過管路連接；

用于對(duì)原料氣分離出的氣相進(jìn)行氮洗并排出氮?dú)錃獾牡此?，與脫氫塔的氣相排出口通過管路連接；

對(duì)原料氣分離出的液相以及氮洗塔排出的液相進(jìn)行精餾處理并排出液化天然氣以及富一氧化碳?xì)獾募淄樗?，與分離器的液相排出口以及氮洗塔的液相排出口通過管路連接；

用于提供冷量的氮?dú)庵评湎到y(tǒng)，所述氮?dú)庵评湎到y(tǒng)包括用于壓縮氮?dú)獾牡獨(dú)鈮嚎s機(jī)單元，氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元通過第一管路向甲烷塔、脫氫塔輸送被壓縮的氮?dú)?，甲烷塔、脫氫塔排出的氮?dú)馔ㄟ^第二管路輸至氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元，

氮?dú)庠诘獨(dú)鈮嚎s機(jī)單元與甲烷塔、脫氫塔之間循環(huán)，第一管路依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器，第二管路依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第一管路中的氮?dú)庠诘谝粨Q熱器、第二換熱器、第三換熱器冷卻，第二管路中的氮?dú)庠诘谌龘Q熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量；

中壓氮?dú)廨斎牍埽鲋袎旱獨(dú)廨斎牍芘c中壓氮?dú)鈿庠催B接，所述中壓氮?dú)廨斎牍芙?jīng)過第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器后與氮洗塔連接，中壓氮?dú)廨斎牍芡ㄟ^第一輸入管與第一管路連通，第一輸入管與第一管路連通點(diǎn)位于氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元與第一換熱器之間，第一輸入管上設(shè)置有第一閥。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，中壓氮?dú)廨斎牍芡ㄟ^第二輸入管與第一管路連通，第二輸入管與第一管路連通點(diǎn)位于氮洗塔與第三換熱器之間，第二輸入管上設(shè)置有第二閥。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，中壓氮?dú)廨斎牍苌习惭b第三閥，所述第三閥位于氮洗塔與第三換熱器之間。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，氮洗塔的氮?dú)錃馀懦隹谂c第四管路連通，第四管路依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，脫氫塔的氣相排出口通過第三管路連接氮洗塔，第三管路通過第三換熱器，以使第三管路中的氣相被冷卻。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，甲烷塔的液化天然氣排出口與液化天然氣排出管連通，液化天然氣排出管經(jīng)過第二換熱器后與第一節(jié)流閥的入口連通，以使液化天然氣排出管中的液化天然氣通過第二換熱器冷卻降溫后通過第一節(jié)流閥節(jié)流冷卻降溫。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，還包括用于提供冷量的冷劑制冷系統(tǒng)，所述冷劑制冷系統(tǒng)包括冷劑壓縮機(jī)單元以及第二節(jié)流閥、第三節(jié)流閥，冷劑壓縮機(jī)單元通過第五管路向第二節(jié)流閥輸送被壓縮的氣相制冷劑，氣相制冷劑被第二節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第七管路返回冷劑壓縮機(jī)單元，第五管路依次經(jīng)過第一換熱器、甲烷塔的塔底再沸器、第二換熱器后與第二節(jié)流閥的進(jìn)口連通，第七管路依次經(jīng)過第二換熱器與第一換熱器，第五管路中的氣相制冷劑在第一換熱器、第二換熱器、甲烷塔的塔底再沸器中冷卻，第七管路中的氣相制冷劑在第二換熱器、第一換熱器中提供冷量，冷劑壓縮機(jī)單元通過第六管路向第三節(jié)流閥輸送被壓縮的液相制冷劑，第三節(jié)流閥與第七管路連通，液相制冷劑被第三節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第七管路返回冷劑壓縮機(jī)單元，第六管路經(jīng)過第一換熱器。

本發(fā)明提供了一種利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，在制取合格的合成氨原料氣的同時(shí)，獲得高附加值的LNG產(chǎn)品，并且當(dāng)合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，可以在不生產(chǎn)合成氨原料時(shí)，保證本系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，包括：

用于使原料氣初步降溫的第一換熱器E1，與原料氣氣源通過管路連接；

用于使初步降溫的原料氣再次降溫的第二換熱器E2，與第一換熱器E1通過管路連接；

用于使再次降溫后的原料氣脫氫并氣液分離的脫氫塔T1，與第二換熱器E2通過管路連接；

用于對(duì)原料氣分離出的氣相進(jìn)行氮洗并排出氮?dú)錃獾牡此2，與脫氫塔T1的氣相排出口通過管路連接；

對(duì)原料氣分離出的液相以及氮洗塔T2排出的液相進(jìn)行精餾處理并排出液化天然氣以及富一氧化碳?xì)獾募淄樗3，與脫氫塔T1的液相排出口以及氮洗塔T2的液相排出口通過管路連接；

用于提供冷量的氮?dú)庵评湎到y(tǒng)，氮?dú)庵评湎到y(tǒng)包括用于壓縮氮?dú)獾牡獨(dú)鈮嚎s機(jī)單元，氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元通過第一管路1向甲烷塔T3、脫氫塔T1輸送被壓縮的氮?dú)?，甲烷塔T3、脫氫塔T1排出的氮?dú)馔ㄟ^第二管路2輸至氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元，氮?dú)庠诘獨(dú)鈮嚎s機(jī)單元與甲烷塔T3、脫氫塔T1之間循環(huán)，第一管路1依次經(jīng)過第一換熱器E1、第二換熱器E2、第三換熱器E3，第二管路2依次經(jīng)過第三換熱器E3、第二換熱器E2、第一換熱器E1，第一管路1中的氮?dú)庠诘谝粨Q熱器E1、第二換熱器E2、第三換熱器E3冷卻，第二管路2中的氮?dú)庠诘谌龘Q熱器E3、第二換熱器E2、第一換熱器E1中提供冷量；

中壓氮?dú)廨斎牍?0，中壓氮?dú)廨斎牍?0與中壓氮?dú)鈿庠催B接，中壓氮?dú)廨斎牍?0經(jīng)過第一換熱器E1、第二換熱器E2、第三換熱器E3后與氮洗塔T2連接，中壓氮?dú)廨斎牍?0通過第一輸入管11與第一管路1連通，第一輸入管11與第一管路1連通點(diǎn)位于氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元與第一換熱器E1之間，第一輸入管11上設(shè)置有第一閥V1。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，中壓氮?dú)廨斎牍?0通過第二輸入管12與第一管路1連通，第二輸入管12與第一管路1連通點(diǎn)位于氮洗塔T2與第三換熱器E3之間，第二輸入管12上設(shè)置有第二閥V2。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，中壓氮?dú)廨斎牍?0上安裝第三閥V3，第三閥V3位于氮洗塔T2與第三換熱器E3之間。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，氮洗塔T2的氮?dú)錃馀懦隹谂c第四管路4連通，第四管路4依次經(jīng)過第三換熱器E3、第二換熱器E2、第一換熱器E1。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，脫氫塔T1的氣相排出口通過第三管路3連接氮洗塔T2，第三管路3通過第三換熱器E3，以使第三管路3中的氣相被冷卻。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，甲烷塔T3的液化天然氣排出口與液化天然氣排出管30連通，液化天然氣排出管30經(jīng)過第二換熱器E2后與第一節(jié)流閥V71的入口連通，以使液化天然氣排出管30中的液化天然氣通過第二換熱器E2冷卻降溫后通過第一節(jié)流閥V71節(jié)流冷卻降溫。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，還包括用于提供冷量的冷劑制冷系統(tǒng)，冷劑制冷系統(tǒng)包括冷劑壓縮機(jī)單元以及第二節(jié)流閥72、第三節(jié)流閥73，冷劑壓縮機(jī)單元通過第五管路5向第二節(jié)流閥72輸送被壓縮的氣相制冷劑，氣相制冷劑被第二節(jié)流閥72節(jié)流降溫后通過第七管路7返回冷劑壓縮機(jī)單元，第五管路5依次經(jīng)過第一換熱器E1、甲烷塔T3的塔底再沸器、第二換熱器E2后與第二節(jié)流閥72的進(jìn)口連通，第七管路7依次經(jīng)過第二換熱器E2與第一換熱器E1，第五管路5中的氣相制冷劑在第一換熱器E1、第二換熱器E2、甲烷塔T3的塔底再沸器中冷卻，第七管路7中的氣相制冷劑在第二換熱器E2、第一換熱器E1中提供冷量，冷劑壓縮機(jī)單元通過第六管路6向第三節(jié)流閥73輸送被壓縮的液相制冷劑，第三節(jié)流閥73與第七管路7連通，液相制冷劑被第三節(jié)流閥73節(jié)流降溫后通過第七管路7返回冷劑壓縮機(jī)單元，第六管路6經(jīng)過第一換熱器E1。

本發(fā)明的技術(shù)方案公開了一種可實(shí)現(xiàn)切換功能的一種利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)。

當(dāng)本發(fā)明的技術(shù)方案工作時(shí)，原料氣經(jīng)換熱器降溫后，先加入脫氫塔脫除大部分甲烷，然后進(jìn)入氮洗塔，將甲烷和一氧化碳脫除至1ppm以下，最終獲得氮?dú)錃?，原料氣中冷凝出的液相進(jìn)入甲烷塔，得到LNG產(chǎn)品和富一氧化碳尾氣。當(dāng)不需要液氮洗流程時(shí)，流程還可以切換，即氮洗塔沒有液氮進(jìn)入，本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)也可以穩(wěn)定運(yùn)行。

冷劑壓縮機(jī)單元包括的混合冷劑壓縮機(jī)可以為離心壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、往復(fù)壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)形式可以是蒸汽驅(qū)動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)。

氮?dú)鈮嚎s機(jī)單元包括的氮?dú)鈮嚎s機(jī)可以為離心壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、往復(fù)壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)形式可以是蒸汽驅(qū)動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)。

冷劑壓縮機(jī)單元所用的混合冷劑為氮?dú)狻⒓淄?、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、異丁烯、異丁烷、異戊烷的任意組合。

脫氫塔、甲烷塔、氮洗塔可以為填料塔、板式塔、泡罩塔、篩板塔。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，其中，在中壓氮?dú)廨斎牍?0的中壓氮?dú)膺M(jìn)口設(shè)置有切斷閥V10。

本發(fā)明提供一種利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)，在制取合格的合成氨原料氣的同時(shí)，獲得高附加值的LNG產(chǎn)品，并且當(dāng)合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，可以在不生產(chǎn)合成氨原料時(shí)，本系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，這時(shí)原料氣繼續(xù)進(jìn)入，氮洗塔基本不工作，以節(jié)省能源和氮?dú)?，冷?包括第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器以及制冷系統(tǒng))繼續(xù)工作，同時(shí)本系統(tǒng)繼續(xù)排出富一氧化碳?xì)?、合格的LNG產(chǎn)品以及純度略低的氮?dú)錃猓?dāng)合成氨系統(tǒng)維修后重新啟動(dòng)，本系統(tǒng)可以立即接入，很快投入正常生產(chǎn)，由此避免大量損失。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)為混合冷劑制冷系統(tǒng)以及氮?dú)夤?jié)流制冷系統(tǒng)。

混合冷劑制冷系統(tǒng)工作時(shí)，來自冷箱的混合冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮并冷卻分離后，液相冷劑進(jìn)入第一換熱器，經(jīng)降溫降壓后為第一換熱器提供冷量，氣相冷劑依次進(jìn)入第一換熱器、甲烷塔塔底、第二換熱器，并經(jīng)節(jié)流后為第二換熱器、第一換熱器提供冷量，并最終回到壓縮機(jī)入口。

氮?dú)夤?jié)流制冷系統(tǒng)工作時(shí)，來自于冷箱的低壓氮?dú)饨?jīng)氮壓縮機(jī)壓縮后，依次進(jìn)入第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器，出第三換熱器后分成兩股，一股進(jìn)脫氫塔，另外一股進(jìn)甲烷塔，分別為脫氫塔塔頂、甲烷塔塔頂提供冷量。

中壓氮?dú)庖来芜M(jìn)入第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器，出第三換熱器后進(jìn)入氮洗塔頂部。

原料氣經(jīng)第一換熱器、第二換熱器冷卻降溫后，進(jìn)入脫氫塔，塔底液相進(jìn)入甲烷塔，氣相進(jìn)第三換熱器進(jìn)一步降溫后，從底部進(jìn)入氮洗塔，在氮洗塔中，從塔頂噴入的液氮將原料氣中的甲烷和一氧化碳脫除至1ppm以下，最終獲得合格的氮?dú)錃猱a(chǎn)品，復(fù)溫后出系統(tǒng)，塔底的液相產(chǎn)品進(jìn)入甲烷塔，在甲烷塔塔頂獲得富一氧化碳?xì)怏w，在塔底獲得液態(tài)甲烷，并經(jīng)第二換熱器進(jìn)一步降溫后即獲得合格的LNG產(chǎn)品。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)包括一套切換閥門，在中壓氮?dú)膺M(jìn)口設(shè)置有切斷閥V10，當(dāng)合成氨系統(tǒng)停車，此閥關(guān)閉，第一輸入管11上設(shè)置有第一閥V1，合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，此閥開啟，中壓氮?dú)廨斎牍?0上安裝第三閥V3，合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，此閥關(guān)閉，第二輸入管12上設(shè)置有第二閥V2，合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，此閥開啟。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：此系統(tǒng)可以制取合成氨原料和LNG，并且當(dāng)合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，系統(tǒng)也可以穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明的利用液氮洗制取合成氨原料氣和LNG的系統(tǒng)工作時(shí)，混合冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮并冷卻分離后，液相冷劑進(jìn)入第一換熱器，經(jīng)第三節(jié)流閥73降溫降壓后為第一換熱器提供冷量，氣相冷劑進(jìn)入第一換熱器、甲烷塔T3、第二換熱器，經(jīng)第二節(jié)流閥72降溫降壓后，為第二換熱器提供冷量，出第二換熱器后與液相冷劑匯合后出系統(tǒng)，并回到壓縮機(jī)入口。

氮?dú)饨?jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮后進(jìn)冷箱，依次進(jìn)入第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器，出第三換熱器后分成兩股，一股進(jìn)脫氫塔T1，另外一股進(jìn)甲烷塔T3，分別提供冷量，并經(jīng)換熱器復(fù)溫后出冷箱，并回到氮壓縮機(jī)入口。

原料氣依次進(jìn)入第一換熱器、第二換熱器，脫氫塔T1，脫氫塔底部的液相進(jìn)入甲烷塔T3，氣相經(jīng)第三換熱器E3進(jìn)一步降溫后進(jìn)入氮洗塔T2的底部，在氮洗塔中，原料氣和液氮進(jìn)行熱質(zhì)交換，將原料氣中的甲烷和一氧化碳脫除至1ppm以下，塔底的液相進(jìn)入甲烷塔，氣相經(jīng)換熱器復(fù)溫后出系統(tǒng)。在甲烷塔中，從塔頂獲得富一氧化碳?xì)怏w，復(fù)溫后出系統(tǒng)，液相經(jīng)換熱器進(jìn)一步降溫并經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流后，即可獲得合格的LNG產(chǎn)品。

當(dāng)合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，即不需要氮洗流程時(shí)，此時(shí)切斷閥V10關(guān)閉，第一閥V1開啟，第三閥V3關(guān)閉，第二閥V2開啟。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。